天氣預報進入人工智能時代

“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》，如果你經常關注天氣預報，可能對此已經非常熟悉。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?！敝醒霘庀笈_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明顯優(yōu)于人的主觀經驗，調查表明在該項業(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》）