aurora

用AI预测地球天气,秒级出结果,替代传统数值预报

Aurora 是微软研究院开源的地球系统基础模型实现,用于高精度天气预报和大气、海洋、空气质量等地球科学预测。它基于多模态、多分辨率的大气数据训练,能处理从分钟级到季节级的预测任务,并支持全球范围的推理。核心能力包括:支持多种气象变量(如温度、风速、气压、污染物浓度)的统一建模,利用Transformer架构捕捉时空依赖,以及通过迁移学习适应不同数据源和分辨率。项目解决了传统数值天气预报计算成本高、模型泛化能力弱的问题,为科研和工业界提供了一个开箱即用的深度学习预测框架。代码库包含模型定义、训练脚本和推理示例,但当前仍处于早期阶段,文档和API可能不够完善。

开源 free 开源模型
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GitHub 星标 ★ 1018
维护状态 较活跃
是否开源
定价模式 free

项目数据

分类开源模型
开发团队microsoft
所属国家
定价模式free
价格说明开源模型,本地部署,完全免费
访问状态
是否开源
开源协议NOASSERTION
主要语言Python
技术栈/模型atmospheric-chemistry,aurora-model,deep-learning,foundation-models,ocean-waves,tropical-cyclone-tracking,weather-prediction
GitHub 星标★ 1018
30天Star增速
HF 下载量
上线时间2024-07-15 00:00:00
最近更新2026-09-23 00:00:00
维护状态较活跃
中文支持
访问方式
移动端支持
综合评分
收录时间2026-08-09
浏览次数3

使用教程

难度:入门 约 10 分钟 部署方式:库/依赖 6 步

环境要求

  • Python 环境(版本要求见官方文档 https://microsoft.github.io/aurora)
  • pip 包管理器,或 conda/mamba 环境
  • 已安装 PyTorch(示例代码中 import torch)
  • 首次运行模型需联网下载约 500 MB 权重
  • 本地开发需使用 make 命令(make install / test / docs)

安装与启动步骤

  1. 1用 pip 安装

    官方推荐的安装方式,一条命令把 microsoft-aurora 包装进当前 Python 环境。建议先建好虚拟环境再执行。

    pip install microsoft-aurora
  2. 2或用 conda 安装

    如果使用 conda/mamba 管理环境,可从 conda-forge 渠道安装,与上一步二选一即可。

    mamba install microsoft-aurora -c conda-forge
  3. 3运行预训练小模型

    用随机数据跑通 AuroraSmallPretrained,先 load_checkpoint() 再构造 Batch 并 forward。首次运行会下载约 500 MB 权重。

    from datetime import datetime
    
    import torch
    
    from aurora import AuroraSmallPretrained, Batch, Metadata
    
    model = AuroraSmallPretrained()
    model.load_checkpoint()
    
    batch = Batch(
        surf_vars={k: torch.randn(1, 2, 17, 32) for k in ("2t", "10u", "10v", "msl")},
        static_vars={k: torch.randn(17, 32) for k in ("lsm", "z", "slt")},
        atmos_vars={k: torch.randn(1, 2, 4, 17, 32) for k in ("z", "u", "v", "t", "q")},
        metadata=Metadata(
            lat=torch.linspace(90, -90, 17),
            lon=torch.linspace(0, 360, 32 + 1)[:-1],
            time=(datetime(2020, 6, 1, 12, 0),),
            atmos_levels=(100, 250, 500, 850),
        ),
    )
    
    prediction = model.forward(batch)
    
    print(prediction.surf_vars["2t"])
  4. 4本地开发环境

    如需改源码,先克隆仓库后把项目以可编辑模式安装,并配置 pre-commit 钩子。

    make install
  5. 5运行测试

    执行测试套件并打印覆盖率结果,输出可通过浏览器查看的覆盖率报告。

    make test
  6. 6构建本地文档

    在本地生成项目文档,构建完成后用浏览器打开产物查看。

    make docs

如何确认成功

运行示例后终端打印出 prediction.surf_vars["2t"] 的张量数值,即表示模型加载与推理成功。

常见问题

Q:首次运行示例为什么很慢?

A:AuroraSmallPretrained 的 load_checkpoint() 会联网下载约 500 MB 的模型权重,下载完成后再运行就快了。

Q:pip 和 conda 两种安装方式要都做吗?

A:不需要,二选一即可:普通环境用 pip install microsoft-aurora,conda/mamba 环境用 mamba install microsoft-aurora -c conda-forge。

Q:想看更完整的真实数据示例怎么办?

A:参考官方文档 https://microsoft.github.io/aurora,其中有在 ERA5 数据上运行模型的完整示例 example_era5。

Q:有哪些模型可用?

A:README 只演示了 AuroraSmallPretrained,并提示到官方文档查看可用模型列表。

注意事项

  • README 未给出 Python 版本、端口、路径等要求,具体以官方文档为准。
  • 首次下载模型权重约 500 MB,请预留磁盘空间并保证网络畅通。
  • 示例使用随机生成的数据,仅用于验证环境是否跑通,不代表真实预报效果。
  • 项目处于早期阶段,文档和 API 可能不够完善,官方推荐直接阅读在线文档。

核心亮点

  • 基于Transformer架构,能捕捉复杂时空依赖,预测精度高
  • 支持多变量、多分辨率输入,灵活适配不同气象数据源
  • 开源实现,便于科研和工业界直接使用和二次开发

不足之处

  • 文档和社区支持尚不完善,上手门槛较高
  • 模型训练和推理需要较高计算资源,普通用户难以部署

适用场景

  • 气象科研:快速模拟气候情景,辅助研究
  • 能源行业:预测风能、太阳能发电量,优化调度
  • 灾害预警:提前预测极端天气,支持应急响应

替代项目

FourCastNet、Pangu-Weather、GraphCast

项目介绍

aurora 是行业应用领域的开源项目,由 microsoft 开发,2024 年首次发布。

在全站 13,014 个收录项目中,它的 GitHub 星标数(1,018)位列前 30%,在行业应用分类中处于中上游。

近 42 天,它的 GitHub 星标从 995 增加到 1,018,净增 23。

项目保持着较活跃的维护节奏,最近一次代码更新于 2026-09-23。本地部署,完全免费。

它主要面向的使用场景是:气象科研:快速模拟气候情景,辅助研究。同类可对比的替代方案包括 FourCastNet、Pangu-Weather、GraphCast。

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