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气象信息业务面临的挑战和机遇

2018-01-04 16:13:52  来源:国家气象信息中心 沈文海

摘要:自改革开放至本世纪初这段时期的信息化工作,其主要目标是解决气象信息基础资源(数据、通信、计算、存储、网络)匮乏,气象基础业务因之无法正常开展的“基础资源短缺”问题,工作内容主要是基础资源建设。
关键词: 云计算 气象 大数据
  1、引言:气象业务与信息化浪潮
 
  从历史发展的脉络考察,气象学科的形成以及气象业务的确立,有赖于第二次工业革命中的电子通信技术、以及第三次工业革命中电子计算机和一系列相关技术的迅速发展及深度应用。采集数据、分析处理并获取信息、进而提供信息服务--气象业务这一与生俱来的工作方式和内容,使其天然具备信息业务的基因和特质。因此第三次工业革命(亦即信息技术革命)、以及目前不少学者提出的第四次工业革命(即:互联网革命),对气象学科和业务的发展产生了巨大的推动作用。我们不妨设想一下:
 
  如果没有BQS系统(北京气象通信枢纽工程),也许我们至今仍无法实时获取到全球气象观测资料,全球的天气背景及相应的变化趋势将无从得知。
 
  如果没有9210工程(气象卫星综合业务系统工程),遍布全国各地乃至沙漠、荒岛、高原的气象观测站所采集的珍贵气象实况数据,至今将无法实时获取,天气预报业务将无法真正展开。
 
  如果没有卫星遥感技术的发展,气象要素仍将以气象观测站的孤立点的观测为主,无法获得区域乃至全球范围的整体的气象观测。
 
  如果没有雷达技术的深度应用,龙卷、飑线、台风等灾害性天气的内部结构便无从知晓,其形成的机理至今仍将是一片空白。
 
  如果没有高性能计算机的引进和使用,客观的、精细化的预报产品将无法产生,各种预报服务在时空分辨率上仍将是粗粒度的,并带有较强的个人主观色彩。
 
  如果没有局域网和广域网,气象工作人员的业务交流仍将依赖着信件、电报和电话,效率低下。
 
  如果没有计算机存储系统,历史气象数据仍将沉睡在一摞摞厚重的气象簿中,其获取方式仍将依赖于人工慢条斯理地抄录。
 
  如果没有计算机绘图软件系统,天气图仍将依靠熟练的专业绘图员使用铅笔和绘图尺在底图上手工绘制,效率不高,而且存在一定的主观因素。
 
  如果没有地理信息系统,目前绝大部分带有地形、植被、行政区划、公共基础设施等丰富信息的以地理坐标为基准的气象服务产品将无法制作出来。
 
  …… ……
 
  这些进步,都是在近四十年内发生的【1】;而所发生的这一切,有赖于气象信息化的实施与进步。因此,信息化是推动气象现代化发展的火车头。信息技术不单支撑着现代气象业务,它的广泛深入应用正在持续推动着气象业务和科研工作的高速发展。与此同时,数十年信息化浪潮中产生出来的思想、理念和方法,也正在逐渐渗透到气象业务和管理部门人员的思想意识之中,潜移默化地改善着他们的思维方法和工作模式,集约化、工作协同、流程优化、科学化管理、顶层设计、架构规划、知识管理……等等,这些十几年前尚十分陌生的名词,现在已逐渐成为气象部门各项工作的具体内容。
 
  所以,没有信息化,就没有气象现代化。
 
  数十年气象信息化工作硕果累累,成绩辉煌。但是我们必须认清,自改革开放至本世纪初这段时期的信息化工作,其主要目标是解决气象信息基础资源(数据、通信、计算、存储、网络)匮乏,气象基础业务因之无法正常开展的“基础资源短缺”问题,工作内容主要是基础资源建设。而当这一工作经过二十余年的努力已达到相当的规模,“基础资源短缺”问题基本得以解决的情况下,如果仍将基础资源建设、维护和服务作为气象信息化工作的核心内容,则势必造成气象信息化工作方向的迷失、工作范围的萎缩和工作方法的无序--已经发生的事实无情地证明了这一点【2】。
 
  气象信息化必须与时俱进。
 
  2、传统气象信息业务面临剧烈变革
 
  气象信息业务在几十年的发展中几经变革,就目前而言,大致是指气象部门信息技术基础资源(即:通信资源、计算资源、数据资源、存储资源和网络资源)的设计、建设、运行维护和服务。
 
  二十多年前,因当时公共通信资源匮乏,无法满足气象业务对通信能力的需求,气象部门不得不设立气象通信业务,在公共通信设施的基础上,通过自己的努力,尽可能满足气象业务的需求。上世纪八十年代一度流行的“没有通信现代化就没有气象现代化”的口号,从一个侧面反映出通信系统在当时的重要程度。然而近三十年来,通过大规模公共通信基础设施的建设,我国已形成由地面光纤通信、空间卫星通信和移动宽带等构成的完整的、全覆盖的高速通信网络,其能力已可全面满足气象通信的任何资源和应用需求。原有的气象通信业务工作内容势必需要进行结构性变革,由最初的自建、自管、自用,调整为根据气象部门的需求特点,有针对性地高效应用公共通信资源,利用公共通信资源构建气象部门自身的通信网络体系。
 
  珍贵的资源需要集中管理、统一调度,方可最大限度发挥其价值,并使其维护和安全工作达到最高性价比。对气象部门而言,集约化管理数据资源和高性能计算资源,构成丰沛的数据资源池,使所有业务围绕着数据展开,而不是延续自上世纪八、九十年代逐渐发展起来的数据围绕着计算资源展开、数据库遍地开花的工作模式,是气象部门的共识和既定方针。因此,由有限的几个海量规模的数据中心来取代目前散布在全国各省市地县气象部门的数据管理系统,是大势所趋。
 
  云计算的出现和迅速普及,使得计算、存储、网络等IT基础资源的高品质服务和低成本使用成为可能,各单位自建、自管、自用IT基础资源的时代已经一去不返了。在这一背景下,省、地气象部门IT业务中有关IT基础资源建设、管理、维护和服务等职责和工作领域,正面临着被大数据中心和云计算的无情挤压。从趋势看,该领域最终势必将丧失。
 
  即便是高性能计算资源,对于气象部门而言,以往及目前的自建、自管、自用的“三自”模式存在着应用能力、运维能力和环境能力等诸多问题,而且在短时间内难以根本解决。在未来社会公共高性能计算资源日渐丰富、应用性价比和服务品质达到基本满意程度的情况下,究竟是延续目前的“三自”模式,还是改为租用社会公共资源,这一问题势必将纳入决策者的议事日程中。
 
  因此,传统的以基础资源建设管理和数据服务为主要内容的气象信息业务,正在面临着严峻的挑战。
 
  在上述严峻背景下,在“基础资源短缺问题”得到基本解决,信息技术开始迅速广泛地应用于气象业务和科研的各个领域,并取得目不暇接的积极成果的同时,新的问题亦在不断暴露出来:
 
  在各地热火朝天的业务建设浪潮中,采用最新技术的新的观测设备不断引进,观测手段和观测数据日益丰富。然而由于缺少技术规范,新建的观测系统在型号、方法、数据甚至原理上不同程度地存在着不一致现象,导致这些观测系统所获得的观测数据难以有效地融合而形成立体的整体观测数据。
 
  同样,在各地热火朝天的业务建设浪潮中,新的业务系统在各地不断涌现。然而由于开发者彼此间知识背景的差异,使得这些系统在操作系统、数据库、中间件、GIS平台、绘图软件甚至开发语言等方面或多或少存在差异,从而导致这些成果很难彼此有效地移植或整合,低水平重复开发现象较为严重。
 
  在业务功能日渐丰富的同时,业务系统也在逐年增多,日积月累之下,数目惊人,导致业务环节众多,业务流程空前复杂。
 
  数据资源在空前丰富的同时,观测数据的质量却曾一度令人担忧,甚至发生过错误数据一路绿灯、最终竟出现在上报国家首脑机关报告中的现象,以至于不少人曾一度质疑观测系统建设的必要性。此外在很长一段时间里,高品质基础数据产品一直是我国气象部门的短板。我们虽然在数据体量上无愧大国称号,但在高品质基础数据产品的研发能力方面,至今尚很难自称强国。
 
  在信息化的感召下,各部门都各自建立起自己的信息管理系统。然而这些系统之间存在着严重的部门壁垒,彼此信息和数据无法互联互通,信息孤岛现象十分突出。职能管理部门这方面的问题尤其严重,“用数据说话、用数据决策”的目标至今无法真正落实。
 
  …… ……
 
  所有这些问题揭示出一个事实,即:气象信息化工作已不再局限于简单的基础资源建设管理服务,它早已开始触及到气象部门的顶层设计、标准规范、科学管理等领域。而上述问题的产生和曾经的日益严重,恰恰是气象信息化工作没能及时有效地深入到这些领域、并发挥出其应用作用的结果。
 
  获得诺贝尔奖的经济学家罗伯特·索洛(Robert Solow)在1987年提出了着名的“索洛悖论”:“我们到处都看得见计算机,然而就是在生产率统计方面却看不见计算机”【3】。换句话说,虽然IT产业和应用无处不在,但它对生产率(亦即效率和效益)的推动作用却微乎其微。这就是说,当我们仍然使用工业文明下的手段和思维来经营信息社会时代的企业和政府事业单位,来指导这些组织的信息化工作时,我们基本上能够断定,它是很难成功的。
 
  因此,我们应当而且必须转换思维,用信息时代、互联网时代的思维来思考问题,解决问题。同时,气象信息化工作应当而且必须从固有的技术层面突围而出,向上延伸到管理层面和决策层面。
 
  3、新的领域,新的机遇,新的挑战
 
  3.1 新的机遇和挑战
 
  由于遍布全国的地面光纤宽带通信的高速发展,以及二十余年互联网的普及和深入,尤其是近十年来云计算的逐步落地,社会公共基础资源极大地丰富、品质快速提高,这在逐步满足社会需求的同时,也在无情挤压着传统气象信息业务的空间。
 
  与此同时,由于信息化的广泛普及和深入、气象事业的发展以及社会的进步,新的问题、新的需求和新的挑战不断出现,仅就气象信息业务部门而言,至少有以下几个方面:
 
  (1)高质量气象数据及基础数据产品的研制
 
  高品质的气象数据以及基础数据产品,是气象业务和气象科学研究的根本基础。与通信、处理、存储等资源问题不同,数据质量的保障和基础数据产品的研制是核心能力问题,用简单的资金投入是无法真正解决的。在通信能力薄弱、探测手段有限、处理和存储能力匮乏等基础资源问题随着历年大规模建设而逐一得到解决后,数据质量和数据产品制作能力问题便逐渐凸显出来,并成为气象部门能力建设的短板。
 
  数据质量高度影响着气象业务的水平以及科研成果的有效性,因此必须年年讲、月月讲、天天讲。进入二十一世纪以来,数据质量一直困扰着气象部门,进入2010s年代,中国气象局一直花大力气解决观测数据的质量问题,但迄今为止,能够进行质量管理的观测数据依然相对有限,相当数量的观测数据在质量上仍处于零监管(或弱监管)状态。因此,气象数据(尤其是气象观测数据)的数据质量问题,在未来相当长一段时间内,将始终是气象部门的关注重点。需要强调的是,这里所说的数据质量,不仅包括数据的正确性,而且包括数据的完整性、一致性和代表性【4】。
 
  随着气象现代化方案的确定和实施,以再分析资料为代表的高品质基础气象数据产品研制能力已被确立为我国由气象大国成为气象强国的重要标志之一。在未来的岁月里,这方面的一系列工作只会加强,不会削弱。当然,参与这部分工作,需要深厚扎实的气象知识背景、完整的团队专业人才构成以及紧密的协同工作机制;而这正是目前许多从事气象信息业务的部门和人员所缺乏的。
 
  (2)大范围业务系统的规范化整合
 
  基础设施资源以及业务系统的集约化整合,是《气象信息化行动方案(2015-2016)》【5】中的两个十分重要的任务,其中业务系统的集约化整合尤为重要,因为近十年大规模“局部有序、整体无序”的业务建设,已经造成业务系统众多、业务功能大量重复和业务流程空前复杂的局面;而简单地将众多业务系统运行所在地由地/县向省局资源池的汇聚,只是改变了这些系统运行维护的地点,充其量对其运行维护工作的品质有所改善,并未实质触及打破数据壁垒、归并同类功能、优化业务流程的最终目标。因此若想真正达到预想目标,唯有在遵循相关业务标准和规范的前提下,施行并最终完成对这些众多业务系统的集约化整合。而这部分工作,对于省局信息业务部门而言,是其无法回避的、艰难而又必须努力完成的职责。
 
  这项工作之所以困难,除技术难度和工作量浩大外,还在于目前气象部门并未完成符合气象部门自身特点的IT技术架构规划,现有的技术标准规范尚不能构成完整的技术体系,不少领域仍处于无章可循的状态。虽然这种状态可给业务系统集约化整合的执行者带来一定的自由度空间,他们可以根据自身的知识背景和技术倾向性选择整合技术方案,但这样做也为未来的进一步集约化整合带来相当程度的不确定性和复杂度。因此,有关部门应尽快完成气象部门的技术架构规划,以使目前正在艰难推进过程中的省内业务系统集约化整合工作有章可循,否则目前的有关工作势必事倍功半。
 
  (3)业务系统的云端/客户端化改造
 
  云计算是未来基础资源、数据资源和应用资源存在和应用的主要形式,这是社会和技术发展的结果,也是业内(包括气象部门)的共识。未来的气象业务将主要运行在“云端”,这一结论也已基本得到广泛认同--尽管其载体究竟是公有云,还是私有云,抑或行业云等,目前尚未明了。因此,业务系统的云端/客户端化,是大势所趋,无可避免。
 
  参照互联网适应人群原住民、移民和难民的划分方式,气象业务系统在云端/客户端化方面也可分为:“云计算原住民”、“云计算移民”和“云计算难民”三类;即:
 
  “云计算原住民”:完全参照云计算技术特点设计并研发的、可良好运行在云计算环境中的业务系统。
 
  “云计算移民”:经过改造,可适应云计算环境、并可在其上稳定运行的业务系统。
 
  “云计算难民”:无法进行云计算环境适应性改造,或改造成本过大,得不偿失的、无法实际运行于云计算环境的业务系统。
 
  由于到目前为止,气象部门的云计算环境并未实际建立起来,现在支撑全气象部门业务工作的业务系统,可称之为“云计算原住民”者极少;绝大部分业务系统皆需经过适应性改造(亦即所谓的“云端/客户端化”),方可适应未来的云计算环境。也就是说,目前绝大部分业务系统,在未来的云计算场景中,要么是“云计算移民”,要么将沦落为“云计算难民”。而届时气象信息业务工作者的职责之一,就是认真科学地鉴别“移民”和“难民”的身份,并将适合“移民”的业务系统高质高效地完成云端/客户端化改造。
 
  若想胜任业务系统云端/客户端化改造工作,除有关的常规技术外,还需要掌握许多目前相对陌生的技术,如:分布式计算、分布式存储、分布式内存和分布式中间件等,这是有志于气象业务系统云端/客户端化改造的从业者所需要明了和积极准备的。
 
  (4)基于全流程的业务大运维
 
  云计算提供了基础资源的高质低价服务,它与泛在高效的互联网(包括移动互联)的有机结合,使得气象部门梦寐以求的业务系统集约化整合和全流程高水平运行维护等成为可能,延续至目前的业务流程截段化、属地化管理所造成的信令不畅、反应迟钝以及互相推诿、效率低下等弊端,将随着全流程整体运维的出现而逐渐成为历史--这是云计算对气象业务体系深远影响之所在。
 
  全流程整体运维不可能一蹴而就,它首先需要监测对象的确定、状态信息的定义、状态信息的获取途径/方式的明确、以及基于流程的状态信息组织和管理,此外还需要对全流程各业务节点全面细致的业务梳理,其工作量之浩大、工作内容之繁琐,远非普通应用系统研发难度可比。因此,在严格遵循相关技术规范的前提下,分阶段逐步实施应该是一种明智的选择。
 
  (5)敏捷的业务功能研发和完善
 
  智慧气象的基本特征之一,是对外界需求变化的迅速准确的反应,这往往意味着必须在有限的时间内完成业务功能的改善、重组、补充和新增。气象业务功能的载体是业务信息系统;因此,相关业务系统的调整和变更,在未来恐将成为常态。
 
  对于业务功能的重组、补充和新增,目前所知道的最为理想的场景是所谓“大平台微应用”,即:搭建相应的业务平台,在其上将所有已有业务功能进行标准化分解成为一系列“元功能”,并对其进行基于SOA的服务化封装,成为平台构件库中一系列基础功能构件。使用者根据需求,在平台上通过构件的个性化组装形成新的业务功能。如此可以最大限度利用已有的业务成果,使新业务功能的研发工作量降至最低,最大限度提高新增业务功能的研发时效,使气象部门对外界需求变化的响应达到可能的最高水平。
 
  然而就目前业界情况看,实现“大平台微应用”的案例并不多见,且主要集中于几个互联网巨头,类似气象部门这样中小规模的成功案例难觅其踪。因此在未来一段时间内,应用软件系统的敏捷性研发,将是体现气象部门对外界需求变化快速反应的主要形式,而敏捷开发能力的具备和强弱,在相当程度上也决定了气象部门“智慧气象”的实现程度。
 
  (6)业务功能的移动化
 
  在移动互联时代,一个单位业务功能的移动化程度,往往反映出该单位信息化的实际水平,这在业界已达成广泛共识。业务功能移动化所带来的在工作效率和业务成本方面的大幅改善,早已尽人皆知,不必赘述。
 
  气象部门在业务功能移动化方面虽早有意识、早有动作,但多年来成效并不显着,与一些先进单位相比,差距不小。因此对于气象信息业务部门和工作人员而言,该领域具有广阔的工作空间。
 
  …… ……
 
  此外,还可列举出若干个领域,限于篇幅,不再枚举。
 
  总之,对于气象信息业务部门而言,新的形势虽然使得传统业务受到前所未有的挤压,但也产生出许多新的有待开垦的处女地,等待着我们去耕耘。这对我们而言,既是新的机遇,也是新的挑战。
 
  3.2 未来的气象信息业务展望
 
  新的需求引领着气象信息业务向着新的领域开拓。在笔者看来,未来的气象信息业务部门至少应当同时具备四种重要职责:气象业务的维护者、基础资源应用服务的提供者、气象信息安全的管理者和高品质基础气象数据产品的研制者。
 
  (1)气象业务系统的维护者
 
  气象业务是由气象业务系统予以实现的;前文已述,气象业务系统是典型的信息系统;无论是在大力推行气象业务系统集约化整合的当下,还是在实现了集约化整合的未来,由气象信息部门承担业务系统的运行维护工作,都是气象信息部门的职责和使命。这其中既包括常规意义下的系统运行维护,也包括集约化整合过程中技术架构的设计、规范的制订、基础平台的设计建设、以及整合过程中的专业技术操作。此外,建立完备的数据管理体系【4】,并在工作中以日常业务的形式、按照制度规范予以操作和维护,这也应当是身处信息时代的气象信息业务运行维护的重要内容之一。
 
  即便常规意义下的系统运行维护,面对整合完成后规模庞大的业务系统以及复杂的业务流程,单凭常规的IT基础知识和工作经验,是无法达到理想的运行维护效果的;必须借助功能完备、性能良好的业务监控系统,以及随着时间的推移而日渐丰富的运维知识管理系统,方才可能。
 
  除此以外,业务系统的质量管理,也应当成为目前及未来气象业务系统维护工作的十分重要的内容之一。在完善各项制度的同时,应当形成适度规模的质量管理团队,对纳入运维范围内的各业务系统进行全面、客观、规范和严格的质量评估,将业务系统内存在的问题发现在问题发生之前,并予以恰当的防范和解决。
 
  (2)基础资源应用服务的提供者
 
  对气象部门而言,基础资源主要包括:数据、计算、存储、网络和高性能计算等内容。提供基础资源应用服务是气象信息部门的传统业务,也是常规业务。其中,提供优质高效便捷的气象数据服务最为重要;这不仅因为气象工作是信息工作,离不开气象数据和优质服务的保障;也由于在业务系统集约化趋势的发展过程中,业务流程形态正在发生变化,对数据质量和数据服务的敏感度大大增强;更由于技术的发展,气象业务和科研工作的方式正在逐渐改变,用户渴望着从过去把数据下载到本地、然后进行分析处理的传统模式,改变成为在数据提供处直接进行分析处理、直接获得分析结果的模式;数据服务系统不可避免地需要从最初的数据汇聚下载平台向兼具越来越丰富的数据分析功能的综合性数据服务平台演进。
 
  在云计算日渐成熟和深入应用的当下,计算、存储和网络资源的应用服务已不仅限于能够提供精准的弹性计算、弹性存储以及SDN等带有云计算色彩的技术服务,而且应当包括对现有和在建业务系统进行云端/客户端化改造,以及分布式计算、分布式存储等专业性很强的技术处理。如此方能逐步实现气象业务系统在IT方面的技术进步。
 
  由于数值预报在气象业务和科研工作中的特殊重要地位,HPC(高性能计算)资源的高效应用将在未来相当长时间内成为气象信息业务中的一项重要需求。这其中既包括HPC资源的科学合理调度,也包括数值预报模式的并行化处理。这对于业务及科研工作效率的提高,以及在未来五~十年仍属于稀缺资源的HPC资源的高效利用,都非常重要。
 
  (3)气象信息安全的管理者
 
  信息安全不只是技术问题,更是管理问题,即所谓“三分技术、七分管理”。在网络科技尤其是黑客技术高度发达的今天,分布在全国各地的气象业务、科研和管理体系中,哪怕出现一点点漏洞,都可能威胁到全部门整体的安全,因此气象部门的信息安全工作必须统一管理,建立起统一完备的气象信息安全管理体系,包括:安全规划、风险管理、应急计划、安全教育培训、安全系统评估、安全认证等方面内容。消除诸如“单纯依赖安全技术和产品的应用”、“保障了业务连续性就是保障了信息安全”、“网络安全等于信息安全”等等信息安全领域内的认识误区。事实证明,管理良好的系统远比技术虽然先进但管理混乱不堪的系统安全得多。
 
  目前,“没有信息安全就没有气象业务安全”的论断已在气象部门内达成广泛共识,信息安全已纳入到气象信息化发展规划之中【6】。做为专业技术团队,气象信息部门应当成为信息安全管理规范的制定者、以及规范具体执行的督查者。
 
  (4)高品质基础气象数据产品的研制者
 
  以全球大气再分析资料、多源融合降水/气温产品为代表,一系列高品质的基础气象数据产品已在国家级气象信息部门内展开,并陆续取得阶段性成果。这些产品的研制成功以及研制能力的逐步提升,不仅标志着我国气象现代化程度的显着提升,而且也在很大程度上满足了业务、科研工作对高品质基础数据产品的需求。
 
  毫无疑问,这部分工作应当持续开展下去,而且成为气象信息业务中最重要的内容之一。
 
  总之,未来的气象信息业务,无论形态或内容,都与传统业务有着巨大的差异,许多传统技术将逐步退出,新的技术将陆续引进。然而更重要的是思想的转变,我们对新的思维、视角、理念和方法的接受程度,将决定气象信息业务对未来需求的适应程度。
 
  4、智慧气象和气象信息化
 
  4.1 信息技术和气象信息化
 
  毋庸讳言,究竟何谓“信息化”以及信息化对于气象事业的作用,前些年在气象部门确实产生过疑惑。至今仍有人认为,只要踩上信息技术发展的鼓点,在信息化大潮中随波逐流,及时引进云计算、大数据以及最近刚刚再度兴起、如日中天的人工智能,便是在实施气象信息化了。因此一些地方不同程度地存在着为云计算而云计算,为大数据而大数据,为人工智能而人工智能等盲目现象。
 
  诚然,互联网和物联网导致了物理世界有史以来最广泛最全面的信息互连,云计算彻底颠覆了全社会信息技术基础资源的运营模式,大数据极大地拓展了人们获取信息的范围和途径、深刻改变了人们的思维定式和工作模式,而人工智能则在人类数千年来制作体力工具之外,开启了制作人类智力工具的航程。总之,近二十年来信息技术的高歌猛进,使人类社会发生着翻天覆地的变化,这种变化不可避免的波及到气象领域;或多或少的不理解不适应,以及一段时间内不自觉的盲从,都是难以避免的。
 
  需要认清的是,即便对于以信息的获取、处理和服务为基本特征的气象部门而言,信息技术也永远是外在的条件,而气象业务的发展需求则是内在因素;应用适当的成熟的信息技术满足业务发展需求,从而推动了气象业务的发展,这才是气象信息化的要谛。十九世纪末信息技术有许多新的成果和发现,无线电通信在众多信息技术中异军突起,使得气象观测数据的获取效率大幅提高,并推动了高空气象探测的发明和完善,使得科学家们对大气运动现象的观察范围由点到面、由局部到整体,进而得以运用物理学原理对大气运动规律进行科学归纳凝练,气象学科因此而得以真正建立,气象业务因之快速发展,这是十九世纪末二十世纪初气象信息化的经典案例。它充分说明,成功的气象信息化,一定是运用得当的信息技术,促使气象学科及业务自身发生深刻的积极变化,进而推动气象事业发展的结果。
 
  进入2010s年代,尽管云计算大潮势不可挡,但如果只是简单地搭建云平台或资源池,将所有数量浩大、流程复杂的业务系统简单地原封不动地迁移到云平台或资源池中,不对其做任何梳理、调整、优化和整合,则这种做法无论如何不能称其为气象信息化--因为它除了使IT基础资源利用率有所提高外,对事业的发展、学科的进步(哪怕仅仅是业务系统的运行效率的提高),都没有任何实质性的帮助。
 
  任何一个大型技术革命,在其兴起的早期,人们总是高估它的影响,因而产生一轮又一轮的泡沫,大数据也不例外。在一些互联网巨头别有用心地炒作之下,大数据被神化了,它的全身被涂抹了太多鲜亮的油彩,以至于人们已一时看不清它的真实面目。当一个人介绍他的工作是“搞气象大数据”时,你简直无法判断他究竟是在干什么。事实上,大数据之所以有“大价值”,关键在于数据中有使用者所需要的信息,而且这些信息应当是基本完整的。如果不含有使用者所需要的信息,则即便数据的体量再大,也没有任何价值。研究宇宙大爆炸的天文学家们不会关注全球农作物产量大数据,刑侦办案人员对哈勃望远镜所产生的海量观测数据不会产生丝毫兴趣,是因为这些体量巨大的数据中根本没有他们所需要的任何信息。反过来说,如果所含信息基本完整,数据量又何必非得巨大?在所有能够反映大气状态的数据中,气象部门的专业的探测数据和数据产品无疑是品质和权威性最高的数据。因此,即便是大数据时代,气象探测业务所获得的气象观测数据和基础产品仍将是气象部门赖以生存和发展的最基础的无可替代的资源--尽管这些数据在体量上并不算庞大。【7】
 
  从算法上看,所有用于大数据分析的方法目前仍局限在统计层面,而统计所得出的结果只是现象,不是规律;规律是人们通过对现象的分析凝练归纳,由“知其然”而达到“知其所以然”的过程和结果。如果我们盲目听从那些大数据理论家们的观点:“知道‘是什么’就够了,不必知道‘为什么’”,我们将永远无法了解大气运动的自然规律,因而也将永远无法根据已知的规律进行天气预报和气候预测了;这种做法无疑既荒谬、更愚蠢。因此,不能因为有了“大数据”就放弃气象科学研究,大数据只是有可能通过统计发现出新的现象,为我们通过分析这些新现象发现新的自然规律提供了可能。亦即,大数据只是外在的条件,至于能否发现新的自然规律,还需要气象科学家们艰苦的工作。
 
  总之,运用得当的信息技术,促使气象学科及业务自身发生深刻的积极变化,进而推动气象事业发展的结果,这是气象信息化的唯一目标和评判标准。
 
  4.2 智慧气象的本质和精髓
 
  有关智慧气象的内涵,权威部门已有较为全面的概述,即所谓的“智能的信息获取、精准的预报预测、开放的气象服务、精细的科学管理、深度的产业融合、持续的科技创新”等六个方面。这六点基本概括了智慧气象在六个方向上所要达到的效果,为气象部门未来工作确定了目标。
 
  事实上,智慧气象所追求的是一种状态,即:确保气象部门的业务能力和业务表现在每一个时刻都处于当时当地条件背景下的最佳状态,都能提供出当时可能达到的最高水准的气象服务。在我国气象能力尚未达到世界领先水平的当下,在追赶世界先进水平的路程中,我们固然需要如此。在未来我们已成为世界气象强国,各方面皆处于世界先进行列的时候,我们仍然需要如此;因为人类对自然规律的探索永无止境,气象部门服务社会的能力与社会不断增长变化的需求之间也永远存在差距,永远需要气象部门以更高的水准、更快的速度和更灵巧的方式来弥补这些差距。
 
  亚当斯密认为,提高劳动生产率的主要途径是专业化分工。而如果一个组织内部只有分工却没有彼此间的有机协作,则专业精细化分工所产生出来的宝贵潜能便会在无穷无尽的内耗中被逐渐耗散掉,无法有效地整合并充分释放出来。因此,对于一个组织而言,其整体效能的高低非但取决于其专业化分工的合理性以及各单位的工作水平,而且取决于组织内部的协同程度。
 
  一个组织的内部是由信息连接起来的;对信息的感知、判识、决策和执行的效率,直接关系着该组织整体的工作效率。因此,一个高效的组织一定是一个具备良好的信息综合能力(即:感知、判识、决策、执行),并能将该能力发挥到当时条件下最高水平的组织。一个组织内部的协同程度首先与该组织决策层的管理理念、法规和措施相关,同时也与该组织所具有的信息综合能力相关,前者是生产关系,后者则是生产力。信息综合能力有赖于信息化建设,在半个多世纪信息化浪潮持续奔涌的背景下,信息技术的发展突飞猛进,组织的信息综合能力已完全有可能达到一个崭新的高度,许多过去几代气象人的梦想有可能因之而实现。而此时,如果管理理念陈旧、法规缺失、措施失当,则落后的生产关系便有可能阻碍生产力的发展--这就是为什么气象信息化必须向上延展到管理领域和决策层面的原因。
 
  所以,始终保持最佳状态,是智慧气象的核心和实质【7】。而目前保持最佳状态最重要的抓手,是气象部门内部的高效协同。高效协同主要受“管理”和“能力”两个因素制约。由于信息技术的持续发展,“能力”问题已不是主要矛盾,目前阻碍气象部门内部高效协同的主要因素,是管理理念、法规和措施的陈旧、缺失和失当。生产力永远是积极地、能动的,我们所要做的,是通过气象信息化推动气象部门的理论创新、制度创新和手段方法创新,不断提高气象部门内部的协同能力和效果,通过提高效率、效益和效能,逐渐将气象部门的状态提升到最佳水平,并予以持续保持。亦即:用气象信息化助力并推动智慧气象不断地发展和进步--这就是智慧气象与气象信息化之间之所以有着斩不断的、千丝万缕的联系的原因。
 
  5、结语
 
  在艰苦创业的年代,气象信息业务曾经是逢山修路、遇水架桥的开路先锋。随着信息技术的高速进步,康庄大道已基本铺就,气象事业在气象信息化的助力下高歌猛进,气象信息业务也因之而几经变迁。尽管变迁的过程充满落寞、困惑和痛苦,但人们最终意识到,如同气象信息化永无止境一样,气象信息业务同样不会萎缩和凋零,它只是根据发展的不同阶段,不断调整着方向,不断在新的土壤中发芽生长,并不断发展和补充着自身的内涵而已。就目前及未来一段时间而言,“复杂的问题简单化、简单的事务标准化、标准的工作自动化、自动的系统智能化”的“IT四化”,应当成为气象信息业务工作的座右铭。
 
  笔者坚信,在未来信息化大潮的波涛里,气象信息业务将如航船一般承载着气象部门的各项工作,一次次绕过暗礁和激流,驶向现代化的彼岸。
 
  2017年8月3日初稿
  2017年11月28日第一次修改
  2018年1月4日第二次修改
 
  【参考文献】
 
  【1】赵立成等:《气象信息系统》,气象出版社,2011年3月,第一版。
 
  【2】沈文海:当前气象信息化所处阶段的特征及主要内涵,《中国信息化》,2015年第9期。
 
  【3】百度百科:索洛悖论,https://baike.baidu.com/item/索洛悖论/10000747?fr=aladdin。
 
  【4】沈文海:构建完备的气象数据管理体系,《中国信息化》,2017年第2期。
 
  【5】气象信息化行动方案(2015-2016),中国气象局,2015年3月。
 
  【6】气象信息化发展规划(2018-2022),中国气象局,2017年11月。
 
  【7】沈文海:《云时代下的气象信息化及管理》,电子工业出版社,2017年8月,第一版。
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