到現(xiàn)在，周康輝已經(jīng)與“人工智能+強對流天氣預(yù)報”打了六年交道。“預(yù)報員值班很辛苦，應(yīng)該有一些更加自動化的方式讓預(yù)報員輕松一點。”減少預(yù)報員的工作壓力，就是周康輝堅持研究的初心。
人工智能的利與弊
人工智能在強天氣預(yù)報上的優(yōu)勢很明顯。
在不久前“十四運”開幕式前，有過一個小插曲。“開幕式時間是晚上8點，在此前已經(jīng)預(yù)報到可能出現(xiàn)降水，但它什么時間會影響到場館并不確定。”周康輝說。于是，以人工智能為主導(dǎo)的“客觀預(yù)報”與以預(yù)報員為主導(dǎo)的“主觀預(yù)報”進行了一場小小的比賽。
“人工智能產(chǎn)品判斷，未來3小時降水都不會影響到場館；而首席預(yù)報員則推算出大概一個小時左右降水會到達會場。”經(jīng)實況檢驗，當天的降水22時才出現(xiàn)，人工智能取得勝利。
事實上，幾年來，通過這樣大大小小的“比賽”，兩種預(yù)報方式互相檢驗過多次，以強對流潛勢預(yù)報為例，雷暴和短時強降水與預(yù)報員主觀預(yù)報相比，TS評分（預(yù)報準確率）提升都在15%以上，雷暴大風(fēng)和冰雹提升50%以上。對此，周康輝的理解是，原來的客觀預(yù)報產(chǎn)品，是預(yù)報員發(fā)揮主觀能動性，從有限數(shù)據(jù)里提取一些特征，而人工智能可以從海量數(shù)據(jù)里自動提取特征，“越發(fā)大量的樣本學(xué)習(xí)之后，得出的非線性特征也就更明顯。”
但是看上去已經(jīng)比常規(guī)客觀預(yù)報跑得更遠的人工智能預(yù)報，還是沒能獲得所有人的認可。人工智能雖然預(yù)報出的結(jié)果通常比預(yù)報員更為準確，但是卻很難對它的計算方法進行科學(xué)解釋。“所以有很多專家不是很信任它，這是人工智能預(yù)報發(fā)展的較大阻礙之一。” 周康輝說，但通過國家的大力支持，業(yè)務(wù)人員接觸到越來越多的人工智能產(chǎn)品，這種情況也正在逐漸好轉(zhuǎn)。近幾年，中國氣象局印發(fā)《加強氣象科技創(chuàng)新工作行動計劃》《“十四五”氣象預(yù)報業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃》等相關(guān)指導(dǎo)文件，進一步促進人工智能的發(fā)展應(yīng)用。
對于人工智能，周康輝期待它能縮小我國與發(fā)達國家在氣象領(lǐng)域的差距，“發(fā)展數(shù)值天氣預(yù)報，需要數(shù)學(xué)、物理、計算機等基礎(chǔ)科學(xué)深度融合的科技產(chǎn)品作支撐，與歐美相比，我們在短期內(nèi)很難拉近距離。”周康輝說，“但是如果在人工智能這里有新突破，擺脫過去的方法，在新技術(shù)上有進一步的應(yīng)用，相當于彎道超車。”
談起預(yù)報員會否被人工智能替代，周康輝的回答是否定的，“在做決策服務(wù)時，由預(yù)報員去提供更人性化、更有溫度的預(yù)報，能讓決策人員更踏實。”
圖為國家氣象中心強天氣預(yù)報中心預(yù)報員周康輝 圖片由周康輝提供
強對流預(yù)報的急與難
2021年4·30江蘇南通極端雷暴大風(fēng)、2016年6·23江蘇鹽城龍卷風(fēng)、2015年6·1東方之星沉船事件……強對流天氣經(jīng)常會造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。“每次看到這樣的消息，我都想做更多嘗試與努力。”周康輝說，“每個數(shù)字背后都是一個家庭、一群人。”
但與普通天氣過程不一樣的是，強對流天氣往往來得十分猛烈，開始突然，結(jié)束也快。“大部分強對流天氣都是局地的，比如龍卷風(fēng)直徑不過幾百米，預(yù)報強對流天氣就像‘用大漁網(wǎng)撈小魚’。”而這兩年，短視頻軟件的迅速發(fā)展使得全民都可以用短視頻來記錄強對流天氣，這無形中給預(yù)報員添加了更多壓力。“以前信息閉塞，我們總覺得一年沒有一兩個龍卷，但現(xiàn)在每年能從網(wǎng)上收集到幾十、上百個龍卷的記錄，這也讓我們的研究更加迫切。”
但這也是一個改進工作的機會。“網(wǎng)絡(luò)上的短視頻為我們的研究增加了樣本數(shù)量，給人工智能產(chǎn)品的研發(fā)提供了更多原材料。”
在壓力與動力中工作，是預(yù)報員的日常。對此，周康輝適應(yīng)得很好。“我喜歡比較有挑戰(zhàn)性的工作。每天天氣都是不一樣的，這份預(yù)報發(fā)出去是有價值的，能產(chǎn)生經(jīng)濟社會效益，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失，這些成就感與使命感都是我堅持下去的動力。”
對于未來的研發(fā)，周康輝有明確的目標——做成一套由人工智能為主導(dǎo)，從監(jiān)測、預(yù)報到預(yù)警的全流程產(chǎn)品。這無疑是條艱難的道路。目前，隨著各個預(yù)報時效相對獨立的產(chǎn)品研發(fā)完成，強對流智能化無縫隙預(yù)報產(chǎn)品曙光初現(xiàn)。“我期待又興奮，也有些緊張，就像等待自己的孩子出生一樣，希望這套產(chǎn)品能夠真正發(fā)揮作用！”
