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        天氣預報進入人工智能時代

        2019-11-05 11:34:02
        發(fā)明與創(chuàng)新 2019年29期
        關鍵詞:預報員氣象預報中國氣象局

        “未來三天,西南地區(qū)東部、西北地區(qū)西部和東南部、江漢等地自西向東將有中到大雨。其中,四川盆地東部、陜西南部、江漢等地局地有暴雨或大暴雨……”

        這是中央氣象臺每天都會發(fā)布的《天氣公報》,如果你經(jīng)常關注天氣預報,可能對此已經(jīng)非常熟悉。在天氣預報節(jié)目中,主持人在屏幕前“指點江山,激揚文字”的背后,依據(jù)的就是這份《天氣公報》。但你或許不知道的是,自去年開始,《天氣公報》就由人工智能來制作。

        近年來,國內(nèi)外人工智能在天氣預報領域的應用出現(xiàn)爆發(fā)式增長,人工智能預報天氣已成為熱門話題,甚至有科研團隊稱研發(fā)出新算法,能提前一周預測臺風,這或許意味著人工智能在天氣預報方面已經(jīng)開始發(fā)力。它的表現(xiàn)如何?會比人類預報得更準確嗎?

        解決難題預報更精準

        在很多人的印象中,過去經(jīng)常在天氣預報里聽到“局部地區(qū)”。例如局部地區(qū)有陣雨、局部地區(qū)有暴雪等?,F(xiàn)在,天氣預報中提到“局部”的次數(shù)變少,地點和時間比較精確的預報變多,這是我國大數(shù)據(jù)計算能力不斷提升的結果。

        “天氣預報是預測科學,不可能100%準確。”中央氣象臺副臺長宗志平說,天氣預報的本質是根據(jù)已知的氣象條件,用超級計算機進行海量數(shù)據(jù)計算,但計算結果與真實天氣狀況之間不可避免地存在偏差。把天氣預報得更準確,就是一個不斷縮小計算結果與真實情況差距的過程,這是現(xiàn)實世界中的難題。

        人工智能提供了一種解決難題的新思路?!疤鞖忸A報本身就是大數(shù)據(jù)問題,涉及不同時間和空間上的海量數(shù)據(jù),這正是人工智能非常好的應用場景?!敝袊鴼庀缶直本┏鞘袣庀笱芯克彼L陳敏認為,可以用人工智能算法把超級計算機的預報結果盡可能地、自動地、不用人工干預地修正到與實際觀測數(shù)據(jù)更接近,以達到“天氣預報越來越準”的終極目標。

        “人工智能這么火,我們不用新技術就落伍了?!敝醒霘庀笈_臺風與海洋氣象預報中心副主任錢奇峰稱,將人工智能應用到天氣預報在全球范圍內(nèi)都是熱門話題。2018年的世界氣象日主題就是“智慧氣象”。中國氣象局黨組書記、局長劉雅鳴指出,要充分應用大數(shù)據(jù)和人工智能技術,建設全覆蓋、智能化的氣象預報業(yè)務體系,做出更精準的天氣預報。

        跟人類不存在競爭關系

        與人工智能應用爆發(fā)式增長而來的是,氣象預報員對于自身價值的擔憂:人工智能最終會取代預報員嗎,人工智能會對氣象預報甚至整個氣象行業(yè)帶來顛覆式變革嗎,未來預報員的價值何在?

        中國氣象局國家氣象中心高級工程師朱文劍并不否認人工智能的“強悍”,比如美國關于雷暴生命史的實時預測模型,做出的預報結果已經(jīng)明顯優(yōu)于人的主觀經(jīng)驗,調(diào)查表明在該項業(yè)務上,預報員在面臨模棱兩可的情況下,更愿意相信人工智能的預報結果。

        圖 /東方 IC

        不過在朱文劍看來,未來預報員與人工智能的關系一定是和諧且融洽的,“盡管在圍棋等領域人工智能現(xiàn)在已經(jīng)可以完勝人類,但目前其仍處于弱人工智能階段,當它能通過圖靈測試后才算進入強人工智能的范疇?!?/p>

        朱文劍說,現(xiàn)在的人工智能幾乎都還局限于僅能夠有效完成專業(yè)任務的“狹義人工智能”范疇。而天氣氣候系統(tǒng)是一個耗散的、具有多個不穩(wěn)定源的高階非線性系統(tǒng),其復雜的內(nèi)部相互作用和隨機變化導致天氣氣候的可變性和復雜性,而且其初值、邊界值、輸入、輸出、物理機制等都不是百分之百確定的。人工智能要處理如此多的變量和不確定性顯然面臨不小的挑戰(zhàn)。

        “可以說,在目前的弱人工智能背景下,有多少‘智能’,背后就有多少‘人工’。”朱文劍說。因為人工智能應用包含了大量的數(shù)據(jù)挖掘分析、模型訓練學習、檢驗反饋等工作,而這些工作目前基本都是由人類指導或訓練機器完成的。

        朱文劍還打了一個很生動的比方:在弱人工智能背景下,人工智能更像是預報員的嬰兒。嬰兒從剛出生時大腦一片混沌、不諳世事,到后來慢慢具備爬行、走路、說話等能力,這個過程其實和人工智能的發(fā)展是非常相似的。

        但當嬰兒長大成熟了,即一個人工智能模型被訓練好后,就可以讓預報員減少很多繁瑣的工作,并享受更準確的預報結果。從這個意義上說,未來預報員就是人工智能的“爸爸媽媽”。

        完全融入行業(yè)仍需時日

        雖然人工智能在天氣預報方面發(fā)揮著重要作用,但在招攬優(yōu)秀的人工智能人才方面卻不怎么討喜。專家指出,目前人工智能領域存在嚴重的人才分布不均衡情況。出于行業(yè)熱度和薪資等原因,優(yōu)秀的人工智能人才聚集在自動駕駛、計算機視覺等領域,而礦業(yè)勘探、天氣預報等領域卻很難聚集頂尖人才。

        “我們需要的人工智能人才不一定需要接受過系統(tǒng)的大氣科學教育,也不用特別深入地了解天氣的機理,只需了解一些基本天氣知識、掌握人工智能工具和算法,能夠從數(shù)據(jù)出發(fā),挖掘規(guī)律、深入分析?!标惷粽J為,無論是人才厚度還是技術使用深度,人工智能完全融入氣象行業(yè)仍需時日。

        宗志平有著不同的觀點。他介紹,氣象是十分復雜的系統(tǒng),受影響的因素很多。比如降雨,即便水汽、濕度條件都得到滿足,但大氣沒有抬升水汽無法凝結,空氣中沒有“凝結核”,雨滴也不會長大掉落地面。因此,既懂氣象知識又有人工智能知識背景的復合型人才,是發(fā)展“智慧氣象”最理想的人選。

        宗志平表示,目前,中國氣象局相關團隊已經(jīng)與清華大學等合作開展人工智能技術研發(fā)工作,國家級氣象部門聯(lián)合組建了智能預報服務原型系統(tǒng)團隊,國家氣象中心一批資深預報首席、年輕研發(fā)型預報員、IT工程師共同組成了大數(shù)據(jù)及智能預報團隊。隨著人工智能技術的不斷發(fā)展,這支隊伍的力量也會不斷加強。(據(jù)《人民日報》《中國青年報》)

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