天生一对：百度智能云和天气预报

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文 | 向小田

2019年6月21至22日凌晨，重庆石柱县迎来了一场强降雨天气，有5个乡镇降雨量突破100毫米，马武镇累积降雨达207.9毫米。伴着雨水，石柱县群众手机里不断收到强降雨短信和微信预警，应急大喇叭也在反复播报实时雨量。收到预警信息，群众进行了有组织的转移，受灾最重的马武镇及时转移群众220人，此次强降雨共造成十余个乡镇严重受灾，但没有出现人员伤亡。

通过百度智能云短信平台，重庆市气象局将预警短信发布速率从每秒160条提升到每秒3000条。将预警信息发送给160万预警责任人，以前要2个多小时，现在只需要9分钟左右。

此次防灾效率的提升，是重庆市气象局与百度智能云合作打造智慧气象以来诸多成效之一。在预报方面双方还有着更深层面的合作，比如在短时临近预报、月降水预报上，AI预测的准确率较传统预报方法有明显的提升。一个例子便是，如采用卷积神经网络方法训练历史雷达数据，预测未来0-2h内的6min分辨率的雷达回波演变，气象部门通过对2018年5月至9月约5000张回波数据验证，准确率达到了54%，比SWAN（临近预报系统）提升了40%。

这个结果让重庆气象部门的工作人员感到很惊叹。虽然AI算法并没有取代他们的人工预报，但是，数据模型的跑分结果已经显现出了AI算法的巨大威力。如果跑的样本数据足够丰富，也许真的有那么一天，AI算法可以完全自主进行天气预报也说不定。这必然会大大解放现在天气预报员的工作，大大提升天气预报的准确度。

云＋AI与气候预测有天然的联系

天气预报本身是一件很艰苦的工作。在走访重庆市气象局的调研中，我们看到，天气预报员们对着电脑，看着卫星云图和雷达回波等等各种各样的气象资料，凭借自己的经验对计算机算出来的结果进行分析。这种工作需要耗费预报员大量的脑力。他们大多数人都是没有正常的节假日（轮值轮休），每天要看许许多多的资料，既包括各种图形资料，也包括气象采集的各类观测数据。

即便是这样，预报员也不能保证完全正确的预报结果。但是，观众们往往十分挑剔，正确九次没有人记得，只要错一次就会纷纷吐槽。可以说，预报员顶着巨大的压力，进行的是高强度的脑力工作。

好的天气预报员是非常难得的，这个职位既要求他能懂得气象理论，又能够熟记历史，并且对于判断有相当的悟性。在重庆市气象局看来，如果能够找到一种方法，能够提升天气预报的准确性，不管是社会效益还是经济效益都是非常可观的。

这个时候，重庆气象局找到了百度智能云。当然，在百度之前，他们也曾找到其他的互联网科技巨头。在充分比较了各家的人工智能技术之后，重庆市气象局最终选择了百度智能云。在访问顾建峰局长时，他这么说道：选择百度智能云，一是因为气象预测目前用到的许多方法都来自西方，但是用人工智能来进行预测，这个对大家来说都是新课题，中国在这个方面与世界各国在同一起跑线，完全有机会领跑。第二，百度人工智能技术自主可控，比如飞桨（PaddlePaddle）是中国唯一的自主研发、功能完备的开源深度学习平台，和百度智能云合作能够有利于气象部门把核心技术掌握在自己手中。也正因为如此，百度智能云成为了重庆市气象局走在气象预测科学前沿的重要伙伴。

在历史上，重庆气象就是现代中国气象科学的诞生之地。早期中国气象科学界的几位开山鼻祖，竺可桢、吕炯、郑子政、赵九章等，皆出自民国时期设在重庆的中央研究院气象所。重庆气象敢为风气之先，亦得益于其历史传统。在把人工智能技术运用到气象预测上，重庆市气象局也先行一步，走在了前列。

基于百度智能云在人工智能、大数据、云计算等领域的技术积累，重庆市气象局联合百度打造了国际领先的气象AI深度学习平台，并将联合建立气象云资源中心，深度开发智慧气象应用，加速重庆气象大数据智能化发展，把人工智能技术在气象领域充分落地。

对百度智能云来说，人工智能寻找到了气象预测这个落地场景，简直是天作之合。气象预测本身是基于现有数据和历史数据的比对，既需要丰富维度的现有数据进行计算，又需要充分学习历史上出现的各种情况进行比较。这非常符合深度学习的特征。AI可以记住历史上所有已经发生过的气象情况，通过不断的学习和计算，预测能力可以不停进化。这就像下围棋一样，遍历的棋谱越多，AI的下棋技术就越强，越能够战胜人类中最优秀的选手。在气象预测领域，历史数据就是棋谱。

用重庆市气象局顾局长的话来说，用AI来进行气象预测，真的是“众里寻她千百度，蓦然回首，那人正在灯火阑珊处。”AI和气象预测，是完美的互相成就。

云＋AI如何让气象预测变得更加智能

当下天气预报员们进行预测，最重要的方法，就是运用各种数值模式产品。数值模式，就是依据观测数据作为初始值和边界，对流体力学和热力学偏微分方程组进行求解。这种模式目前有很大的几个问题：

第一、计算资源消耗巨大，求解偏微分方程组需要超级计算机资源。

第二、空间和时间的分辨率较低。

第三、短临预报的精准度较差。

第四、不同的数值模式，不同的预报员得出的结论各不相同，到底哪个为准？

AI的出现明显改变了上述局面。AI算法从设计本身来说就不需要进行方程组求解，通过深度学习，找到相对合适的解即可，大大减少了对于计算资源的占用。数值模型很难解决的分辨率低和短临精准度差的问题，AI可以通过大量的机器学习，提高分辨率和精准度。不同数值模式下，看图得出的结论不同，但是在AI来看，因为可以和历史数据进行大量比对，得出的结论自然是最优的。人类预报员总会有经验不足的问题，这个问题AI却没有。

为了帮助重庆实现人工智能在气象预测上的应用，百度智能云派出了一个数十人的队伍，长期驻扎在重庆市气象局。当我们去访问的时候，百度智能云的架构师甚至可以帮我们在气象局带路，知道食堂哪里的饭好吃，由此可见两者融合的深度。

在和百度智能云的合作中，重庆气象局建立起了“四天”系统：天枢·智能探测系统，天资·智能预报系统、知天·智慧服务系统以及御天·智慧防灾系统。以天枢为例，这个系统能够把各种气象观测的数据，包括高空的、地面的、卫星的、雷达的等等，这些数据收集起来。积累如此大量的数据，相当于给天枢系统开了天眼，能够眼观六路、耳听八方。通过天枢，建立起了标准的大数据库，基于这个数据库，气象部门就可以更好的进行预测。尤其是短期预测，在数据越丰富的情况下，准确度越高。

又比如知天·智慧防灾系统，在百度智能云的帮助下，大大改进了对公众气象服务的能力。在出现灾害预警的情况下，以前需要数个小时才能完成的预警短信通知，经过智慧防灾系统，可以在几分钟之类就散发完毕。这对于突发灾情的预警作用是非常大的，有时候多几分钟就能挽回巨大的损失。

可以这么说，云+AI的引入，把重庆气象工作带到了一个新的高度。