Совершенствование прогнозов: ценность и взаимодействие государственного и частного секторов в области подготовки аналитической информации о погоде на основе полученных данных

Погоду изменить невозможно, хотя нам нередко бы хотелось это сделать.

Мы знаем, что погодные явления со значительными воздействиями и последствиями являются причиной большинства глобальных бедствий, затрагивающих миллионы людей и ежегодно наносящих материальный ущерб в размере миллиардов долларов. По данным страховой брокерской компании Аон^[1], в 2018 году количество людей, погибших в результате стихийных бедствий во всем мире, — около 10 тысяч — было значительно ниже среднегодового значения в XXI веке (около 70 тысяч). Тем не менее в этом году произошло, по меньшей мере, 39 метеорологических бедствий, каждое из которых нанесло ущерб не менее одного миллиарда долларов США^[2]. Лишь в три других года (2010, 2011 и 2013) отмечено большее количество метеорологических бедствий, принесших ущерб в миллиард долларов с учётом инфляции.

Влияние погоды на производственно-хозяйственную деятельность

На планете нет ни одной отрасли, на которую бы не оказывала влияние погода. Недавно проведённое глобальное исследование Института IBM для повышения ценности бизнеса^[1] показало, что практически 100 % опрошенных руководителей компаний считают, что в их организации погода влияет, по крайней мере, на один показатель расходов и один показатель доходов.

Эти руководители также признают пользу, которую может принести более глубокое понимание погоды. В этом же исследовании 99 % опрошенных руководителей заявили, что более подробная аналитическая информация о погоде может помочь снизить годовые эксплуатационные расходы, а 93 % полагают, что такая информация может оказать положительное влияние на рост годовых доходов. Интересно отметить, что целых 62 % опрошенных полагают, что аналитическая информация о погоде может способствовать дополнительному увеличению годовых доходов на 20 миллионов долларов США в расчете на каждый миллиард долларов США, т. е. 2-процентное увеличение роста в расчёте на каждый миллиард. Около 68 % опрошенных лиц отметили, что аналитическая информация о погоде, предоставленная в качестве услуги, может быть более ценной, чем необработанные данные. Эти результаты подтверждают правильность усилий ВМО по поддержке развития обслуживания с учётом воздействий.

«Weather Company», входящая в структуру IBM, старается готовить такую аналитическую информацию для компаний и потребителей посредством комплекса основанных на данных решений, передаваемых с использованием веб и мобильных платформ. Потенциальные результаты могут включать увеличение доходов, более активное вовлечение потребителей, сокращение расходов и повышение эффективности работы, а также обеспечение устойчивости отраслей по всему миру.

Важность сотрудничества

Ценность технологически усовершенствованных и ориентированных на использование данных подходов к погоде может выходить далеко за рамки получения прибыли. Эти технологии также могут помогать решать некоторые наиболее актуальные социальные проблемы, с которыми сталкивается современный мир, такие как снабжение продовольствием быстро растущего населения планеты и снижение увеличивающегося ущерба от природных метеорологических, климатических и гидрологических опасных явлений.

Достижение этих амбиционных целей потребует стратегических взаимосвязей между государственным и частным секторами; каждый из них предложит свои уникальные сильные стороны в рамках взаимовыгодного соглашения. Например, частный сектор зачастую более оперативно принимает и внедряет новые технологии. Однако государственные структуры могут обеспечить определённую признанную обществом степень доверия и прозрачности, которые крайне важны для того, чтобы люди принимали более обоснованные решения.

Можно добиться больших результатов, используя технологическую оперативность частного сектора для подкрепления усилий государственного сектора. Например, «Weather Company» сотрудничает с Национальной метеорологической службой, чтобы посылать уведомления о суровых метеорологических условиях (например, предупреждения о внезапных бурных паводках или ураганах) миллионам людей в США с использованием своих мобильных приложений. Эти уведомления включают все соответствующие атрибуты и отправляются без изменения исходного текста. Таким образом, технические возможности частной структуры расширяют сферу охвата признанной и пользующейся доверием государственной службы. Это сотрудничество очень ценно, поскольку предупреждения передаются четко, и население не сталкивается с противоречивыми сообщениями. 

Составление самого точного в мире прогноза

Большинство поставщиков прогнозов полагаются на предоставляемые государством источники данных в основном с разрешением синоптического масштаба. Однако этот подход может иметь ограничения, поскольку микроклимат и географические аномалии могут вносить значительные изменения в разных районах. Поэтому «Weather Company» постоянно пытается составлять более точный прогноз на основе более качественных данных.

«Weather Company» пытается создавать прогнозы с помощью самых полных и подробных данных самого высокого разрешения. Ежедневно мы объединяем прогнозы крупных центров мира с данными десятков тысяч персональных метеорологических станций и с самолетными данными, поступающими в реальном времени. Эти источники могут генерировать терабайты суточных метеорологических данных и производят десятки терабайтов исторической метеорологической информации, которая архивируется для использования в анализе тенденций.

После того, как эти данные собраны, мы используем современные алгоритмы машинного обучения, позволяющие оптимизировать каждый прогностический элемент (температура, осадки, скорость и направление ветра, влажность и давление) на основе географического положения, времени, типа погоды и последнего показателя точности прогноза. Наша группа опытных метеорологов осуществляет постоянный мониторинг этих прогнозов и корректирует их по мере необходимости.

Результатом является способность давать прогнозы для 2,2 млрд географических точек с точностью 500 м для всех мест. Эти прогнозы обновляются каждые 15 минут. Мы также можем давать прогнозы с заблаговременностью до четырех месяцев, которые помогут предпринимателям и другим потребителям составлять перспективные планы. 

Наша приверженность инновациям остаётся неизменной. При сотрудничестве с Национальным центром атмосферных исследований (НКАР) Метеорологическая компания в настоящее время вводит в действие систему моделирования Глобального прогноза атмосферы с высоким разрешением (GRAF) корпорации IBM на основе модели НКАР, используемой для прогнозирования в различных масштабах^[1]. В отличие от большинства глобальных систем моделирования GRAF обеспечит трехкилометровое разрешение с ежечасным обновлением и предоставит надёжные прогнозы с суточной заблаговременностью. Эта новая система позволяет привлекать неиспользованные данные, такие как показания бортовых датчиков воздушных судов и показания датчиков давления, отправленные с барометров, которыми оснащены смартфоны.

Активизация использования нетрадиционных данных потенциально может компенсировать отсутствие специализированного метеорологического оборудования во многих частях мира. Эта новая система численного прогнозирования погоды будет поддерживать нашу описанную выше систему прогноза в реальном времени. Эта система также максимально использует графические процессоры в дополнение к центральным процессорам. Она предназначена для работы на суперкомпьютере на основе технологии с использованием графических процессоров IBM POWER9 и nVidia. Этот суперкомпьютер уступает лишь самым мощным в мире суперкомпьютерам Summit и Sierra Министерства энергетики США.

Что касается системы IBM GRAF, Антонио Бузалакки, президент Корпорации университетов для исследований атмосферы, которая руководит НКАР от имени Национального научного фонда, заявил: «Это замечательный пример того, как благодаря долгосрочным фундаментальным исследованиям, финансируемым федеральным правительством, в отрасли созданы возможности, благоприятные для конечного результата и позволяющие защищать жизнь и имущество людей. В области наук о системе Земля путь от исследований до их применения приводит к более глубокому пониманию окружающей среды и более эффективному принятию решений».

Более продуманные и оперативные решения с учётом погоды

Этот вид стратегического сотрудничества характеризуется не только предоставлением прогнозов для общего пользования. На самом деле, «Weather Company» занимается не метеорологией, а поддержкой решений. Сразу после составления прогнозов необходимо проанализировать и понять вероятные последствия спрогнозированной погоды, т. е. как она  может повлиять на потребителей, уклад жизни, оборудование, оперативную деятельность и т. д.

Модели, которые мы разработали для того, чтобы помочь пользователям принимать более обоснованные решения, просты. Мы начинаем с высококачественных прогнозов погоды и исторической метеорологической информации, а затем используем искусственный интеллект (ИИ) и прогностическую аналитику, чтобы помочь определить потенциальные воздействия. Получив такую аналитическую информацию, наши клиенты могут принимать более обоснованные решения. Например, авиакомпания меняет стратегию заправки топливом перед угрозой опасных явлений погоды, или компания по розничной торговле корректирует учёт товарных запасов в связи с тем, что суровые метеорологические условия могут задержать следующую отправку товара. Наша услуга по оказанию информационной поддержки поможет им более эффективно организовать работу с учётом этих явлений.

Помощь в предоставлении всему миру данных и аналитики

Ещё одним отличным примером использования метеорологических данных и прогностической аналитики для повышения эффективности служит наше новейшее решение «Платформа Уотсон для поддержки принятия решений в сельском хозяйстве» (Watson Decision Platform for Agriculture)^[1]. Сельскохозяйственная отрасль нуждается в преобразовании. Те, кто занимаются выращиванием сельхозпродукции, и её поставщики конкурируют друг с другом в удовлетворении постоянно растущего потребительского спроса на более устойчивые и качественные продукты. В то же время эта отрасль может найти новые способы обеспечения продовольствием растущего населения планеты, которое, по прогнозу, увеличится на 2,2 млрд к 2050 году, при этом все больше пахотных земель используется для других целей^[2].

Это не первая попытка использовать цифровые технологии в сельскохозяйственной отрасли. Предыдущие решения предлагались для повышения урожайности за счёт оптимизации сельскохозяйственных данных, но они не имели успеха из-за сильной зависимости от ручного ввода данных фермерами и из-за сложности получения доступа к Интернету. Разочарованные этими ограничениями фермеры 

вернулись к традиционным подходам, тем самым оставив неиспользованным огромное количество потенциально ценных данных.

Платформа Уотсон для поддержки принятия решений в сельском хозяйстве не такая. Она предусматривает автоматический сбор соответствующих сельскохозяйственных данных из самых разных источников. К ним относятся данные, собранные с почвы, датчики, установленные на сельскохозяйственном оборудовании, информация от других фермеров, визуальные изображения высокой чёткости и прогнозы Метеорологической компании.

Эти данные объединяются в электронный полевой архив, который похож на электронный медицинский архив хозяйства. При таком подходе в этом архиве используются ИИ, машинное обучение и прогностическая аналитика, чтобы извлечь ценную информацию и выработать рекомендации для принятия более обоснованных решений. Итоговая аналитическая информация представлена в личном кабинете для того, чтобы фермеры могли видеть данные и сигналы тревоги, связанные с критическими элементами, такими как прогнозы погоды, состояние почвы, скорость эвапотранспирации и воздействие на сельскохозяйственные культуры. С помощью этой информации фермеры могут вносить коррективы, которые помогут им получить больше урожая с гектара земли, повышая при этом устойчивость и качество.

Другой пример показывает, что ИИ Платформы Уотсон может анализировать полученный с беспилотников видеоматериал для конкретного участка поля, чтобы автоматически определить его состояние и предупредить фермеров о типах и уровнях серьёзности ущерба от вредителей и болезней растений. Эта аналитическая информация поможет фермерам сэкономить время и деньги, при этом снизив воздействие на их поле за счёт того, что они будут лучше понимать, как, где и когда опрыскивать. 

Пользу получают не только фермеры. Сельское хозяйство является экосистемой, состоящей из многих частей, каждая из которых может извлекать пользу из более глубокого понимания факторов, влияющих на урожай. Платформа автоматизирует обмен данными между заинтересованными работниками сельского хозяйства для создания более связанной и прозрачной системы. Производители продуктов питания могут лучше определить время сбора урожая и предсказать его объём. Кредитные и страховые компании могут устанавливать более точные ставки. Правительства могут иметь возможность помогать совершенствовать стратегии продовольственной независимости, предоставляя организациям и фермерам общий набор средств и мер.

Работа для достижения общей цели

Многие в частном секторе верят в миссию совместного обеспечения безопасности населения, которая меняет сферу нашей ответственности, превращая нас из поставщика систем в партнёра по предоставлению обслуживанию. Существует много возможностей помочь государственным организациям активизировать их усилия без потери их отличительных признаков, используя, например, наши платформы, чтобы расширить сферу охвата выпускаемых правительством предупреждений об опасности. 

Мы могли бы сделать еще больше, особенно в области использования технологии. Подходящим примером служит отправка важных сообщений гражданам, находящимся вне зоны Wi-Fi, используя сотовую связь между мобильными телефонами. Частный сектор также позволяет лучше понять мотивы, заставляющие людей действовать и реагировать, давая тем самым возможность помогать осуществлению глобальных целей устойчивого развития.

Частный и государственный секторы также должны больше делать для согласования наших усилий в области благотворительности. В рамках нашего партнёрства с ТАНМО (Трансафриканская гидрометеорологическая обсерватория) (https://tahmo. org/) Метеорологическая компания IBM установила терминалы в школах и местных метеорологических учреждениях Африки^[1] для передачи метеорологических данных в реальном времени в недостаточно охваченные обслуживанием районы. Эта деятельность призвана повысить эффективность орошения и управления сельскохозяйственными ресурсами и в то же время предоставлять климатическую аналитическую информацию авиационной, энергетической, страховой и связанным с обслуживанием отраслям.

Для успешного развития этой деятельности на глобальном уровне частные и государственные структуры должны продолжать оказывать поддержку принятию политики открытых данных и протоколов общего оповещения, при этом поощряя использование новых технологий и методов закупочной деятельности в целях повышения надёжности оборудования.

В своём стремлении сделать глобальную метеорологическую отрасль более успешной, действенной и устойчивой, мы рассчитываем на продолжение разговора о сотрудничестве государственных и частных секторов — крайне важного для движения вперёд, так как мы обслуживаем миллиарды людей по всему миру.