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天气的求生欲:变脸再快却难逃AI“慧眼”?

首席发言者 2019-11-01 阅读: 2,653 次
天气的求生欲:变脸再快却难逃AI“慧眼”?

最近,周围人都变得像英国人一样绅士,见了面先聊天气。2019年的冬天来得比预想的更早一些,从气象预报图来看,北京的温度奔着马里亚纳海沟而去,一路“触底”气温比例尺最深色,形象一点说,冻得“发黑”了。

手指摁住图片,不断拉长放大,960万平方公里的土地随着经纬度呈现出斑斓的色差。天气预报自古便是人类社会的刚需,古人要“靠天吃饭”,移动互联网时代,挑剔的网民为定制气象服务喂养出了千亿级的市场。大到交通运输,小的外卖快递的准时送达、饮料销售的预测,都和天气息息相关。不夸张的说,气象影响着人类80%左右的经济活动。

这也许是另一个奥林匹克赛场。人类对天气预报的追求向来是更快更准确,从肉眼一路进化到圆滚滚升上3万米高空的探空气球,再到造价昂贵气象探测卫星和雷达,最前沿的科技挨个送上门,一点点把预报从“天上钩钩云,地上雨淋淋”的谚语变成了一串持续精确的数字。

今天,能把预报的准确度在小数点后再推动好几位的,是AI。

如何用AI揣测“天意”

要揣摩“天意”并不容易。在气象部门,海量数据和数百万条代码总能轻易占满计算设备的所有可用资源。以重庆市气象局为例,目前他们对接了8颗观测卫星、自建4部多普勒雷达和2000多个地面气象观测站,与周边省份气象部门共享10部多普勒雷达和近万个地面观测站的数据。

要存储和计算这些数据,成了气象部门亘古不变的难题。此前,中国气象局曾对外公布过其“计算”需求:高性能计算系统峰值运算速度要不低于8000万亿次每秒。

能吃掉庞大数据并良好消化的,只有AI。

重庆市气象局的工作人员盯上了百度智能云。拥有自主研发人工智能平台“飞桨”(Paddle Paddle)的百度,在人工智能技术上的应用走在全球最前沿。AI技术发展到今日,尤其在人脸识别领域已经广泛应用。重庆市气象局的工作人员动了心思,如果人脸都可以变成一串数字的话,那么云、雾、霾、温度是不是也可以呢?

一拍即合的双方决定结合气象知识来搭建算法模型,将过往10年来的全部气象数据都调动出来,用于百度AI的模型,成为其成长的“养分”。

无独有偶。被西伯利亚冷空气和副热带高压,搞得气温如股市图一般动荡的杭州,也决定尝鲜“天脸识别”。杭州气象局的工作人员同样找到了百度智能云,他们决定“喂养”一个最懂“天脸”的AI系统。

分布全国的28个站点拍摄的100万张气候图片,是百AI系统的食材,经过气象人员筛选,2万张气候图片被送进了“后厨”——百度EasyDL定制化训练和服务平台对其进行处理,最终进了AI系统的肚子。

AI进食的速度也一骑绝尘,电脑屏幕看起来就像电影《黑客帝国》那样,一个劲儿地从上往下掉字符。

消化后,长大的百度AI系统开始反哺。它堪比最资深的气象预报员,20多种云状、11种云量、霜露、结冰、雾霾……看云测雪识霜,样样精通,反应迅捷,且全年无休,给点电就上岗。

百度AI和传统数值天气预报的差异也正是在这里。事实上,数值天气预报的方程组虽然能演算,但却是把实际情况抽象成理想的数学物理模型,很难真实而全面地反应大气运动规律。比如,在地形地势复杂的重庆,数值演算则会常常难以精确准确,就像是打了马赛克会丢失一部分信息。

而百度AI则是通过模型训练,记住各种气象数据和未来一段时间内天气情况的对应关系,从而实现对未来的预判。庞大的数据量支撑起了这份给地球科学“算命“的工作,杭州气象局目前已实现了24小时的“天脸识别”,且准确率不输人工观察。

重庆市气象局与百度智能云共同打造了智慧气象“四天”系统进一步展现了百度AI识“天脸”的能力。

重庆市气象局的工作人员拿百度人工智能预测的结果和他们正式发布的结果相比,发现两小时内的“短临预报”准确率提升了40%,对气候的温度预测准确率提高了16%。面对极端天气的预警速度,从原来的两个小时提升到了9分钟。

天气的求生欲:变脸再快却难逃AI“慧眼”?

(摄像机正在为AI系统捕捉气候图片“食材”)

科幻作家刘慈欣在小说《球状闪电》中描述过这样一种天气预报:故事的主人公从气象学院毕业后开发了一种系统,可以用来探测龙卷风,并且把即将生成的龙卷风扼杀在摇篮之中。这个系统很快被推广到全世界。

在AI的加持下,畅想也许将从科幻小说真正走入万家灯火的人间。

从“用电量”到“用脑量”

无论是杭州亦或重庆,AI“天眼”都已从想象落到了现实。天气预报的准确率在没有使用百度AI之前已经达到了一个相当可观的程度。但就如重庆气象局的工作人员所说,气象雷达每6分钟就完成一次扫描,卫星扫描频率稍微低一点15分钟左右。但与之相对的,是人在其中越来越感到乏力的局面,“气象监测的数据量非常大,地面的、高空的,即便经验丰富的预报员,知道该看哪几个关键点,也根本看不过来,所以人工智能正好能解决人在这方面的瓶颈。”

这是AI落地真正的意义。并非取代人类,也无关任何噱头,而是充分利用人脑的智慧,让机器完成更多无法触及的事,最终服务于人,让人类生活更加美好。

AI这个词已不再新鲜,落地和商业的可能性却始终在整个行业喧嚣着。这个年代,屏幕荧光昼夜闪烁,数据熙攘喧闹,应用和技术生生死死,对AI来说,没什么比科学地成熟更重要。

最早布局AI产业的百度有一种观点,AI正在渗透不同的产业,切切实实融入生产、生活,逐渐从融资PPT里的加粗字眼变成看得见摸得着的应用。AI在迅速被大众谈及、了解的过程中,也从一个新生的高科技产业,逐渐明确为赋能其他产业、推动产业高质量发展的"新动能"。

天气的求生欲:变脸再快却难逃AI“慧眼”?

(在重庆市气象局,气象实况与AI预报对比)

或者说,AI就像这个时代的造血干细胞,随着它的流动、裂变、生长,将会在不同产业激发出新的生命力。

在百度创始人、董事长兼首席执行官李彦宏看来,AI时代主要是由数据、算法和算力在不断推动的。某种意义上讲,“我们过去讲‘用电量’是衡量一个经济是否繁荣、是否健康的指标,今后则可以用‘用脑量’来衡量一个行业智能化的程度。”

在重庆气象局,如今最活跃的就是那颗来自百度智能云的“大脑”。它以大存储、高算力、稳定,将气象工作人员从重复、低效和繁重的脑力判断工作当中解放出来。让重庆市变幻莫测的天气变得更可感可知,最终在防灾减灾、农业发展、工业生产以及第三产业日常经营中让天气的力量发挥更大的作用。

一个直观的数据是,在2019年的几次冰雹、雷暴大风强对流天气过程中,百度AI对冰雹、大风识别命中率达到100%。基于百度AI精准的“识天脸”能力,重庆市气象局进一步完善了自身的四级预警体系(市、区、乡、村)。目前,在灾害发生之前,重庆市气象局能通过百度智能云的短信平台以每秒3000条的速率将预警短信通知到第一负责人。

当然,要更好地让天气预报影响生产生活,还需要让AI天眼通过吃下更多数据,从而不断优化精确。这个过程也许还需要一定时日,毕竟AI从婴儿走向成熟需要的是庞大的数据、不断优化的算法算力,以及科学家经年的努力。但就像从北极或者南极往赤道前进,一开始终年冰天雪地,慢慢走就会四季分明,到赤道就不再会有冬天。

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