这是一场争分夺秒的计算,其结果关乎生死。争分夺秒,是因为留给这场计算的时间窗口很窄。晚一点,哪怕0.1秒,计算的结果就没有任何意义了。因为这场计算的对象是:未来。在人类目前所做的对“未来”的所有计算中,大部分都是错的。但有一件,还能称得上靠谱,并且正在变得越来越靠谱:天气预报。而天气,关乎生死。
天气,一直是大自然展现它的狂暴和变幻莫测的最有力的手段。人类自古以来就试图掌握风云雷电、雨雪冰雹等自然现象背后的气象规律并对未来的天气作出准确的预测。早在三千年前的甲骨文中,就出现了关于天气实况的记载,包括风、云、虹、雨、雪、霜、霞、龙卷、雷暴等。“二十四节气”更是人类历史上制定的第一个反映年循环的气候钟。
现代天气预报中最早采用的方法是天气图法。通过把同一时间不同地点的气象情况填在一张张地图上,然后推断高、低气压系统未来的移动路径和强度变化,进而根据这些系统对气候的影响来实现天气预报。虽然当今的精准天气预报早已不依赖于这一方法,但天气图仍然具有极高的价值。
现代天气预报本质上是一场数值计算。首先是建模,建模是指建立地球与大气状态的物理模型,通常是用一组偏微分方程来描述大气状态和运动的基本规律。有了模型之后,还需要初始参数。通过气象卫星、雷达、探空仪、地面气象站等手段,对不同高度的气压、气温、湿度、风速、风向进行观测。
现代天气预报的预测结果也越来越精准了。从前的天气预报都是以天为单位,如今已经可以做到短临天气预报,甚至在2小时内对任一经纬度点上进行逐分钟的精确预报。这种短临天气预报对人身财产安全的保护具有极其重要的意义。
在这场与“风云数据”的对决中,云技术和AI的出现似乎给予了人类新的力量。气象数据的时空分辨率极高,数据量极大,这种海量数据的处理,人类不擅长,却是AI的主战场。AI能够通过深度学习大量的气象历史数据,帮助人类寻找预测的线索和依据,推演未来可能的变化情况,从而为人工预报提供强有力的辅助。