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駕馭龍卷風 人工智能會讓科幻小說情節成真嗎?

   轉載 發布時間:2019-06-17 12:47:09   來源:環球網   舉報
【導讀】科幻作家劉慈欣在小說《球狀閃電》中描述了這樣一種天氣預報:故事的主人公從氣象學院畢業后開發了一種系統,可以用來探測龍卷風,并且把即將生成的龍卷風扼殺在搖籃之中,這個系統很快被推廣到全世界。這樣的科幻場景至今仍讓人覺得不...

科幻作家劉慈欣在小說《球狀閃電》中描述了這樣一種天氣預報:故事的主人公從氣象學院畢業后開發了一種系統,可以用來探測龍卷風,并且把即將生成的龍卷風扼殺在搖籃之中,這個系統很快被推廣到全世界。

這樣的科幻場景至今仍讓人覺得不可思議。事實上,龍卷風的預測在當今仍然是一個難題,更不用說劉慈欣筆下駕馭龍卷風使其變成戰爭武器。不過,人類可以借助一種新興技術來試著破解龍卷風預測這道難題。這種技術就是人工智能。

在中國氣象局國家氣象中心高級工程師朱文劍看來,2010年以后,尤其是最近兩三年,人工智能迎來發展爆發期,在數值模式資料同化和參數化、天氣系統識別、災害性天氣監測和臨近預報等天氣預報領域的應用得到不斷擴展,但目前仍處于弱人工智能階段。

從20世紀80年代末到90年代初,人工智能技術在美國、加拿大、英國、法國等國家天氣預報中的應用掀起了一場熱潮。這些預報系統大多基于專家系統和自然語言處理來研制,預報對象以強對流災害性天氣為主,如雷暴、冰雹、霧、海霧、閃電等,另外也有不少系統基于人工神經網絡系統來做強降水、龍卷風、閃電等預報。

不過朱文劍認為,這個時期的人工智能系統大多處于研制階段,只有不到20%的系統經過實地驗證,極少數投入業務使用。直到2010年左右,隨著新一代信息技術引發信息環境與數據基礎變革,海量圖像、語音、文本等多模態數據不斷涌現,以及計算能力的大幅提升,人工智能才迎來發展爆發期。

“人工智能真正廣泛進入公眾的視野其實是由一系列標志性事件引發的。”朱文劍說。2012年,在一場挑戰賽中深度卷積神經網絡算法大獲全勝;2016年,阿爾法狗以4∶1的成績戰勝圍棋世界冠軍韓國九段棋手李世石;2017年,阿爾法狗-Zero經過3天的學習,以100∶0的成績完勝阿爾法狗……借助這些標志性事件,人工智能、機器學習等一些新穎詞語開始進入公眾視野。

至于人工智能目前在天氣預報領域的應用,朱文劍說,最近兩三年國外人工智能在天氣預報領域的應用呈現爆發式增長,并且呈現出由傳統的機器學習向深度學習發展的趨勢,國內氣象行業對人工智能技術的關注度也快速提高。

伴隨人工智能應用爆發式增長而來的是,氣象預報員對于自身價值的擔憂:人工智能最終會取代預報員嗎,人工智能會對氣象預報甚至整個氣象行業帶來顛覆式變革嗎,未來預報員的價值何在?

朱文劍并不否認人工智能的“強悍”,比如美國關于雷暴生命史的實時預測模型,作出的預報結果已經明顯優于人的主觀經驗,調查表明在該項業務上,預報員在面臨模棱兩可的情況下,更愿意相信人工智能的預報結果。

不過在他看來,未來預報員與人工智能的關系一定是和諧且融洽的,“盡管在圍棋等領域人工智能現在已經可以完勝人類,但目前其仍處于弱人工智能階段,當它能通過圖靈測試后才算進入強人工智能的范疇。”

朱文劍說,現在的人工智能幾乎都還局限于僅能夠有效完成專業任務的“狹義人工智能”范疇。而天氣氣候系統是一個耗散的、具有多個不穩定源的高階非線性系統,其復雜的內部相互作用和隨機變化導致天氣氣候的可變性和復雜性,而且其初值、邊界值、輸入、輸出、物理機制等都不是百分之百確定的。人工智能要處理如此多的變量和不確定性顯然面臨不小的挑戰。

“可以說,在目前的弱人工智能背景下,有多少‘智能’,背后就有多少‘人工’。”朱文劍說。因為人工智能應用包含了大量的數據挖掘分析、模型訓練學習、檢驗反饋等工作,而這些工作目前基本都是由人類指導或訓練機器完成的。

他還打了一個很生動的比方:在弱人工智能背景下,人工智能更像是預報員的嬰兒。嬰兒從剛出生時大腦一片混沌、不知世事,到后來慢慢具備爬行、走路、說話等能力,這個過程其實和人工智能的發展是非常相似的。

但當兒長大成熟了,即一個人工智能模型被訓練好后,就可以讓預報員減少很多繁瑣的工作,并享受更準確的預報結果。從這個意義上說,未來預報員就是人工智能的“爸爸媽媽”。

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