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吴鹏 邱晨辉

2019-10-1408:31  来源:中国青年报
 
原标题:驾驭龙卷风 人工智能会让科幻小说里的情节成真吗?

  科幻作家刘慈欣在小说《球状闪电》中描述了这样一种天气预报:故事的主人公从气象学院毕业后开发了一种系统,可以用来探测龙卷风,并且把即将生成的龙卷风扼杀在摇篮之中,这个系统很快被推广到全世界。

  这样的科幻场景至今仍让人觉得不可思议。事实上,龙卷风的预测在当今仍然是一个难题,更不用说刘慈欣笔下驾驭龙卷风使其变成战争武器。不过,人类可以借助一种新兴技术来试着破解龙卷风预测这道难题。这种技术就是人工智能。

  在中国气象局国家气象中心高级工程师朱文剑看来,2010年以后,尤其是最近两三年,人工智能迎来发展爆发期,在数值模式资料同化和参数化、天气系统识别、灾害性天气监测和临近预报等天气预报领域的应用得到不断扩展,但目前仍处于弱人工智能阶段。

  从20世纪80年代末到90年代初,人工智能技术在美国、加拿大、英国、法国等国家天气预报中的应用掀起了一场热潮。这些预报系统大多基于专家系统和自然语言处理来研制,预报对象以强对流灾害性天气为主,如雷暴、冰雹、雾、海雾、闪电等,另外也有不少系统基于人工神经网络系统来做强降水、龙卷风、闪电等预报。

  不过朱文剑认为,这个时期的人工智能系统大多处于研制阶段,只有不到20%的系统经过实地验证,极少数投入业务使用。直到2010年左右,随着新一代信息技术引发信息环境与数据基础变革,海量图像、语音、文本等多模态数据不断涌现,以及计算能力的大幅提升,人工智能才迎来发展爆发期。

  “人工智能真正广泛进入公众的视野其实是由一系列标志性事件引发的。”朱文剑说。2012年,在一场挑战赛中深度卷积神经网络算法大获全胜;2016年,阿尔法狗以4∶1的成绩战胜围棋世界冠军韩国九段棋手李世石;2017年,阿尔法狗-Zero经过3天的学习,以100∶0的成绩完胜阿尔法狗……借助这些标志性事件,人工智能、机器学习等一些新颖词语开始进入公众视野。

  至于人工智能目前在天气预报领域的应用,朱文剑说,最近两三年国外人工智能在天气预报领域的应用呈现爆发式增长,并且呈现出由传统的机器学习向深度学习发展的趋势,国内气象行业对人工智能技术的关注度也快速提高。

  伴随人工智能应用爆发式增长而来的是,气象预报员对于自身价值的担忧:人工智能最终会取代预报员吗,人工智能会对气象预报甚至整个气象行业带来颠覆式变革吗,未来预报员的价值何在?

  朱文剑并不否认人工智能的“强悍”,比如美国关于雷暴生命史的实时预测模型,作出的预报结果已经明显优于人的主观经验,调查表明在该项业务上,预报员在面临模棱两可的情况下,更愿意相信人工智能的预报结果。

  不过在他看来,未来预报员与人工智能的关系一定是和谐且融洽的,“尽管在围棋等领域人工智能现在已经可以完胜人类,但目前其仍处于弱人工智能阶段,当它能通过图灵测试后才算进入强人工智能的范畴。”

  朱文剑说,现在的人工智能几乎都还局限于仅能够有效完成专业任务的“狭义人工智能”范畴。而天气气候系统是一个耗散的、具有多个不稳定源的高阶非线性系统,其复杂的内部相互作用和随机变化导致天气气候的可变性和复杂性,而且其初值、边界值、输入、输出、物理机制等都不是百分之百确定的。人工智能要处理如此多的变量和不确定性显然面临不小的挑战。

  “可以说,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’。”朱文剑说。因为人工智能应用包含了大量的数据挖掘分析、模型训练学习、检验反馈等工作,而这些工作目前基本都是由人类指导或训练机器完成的。

  他还打了一个很生动的比方:在弱人工智能背景下,人工智能更像是预报员的婴儿。婴儿从刚出生时大脑一片混沌、不知世事,到后来慢慢具备爬行、走路、说话等能力,这个过程其实和人工智能的发展是非常相似的。

  但当儿长大成熟了,即一个人工智能模型被训练好后,就可以让预报员减少很多繁琐的工作,并享受更准确的预报结果。从这个意义上说,未来预报员就是人工智能的“爸爸妈妈”。

(责编:杨虞波罗、吕骞)

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