與臺風相伴，他們是前行的逆風者

官菁

逆風是一種考驗。

在社會經(jīng)濟發(fā)展浪潮里，人類始終在逆風前行。面對全球共同關(guān)注的挑戰(zhàn)——自然災害、貧窮、健康、教育、環(huán)境等等，人類一直在努力，讓技術(shù)釋放更大的潛能，尋找這些問題的答案，用科學技術(shù)創(chuàng)造更好的生活環(huán)境。

這是人類的選擇，這是技術(shù)的使命。

起風了

2019年初夏，天津大學模式識別與智能系統(tǒng)專業(yè)的王琮和他的同學們組成團隊，參加了一項極具挑戰(zhàn)性的比賽——“風云氣象衛(wèi)星科學算法創(chuàng)新大賽”，他們使用被譽為民用衛(wèi)星業(yè)務服務典范的風云衛(wèi)星提供的數(shù)據(jù)，選擇國計民生領域相關(guān)的遙感應用課題，開始了更先進的智能算法的研發(fā)。

在200多支參賽隊伍中，王琮他們選擇了臺風主題，將《基于深度學習的臺風定位算法》作為參賽課題。

“幾年前的一個夏天，我家來了一場超級臺風，小區(qū)地下室的水淹到了房頂。那時，我第一次感受到氣象專業(yè)的價值所在?！?/p>

親歷過臺風威脅的王琮，想要用自己的專業(yè)做出一點事情。他希望通過算法，精準地預測臺風路徑，及時提醒當?shù)鼐用穹罏谋転?，從而降低自然災害帶來的?jīng)濟損失，甚至人員傷亡。

目前的臺風預測系統(tǒng)還存在著諸多限制。

比如，目前的天氣預報是在大氣物理模擬仿真基礎上進行的，基于精細化網(wǎng)格的多種觀測數(shù)據(jù)為數(shù)值天氣預報帶來了龐大的數(shù)據(jù)量，實現(xiàn)大氣模型的綜合數(shù)據(jù)處理一直是氣象業(yè)務領域的挑戰(zhàn)。

其次，臺風、強降水等自然災害的應急響應要求高，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心處理能力及預報系統(tǒng)需要變革發(fā)展。

最后，底層IT系統(tǒng)擴展能力、處理芯片承載數(shù)據(jù)能力的不足，給以人工智能為基礎的預測和預報帶來了壓力。

為進一步發(fā)揮風云氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用效益、挖掘衛(wèi)星數(shù)據(jù)應用潛力，中國氣象局聯(lián)合中國國家航天局、中國科學院和中國航天科技集團有限公司，共同舉辦風云衛(wèi)星科學算法創(chuàng)新大賽，聚合各方智慧，為風云衛(wèi)星遙感應用提供科技支撐。

風云氣象衛(wèi)星在近50年的發(fā)展歷程中，整體上實現(xiàn)了業(yè)務化、系列化的發(fā)展，完成了從“試驗應用型”向“業(yè)務服務型”的轉(zhuǎn)化，風云氣象衛(wèi)星與歐美等國的業(yè)務氣象衛(wèi)星已成為全球地球觀測系統(tǒng)的重要手段。

風云衛(wèi)星在國家生態(tài)文明建設、服務防災減災、應對氣候變化等方面做出了突出的貢獻。

隨著衛(wèi)星技術(shù)、載荷技術(shù)、數(shù)據(jù)預處理和反演水平的提升，風云衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)不僅為我國近100個行業(yè)2600多家用戶提供服務，同時也為104個國家和地區(qū)的防災減災和經(jīng)濟社會發(fā)展做出了重要貢獻。

逆風而行

隨著決賽倒計時一天天臨近，緊張、壓抑、挫敗，成為了天津大學團隊的情緒主旋律。

“備賽過程恰逢今年最大的臺風利奇馬登陸，相關(guān)的新聞隨處可見，對我們來說是鞭策，也是壓力。它讓我們明白正在做的事情的意義，也明白肩上擔負的責任?！蓖蹒f。

預測臺風，并不容易。首先需要收集大量的氣象數(shù)據(jù)，認知臺風圖形態(tài)特征，建立對臺風的合理客觀描述，構(gòu)建智能化的臺風識別及定位算法，專業(yè)、耐心、技術(shù)，一個都不能少。

“有時候我們要花上一整晚的時間等待運算結(jié)果。當結(jié)果達不到預期的時候，就要分析、修改，再重來，一次又一次?！?同學們說，“后來，我們使用了主辦方開放的華為云遠程服務器平臺。”天津大學團隊在華為云服務器的幫助下，將巨量的遙感氣象數(shù)據(jù)在云服務器上運行處理，算法開發(fā)的效率提升了將近20倍。“云計算幫助我們釋放更多精力在算法研究上?！?同學們感嘆。

風云氣象衛(wèi)星在近50年的發(fā)展歷程中，整體上實現(xiàn)了業(yè)務化、系列化的發(fā)展，完成了從“試驗應用型”向“業(yè)務服務型”的轉(zhuǎn)化。

這次大賽的決賽平臺采取了云端部署的模式，旨在培養(yǎng)未來一代科研人員在云上做遙感數(shù)據(jù)處理的習慣。

然而，由于計算能力、模式精度、資料和技術(shù)有限，目前我國的數(shù)值天氣預報研究與國際水平相比還存在著一定差距，氣象遙感數(shù)據(jù)的綜合利用、前沿學科研究的深度和廣度仍有更長的路要走，需要更多研究人員來參與。

中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心研究員、風云三號應用副總設計師胡秀清說：“本次大賽也是希望通過高質(zhì)量氣象遙感數(shù)據(jù)的推廣使用，拓展風云氣象衛(wèi)星全球數(shù)據(jù)的遙感應用范圍，提升風云衛(wèi)星應用效益和在國內(nèi)外各行業(yè)的影響力，帶動國內(nèi)外科研機構(gòu)、大學和高技術(shù)公司廣泛使用國內(nèi)自主遙感數(shù)據(jù)并解決國計民生領域遙感應用問題?！?/p>

云技術(shù)賦能后的氣象遙感行業(yè)，可以綜合利用多元數(shù)據(jù)，用高度集成和靈活配置的算法，打造更精準、更迅速的災害預測，中國的氣象科研事業(yè)，正全力朝著氣象強國的方向前行。

對于我國氣象遙感行業(yè)來說，這是一個全新時代的開端。

未來，華為云將協(xié)助中國氣象局及合作單位，打造基于云技術(shù)+AI的科研服務數(shù)據(jù)共享平臺，面向科學研究人員開放，該平臺將在公有云上存儲海量遙感數(shù)據(jù)，科研人員通過算法的線上運行，享受分布式云存儲、動態(tài)計算資源的強力支撐，多方聯(lián)手實現(xiàn)國內(nèi)第一家基于云架構(gòu)遙感服務，打通運行模式和生態(tài)的機構(gòu)。

王琮表示，經(jīng)過反復的優(yōu)化和調(diào)試，他們提出的算法使臺風中心定位誤差大幅降低，經(jīng)度誤差和緯度誤差被控制在0.2282度及0.2671度之下。目前，王琮和他的同學們已上傳了全部比賽資料，等待著比賽的最終結(jié)果揭曉。

盡管有些緊張，但當時同學們還是非常期待比賽結(jié)果和成果發(fā)布會。指導老師和團隊的每一位同學希望與更多志同道合的氣象人一起切磋交流，展望云與AI等新技術(shù)在應用于氣象領域后，將會對研究方式方法產(chǎn)生怎樣的改變。

這次比賽只是一個起點，氣象預測的未來，道阻且長，一切等待，都將是值得的。