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“气象网会提供相应的预测结果,你们在现有版块加入进去,这应当不难?”
林檎摇摇头,“我们项目报名的是人工智能方向,仅仅只做数据爬取,不符合报名要求。”
孟镜年想了想:“你希望实现什么样的功能?”
“基于神经网络算法,构建一个自己的算法模型。”
“对准确率有要求吗?是短期预测还是中期预测?”
“一天至一周之内的结果预测,准确率当然是越高越好。”
“短期预测与中期预测,其实是两个不同的研究方向。”孟镜年斟酌措辞,“一一,我绝对相信你的能力,但要实现如你所说的,单独构建一种人工智能算法,并且实现尽可能准确的天气预报,这对于一个本科生而言,可能有些超纲了。事实上,这是世界上顶级的人工智能团队正在攻克的难题。”
林檎并未受打击,“可以告诉我难点具体在哪些方面吗?”
“解释起来可能有些枯燥。”
“没关系。了解得越多,我越能知道怎么入手——如果不耽误你时间的话。”
“这倒不会。”孟镜年笑说。
他合上笔记本,递还给林檎,从一旁拿过一叠a4纸,和一支红色圆珠笔。
“我们通常所说的大气,实际由压力、密度、风速、温度、湿度这7个物理量构成。”孟镜年在白纸上,写下这几个物理量的简写。
“7个?”
“风速有z、v和x三个方向,所以加起来是7个。”
林檎点头,示意她跟上了,他可以继续往下说。
“状态方程、热力学和水汽方程、连续方程以及基于流体力学的运动方程——这是个矢量方程,可以拆成三个方向的单独公式——这样一共七个方程,构成了大气运动的基本方程组。理论上,只要知道上述7个物理量的初始值,带入方程组,就能算出任一时刻的大气状况。”
林檎目不转睛地盯着孟镜年在空白纸上的板书,或许为了跟上解说速度,他写字要比平常潦草一些,但仍然是好看的。
“这就是现在天气预报的原理吗?”林檎问。
“不完全是。一一你们学了微积分吗?”
“学了。数学是我们的核心课程之一。”
孟镜年点点头,“这7个方程,其中有5个是非线性偏微分方程。非线性偏微分方程的求解,是公认的学术难题。”
林檎点头:“三体问题就是非线性偏微分方程。”
“三体问题仅仅三个质点就无法求解,而大气运动是一个极为复杂的混沌系统,其质点有无数个。”
“所谓的蝴蝶效应?”
“可以这样理解。”
“那现在的天气预报是怎么做的?”
“目前主流的天气预报是数值模拟,就是将连续的空间和时间离散化,按照经纬度,把空间划分成一个个网格……”
或许担心不好理解,孟镜年另取了一张空白a4纸,“拿热传导方程举例,传统方法是找到解,带入时间,就可以求得任一时间的温度。但数值模拟的做法,是选取有限个点,以时间间隔往后推算后续的温度。”
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