2022-11-22 16:19

元宇宙产业洞察 | 元宇宙天气预报,让天气从此只是天气

庄周梦蝶的故事由来已久,在虚拟的梦境当中,庄周不知自己变成了蝴蝶还是蝴蝶变成了自己。同样,现实与虚拟之间的距离越来越近,元宇宙成为当前全球最大的风口产业之一,一举一动都十分吸睛。

元宇宙是数字生态发展到最高阶段的一个愿景、是一个梯次发展的系统工程,需要分阶段与应用场景融合。接下来,元碳院将围绕元宇宙+产业展开系列报道,从产业发展和时间维度上展望一下元宇宙的演进路径。今天我们开启的是元宇宙+产业系列的第三个篇章:元宇宙+天气

作者:番摊123

1900年的巴黎世博会,英法德等国均展出了一组独特的漫画,主题都是对2000年社会生活的预测,虽然漫画内容各有千秋本质却大同小异。在一个多世纪后的今天再回看这些漫画又别有意味,有的今人已经实现甚至还做的更好,比如漫画里有自动打扫房屋的机器仆人,就没有现在的扫地机器人更小巧;有的内容至今甚至没有雏形,比如放进布料就能根据客户身材数据自动生成衣物的自动制衣机;还有的今人正在努力但距离前人的想象还有差距,比如精准预测并随意改变气象,这也是今天要说的内容。

人类对气象的观测与研究由来已久,在两千多年前的中国东汉时期,“科圣”张衡就发明了测量风向的“相风铜乌”,又名“候风鸟”,“候风仪”,经过后代的逐渐完善成为了现在常见的风向标。还有更古老的二十四节气,虽然感觉更像玄学但背后的确暗合历法,时节和气象。这些发明创造对气象观测的意义是举足轻重的,之后很长一段时间里,人类的气象观测都停留在数据收集阶段,对未来的预测极为有限且准确度堪忧。一直到20世纪,各种新科技的运用帮助人类突破了空间限制,对未来的预测时间也逐渐增长,但准确性还是不高。现在,人类的气象观测又有了新的方法。


大数据


气象观测源于对气象数据的收集,如果仅限在微小的时间、空间范围内,人力或许还能应付。但以国内的幅员辽阔,气象灾害频发,气候复杂多变,各地差异甚大的现状来看,不使用大数据无疑是自讨苦吃。对未来天气的预测都要从当下的情况出发,仅北京市区内外就分布有大约五百个自动气象站,收集来自城市各个角落的风速、风向、空气湿度等信息,除此以外还有探空气球、飞翔在头顶的气象卫星以及部署在众多城市的天气雷达等。从过去守着电视看天气预报,到如今在手机上随时随地查看任一时间的天气,天气预报技术每一次的进步背后,都离不开大数据的有力支撑。

目前联科气象大数据就是国内该领域的佼佼者,凭着十多年数据分析经验、十年零售业实战经验以及精准的天气预测模型,联科气象大数据分析方案可帮助零售商改善需求计划,优化供应链,同时增强商店绩效。


可视化


自天气预报成为电视节目后就面临几个痛点,首先是枯燥的数据难以直观表现,再次是难以吸引年轻群体。从个人感受来说,我对天气预报的关注更多是因为BGM《渔舟唱晚》的动听,以及能借此大致了解到中国地理与城市,但这些对别人未必有吸引力。因此前一阵就有外国的天气预报在内容上创新,即天气预报3.0,运用全息投影等特效将数据内容直观的呈现在观众眼前,既一目了然又引人入胜。

不过这种技术的成本较高,对影视等相关行业也有较高要求,国内有一些企业也正在积极探索这种方式。


人工智能


更快更准是天气预报不懈的追求,天气预报和人工智能堪称绝妙组合。天气预报依赖大数据,人工智能天生就能处理大数据;假如大数据的密度不够,人工智能的推断能力就可以弥补不足。此外人工智能还可以总结已有的知识经验,提高预测水平以;以及利用统计与数值模式中无法利用的抽象预报知识等。

随着二者结合的日益深入,“智慧气象”也逐渐引人注目,墨迹天气就是目前国内这一领域的杰出代表。其创始人兼CEO金犁曾形象的说:“我认为气象是经济发展的一把‘盐’,放多放少能影响到炒好经济这盘菜。”墨迹与国内外专业的气象机构合作,每天可以获得350G左右的数据,而且还保持挖掘庞大用户群体的“用户数据”。墨迹于2012年上线的“时景社区”能通过AI图像技术,识别用户上传的照片,预防气象灾害。每天有几十万张时景照片上传,借助时景社区亿级真实的气象数据图片,墨迹可覆盖的监测范围比基站更广,在预报精准度上也提高了5%到8%。


元宇宙


众所周知元宇宙是众多先进技术的集合体,各种技术相互配合协作完成共同的目标。目前国家主打的“天”字号系统就是典型:综合气象观测产品系统“天衍”、气象大数据云平台“天擎”、综合气象观测数据质量控制系统“天衡”、气象综合业务实时监控系统“天镜”,堪称是现实版的“四大天王”,下面来简要介绍。

▎天衍

“衍”通“演”,指推演、测算,表示各类数据产品的算法是由原始观测数据延伸推演而来。“衍”还有种类多、数量大之意,暗含天衍系统融合了雷达、地面、风廓线、雷电等多源数据资料,观测种类多、数据量庞大,观测信息丰富全面之意。通过人工智能识别、大数据处理等手段,“天衍”能够做到从“CT级”到“全息级”观测,实现对冰雹、雷暴、大风、强降水等天气过程的实时精准监测和预警,并对能见度、雷电判识、台风定位、雨滴谱等多类精细化特色产品进行改进。现在通过与更多算法合作,“天衍”也可满足个性化定制需求,受到交通、建筑、农业等企业的普遍关注。

▎天擎

“擎”即支撑、引擎,表示天擎全面管理和提供数据、算力、算法等资源,支撑气象“云+端”业务,是“云+端”业务技术体制建立、气象事业高质量发展的“擎天白玉柱”“架海紫金梁”。“天擎”可将气象行业数据与算法资源整合,使算法向数据倾斜,解决过去各系统对同一数据的反复调用、存储、传输带来的数据冗余等问题,成为气象部门适应新时代,推进气象业务系统转型升级、优化全流程业务的重要推力。

“天擎”的本质特征是“云+端”,有了它,算法开发和运行者不必关心数据在哪里,只需开发和提交算法就可运行出产品。再结合高性能的算力支撑和流水线调度运行,使全局业务流程达到最优,促进协同应用。气象产品流水线式调度加工使用户可以专注研发算法,无需关注运行环境、数据资源、运行时效、产品管理、运行监控等事务,可用于国内外气象数据、行业数据、经济社会数据、社会观测数据等。截至目前,全国大部分地区都已完成“天擎”1.0版本的部署工作。

▎天衡

“衡”通“横”,有“纵横”之意,表示“天衡”是以全方位、多维度的方式,同步监控各个设备数据质量情况。“衡”也是古代称量的容器,引伸为比较、对比等含义,以展开监测、质量控制、诊断勘误和数据评估。从天气雷达到国家地面站等各种观测设备,从遍布全国的观测数据获取到数据评估,这些都离不开“天衡”。

“天衡”由数据获取、质量控制、诊断勘误、数据评估四个业务环节组成,可实现“一张地图看好坏”。现在随着数据评估的扩展,结合装备运行保障信息,深度挖掘观测端数据情况,观测端数据质量问题得以改善,内容更丰富、结果更可靠。

▎天镜

天镜是气象综合业务实时监控系统,如同一面镜子反映气象业务全流程中信息流动、系统运行、网络安全动态等指标。在这面镜子的帮助下,气象业务系统的运行维护实现了一体化运行,管理现代化和信息化水平得以明显提升。

“天镜·湖南”智能监控平台

上百种气象资料的传输情况、几十个业务系统的运行状态、气象云资源池的精细化监控、网络安全的全面态势感知等,均能通过“天镜”一体呈现。在“天镜”的帮助下,气象信息业务形成统一运维体系,向着集约化、综合化、流程化的阶段迈进。

人类的演变历程就是与自然界斗智斗勇的过程,期间虽有“人定胜天”之类的豪言壮语但终究只是语言。恩格斯在《自然辩证法》中说:“我们不要过分陶醉于我们人类对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利,自然界都对我们进行报复。每一次胜利,起初确实取得了我们预期的结果,但是往后和再往后却发生完全不同的、出乎预料的影响,常常把最初的结果又消除了。”虽然现在有“四大天王”之类的高科技,但人类终究只是自然界中的一部分,“敢叫日月换新天”还是仅仅作为文学作品来赏析吧。

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