人工智能在氣象科學中的應用

張珉銓

南京信息工程大學

人工智能技術經過多年的發展之后，已經形成了個性化的技術發展體系，在相關技術操作人員應用人工智能技術的過程中，人工智能技術呈現出了多樣化的發展趨勢。人工智能技術給人們的日常生活帶來了諸多便利的同時，也為氣象科學研究工作提供了全新的研究方向。氣象科學作為研究大自然氣象變化的一種科學，需要在研究氣象資源的過程中利用人工智能技術[1]。相關技術操作人員在研究人工智能技術具體應用方式的過程中，需要將人工智能技術與氣象科學完美融合。因此，筆者初步認為仔細研究人工智能技術在氣象科學的具體應用方式非常重要。

1 人工智能在氣象科學領域的相關應用技術分析

1.1 人工智能專家系統技術分析

專家系統技術屬于人工智能技術的重要內容之一，專家系統技術主要指的是結合氣象科學專家的具體分析，再融入人工智能系統之中，從而促使人工智能系統幫助相關技術操作人員更好地分析氣象科學方面的諸多問題[2]。專家系統技術與一般人工智能技術相比，可操作技術更強，并且專家系統技術可以由專業技術操作人員手動操控，沒有較大的技術操作空間。專家系統技術具有諸多技術優越性，首先，專家系統技術是一種多功能人工智能技術，其靈活性與實用性等特點尤為突出。專家系統技術自誕生以來，便受到了許多技術操作人員的青睞，相關技術操作人員通過專家系統技術逐步掌握了更多氣象科學信息。專家系統技術融合了以往大部分人工智能技術，在多年來的技術操作以及實驗研究過程中，已經取得了良好的技術應用效果。專家系統技術，通過分析各類氣象科學數據，整合各類技術操作過程，隨后由氣象科學研究領域的專家、學者共同分析各類氣象數據以及技術研究信息。隨后運用互聯網大數據分析技術，將各類信息數據進行科學轉化，隨后再利用相關人工智能技術，自動生成氣象科學研究報告。利用專家系統技術，可以實現對氣象科學研究信息的全方位掌控。此項技術經過多年發展之后，已經延伸到了氣象災害預警領域以及天氣預報領域。但是專家系統技術存在著一定的局限性，該項技術需要獲取各類氣象科學知識以及重要信息，這些氣象科學知識以及重要信息，大部分需要人工手動錄入系統之中，這就意味著專家系統技術無法自動獲取和分析信息[3]。一般情況下，專家系統需要結合人工智能技術體系，逐步轉化各類重要信息，專家系統需要結合相關信息逐步優化技術應用具體過程。如果專家系統內部存在較少氣象科學信息，那么系統自身便無法實現信息的全部轉化。由于信息功能轉化的局限性，專家系統只能對少數信息或者是特定類數據進行全方位轉化。針對一部分較為特殊的數據，或者是一些較為復雜的信息便無法及時處理。除此之外，各類氣象科學信息在傳遞與分析的過程中，有可能會出現數據錯誤以及數據漏洞等問題，各類信息在傳輸過程中也需要耗費一定的時間。在此過程中所產生的數據錯誤以及時間差，很有可能會導致專家系統無法正確判斷信息的正確性。從而將一些已經失去時效性的信息錄入系統之中，最終導致系統出現信息延遲等問題。相關技術操作人員為了提高專家系統技術應用準確性，會將專家系統技術與人工網絡神經元模式與各種人臉識別技術進行融合，在一部分氣象科學專家使用過程中，會通過人臉識別確定專家身份，隨后專家可以利用自身特有身份，進入到專家系統之中，操控各種數據信息系統，隨后結合重要信息，將相關信息轉化到專家系統之中[4]。

1.2 計算機視覺技術分析

計算機視覺技術主要指的是利用互聯網信息技術或者是其他計算機技術，將氣象監控之中的圖片資料以及各類數據資料進行技術分析。相關技術操作人員可以利用互聯網信息技術，尤其是互聯網大數據分析技術，將氣象科學研究各類重要信息進行技術整合，隨后錄入到計算機系統之中，再利用計算機視覺技術，將各種數據制作成技術圖表以及數據分析圖，通過分析各種圖表以及圖像數據，可以進一步研究氣象研究領域內的諸多問題，尤其是研究氣象災害以及天氣預報等方面的問題[5]。計算機視覺技術需要將各類數據轉化成數據圖表，以便相關技術操作人員可以更加直觀、清晰地觀察到氣象具體變化情況。在氣象科學研究領域之中，計算機視覺技術的實際應用效果較為明顯，相比于其他人工智能技術，計算機視覺技術可以發揮更好的應用作用。一部分技術操作人員在使用計算機視覺技術的過程中，首先將各種重要數據進行整合，隨后通過計算機設備自行分析各類重要技術，再運用互聯網信息技術將各種重要數據整合成圖表形式。在此過程中，可以利用多媒體技術將各種數據圖表展現出來，也可以利用計算機視覺技術自帶的投影功能，將數據圖表完整、清晰地呈現在技術操作人員眼前。利用計算機視覺技術必須要對相關圖片信息進行完整錄入，必須要對計算機設備進行數據檢查，以便相關計算機設備可以完好無損地錄入各種重要信息，隨后呈現出全面化、科學化的數據圖表。比如相關技術操作人員可以利用計算機視覺技術分析降水的形成過程，結合降水的測量數據以及相關檢測結果，可以分析出陰雨天氣的形成過程以及未來降水情況[6]。例如在下雨天氣，相關技術操作人員就可以利用雨滴測量儀器，測量一段時間之內的降雨量，隨后通過分析降雨量的相關數據，可以得出未來一段時間內的可能性降水量。如果在某一段時間之內降雨量逐漸變小，那么未來可能會停止降雨。利用計算機視覺技術，就可以將降雨量的各類數據分析成數據圖表。隨后通過圖表以及圖示形式向相關技術操作人員展現出未來可能降水情況。計算機視覺技術的優越性在于將數據轉化為具體圖表，在于化抽象為具體。現如今，計算機視覺技術已經與其他人工智能技術相互結合，計算機視覺技術可以具備自動識別以及自動感應功能，針對各類重要數據進行自動化甄別，如果發現數據存在錯誤，那么計算機設備可以向技術操作人員發出提示，以便技術操作人員及時檢查數據錯誤問題。除此之外，錄入到計算機系統以及計算機設備之內的重要數據，必須要保證數據完整性、科學性與準確性。如果錄入計算機系統內部的數據存在錯誤，那么在運用計算機視覺技術產生數據圖表的過程中就會出現各種技術問題[7]。

1.3 氣象智能數據庫系統技術分析

氣象智能數據庫系統主要指的是將各種氣象預測數據以及氣象科學數據錄入到數據庫系統之中，在數據庫系統之中存在著較多數據，因此需要人工智能技術參與其中，以便相關技術操作人員可以及時梳理各種重要數據。現如今，隨著我國氣象科學研究領域逐步深入，各種氣象研究數據逐漸豐富，利用氣象智能數據庫系統，就可以將各類重要數據集中收集起來，以便后續使用。在現有的氣象智能數據庫系統之中，大部分氣象數據包括各類氣象探測數據都被囊括其中。相關技術操作人員可以利用計算機設備以及各種互聯網技術，在氣象智能數據庫系統之中查找各種重要數據。但是在此之前，相關技術操作人員必須要將各類數據錄入到氣象智能數據庫系統之中，這就需要較為原始的數據錄入系統以及數據分析技術作為支撐。因此，相關技術操作人員在利用氣象智能數據庫系統之前，必須要收集準確數據，隨后將一部分數據通過計算機設備錄入到氣象智能數據庫系統之中。隨后結合人工智能技術，將數據庫之中的重要數據進行技術轉化與數據分析，如果暫不需要使用數據，則必須要將全部數據保存在數據庫系統之中，以便后續檢查和使用。如果需要使用數據庫系統內部的重要數據，那么則需要利用人工智能技術以及互聯網信息技術提取重要數據，隨后在數據提取完畢之后，及時保存以保持數據庫之中的數據存儲量[8]。除此之外，相關技術操作人員必須要注意氣象智能數據庫的日常維護工作。在氣象智能數據庫之中，必須要保證數據的完整性、科學性和準確性，相關技術操作人員必須定期檢查氣象智能數據庫的運行情況，如果發現數據庫內部存在數據錯誤或者是數據遺漏等問題，必須要及時調整氣象智能數據庫的運轉過程。相關技術操作人員在利用氣象智能數據庫的過程中，必須要保證相關數據完好無損地傳輸到其他數據庫之中，如果相關計算機設備自身存在問題，從而導致數據傳輸出現各類問題，那么必須要及時關閉氣象智能數據庫系統，從計算機軟件系統以及硬件裝置開始檢查，以避免出現更加嚴重的數據流失現象。現如今，隨著氣象智能數據庫系統技術的進一步發展。氣象智能數據庫系統與其他互聯網信息技術進行技術融合，氣象智能數據庫系統也具備了自動更新以及自動查驗功能，相關技術操作人員可以利用氣象智能數據庫系統，及時查找各類重要信息，如果發現信息存在問題，則可以通過計算機軟件以及相關計算機設備，及時更新氣象智能數據庫系統內部數據[9-10]。

2 人工智能技術對氣象科學領域的影響分析

2.1 對氣象觀測工作產生的影響

利用人工智能技術，可以幫助氣象工作人員開展氣象觀測工作。在氣象觀測工作之中，需要將人工智能技術作為輔助，以便為氣象觀測工作提供強有力數據[11]。在氣象觀測工作之中，相關技術操作人員需要利用人工智能技術，對各種數據以及氣象觀察結果進行周密計算，隨后將各類數據錄入到計算機系統或者是氣象智能數據庫系統之中。相關技術操作人員還可以利用計算機視覺技術，將氣象智能數據庫系統之中的重要數據轉化成圖表，以便相關技術操作人員及時檢查數據錯誤問題，結合圖表分析氣象觀測工作具體情況。利用人工智能技術可以對一部分較為復雜的氣象觀測數據進行數據分析與數據處理，結合一些較為復雜的天氣狀況進行智能分析，隨后再結合數據統計功能，逐步完善氣象觀測工作具體流程[12-13]。

2.2 對天氣預報工作產生的影響

在人們日常生產生活過程中，天氣預報的重要性不言而喻，相關技術操作人員可以利用人工智能技術，使得天氣預報工作變得更加人性化、智能化、自動化、科學化和全面化[11]。利用人工智能技術，可以將各種氣象資料收集起來，隨后為相關技術操作人員提供全面的數據支撐，尤其是利用氣象智能數據庫系統技術以及計算機視覺技術，可以將各種數據集中整合，隨后進行技術分析與整理。用戶也可以通過氣象智能數據庫系統查找各種天氣信息以及氣象信息，及時了解天氣預報具體內容。利用人工智能技術，可以幫助天氣預報工作提高數據準確性以及預報精確程度，用戶也可以更加準確地把握未來天氣信息以及氣象變化具體情況[14-16]。

3 結語

將人工智能技術應用于氣象科學研究領域，已經成為人工智能技術未來發展的新方向。人工智能技術經過多年發展之后，呈現出了全新的技術樣貌。人工智能技術與氣象科學研究工作經過深層次融合，誕生了全新技術。將人工智能各項技術應用在氣象科學研究過程中，可以促進氣象科學領域快速發展，同時可以逐步轉化人工智能的技術優勢。筆者經過大量的研究與調查之后，探索出了更為高效、更加科學的人工智能技術具體應用方法。希望通過本文的研究可以促進人工智能技術逐步拓展氣象科學研究新途徑。