別再吐槽天氣預(yù)報不準(zhǔn)了！華為云AI將帶來氣象預(yù)測服務(wù)進(jìn)階

突發(fā)強(qiáng)降水、雷雨大風(fēng)、龍卷風(fēng)、冰雹……深圳這座城,近百年潮起潮落、云卷云舒之間,不僅完成了從小漁村到“中國硅谷”的躍遷,也歷經(jīng)了大自然的風(fēng)雨洗禮。

強(qiáng)對流天氣多發(fā),一直是天氣預(yù)報的一大難點,尤其是對于地處大灣區(qū)的深圳。

如果天氣預(yù)報不準(zhǔn),對于走在大街上的深圳人來說,可只是半路淋濕、行程耽擱,但對于特定場景下的一些人來說,卻會給一些人的工作和生活帶來很大的改變,比如出海漁民、戶外工作人員等等。

人工智能(AI)的出現(xiàn),為深圳氣象預(yù)測帶來了新思路。

近日,深圳市氣象局宣布與華為云合作,計劃共同研創(chuàng)更精準(zhǔn)的災(zāi)害性天氣預(yù)測模型,應(yīng)對災(zāi)害性天氣。

通過將深圳近十年的氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,災(zāi)害性天氣預(yù)測模型有望將預(yù)測準(zhǔn)確率提升10%~20%?；谛碌暮献?一次模型訓(xùn)練,能由原來的1—2個星期縮短至3天甚至是幾個小時。

天氣預(yù)報為什么還不夠準(zhǔn)?AI技術(shù)如何使氣象預(yù)測完成“跨代升級”,甚至精準(zhǔn)預(yù)測方圓一公里內(nèi)幾分鐘之后的天氣變化?背后又有什么樣的行業(yè)內(nèi)幕?這是智東西想要了解的真相,也是本文要探討的話題。

氣象預(yù)測行業(yè)的痛點由來已久

“準(zhǔn)不準(zhǔn)”是老百姓們評價天氣預(yù)報的最直接指標(biāo)。

許多人都能感到,類似“北京明天下不下雪”的大面預(yù)測,一般都還靠譜。然而一旦涉及到“海淀區(qū)未來兩小時是否降雪”等更精細(xì)的預(yù)報,天氣預(yù)報就好像到了“吐槽大會”現(xiàn)場。

精細(xì)化程度不足,是氣象預(yù)報行業(yè)長期以來的痛點。

2012年是我國氣象預(yù)報的一個重要轉(zhuǎn)折點。當(dāng)年,國家氣象中心大刀闊斧地推出了“大城市精細(xì)化預(yù)報”,規(guī)定“每六小時預(yù)報一次,降水量細(xì)化到毫米”。而2017年,隨著AI技術(shù)、氣象專業(yè)技術(shù)的發(fā)展,氣象預(yù)報也迎來智能網(wǎng)格化落地。

所謂“網(wǎng)格預(yù)報”,就像地球上的經(jīng)緯網(wǎng)一樣,把區(qū)域分解成許多個5公里×5公里甚至1公里×1公里的網(wǎng)格,進(jìn)行分塊氣象預(yù)測播報,播報頻率可達(dá)到1小時或幾小時一次。也就是說,同樣一場雨,無論用戶身在深圳哪個角落,都能得到更精準(zhǔn)的差異化預(yù)報。

網(wǎng)格化預(yù)報

智能網(wǎng)格化預(yù)報目標(biāo)美好,卻也困難重重。

由于傳統(tǒng)的氣象數(shù)值模式方法難以應(yīng)對如此精細(xì)化的氣候測算,AI成為最合適的方法之一。但是目前,市場上已有的氣象預(yù)測AI模型,往往都難以達(dá)到理想的預(yù)測效果。

一方面,模型的訓(xùn)練需要大量氣象數(shù)據(jù),時空分辨率高,且涉及觀測站、風(fēng)場、雷達(dá)等多維度,因此數(shù)據(jù)量極大,對數(shù)據(jù)分析處理的要求很高。另一方面,如此大規(guī)模的氣象預(yù)測AI模型需要經(jīng)過許多次調(diào)優(yōu),則需要耗費許多試錯成本,也非常吃算力。

簡而言之,要打造強(qiáng)大而準(zhǔn)確的氣象預(yù)測AI模型,對硬件算力和軟件AI算法具有很高的要求。從市場角度來看,氣象預(yù)報短期來看更接近公共服務(wù)范疇,一些企業(yè)看不到產(chǎn)業(yè)紅利,就導(dǎo)致AI氣象預(yù)測的發(fā)展更加乏力。

復(fù)盤10年氣象數(shù)據(jù),模型準(zhǔn)確率將提升20%

新年伊始,平地一聲雷。

深圳市氣象局大手一揮,將“華為公司”一把拉入氣象預(yù)測變革的大潮中來。

1月6日,深圳市氣象局正式宣布已與華為云開展深度合作,計劃共同研創(chuàng)災(zāi)害性天氣預(yù)測模型,推進(jìn)“超大城市精準(zhǔn)預(yù)報服務(wù)”,從而支持災(zāi)害性天氣預(yù)警發(fā)布與傳播。

深圳市氣象局與華為公司達(dá)成合作

在天氣預(yù)測模型建立方面,華為云團(tuán)隊將深圳市氣象局近10年的氣象數(shù)據(jù)應(yīng)用起來,建立機(jī)器學(xué)習(xí)模型,用以推算云團(tuán)變化和移動規(guī)律,從而進(jìn)行更精確的天氣預(yù)測。

一位參與此項目的華為云AI專家說:“在以前0~2個小時的短臨天氣預(yù)測中,常用的光流法往往只預(yù)測云的移動趨勢,卻不預(yù)測云團(tuán)的生消(會合和分化),因此預(yù)測準(zhǔn)確率不高。”

“同時,多數(shù)短臨預(yù)測方法預(yù)測的‘雷達(dá)回波圖’往往比較模糊,因此需要人工輔助,人工預(yù)報員很多時候也難以很好地判斷局部地區(qū)的天氣情況,因此天氣預(yù)測的準(zhǔn)確率也會受影響。”

華為云在開發(fā)AI算法時,正是應(yīng)氣象行業(yè)需求,瞄準(zhǔn)了“生消”和“模糊”這兩個難點。

“現(xiàn)在,采用數(shù)據(jù)驅(qū)動的AI方法,預(yù)測準(zhǔn)確率可以提高10%~20%。”這位華為云AI專家說。

這個數(shù)字“換算”成用戶體驗來說就是,老百姓將能夠隨時隨地了解到,自己所處的方圓一公里內(nèi)是什么天氣,能清楚地了解氣溫、降水、風(fēng)等多個基本氣象要素。

據(jù)了解,在模型訓(xùn)練的計算資源支持上,利用華為云AI昇騰集群服務(wù),氣象預(yù)測模型開發(fā)耗時和訓(xùn)練周期有望大大縮減。預(yù)計一次模型訓(xùn)練,將由原來的1—2個星期縮短至3天甚至是幾個小時。

在預(yù)報的精準(zhǔn)分發(fā)方面,深圳市氣象局和華為云則致力于建立以氣象服務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)云平臺、畫像式用戶管理平臺等工具,從而在洞察用戶需求的基礎(chǔ)上,適時主動推送服務(wù)。

“預(yù)報只是前端的工作,如何把預(yù)報結(jié)果快速推送給有需要的市民才是最重要的。”一位參與到深圳氣象項目工作人員的告訴智東西,“除了市民主動查詢,我們還將通過短信、App等渠道推動給可能有需要的市民。”新系統(tǒng)將基于位置和場景,向用戶精準(zhǔn)推送以“無感”為特征的公眾氣象服務(wù)。比如,深圳市將在公園景區(qū)等人流密集的地方設(shè)置二維碼和大屏幕,通過不同的渠道將氣象信息告訴市民。

華為云AI通過深度學(xué)習(xí)預(yù)測未來2小時內(nèi)每公里內(nèi)的天氣變化情況

氣象行業(yè)的跨代升級是什么?

隨著AI與云計算技術(shù)在智慧交通、智慧安防、智慧醫(yī)療等領(lǐng)域快速落地,華為云為什么選擇切入看起來比較偏門的氣象領(lǐng)域?

對此,來自華為云的資深A(yù)I專家表示,“氣象+AI”不僅僅是氣象預(yù)測本身的問題,它還跟各行業(yè)有比較緊密的聯(lián)系。一方面,氣象預(yù)報首要是為老百姓服務(wù),另一方面,它在農(nóng)業(yè)、航空等行業(yè)服務(wù)領(lǐng)域具有可觀的紅利。比如,航空公司就非常依賴氣象預(yù)報,需要精確的天氣預(yù)報系統(tǒng)。

其實,華為并不是第一個進(jìn)入氣象領(lǐng)域的新玩家。

以百度、騰訊、阿里、墨跡天氣、彩云天氣為代表的互聯(lián)網(wǎng)公司、行業(yè)玩家都在“氣象+AI”上有所布局。

比如,百度基于百度大腦EasyDL的“看云”的AI系統(tǒng),它能對20多種類型的云狀識別準(zhǔn)確率均達(dá)到達(dá)80%以上;廣東氣象局利用阿里平臺對短臨降水做AI預(yù)報;墨跡天氣將眾包數(shù)據(jù)結(jié)合傳統(tǒng)氣象數(shù)據(jù),將AI短臨預(yù)報應(yīng)用于外賣行業(yè)氣象服務(wù)……

但是,華為云的入局卻為氣象行業(yè)的智能網(wǎng)格化變革帶來新的“進(jìn)階”機(jī)遇。

一方面,基于華為云ModelArts一站式AI開發(fā)與管理平臺以及AI昇騰集群服務(wù),華為云有望成為氣象行業(yè)AI化變革的“黑土地”。

2019年9月20日,ModelArts

2.0面世,其以全流程的極簡和自動化優(yōu)勢,分別針對數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、模型訓(xùn)練、模型管理、模型推理四大步驟做了全面升級。雖然在深圳市氣象局的合作中,目前仍由華為云工作人員進(jìn)行AI模型訓(xùn)練,但是隨著團(tuán)隊與氣象部門工作人員的磨合深入,氣象部門人員有望自己無障礙地“動動手指”完成模型訓(xùn)練。

智東西曾體驗一代ModelArts平臺,三步即可完成模型訓(xùn)練

而華為云AI昇騰集群服務(wù)就更具備“賦能行業(yè)”的黑土地屬性。2019年9月18日,基于數(shù)千顆昇騰910 AI處理器強(qiáng)大算力的華為云AI昇騰集群服務(wù)發(fā)布。

據(jù)了解,其能用于預(yù)測天氣、天文探索、石油勘探、自動駕駛等各個領(lǐng)域。例如,僅用約10秒鐘,它還完成對20萬顆星體的搜索、定位與識別,原文天文學(xué)家需要74小時。

另一方面,華為云人工智能團(tuán)隊的行業(yè)問題解決能力和執(zhí)行力有望為氣象行業(yè)帶來一些實質(zhì)性的進(jìn)展。比如,在華為云團(tuán)隊與深圳市氣象局宣布戰(zhàn)略合作之時,其就瞄準(zhǔn)了“云團(tuán)生消”和“雷達(dá)圖模糊”這兩大短臨預(yù)測的痛點,基于兩大痛點進(jìn)行AI氣象預(yù)測模型訓(xùn)練。

痛點即是賣點。

天氣預(yù)報自古以來都是一個世界性的難題,很多人說“預(yù)報不準(zhǔn)才是正常的”。華為云AI專家說,“天氣的變化影響它的因素實在是太多了,而華為云能做的就是在拿到的科學(xué)觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,盡可能地發(fā)揮AI的價值。”

可以想象,隨著AI氣象預(yù)測模型的初步建立,許多新的問題都將涌現(xiàn)。AI模型與傳統(tǒng)氣象數(shù)值模型如何兼容?如何保證訓(xùn)練數(shù)據(jù)真實反映氣候變化?如何使人工智能人才更加深入了解傳統(tǒng)氣象領(lǐng)域的那整套精深的氣象預(yù)測方法論?

跨越氣象預(yù)報行業(yè)的壁壘,與氣象預(yù)報精英們進(jìn)行世紀(jì)握手,對人工智能從業(yè)者來說并沒有那么容易。而華為云,恰恰擅長與各種“問題”周旋,于持久中作戰(zhàn)。

結(jié)語:AI飛入尋常百姓家,氣象服務(wù)迎跨代升級

隨著AI、大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)的發(fā)展,廣大認(rèn)知中比較傳統(tǒng)的氣象行業(yè)也將迎來新機(jī)遇。

其實,氣象行業(yè)天然擁有AI發(fā)揮價值所需的海量數(shù)據(jù),有望成為華為云的AI練兵場,也有可能帶來傳統(tǒng)氣象服務(wù)行業(yè)的自身跨代進(jìn)化。

AI進(jìn)入氣象行業(yè),并不僅僅意味著AI飛入“尋常百姓家”帶來公共服務(wù),還將帶來長遠(yuǎn)的市場紅利。一方面,氣象預(yù)測之后基于氣象的延伸服務(wù)將具有發(fā)展空間;另一方面,氣象服務(wù)作為交通、軍事、旅游等眾多行業(yè)的基礎(chǔ)服務(wù)之一,有望與各行各業(yè)結(jié)合帶來新的盈利模式。

華為開發(fā)者大會2020(Cloud)將于2020年2月11日-12日在深圳舉辦,這是華為面向ICT(信息與通信)領(lǐng)域全球開發(fā)者的年度頂級旗艦活動。大會旨在搭建一個全球性的交流和實踐平臺,開放華為30年積累的ICT技術(shù)和能力,以“鯤鵬+昇騰”硬核雙引擎,為開發(fā)者提供澎湃動力,改變世界,變不可能為可能。

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