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(yù)報：故事的主人公從氣象學(xué)院畢業(yè)后開發(fā)了一種系統(tǒng)，可以用來探測龍卷風(fēng)，并且把即將生成的龍卷風(fēng)扼殺在搖籃之中，這個系統(tǒng)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(fēng)的預(yù)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(fēng)使其變成戰(zhàn)爭武器。不過，人類可以借助一種新興技術(shù)來試著破解龍卷風(fēng)預(yù)測這道難題。這種技術(shù)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(fā)展爆發(fā)期，在數(shù)值模式資料同化和參數(shù)化、天氣系統(tǒng)識別、災(zāi)害性天氣監(jiān)測和臨近預(yù)報等天氣預(yù)報領(lǐng)域的應(yīng)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(shù)在美國、加拿大、英國、法國等國家天氣預(yù)報中的應(yīng)用掀起了一場熱潮。這些預(yù)報系統(tǒng)大多基于專家系統(tǒng)和自然語言處理來研制，預(yù)報對象以強對流災(zāi)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(tǒng)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來做強降水、龍卷風(fēng)、閃電等預(yù)報。

不過朱文劍認為，這個時期的人工智能系統(tǒng)大多處于研制階段，只有不到20%的系統(tǒng)經(jīng)過實地驗證，極少數(shù)投入業(yè)務(wù)使用。直到2010年左右，隨著新一代信息技術(shù)引發(fā)信息環(huán)境與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)變革，海量圖像、語音、文本等多模態(tài)數(shù)據(jù)不斷涌現(xiàn)，以及計算能力的大幅提升，人工智能才迎來發(fā)展爆發(fā)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(fā)的。”朱文劍說。2012年，在一場挑戰(zhàn)賽中深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法大獲全勝;2016年，阿爾法狗以4∶1的成績戰(zhàn)勝圍棋世界冠軍韓國九段棋手李世石;2017年，阿爾法狗-Zero經(jīng)過3天的學(xué)習(xí)，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(xué)習(xí)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(yù)報領(lǐng)域的應(yīng)用，朱文劍說，最近兩三年國外人工智能在天氣預(yù)報領(lǐng)域的應(yīng)用呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，并且呈現(xiàn)出由傳統(tǒng)的機器學(xué)習(xí)向深度學(xué)習(xí)發(fā)展的趨勢，國內(nèi)氣象行業(yè)對人工智能技術(shù)的關(guān)注度也快速提高。

伴隨人工智能應(yīng)用爆發(fā)式增長而來的是，氣象預(yù)報員對于自身價值的擔憂：人工智能最終會取代預(yù)報員嗎，人工智能會對氣象預(yù)報甚至整個氣象行業(yè)帶來顛覆式變革嗎，未來預(yù)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(guān)于雷暴生命史的實時預(yù)測模型，作出的預(yù)報結(jié)果已經(jīng)明顯優(yōu)于人的主觀經(jīng)驗，調(diào)查表明在該項業(yè)務(wù)上，預(yù)報員在面臨模棱兩可的情況下，更愿意相信人工智能的預(yù)報結(jié)果。

不過在他看來，未來預(yù)報員與人工智能的關(guān)系一定是和諧且融洽的，“盡管在圍棋等領(lǐng)域人工智能現(xiàn)在已經(jīng)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(xiàn)在的人工智能幾乎都還局限于僅能夠有效完成專業(yè)任務(wù)的“狹義人工智能”范疇。而天氣氣候系統(tǒng)是一個耗散的、具有多個不穩(wěn)定源的高階非線性系統(tǒng)，其復(fù)雜的內(nèi)部相互作用和隨機變化導(dǎo)致天氣氣候的可變性和復(fù)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(zhàn)。

“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(yīng)用包含了大量的數(shù)據(jù)挖掘分析、模型訓(xùn)練學(xué)習(xí)、檢驗反饋等工作，而這些工作目前基本都是由人類指導(dǎo)或訓(xùn)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(yù)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(fā)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(xùn)練好后，就可以讓預(yù)報員減少很多繁瑣的工作，并享受更準確的預(yù)報結(jié)果。從這個意義上說，未來預(yù)報員就是人工智能的“爸爸媽媽”。

關(guān)鍵詞： 龍卷風(fēng) 人工智能 探測