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IBM百年回顾:Deep Thunder

    【IT168 资讯】1996年,IBM开始探索"天气业务"这种超局部短期预测能力,并为客户定制天气建模系统。现在,新的分析软件以及各城市和能源公司的需求改变了这些服务的市场环境。

  正如IBM研究院DeepThunder计划首席科学家LloydTreinish解释,这种方法并不是人们在电视上看到的天气预报,而是关注天气在具体地点对业务运作造成的运作问题-传统气象学无法解决的挑战。

  例如,公共天气数据并不是用于以合理的可信度预测在从此刻起的三小时后,10米高的跳台上的风速对于高风险的比赛是否能够接受。这种针对性的预测是IBM和美国国家气象局的前身--美国国家海洋和大气治理署(NOAA)在1995年面临的挑战。


▲里约热内卢的风暴灾害

  2010年4月6日,里约热内卢的风暴和泥石流造成200多人丧生,几千人无家可归。这次灾难要求该市开始规划成立中央紧急情况处理中心,将DeepThunder的预测能力和其它能力融合到中心内。


▲里约热内卢灾难的后报

  观看此次灾难后报显示了3D云图、地表和降水情况。箭头指出风俗和风向。


▲威尔玛飓风袭击

  2005年,大西洋盆地当时有记录依赖最强的飓风威尔玛飓风达到了55-65英里的风眼。飓风掠过佛罗里达州大约4.5个小时,造成62人遇难,损失达到近3000万美元。


▲追踪降雨与风速

  观看DeepThunder追踪飓风掠过期间佛罗里达州海岸的降雨和风速。国家气象局预测显示迈阿密的强风带来了强降雨。然而,DeepThunder更准确地预测了降雨的分布,包括这次飓风主要是一次强风事件的事实。

  技术创新

  在位于马里兰州的NASA戈达太空飞行中心供职12年后的1990年加入IBM研究院的Treinish回忆,合作计划要求做出几小时或一天时间范围的预测。这种对于在非常具体的时间、非常具体的地点的精确天气预测注重特定的应用,而对于预测、警告和监控用于一般用途的地区和全球天气的政府天气服务机构来说,这并不是其主要任务。

  IBM和NOAA科学家决定合作应对这一挑战,并研制了第一批并行处理超级计算机用于天气建模。该系统基于IBM?RS/6000?SP,并安装在位于乔治亚州桃树市的国家气象局预测办公室中,运行着由NOAA、科罗拉多州立大学和IBM在1996年经过数月修改的软件,每天可产生多次预测的结果。

  一年后的1997年5月,IBM深蓝系统击败世界象棋冠军。一名记者受到这个名字的启发,在11月份将IBM天气项目命名为DeepThunder。这个名字被沿用下来。这个项目最初是在IBM研究院的数学科学部门(现在叫业务分析与数学科学部门)启动的,将关注的重心从硬件转向服务和软件。Treinish说:"我们知道,业务推动力是最重要的因素。我们开始关注对天气敏感的专业业务问题,并寻找我们能够弥补的市场缺口。"

  例如,通过将精确天气预测与业务分析洞察力相结合,航空公司和机场可以更好地管理因天气导致的延误问题。航班可以更有效地重新安排路线或者合并。

  通过为风、温度和其它因素提供极为具体的信息,消防队员可以更有效地扑灭野火。实际上,由于为极具体的地区服务是天气业务战略的核心,2001年,团队在自身所处的纽约市区建立了一个试验台。这个活动实验室是一个由数千个街区组成的3D网格,其中每个街区的面积都有一立方公里。计算过程可以在网格的每个立方体上运行,以生成局部的精确预测。

  团队还开始进行建模、预测和数据可视化方面的创新,以帮助企业更快并且以更大的信心制定智慧的后勤、规划和运作决策。

  例如,为了帮助电力公司应对强风暴过后的影响,团队可以对电线或电线杆损坏的历史数据及原因进行挖掘并且建模。通过将这些数据与超局部预测相结合,IBM可以帮助公司规划需要多少维修人员,以及何处需要。

  DeepThunder小组也能够与其它基于分析能力的项目相结合,例如智慧的城市。通过与巴西的IBM研究中心和IBM印度研究院的同事合作,团队带领实施了里约热内卢项目,以更好地预测洪水,并预测严重风暴可能会在何处引发泥石流。同样,高度有针对性的天气建模只是整个项目的一部分。通过新的城市指挥中心,天气数据可以与其它城市信息系统整合,用于确定如何以非常好的的方式应对这些状况,包括在何处以及何时部署紧急响应人员,充分利用庇护所,以及监控医院床位的使用情况。

  由于世界杯将于2014年在里约热内卢举办,DeepThunder创新的天气预测业务将面临辉煌的前景。

  促进世界转型

  通过与业务数据(例如资产管理追踪)相结合而获得准确、详细的24小时天气预报的能力可改变大量行业管理流程的方式。这些行业可以定制服务,更改线路和部署设备-预测并最大限度降低重大天气事件对气候和市民的影响,降低成本,提高服务水平,甚至挽救生命。

促进世界转型
▲市政府与IBM共同将里约热内卢建成智慧的城市

促进世界转型
▲风力发电厂

  对中国的一座风力发电厂进行24小时预测,显示叶片10米高处的风速和风向,以及风的轨迹。

  城市应急管理

  2010年4月5日,里约热内卢的海岸风暴带来的强降雨和泥石流造成200多人死亡,15,000人无家可归。此外,交通体系大面积破坏,包括道路封闭、飞机和火车延误。这次风暴是促使市政府制订计划与IBM一同建立新的运作中心而改善应急响应能力的事件之一。该中心包括高分辨率天气预报,可提前一天或两天预测强降雨。据预计,该中心经过扩展,将包含一个用于洪水预测的水文建模系统。系统最初的设计用于预测强风暴和相关的紧急情况,但系统经过扩展,可预测城市中的任何事件-并且正在针对将于2014年举行的世界杯而实施。

  风能管理

  IBM运行着一个虚拟风力发电厂-包括25个涡轮、控制室、维护站和变电所-可在位于德克萨斯州的奥斯丁进行观察。IBM正努力扩展这个风力发电厂,以将DeepThunder融合在内,这样,用户就可以了解涡轮叶片周围的风速和风向。利用这些数据以及IBMILOG?软件,操作员可以通过做出12至24小时的决策而优化生产,例如"减速运行"日的规划,并最大限度提高投资回报。电力公司和独立系统运营商(ISO)可以深入了解各种信息,以稳定风的间歇方面,使其成为更具吸引力和可行性的替代能源。

  帮助电力公司应对断电

  北美一家拥有90,000套电线杆、电线和变压器的电力公司与IBM合作,使用IBM业务伙伴EarthNetworks的数据开发了天气与断电预测服务,可确定-达到以前难以想象的程度-即将到来的暴风雨吹到树木、电线杆和挂断电线所产生的破坏性影响。DeepThunder服务可用于召集维修人员,并派到最近的可能发生破坏的变电所。该程序可在风暴前72小时对工作量做出预测。

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