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气象信息化进程必由之路——云计算

来源: 时间:2019-05-23 [ ] [打印] [关闭] [收藏]

    当前,谷歌、亚马逊、IBM、腾讯、阿里巴巴等全球互联网巨头均在搭建自己的云计算平台,在世界各地部署的服务器从几十万台到上百万台不等。美国最大的气象服务公司——天气公司(The Weather Company)使用的就是亚马逊的云服务AWS,后又将大规模天气数据服务平台迁移到IBM云服务上,借此实现了非常高效的数据计算、存储和发布功能,每天可以处理上百亿次的数据,为全球用户提供服务。
 一个游荡在IT界的“幽灵”
 2003年,尼古拉斯·卡尔在《哈佛商业评论》上发表了一篇文章——《IT不再重要》,轰动一时。作者犀利地提出:IT技术已经日用品化了,虽然这样能使大多数企业从IT中获益,但IT也很难再给企业带来一定的竞争优势了。而当亚马逊于2006年3月推出弹性计算云(EC2),完美地解决了圣诞节计算高峰时段对基础资源的需求问题时,一个“幽灵”便开始游荡在IT界的上空——云计算。
 云计算的出现是计算技术、网络通信技术以及互联网应用成长和成熟的自然产物,尤其是虚拟化、分布式计算和存储等关键技术的逐步成熟。“云计算并非是自己生长起来的新生事物,而是被组装起来的。”沈文海说,事实上,云计算没有任何一项专属于自身的技术。
 从这个“幽灵”诞生之日起,它就仿佛在低声细语地说着这样一句话:计算资源不再重要。
 云计算最大的一个特点就是将计算资源整合起来放在“云端”。这样一来,计算资源就像水、电一样,变成了一种服务,用户可以根据自身需求按需购买。因此,对于最终用户而言,云计算不是一种新技术、一种新的IT架构、一种新方法,而是一种全新的IT资源交付模式。
 这就好比以往农民想要蓄水浇灌庄稼时,首先需要挖一个池塘或水池来储水。这不仅耗时费力,而且利用率很低。现在,一些大型企业修建了大水库,可以装很多水。这样一来,农户就不需要自己挖池塘了,只要根据自己的用水需求直接购买合适的储水空间就行。
 令人向往的“云端”气象
 一旦计算资源成为一种人人皆可购买的服务,那么无论对于企业还是个人而言,前期购置IT资产的高额投入以及中后期运行维护管理IT设备的附加成本等加诸于使用者身上的沉重枷锁就此破除,用户可以在“按量付费”这一迄今为止最为合理的模式下使用IT资源。从这个角度看,沈文海认为云计算是一次对生产力的解放。
 而计算资源上“云”后展现出来的气象图景更是令人心驰神往。
 “云计算一个最明显的优势是可以大大提高计算资源的利用率,降低服务成本。它不仅能提供无限的计算和存储能力,还可以为气象预报工作构建强大、灵活和低成本的协作与创新平台。”郑巍说。
 朱定真认为,气象预报技术发展最迅速的就是基于海量数据的数值模式预报系统,以前数值模式一直是在高性能计算机上运行,但通过云计算服务,前景不可估量。云计算的弹性机制非常适合用于应对突发性灾害天气的信息服务,面对突然增长的不可预知的数据计算和信息发布任务,传统手段无法解决,而云服务的弹性机制能充分保证信息得到及时处理。
 当今是数据大爆炸时代,气象数据的体量也迅速膨胀。据统计,国内气象部门每天产生的数据量就达几十个TB。如此海量的数据如果全部部署到业务端或本地,那么所花代价将随搬迁数据体量的倍增而呈几何倍数增长,原本已因系统过多而不堪重负的业务单位将雪上加霜。
 而有了云计算以后,业务系统所需要的一切资源,云计算可以全部满足。业务人员完全可以将业务系统放置在气象“云端”或是“云”中海量气象数据资源池的近旁,由“云”中丰沛的资源供给业务系统运行,按照业务需求就近处理海量气象数据,而自己只需通过网络远程控制业务系统,发出指令、接收结果即可。
 “业务系统如果散落在各业务单位手里,就像分散的河流一样,无法汇聚成大河。云计算可以使业务系统更加高效、灵活,面对公众的需求时反应更加快速、敏捷,用户也可以根据自己的需求来自定义特殊的气象服务和应用。”沈文海说。
 总之,云计算将改变气象数据的计算平台和存储方式,加快气象行业与农业、林业、水利、交通等其他行业的融合,推进气象行业的商业化、产业化进程。
 影响力:云计算>大数据>人工智能
 据郑巍介绍,在国外,AccuWeather和美国天气公司等商业机构在云计算方面应用得非常好,Accuweather这家公司80%的业务都部署在亚马逊云端AWS上。此外,美国国家海洋和大气管理局也正在与亚马逊云服务AWS、谷歌云平台、IBM等开展合作性研究,并准备将相当一部分数据迁移到云平台上。英国气象局也在亚马逊AWS上运行平台服务,其全球和区域集合预报系统中的存档数据也部署在AWS上。欧空局、欧洲核子研究组织和欧洲分子生物学实验室于2012年就建立了一个欧洲大规模云计算平台——“螺旋星云”(Helix Nebula),利用其强大的计算能力来处理各种科学数据,包括帮助科学家最大限度地开发欧空局卫星数据资源。
 云计算的发展势头如此之猛,那么与近些年同样迅猛发展的大数据和人工智能相比,何者产生的影响更大?
 如果将大数据比作水的话,那么云计算平台就是装水的池子,而人工智能就是可以高效调配、处理水资源的“智慧生命”。在沈文海看来,这三者之中,目前云计算产生的影响最为重大,因为其促进了气象部门内部业务系统的整合和业务流程的优化,颠覆了整个业务系统的架构,使业务的更新、调整和维护变得更为便捷,将为气象部门的服务能力和水平带来质的飞越。
 相比之下,虽然大数据也会对气象数据的采集、存储、挖掘分析等产生深刻影响,但其无法直接解决科学机理问题,因此还不能颠覆传统的预报预测方法。此外,其他行业的大数据要与气象大数据实现深度融合仍然困难重重,打破不同行业间的数据壁垒绝非朝夕之功。
 再来看人工智能,虽然其近几年来得到快速发展,但仍处于弱人工智能阶段(擅长单方面技能,比如下棋),距离强人工智能(在各方面都能和人类比肩,人类能干的脑力活儿它都能干)还差得很远,更不用说超人工智能(在几乎所有领域都比最聪明的人类大脑聪明很多,包括科学创新、通识和社交技能等)。更为重要的是,目前以深度学习为代表的人工智能应用于气象领域的方法相对有限,主要集中在图像识别和云识别领域,没有涉及到大气物理机制。在某些领域,人工智能的预报水平或许可以超过人类,但其中的原理和机制我们并不清楚,因此气象学家无法通过人工智能归纳出的模型来修正数值预报。因此,人工智能现在还只能是数值预报的补充,无法替代数值预报。
 “如果说气象部门正在利用云计算、大数据和人工智能打造一个‘超级预报员’,那么云计算可以起到强身健体的作用,而大数据和人工智能可以在一定程度上提高其智力,但二者提升智力的能力和效果目前来看相对有限。”沈文海说。
 然而,云计算当前发展进程较为曲折,气象部门还囿于私有云等传统思维定式,没有真正将云计算的潜力激发出来。“云计算要快速发展起来,方向一定是公有云。谷歌、亚马逊、阿里巴巴等提供的公有云上的服务非常丰富,在云端不仅可以获取大量的资源,更重要的是可以获取到丰富的服务。”沈文海说。


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