人工智能,模式识别在气象领域应用的现状与展望.pdf

编者按：气象人工智能课题是中国气象局和国家自然科学基金资助项目’
有高等院校、科研机构和业务部门的同志参加。它涉及到气象工诈的诸多
领域，X,-oe~一些思路与设计思想具有一定开创性一为拓宽计算机的应用
领域，缩短计算机应用与气象知识的距离进行了有益的撂索与试验。为
此，奉期作专题介绍，希望它能对台站的业务工作有所推进还需指出，介绍的这些内容只是一
●
些初步结果，不少工诈离实际业务应用还有相当差距。我们期望在不九的将来能看到水平更
二
敝
正高、实用-生更强的工作成果。

，人工智能、模式识别在气象
领域应用的现状与展望

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(北京气象学院，100081)

提要

鼢关键词：人工智能今模式识别提宝气主象应訾用缈j。钍云巩I
一，一’
引言。
随着气象信息数量与种类的迅速增长
气象人工智能是以人工智能技术为手如何储存、管理和检索利用信息，就成为气象
段，用以推进气象科学发展的一门边缘交叉业务中面临的第一个问题。如何从众多的信
学科。由初级的气象预报专家系统形式，经过息中将有用的部分提取出来，并按照业务要
多年的发展，到现在已进入一个新的智能系求进行组织是需要解决的又一个问题。如何
统阶段。展望术来，随着气象知识的逐步积有效地综台运用包括数值预报、天气图、卫
累，知识表示的不断丰富．计算机知识获取能星雷达等多方面的信息、知识，提高计算机
力的日益加强t特别是随着计算机智能硬件对气象信息高度综合处理能力，进一步缩小
环境的更趋完善一气象人工智能在加速气象计算机处理与专家知识二者之间的距离，拓
业务现代化和提高灾害性天气预报准确率的宽汁算机在气象中的应用领域一加速天气预
进程中一必将发挥愈益明显的作用报和气象业务现代化，是当前迫切需要懈决
建国40年来，我国的气象事业取得r巨的第三个问题。
大的进展一特别是近lo多年，在气象业务自计算机科学狭义地讲是研究符号的表
动化及计算机的开发刺用方面有了长足的进示和处理，广义地讲是研究知识的表示和处

气象第20卷第6期9

理。它超出并将继续超出纯粹的计算，帮助人1987年开始开发气象智能系统，经过多年发
们理解抽象的概念、知识的表示、问题的求展．已逐步形成体系。
解、推理和语言等，在广泛的智能活动中计算下面分别就人工智能与模式识别两方面
机科学起着越来越重要的作用。所有的学科作一回顾。
都能从计算机科学中得到帮助．使用它来了1．1人工智能技术的应用
解世界，解决问题，预见未来”‘。1．1．1专家系统技术在我国天气预报中的
人工智能和模式识别技术近年来取得了应用
令人瞩目的成就，新理论、新方法不断涌现，我国气象部门在80年代前期引进专家
它们正在改变着科学研究的方式。无论在对系统(Es)技术，1983年中国科学院大气物理
图象、图形的分析、识别、理解，还是在建立抽研究所与吉林大学合作，开始研制“北京地区
象概念、逻辑推断及问题求解等方面，提出了暴雨预报专家系统”。1984年王耀生等”设计

一系列全新的概念和方法，已经和正在解决的长江中下游地区暴雨预报专家系统”，以
着许多过去人们期望解决的难题，从语音、文其实用性、灵活性和多功能的特点受到广泛
字识别、机器翻译到智能计算机的设计。将这欢迎，目前已推广应用到中央气象台及l7个
些领域的先进思想和技术方法引入气象工省、市、自治区气象台(积究所)，经历了6—7
作，无疑地对上述三个问题的解决将会是大年预报业务的检验，取得了明显的效果。
有裨益的。该系统的又一特点是以和谐性和完备性
人工智能技术是形象知识(如预报经验)作为机器学习的两个基本原则，在专家指导
与综合推理知识(如不同预报条件的组合，形下，通过知识变换、运用归纳、类比算法，自动
成不同的推理过程和结论)的结合，并通过不生成推理原则，使系统具备了一定的自学习
断自学习、自我完善，得出推断结论(如预报功能这期间陕西、湖北等省也分别独立研制
结果)，而不一定需要了解某一系统(如大气)了气象预报专家系统。
内部的微观(如物理过程的变化过程)演变。知识表示和知识获取作为专家系统的两
它的出现，使得利用计算机进行天气学预报个主要问题，在天气预报专家系统中更为突
方法的深化、发展成为可能，它的出现，形成出，它表现在三个方面：①知识获取主要靠人
了气象人工智能的交叉学科。工移植；②不具备记忆联想，只有微弱的自学
习功能；③层次性知识不好处理。因此同一个
1人工智能在气象领域应用的现状
系统外壳在不同省的应用结果差异很大。如
人工智能技术引入气象领域在我国已经何突破原有的专家系统框架，设计一个新的
历了l0几个春秋，它大致可以区分为两个阶系统已成为发展的必然，1987年提出了智能
段。1983—1987年是第一阶段，这个阶段的预报系统的结构框架。]。这个系统的主要特
主要特点是初级