11选5官网:NOAA确定多项新兴科技应用战略_中国气象局
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来源:中国气象报社   发布时间:2020年03月06日15:33
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  编译:王玫珏 吴鹏 张格苗

  本文专家顾问:国家气象信息中心副主任 曾沁

  近日,美国国家海洋和大气管理局(NOAA)发布了一系列战略计划,以大幅度强化新兴科技在重点领域的应用,其中包括无人系统、人工智能等领域。这将引导NOAA在科学、产品和服务的质量和时效性方面取得变革性进步。

  “NOAA在一系列领域的应用拥有丰富经验,并且正准备交付可靠的操作系统。无论是改善天气预报还是鱼类资源评估方面,这些系统都开始显现成效。”在美国地球物理学会的海洋科学会议上,NOAA副局长、主管海洋和大气事务的商务部助理部长蒂姆·加洛德(Tim Gallaudet)发表言论,“这些战略将加速实施最有效的科学和技术应用,以推进NOAA完成保护生命财产、促进蓝色经济的任务。”

  “NOAA扩大新兴科技应用的战略,对促进美国经济、国家安全和环境领域的发展至关重要。”白宫科学技术光大彩票办公室主任凯尔文·德罗格迈尔(Kelvin Droegemeier)说,“例如,NOAA在无人系统、人工智能等方面的战略对于利用庞大的海洋资源十分关键。通过强调联邦机构、学术界、非营利组织和私营部门之间建立伙伴关系的必要性,有助于提高美国管理和保护海洋资源的能力,这对政府来说是当务之急。”

  以下简要介绍NOAA人工智能、云计算、无人系统三项新兴科技应用战略的主要内容。

  人工智能

  NOAA人工智能(AI)战略的主要目标,是利用AI来推进需求驱动型优先任务,并力图通过该战略来降低数据处理成本,为社会提供更高质量、更及时的科学产品和服务。

  事实证明,人工智能在提升业务水平的同时,可大幅降低成本、减少计算时间。NOAA已经具有利用 AI执行任务的一些经验。例如,利用机器人进行深海探测,利用人工智能分析卫星数据以监测强对流天气和野火,以及借助机器学习技术对地球观测资料进行有效处理、解析和利用。

  此项AI战略包括五个目标:建立一个高效的组织架构和流程,以支持NOAA所有部门推进AI技术;推进AI研究和创新,以支持NOAA的任务执行;加快AI从研究到应用的转化过程;加强和扩大AI合作;提升员工应用AI的能力。

  NOAA将探索建立一个AI中心或类似机构,以协调AI研究、算法开发、数据采集、应用、信息交换等任务。此外,成立技术工作组,由NOAA直属办公室专家组成,以支持AI执行委员会建立AI标准,执行AI战略和实施计划,比如AI优先研究项目和技术研讨会等。

  通过在整个研究过程中采用AI技术并将其规范化,NOAA将在各个任务领域推进基于AI的环境研究和创新工作。为此,NOAA将优先考虑基于AI的方法,并在“联邦资助机会”(FFO)、研究经费等方面给予支持,以推动AI研究。

  NOAA将迅速加快基于AI的环境研究向业务和私营部门商业化的转变过程。为顺利完成转变,NOAA将支持新兴商业环境AI部门的发展,使其为满足业务要求提供各种解决方案;采取相应的预算支持措施,制定技术准则,通过召开科学研讨会等形式来强化运用AI的意识。

  合作是优化资源的倍增器。为推动AI战略,NOAA在“国家海洋合作计划”(NOPP)中将优先考虑基于AI的环境研究;加强与学术界,以及美国国防部、能源部、国土安全部等其他部门之间的合作;通过已有机制正式建立新型公私合作关系。

  NOAA将为员工培训提供资源,使他们能充分利用快速发展的AI优势。一方面,提供更多的在线和现场培训。另一方面,支持员工完成AI相关的研究生学位、专业发展和技术培训课程等。

  为确保AI战略使NOAA在业务水平、技巧和效率等方面取得变革性进步,NOAA正在制订《AI战略实施计划》,在资源允许的条件下明确具体行动项目、截止时间和责任分工。

  云技术

  云战略是NOAA实现信息技术环境现代化的必经之路。

  环境数据是NOAA的基础。NOAA数据量非常庞大、复杂且分散,同样,处理、存储和传输这些数据的系统和基础架构也很复杂、分散,可以说是“烟囱林立”。在可预见的未来,随着新的观测系统和数据采集设备投入使用,数据量呈指数级增长,需要扩展IT基础架构和服务以无缝适应这种增长。同时,为了使NOAA的服务不断满足需求变化,就需要协作、建立伙伴关系,以工业、学术界、政府机构和公众等用户需求的方式来提供数据和服务。NOAA已经通过大数据计划(BDP,Big Data Project),与谷歌云、亚马逊云、微软Azure云等多服务商建立合作,将常规观测、卫星、雷达、数值天气预报等数据开放,并在云上不断丰富共享的云开发工具来最大限度利用海量的NOAA大数据,为美国经济社会发展注入创新活力。

  NOAA信息技术环境要实现现代化,就要改变传统的渐进式方法,不只是将现有系统转移到云中,而是以云服务这种新方法来推进多方协作和资源(IT基础设施和数据)共享,更好地开放地球系统观测、数据存储管理、数值天气预报、数据应用和产品服务等各个环节,尽可能发挥NOAA信息的价值。这固然给投资和管理方式带来了不小的挑战,但也带来了发展的机遇和转折点。

  该战略涵盖了云部署模型(例如私有、社区、混合、公共)和云服务模型(即IaaS,PaaS和SaaS)的所有类型。NOAA计划利用云服务的潜力来推进五项任务:一是通过云服务的快速迭代来推动NOAA的技术创新,包括快速获取IT资源,更高的安全性和管理自动化,易于访问的集成数据、机器学习和分析工具,以及按使用付费的成本计算模型等。二是推动NOAA业务向云的智能迁移,确保云迁移的可行性、高效性和稳定性。三是确保对云服务的安全和广泛访问,除了保证云服务的自身安全可用,也要充分保障个人隐私、商业秘密和国家安全。四是对云共享服务提供有效治理。五是增强云就绪(cloud-ready)劳动力,确保员工具有应用云技术所需的能力。

  在未来的愿景中,该战略提出,理想的最终状态是将所有NOAA信息技术服务都托管在多租户商业云计算环境中。默认的NOAA体系结构是代理的,多供应商、多租户的FedRAMP(美国联邦风险和授权管理计划)商业云平台。

  无人系统

  无人系统是指没有人员在现场的情形下,飞行器、海陆空领域的传感器和通信软件等能够自动执行数据收集任务。无人系统通常是可控和程序化的,可实现自供电。

  运用无人系统对NOAA来说并非新鲜事。数十年来,科学家和工程师一直在车辆、机器人、便携式小型化传感器、电源、通信等方面进行试验,并提供运行系统。近年来,在NOAA科学家和许多新发现的推动下,无人系统的可用性迅速扩大,并创新地应用到许多项目中。这些项目通常以较低的成本、更高的安全性和更低的风险来收集数据,特别是在水文和栖息地测绘、海洋勘探、海洋哺乳动物和渔业资源评估、应急响应、海上观测等偏远或极端环境中,无人系统成为这些项目的“利器”。

  NOAA无人系统战略的目标是通过增加无人机、海洋系统应用,强化关键、高精度和高时效数据的收集和利用,提高产品和服务的质量和及时性。

  如何实现这一目标呢?NOAA的计划主要包括加强和集中开发关键支持功能,在任务组合中扩展无人系统应用程序,持续开展科研并加快向业务的转化,扩大合作伙伴关系,提高工作人员运行无人系统的熟练度等。通过集成人工智能、其他计算工具和新的商业数据源,无人系统的平台、传感器和架构将提高数据的使用率。

  为了确保无人系统战略在性能、技术和效率方面实现转型发展,NOAA正在制订一个配套的无人系统战略实施计划,或称为“路线图”。该“路线图”将定义详细的行动项目、期限和分工,并根据可用资金进行调整。NOAA使用无人系统已明显增强了在救生领域和减少经济损失等任务中的效能,为巩固未来几十年NOAA在环境科学技术领域的领先地位奠定了基础。连同人工智能、云计算等其他科技重点领域的进步,NOAA将实现该机构的首要目标,重新获得在数值天气预报方面的全球领导力,并可持续地推动美国蓝色经济发展。(本文文字来源:NOAA)

(责任编辑:崔国辉)

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