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二十一点人工智能在气象领域如何“落子”

2020-12-01 05:36

  这是人工智能AlphaGo对李世石的围棋战绩。当这场人机世纪大战落下帷幕,围绕人工智能的讨论仍然喧嚣不止。AlphaGo的胜利昭示了人工智能技术的迅猛发展,而除了在棋盘上豪取胜利之外,人们不禁发问,使其赢得胜利的技术进步会有更广泛的意义吗?

  经历过数次沉浮后,人工智能热潮再次席卷科技领域,未来也可能在智能服务、交通、安全防卫、医疗、金融等领域掀起风暴。而当人工智能“遭遇”到与人们生产生活密切相关的气象领域,很多人也在好奇,人工智能将在这个棋盘上如何“落子”?

  人工智能并非突然发展起来的。它其实已经走过了60年的历史,并几经高峰和低谷,逐渐渗透进我们生活的方方面面,也改变着我们的生活。

  市面上有无数的下棋程序,但并不是每个都只是为了下棋。DeepMind的开发团队没有几个是懂围棋的,他们开发AlphaGo并让它与人类下围棋,更多的是为了让它找到逻辑判断的方法并不断自我学习,这些是人工智能深度学习的基础。

  “我认为人工智能离我们并不遥远,就在我们身边。”南京信息工程大学大气科学学院教授智协飞告诉记者。

  目前,人工智能的应用领域包括机器翻译、智能控制、专家系统、机器人学、语言和图像理解、遗传编程机器人工厂、自动程序设计、航天应用、巨量信息处理、储存与管理及人类无法执行的或复杂或规模庞大的任务等。

  实际上,人工智能早已在气象领域得到应用,如天气预报专家系统、智能天气信息采集系统、智能预报系统、智能气象信息发布系统以及应用在天气预报中的人工神经网络等。智协飞说,在气象领域,至少有智能控制、专家系统、图像理解、自动化程序设计、大数据处理、储存与管理等与人工智能相关。

  其中,天气预报专家系统是源于上世纪70年代发展起来的专家系统在气象领域的重要应用;基于人工智能的图像理解技术目前已广泛用于卫星云图、雷达图和天气图的图像识别和理解;自动程序设计可大大减少程序员的工作量。

  当硅谷的大佬们利用人工智能在金融、医疗、安防、无人驾驶等领域“激战”正酣之时,气象领域也波澜渐起。2015年7月,IBM创建团队,利用机器学习法研发云预测模式。这一模式比目前其他云预测模式准确率提高了30%。两年前,“彩云天气”APP也将认识大气活动交给了机器,用人工智能进行天气预报的应用,使人们能够享受精准到分钟、精确到街道的预报服务。

  AlphaGo的胜利给许多领域带来了新的刺激,或许经过数度沉浮,现在正是人工智能最有前途的阶段。“现在人工智能成为人们关注的焦点是一件好事。从历史上看,每一次科学技术进步都推动了气象事业的发展。气象界应当对人工智能发展更加重视,并思考如何把新的技术更好地用在气象领域。”北京师范大学教授叶谦认为,“当然,对人工智能也不应过于关注其耸人听闻的负面效应而陷入恐慌。”

  正如AlphaGo并非人工智能的全部,与人们日常生产生活密切相关的气象领域也涵盖了丰富内容。在气象领域,人工智能将抢占哪些“大场”,或者气象工作者将如何利用人工智能的深度学习、大数据收集和强大的分析能力盘活局面,人们都在拭目以待。而跳出这场“对弈”之外,最终目的都是为人们提供更精确更贴心的服务。

  “未来,人工智能数据采集系统、天气预报自动预测系统和天气新闻自动撰写发布系统等将在气象领域得到更广泛的应用。”智协飞认为在气象领域需要重视人工智能的应用研究,人工智能的应用可以提高预报员的工作效率,甚至有助于探索新发现;在天气预报工作中,它可以大大减轻预报员的工作量,提高气象服务水平。

  事实上,早在2001年,智协飞在德国天气在线工作时已经接触到人工智能在气象领域的应用。天气在线开发的气象数据自动处理系统、天气预报自动预测系统、天气新闻自动发布系统已具备人工智能的雏形。有时候,他外出度假一周也无需有人替班,每天系统会从多个数据源自动下载气象数据,然后进行自动处理,接着天气预报自动预测系统开始工作,然后对天气预报进行自动发布。全球1.5万多个城市的预报和天气实况信息源源不断地自动发布在网站上和各种媒体平台上。“而这些系统只需要几个工作人员维护就可以了。”

  近年来,澳门地球物理暨气象局也在积极提升各项气象业务工作的自动化程度,包括气象监测系统、数值天气预报系统和资讯发布系统等的整合与自动化。澳门地球物理暨气象局气象处处长邓耀民说:“希望通过电脑将气象资料及既定的规则和标准做综合分析,完成一些常规性业务工作,以提升各项气象服务的效率;同时亦让气象工作者腾出更多空间,开发更多满足经济社会发展需求的气象服务产品。”

  “对气象工作者而言,这是冲击也是机遇。人工智能发展能使气象工作者从重复性劳动中解脱出来,更好地从事服务业务,更好地了解用户需求,分析新问题,甚至开辟新的领域,制造新的行业机遇。”叶谦对人工智能在气象领域的应用表示乐观,“气象工作不仅仅是要提高预报准确率。如果从提高预报准确率来看,可能会有机器取代人类的趋势,但要想满足用户的需求,就永远脱离不了人。我们要从仅仅提高预报准确率的圈子里跨出去。比如说思考如何利用人工智能将更多的人类社会活动数据与气象数据相结合。”

  当然,也有预报员担心人工智能在天气预报领域的应用使得气象部门对预报员的需求大大减少。邓耀民告诉记者,从气象预报层面来看,由于涉及多种复杂的物理过程和局部地理环境等复杂因素,一般的综合气象预报系统目前仍难以全面取代预报员的工作。预报员利用其经验对各种气象资料进行综合分析,对预报准确率和可用性有很大的提升,而且对于一些灾害性天气预警的发布,还需从风险管理等层面综合考量各种情况。

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