Роль Гидрометеорологической службы в информационной экономике

Будучи профессиональным технологом, работающим в сугубо научной области, я потратил больше времени, чем можно было ожидать, на объяснение экспоненциального роста. В прошлом это делалось большей частью посредством аналогии, от зёрен риса на шахматной доске до бактерий на чашке Петри. В эти трудные и неопределённые времена я обнаруживаю, что необходимость объяснять это стала менее актуальной. K сожалению, пандемия COVID-19 вынудила всех нас близко познакомиться с последствиями, которые экспоненциальный рост может иметь для нашего общества. Вопросы появляются не на ранней стадии, а именно в тот момент, когда большие числа начинают удваиваться.

В 1965 году Гордон Мур, соучредитель компании Intel, написал фундаментальную статью для журнала «Electronics». Часто цитируется то, как он прокомментировал высказывание о «размещении большего количества компонентов» — теперь это синоним количества кремниевых затворов, которые можно разместить на кремниевой пластине. Однако другие аспекты этой статьи были ещё более информативными: Мур подчеркнул, что размещение большего количества компонентов может привести к [экспоненциально растущей] «сложности применительно к минимальной цене за компонент». «Технологически обусловленные изменения» — это то, к чему мы все привыкли за последние десятилетия; тем не менее пока ещё легко недооценить сильное влияние экспоненциального роста на большое количество людей. 

Подъём информационной экономики

В своей вызвавшей немалый интерес книге «Вторая эра машин», вышедшей в 2014 году, Эрик Бриньолфссон и Эндрю МакАфи заявили, что человечество находится на пороге экономических и социальных изменений, сравнимых с промышленной революцией, при этом эти изменения касаются ума, а не к мышц. Они предположили, что эта революция ума произойдёт значительно быстрее промышленной революции, которой понадобилось примерно 100 лет для преобразования нашего мира. Прошло меньше семи лет, и, похоже, они были правы. Компании, которые в настоящее время доминируют в структуре глобальных доходов, могут объяснить свой впечатляющий рост, по крайней мере, в какой-то степени тем, что они занимаются «информационным» бизнесом.

В Метеорологическом бюро руководство потратило значительное время и усилия, чтобы понять, что представляет собой «информационная экономика», какова наша роль в ней и что мы могли бы делать по-другому для достижения максимального общественного блага. Это непросто, так как во многих отношениях такие организации, как Метеорологическое бюро, всегда занимались информационным бизнесом. Мы всегда были на переднем крае многих технологических последствий закона Мура, в плане эксплуатации высокомасштабных технологических платформ, платформ комплексных наблюдений, а также использования моделирования высокой сложности. В самом деле, прикладную науку или оперативную метеорологию также можно охарактеризовать как деятельность в сфере информационного бизнеса, так как, в конечном счёте, она сводится к получению новых знаний или поддержке принятия решений.

Ещё одним фактором развития информационной экономики является то, что в настоящее время возросло количество людей, занятых в информационном бизнесе, и ещё больше людей занимаются прогностическим бизнесом. Одним из основных принципов машинного обучения является разработка алгоритмов, способных определять закономерности в наборах данных, которые представляют собой систему. Если допустить, что система и в будущем будет вести себя так, как в прошлом, это создаёт возможность для прогнозирования. Этот факт хорошо подкреплён документально во многих работах и вызывает стремительный рост числа организаций, которые, так или иначе занимаются прогностическим бизнесом. Я воздержусь здесь от комментариев по поводу долгосрочных возможностей машинного обучения, дополняющего модели высокой сложности, основанные на физических принципах. Если не принимать эти рассуждения во внимание, то машинное обучение, несомненно, окажет значительное влияние на выполнение сквозной задачи по оказанию помощи людям в принятии более эффективных решений. Это ещё один пример новых направлений, по которым национальным метеорологическим и гидрологическим службам (НМГС) придётся взаимодействовать с информационной экономикой, которая отличается от метеорологической отрасли.

Сегодня: Каждая НМГС отправляет в Интернет данные, полученные с использованием разрозненных подходов, чтобы сделать их доступными для информационной экономики. Сочетание детализации и сложности данных, а также разнообразие подходов и форматов затрудняют или делают невозможным использование этих данных в информационной экономике. Как правило, это кумулятивный эффект подхода, ориентированного на развитие «метеорологической отрасли» (слева). Завтра?: Посредством прикладного программного интерфейса и согласованных методов и стандартов сообщество НМГС предоставляет данные и консультационную помощь (прогнозы, предупреждения и т. д.) по запросу. Это ограничивает воздействие детализации при отправке большего количества данных, а также позволяет решать проблему сложности путём предоставления вычислительных возможностей, позволяющих осуществлять определяемую пользователем обработку данных, используя общедоступный облачный сервис (справа).

Аналогичным образом влияние экспоненциального роста на доступность недорогой высокопроизводительной и высокоэффективной инфраструктуры также является весьма значительным. Масштабируемая инфраструктура больше не является исключительной привилегией тех, кто имеет доступ к значительным финансовым ресурсам и может управлять ими. Общедоступный облачный сервис продолжает ускорять технологически обусловленные изменения, позволяя предприятиям малого и среднего бизнеса, а также отдельным талантливым людям иметь доступ, обрабатывать, объединять, анализировать и использовать огромное количество данных. Это создаёт новые возможности для сотрудничества во всех сферах деятельности наших организаций, но также требует, чтобы наши данные стали «полезными» для новых организаций. Возможно, простое «закачивание» больших объёмов разрозненных комплексных данных в Интернет не является лучшим способом для выполнения этой задачи. 

Суперкомпьютеры для расчётов погоды и климата в Метеорологическом бюро

Ещё одна непростая задача для Метеорологического бюро заключалась в том, чтобы заново осмыслить такие понятия, как «цепочка добавления стоимости метеорологических данных» и «метеорологическая отрасль». Решения, принимаемые в реальном мире, как правило, основываются не только на будущем состоянии атмосферы, но и на том влиянии, которое оно может оказать на нашу повседневную жизнь. Зачастую необходимые выводы можно сделать только на основе других данных, не связанных с погодой, водными ресурсами или климатом. Для многих важных решений, таких как инвестиции в защитные сооружения от наводнений или выбор самого безопасного маршрута самолёта, погода и климат являются доминирующим фактором, однако в большинстве случаев существует много других факторов, оказывающих влияние. Уровень детализации и сложность современного моделирования на основе САП (система ансамблевых прогнозов) также означают, что распределить данные в пределах полезного временного интервала не реально, дорого и даже невозможно. По словам Рея Курцвейла мы достигли «второй половины шахматной доски». Это свидетельствует о необходимости применения подхода, основанного на использовании открытых платформ и облегчающего интеграцию с данными и алгоритмами обработки из других областей информационной экономики. В идеале это включает возможность работы со всеми массивами данных на этапе их формирования. Более традиционное понятие широкого распространения данных моделирования для использования третьими сторонами (и последующей реализации общественного блага) не выдерживает испытания (очень) большими данными. Этот потенциально небесспорный взгляд основан на предположении о том, что «метеорологическая отрасль» стремительно вытесняется более широкой «информационной экономикой». 

Как мыслить по-другому

Все НМГС хорошо знакомы с тем, как носить много шляп (или, по крайней мере, больше одной). За редким исключением метеорологические службы являются частью национальных органов государственной власти и частью международного сообщества под руководством ВМО (две шляпы). Многие метеорологические службы также имеют научно-исследовательские программы и/или программы глобального моделирования и моделирования по ограниченному району в различных геопространственных и временных масштабах, а также все они осуществляют программы наблюдений. Все метеорологические службы в определённой мере также взаимодействуют с частным и некоммерческим секторами: некоторые в ограниченном масштабе, а другие в достаточно широком масштабе. Это многоплановое взаимодействие обычно является долговременным и медленно развивающимся. Таким образом, организация очень хорошо умеет менять контекст (смена шляп!), а также думать, планировать и действовать под различными углами зрения. В Метеорологическом бюро мы твёрдо решили переосмыслить ситуацию (решили думать по-другому) и планировать с точки зрения «компании, занимающейся большими данными внутри информационной экономики». Так что же заставило нас поступать по-другому? Вот некоторые выводы, к которым мы пришли.

1. По своей сути информационная экономика является глобальной. Так же как погода и климат, она не признаёт геополитических границ и также ориентирована на локальное воздействие. Здесь кроются возможность и серьёзная дилемма относительно вклада гидрометеорологии в информационную экономику. Сегодня хотя и существует сильное сообщество, чрезвычайно успешное в сотрудничестве во многих областях, всё же весьма трудно (или даже невозможно) целенаправленно взаимодействовать с нами как с единым субъектом/возможностью/источником истины. Это главным образом связано с тем, что мы не предлагаем единого и унифицированного метода или точки доступа.
2. Данные, которыми мы обмениваемся в общедоступном формате, часто не соответствуют требованиям и не представляются таким способом, который пригоден для неспециалистов, нуждающихся в информации из авторитетного источника, способствующей принятию практических решений. По сути, такими данными являются «прогнозы погоды» (или предсказания климата).
3. Прогнозы и предсказания коренным образом отличаются от данных, описывающих «факты» (например, наблюдения) — по сути это «мнения». Нам необходимо знать, откуда и от кого они исходят, когда и как они были подготовлены с тем, чтобы мы могли их интерпретировать и должным образом использовать. При разработке принципов и стратегий слово «данные» является чрезмерным упрощением, поскольку трактовка понятия «мнение» сильно отличается от трактовки понятия «факт», какой бы квалифицированной она ни была!
4. Существуют значительные риски, связанные с трактовкой «прогноза» в качестве «данных» при рассмотрении этих понятий по отдельности и в отсутствие экспертной гидрометеорологической или климатологической интерпретации и консультации. При принятии серьёзных решений принципиально важно то, чтобы для информационной экономики были доступны рекомендации и консультации экспертов.

Здесь неуместно анализировать эти выводы и описывать то, как Метеорологическое бюро намеревается реагировать на эту новую перспективу. Новая цель Метеорологического бюро — «помочь вам принимать более эффективные решения, чтобы оставаться в безопасности и процветать». Это, казалось бы, безобидное изменение цели имеет существенные последствия в сочетании с осознанием того, что мы должны играть центральную роль в быстро развивающейся информационной экономике. Достаточно сказать, что благодаря такому изменению совместные структуры, такие как ВМО, ЕВМЕТНЕТ, ЕВМЕТСАТ и все прочие организации, с которыми мы сотрудничаем, надевая одну из знакомых нам шляп, становятся более востребованными и важными, чем когда-либо. Это также означает, что нужно подобрать несколько новых подходящих по размеру шляп таким образом, чтобы мы могли сотрудничать с государственным, некоммерческим и частным секторами. Чрезвычайно важно обеспечить, чтобы наше сообщество продолжало добиваться максимально возможной социальной отдачи от той важной работы, которую все мы выполняем.

В своей работе «Социология отношения к миру»  (2019) Хартмут Роза утверждает, что общество оказалось в парадоксальном состоянии «сумасшедшего застоя» — когда всё постоянно движется, но на самом деле ничего не меняется. По мнению Розы, это связано с тем, что темпы технологических, экономических и социальных изменений сейчас настолько стремительны, что мы не в состоянии ни контролировать эти сферы, ни управлять ими через медленные процессы достижения консенсуса. Проявляя такого рода осторожность, мы как сообщество должны быть открыты для того, чтобы носить какие-то незнакомые шляпы и определять средства, с помощью которых наше сообщество может превратиться в один из основных элементов формирующейся информационной экономики, а не вытесняться ею.