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智慧城市關鍵拼圖 算天氣、算疫情 無所不能的超級電腦

智慧城市關鍵拼圖 算天氣、算疫情  無所不能的超級電腦
2020-07-31
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氣象預報就像是老天爺的翻譯機,看天吃飯的農民若能夠早一步知道天氣變化,便能做出更利於耕種的決策。若明日有寒流報到,可以提早覆蓋塑膠布替作物保溫防寒,若隔年雨量稀少,更能提早決定種植耐旱的作物避免歉收。

不僅農民,各行各業都能從這座寶山得到決策重要依據。公路局透過即時雨量預測決定是否封路,降低颱風期間山區路段的意外發生率。電力公司則依據氣溫高低預估電量需求,提早擬定電力調度策略,避免夏季缺電問題。

坐鎮中央氣象局的超級電腦「京」,能夠算出精細準確的氣象資訊。這套運籌帷幄的氣象大腦,是由日商富士通(FUJITSU)所打造。

「數值天氣預報系統就是使用數學公式來解釋科學現象,」中央氣象局副局長程家平說,超級電腦分析來自各地的氣象監測資訊,再將演算結果提供專業人員校正,最後才能成為民眾熟悉的氣象預報資訊。由於運算橫跨三度空間,每日新增資料量多達數十TB,相當考驗電腦運算能力。

超級電腦  準確預報全靠它

數值天氣預報系統就像漁人捕魚,欲撈到愈多魚、就得使用網目愈細的漁網;天氣現象尺度有大有小,冬季鋒面現象廣達上千公里,夏季颱風半徑則只有三、四百公里,想要得到愈精準的氣象資訊,系統的解析能力就要更高、掌握更細微的氣象變化。

過去,氣象局也曾發生預報失準的慘痛經驗,2009年的莫拉克風災,由於當時氣象局電腦主機運算能量,沒有辦法作出非常精細的估計,因此在颱風強度與路徑的預估均有所誤差;經過一連串的系統升級,2014年底導入富士通超級電腦後,一舉將系統運算效能提升100倍,系統總理論運算效能達到1.4petaflops。

「以現在的科學知識與運算能量,如果重新預測,至少能有30%以上的改善空間。」程家平說,目前,氣象局的氣象預報尺度約為2公里,因為運算能力提升,民眾可以得到更即時而準確的氣象資訊。舉例來說,過去的氣象預報資訊僅大略以縣市區分,現在全台368鄉鎮區均有預報點位;過去預報資料12小時更新一次,現在則3小時更新一次。氣象局也提供更多適地性服務(LBS),如國家風景區、森林遊樂區等2000多個地點預報,甚至能結合4G應用,在豪雨發生前,向位於預測降水量大區域的民眾發送細胞簡訊。

「以前民眾常批評氣象局『晴時多雲偶陣雨』的預報有說等於沒說,現在我們可以更精準地說明,甚麼時候晴、哪個區域晴。」程家平笑著說,氣象局仍不斷提升系統運算能力,預計於4年後達到1公里的解析度。

智慧城市  再掀革命浪潮

富士通在智慧城市的投入不僅在氣象領域,過去,富士通曾協助日本政府打造人工智慧辨識系統,透過車牌與車種辨識,提高城市治安。此外,智慧辨識系統還能協助城市有效評估、分類廢棄物,並判斷最適當的處理方式。

面對肆虐全球的新冠肺炎,富士通最新一代超級電腦「富岳」也上陣抗疫。「富岳」的運算能力是「京」的4至8倍,正以分子動力學的計算方式,在2000多種藥物中更快找到有效治療新冠肺炎的藥物組合。此外,由於新冠肺炎的影響層面擴及經濟層面,「富岳」也負責因應不同的疫情擴散程度,預測封城對社會經濟的影響,提供政府擬訂對應策略。

超級電腦在疫情中的協助角色,應證了研究機構Gartner的預測:到了2023年,將有85%智慧城市相關應用,是由公私部門一同參與。秉持過往經驗,富士通將持續扮演各國政府的夥伴,透過無所不在的科技,讓城市生活更為便利美好。

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