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EarthPT:面向地球观测的时间序列基础模型

机器学习 2024-01-12 v2 地球物理

摘要

我们介绍了 EarthPT——一个地球观测(EO)预训练 transformer。EarthPT 是一个拥有 7 亿参数的解码 transformer 基础模型,以自回归自监督方式训练,并专门针对 EO 应用场景而开发。我们证明 EarthPT 是一个有效的预测器,能够准确预测未来像素级地表反射率,覆盖 400–2300 nm 范围并延伸至未来。例如,对归一化植被指数(NDVI)演化的预测在五个月测试集时间跨度上像素级典型误差约为 0.05(自然范围为 -1 到 1),优于基于历史平均的简单相位折叠模型。我们还证明 EarthPT 学到的嵌入包含语义上有意义的信息,可用于下游任务,如高粒度动态土地利用分类。令人振奋的是,我们注意到 EO 数据的丰富性在理论上为我们提供了千万亿量级的训练 token。因此,如果我们假设 EarthPT 遵循类似于大语言模型(LLMs)推导出的神经缩放定律,目前尚无数据层面的限制来扩展 EarthPT 及其他类似的“大观测模型”。

关键词

引用

@article{arxiv.2309.07207,
  title  = {EarthPT: a time series foundation model for Earth Observation},
  author = {Michael J. Smith and Luke Fleming and James E. Geach},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2309.07207},
  year   = {2024}
}

备注

7 pages, 4 figures, accepted to NeurIPS CCAI workshop at https://www.climatechange.ai/papers/neurips2023/2 . Code available at https://github.com/aspiaspace/EarthPT