新华社3日从应急管理部获悉,今年我国首个登陆台风“木恩”已于3日在海南万宁和乐镇沿海登陆,截至3日17时,尚无重大险情灾情报告。
台风的危害
台风是严重的自然灾害,不仅造成严重的人员伤亡和经济损失,而且给灾民带来了焦虑、沮丧、抑郁、创伤后应激障碍等严重的心理影响和精神伤害。台风引起房屋倒塌、玻璃碎片、漂浮物碰撞、高空坠落等可导致各种伤害,具有高致残率、高死亡率等特征。台风后公共卫生服务和保健基础设施的破坏、清洁水被污染、人群密度改变(特别是拥挤的帐篷)、人口迁移、因住所损坏而增加的环境变化以及生态环境的改变使得传染性疾病流行的可能性增加。
我国是世界上少数几个受台风影响最严重的国家之一,平均每年有7个左右台风在我国登陆,沿海地区至中部地区,均可能受到台风活动的影响。1990—2009年,我国大陆平均每年台风造成的经济损失就达314亿元,死亡人数高达443人。由此可见,台风的预测有极高的应用价值,而预测的准确性关乎人民的生命财产安全。
预测台风以及飓风等热带低气压的发生,一般是通过卫星观测和监视云的演变过程,对观测数据进行气象模型模拟。但大气现象非线性极强,不同的气象模型预测的未来气象结果会出现非常大的偏差。
近年来人工智能技术飞速发展,可根据大数据中的特定类型进行深度学习,检测特定现象,从而应用于具有不确定性的气象领域。
通过结合气象观测站数据,将所有数据输入到千万亿级运算的超级计算机中,计算大气近似过程的预测模型,运行多次,就能得到不同结果发生的概率;同时利用计算机和图像识别技术进一步地完成更精确的算法,把雷达探测到的图像交给计算机,让计算机判断判断云的移动和走势,它会计算出云层一定的位置和速度,根据这个结果去判断什么时候会有雨。
人工智能技术的引入给天气预测带来了显著效果,结合大数据运算、图像识别与机器学习之后,预测天气的精确概率相比人工操作提高了20%。
研究成果
日前,日本一研究团队利用深度学习技术,开发了新的高精度识别方法,可以识别出西北太平洋台风高发季热带低气压发生一周前的特征,从而为台风的产生提供判定依据。人工智能提前一周预测台风,瞬间引起了巨大关注。
中国气象局北京城市气象研究所副所长陈敏也认为,人工智能算法把超级计算机的预报结果尽可能地、自动地、不用人工干预地修正到与实际观测数据更接近,可以达到“天气预报越来越准”的终极目标。“人工智能这么火,我们不用新技术就落伍了。”
在人工智能领域,算力、算法、数据缺一不可。GPU以其突出的算力脱颖而出。在GPU出现之前,一个实验可能需要等几个月,或者跑了一天才发现某个试验的参数不好。好的GPU可以在深度学习网络上快速迭代,几天跑完几个月的试验,或者几小时代替几天,几分钟代替几小时。GPU不仅能实现数据库的许多功能,而且其强大的计算能力,能实现实时分析。同时,GPU计算或通用GPU社区很大,从社区找到好的开源办法和可靠的编程建议更方便。
GPU在天气与气候方面的应用
* 预期的速度提升在很大程度上取决于系统配置。除非另行说明,否则速度提升均指整段代码的速度提升。GPU 的性能对比对象为多核 x86 CPU。GPU 性能基准测试结果是在 GPU 支持的特性上测得的,可以是内核对内核的性能对比。如需了解所使用的配置细节,敬请查看应用程序网站。速度提升的数据是根据 NVIDIA® 内部测试或独立软件供应商的文档计算得出的。
不少天气和海洋建模应用程序,如WRF (天气研究与预测模型)和海啸模拟应用程序获得显著的性能提升,缩短了计算时间的同时亦改进了计算精度。
利用CUDA实现的WRF加速
WRF总体加速幅度为1.25倍
Michalakes 和 Vachharajani
海啸模拟
Dr. Takayuki Aoki
AI+天气预报,未来可期
目前,将人工智能应用到天气预报在全球范围内都是热门话题。实际上,2018年的世界气象日主题就是“智慧气象”,中国气象局局长刘雅鸣指出,要充分应用大数据和人工智能技术,建设全覆盖、智能化的气象预报业务体系,做出更精准的天气预报。
在算力方面,以GPU为基础的基础设施建设也如火如荼,AMAX 人工智能解决方案就是基于GPU、针对人工智能应用在各领域应用落地的研发成果。解决方案支持NVIDIA P100/V100/Titian 等系列GPU,对数据手记、处理、分析有显著的加速效果。
人工智能在气象行业中的应用刚起步,应用场景未来还有很多。在未来,整合基于物理模式的数值预报和数据驱动的方法,将会给天气预报带来新的机会,例如将机器学习应用于交通堵塞、航空延误、花粉过敏等难以用物理模型处理的预报,能够提供更有价值的信息。AMAX作为人工智能解决方案供应商,也将持续与气象行业用户合作,创造更多价值。
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