气象信息安全

气象信息安全（共12篇）

气象信息安全 篇1

一、引言

没有安全, 何以生存, 遑论发展;而信息时代安全的核心内容之一, 便是信息安全。盖缘于此, 世界上主要发达国家始终十分重视信息安全工作。

1998年5月22日, 美国克林顿政府颁布了《保护美国关键基础设施》总统令 (PDD63) , 围绕“信息安全”成立了包括全国信息安全委员会、全国信息安全同盟、关键基础设施保障办公室、首席信息官委员会等10余各全国性机构。同年, 美国国家安全局 (NSA) 制定了《信息安全保障框架》 (IATF) , 提出了深度防御策略。2000年发表了《总统国家安全战略报告》, 首次将信息安全明确列入其中。布什政府在911之后成立了国土安全部、国家KIP委员会, 并于2002年和2003年陆续颁布了《国家保障数字空间安全策略》、《国家安全战略报告》和《网络空间安全国家战略计划》。奥巴马总统上台不久, 就亲自主导了为期60天的信息安全评估项目, 并于2009年5月公布了《美国网络安全评估》报告, 评估了美国政府在网络空间的安全战略、策略和标准, 指出了存在的问题, 并提出相应的行动计划。在此基础上, 美国政府成立了网络安全办公室, 任命了网络安全协调官。2010年6月, 美国国防部正式成立了由战略司令部领导的网络战司令部, 于2010年10月正式运行。2015年年底, 美国《网络安全法》获得正式通过, 成为美国当前规制网络安全信息共享的一部较为完备的法律, 首次明确了网络安全信息共享的范围, 并通过修订2002年《国土安全法》的相关内容, 规范国家网络安全增强、联邦网络安全人事评估及其他网络事项。

俄罗斯则早在1995年便颁布了《联邦信息、信息化和信息保护法》, 明确界定了信息资源开放和保密的范畴, 提出了保护信息的法律责任。1997年俄罗斯出台的《俄罗斯国家安全构想》中明确提出, “保障国家安全应把保障国家经济安全放在第一位”, 而“信息安全又是经济安全的重中之重”。2000年普京总统批准了《国家信息安全学说》, 明确了俄罗斯联邦信息安全建设的目的、任务、原则和主要内容。

我国政府高度重视信息安全工作, 早在1994年, 国务院便以147号令颁布了《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》;2003年国务院成立应急办, 颁布了《国家突发公共卫生事件应急条例》;2006年公布了《国家突发公共事件总体应急预案》和《国家网络与信息安全事件应急预案》, 确定了4大公共事件及网络信息安全事件的应急措施预案;2007年制定发布了《国家突发事件应对法》。此外, 信息产业部、工信部以及各地方政府和部门在近十余年时间里也陆续出台了各类与信息安全相关的法律法规。信息安全在我国的国家层面上受到高度重视, 目前已上升为国家战略。相应地, 信息安全工作也已成为各行各业信息化战略规划和信息化建设中不可或缺的内容, 气象部门也不例外。

信息安全是一个永恒的主题, 信息安全工作永远没有终结的一刻。在国家大力倡导信息化、互联网+、大数据应用和信息安全的现在, 认真系统地回顾和审视气象信息安全工作, 是完全必要的, 因为这可使我们及早发现问题、查漏补缺, 使气象信息安全工作进一步发挥出应有的作用。

二、信息安全的本质

(一) 信息安全的内涵和特征

信息是气象部门最宝贵的资产, 是气象部门赖以立身的最为珍贵的资源。因此, 必须对所有气象信息进行妥善的保护。

按业界的规范定义, 信息安全主要指信息的保密性、完整性和可用性的保持, 即:通过采用计算机软硬件技术、网络技术、密钥技术等安全技术和各种组织管理措施, 保护信息在其生命周期内的产生、传输、交换、处理和存储等各个环节中, 信息的保密性、完整性和可用性不被破坏, 保障业务的连续性, 最大限度地减少业务的损失, 最大限度地获取业务回报。其中:保密性是指确保只有那些被授予特定权限的人才能够访问到信息;完整性是指保证信息和处理方法的正确性和完整性;可用性则是指确保那些已被授权的用户在其需要的时候, 确实可以访问到所需信息。此属常识, 不予展开。

信息安全具有如下特征:

1. 信息安全是系统的安全

信息产生于系统、存在于系统、被系统所使用并由系统发挥其作用, 所有与信息相关的各系统皆必须纳入信息安全的视野, 予以充分的关注和考虑。此外, 信息安全是整体的安全, 所有与信息相关的部分由信息串联而构成一个相对完整的系统, 它的安全直接关系到信息的安全。

2. 信息安全是动态的安全

信息的安全保障是一个动态的过程, 没有永久的安全, 也不存在满足信息安全的充分条件, 信息安全问题不可能一劳永逸地予以解决。保护信息安全不可能是绝对的, 而是多种约束条件下的折衷的选择。随着事物的发展和技术的进步, 约束条件必然发生变化, 而约束条件的变化又将必然导致信息安全方针、策略和措施的相应调整和变化。

3. 信息安全是无边界的安全

网络的广泛互联使得信息系统环境的边界越来越模糊, 传统意义上的国界、前方和后方正在消失, 人们几乎可以从任何地点、任何时间对任何对象发起网络攻击, 因此信息安全是广泛的、无国界的, 它无法单凭一个国家、地区或部门就能完全控制, 需要从全球信息化角度综合考虑和整体布局。

4. 信息安全是非传统的安全

传统的具有典型外在物理特征的安全因素 (如:军事、自然灾害、人为暴力破坏等等) 已无法涵盖信息安全所应考虑的全部范畴。在没有诸如军事入侵、自然灾害、传统意义上的恐怖袭击等情况下, 信息和信息系统的安全依然会受到诸如计算机病毒、黑客攻击、计算机犯罪、信息垃圾和信息污染等严重威胁。国家的电信、金融、能源、交通等核心领域, 气象部门的数据通信、信息处理等核心系统, 可能在极短的时间内被攻击瘫痪, 导致社会运转的瘫痪和气象业务的崩溃, 而此时所有系统的物理器件并未因此而发生实质性的损伤。

信息安全既是信息技术问题, 也是组织管理问题。因为信息安全最终必将落实到信息系统的安全层面上, 并最终由一个个具体的信息技术和相关产品的有机组合予以实现, 没有符合实际的明确的安全目标和方针、科学的设计、认真的维护、以及不断地主动发现新的安全问题并及时予以解决, 是无法有效地形成安全环境的;就一个部门而言, 一个相对安全的环境的构成必须从人的行为规范、安全体系的科学设计以及部门内部安全环境的构成等诸多方面综合考虑、整体设计, 方才可能。因此信息安全并非单纯是技术和技术产品问题, 更是组织管理问题, 无法单凭技术手段予以解决。

此外, 从法律、舆论以及信息战和虚拟空间等更高层面考虑, 信息安全也是社会问题和国家安全问题。此非本文所考虑的范围, 故不予展开。

(二) 信息安全的一些认识误区

应当承认, 由于各种原因, 至今气象部门的一些同事中, 对信息安全仍存在一定的认识误区, 以下问题应予充分重视:

1. 单纯的安全技术和产品的应用不能解决信息安全

信息安全问题并非单纯的技术问题, 信息安全技术和产品的简单应用并不意味着部门整体的信息安全, 不能指望简单地规划了DMZ区、在局域网出入端配置了防火墙、在个人电脑中安装了杀毒软件、远程通信采用VPN技术后, 部门的信息安全问题便可基本解决。事实上, 诸如防火墙、堡垒机、杀毒软件等安全产品, 仅仅是构建部门信息安全防护体系的砖石, 如果没有科学的整体设计和有效的实施方案, 单凭砖石和瓦块的简单甚至随意堆垒, 是无法构建成有效的安全防护体系的。因此:

防火墙+ 堡垒机+ 杀毒软件≠信息安全

2. 业务连续性的有效保障不能替代部门的信息安全

业务连续性的有效保障是部门行政领导最为关注的安全问题之一, 为此往往不惜代价不计成本, 而建立业务备份中心或灾难备份中心是目前较为流行的保障措施。但备份中心的建立也并不一定意味着部门整体的信息安全, 因为业务连续性的保障仅属于信息安全三要素中“信息可用性”的范畴, 如果不同时考虑信息的保密性和完整性, 同样无法从整体上解决部门的信息安全问题;而信息的私密性和完整性与备份中心之间并无必然联系。因此:

备份中心≠信息安全

3. 网络防御不能代替信息安全

传统意义上的网络安全包括网络协议安全、网络设备安全和网络架构安全, 侧重于网络自身的健壮性以及抗网络攻击的能力。然而如果网络上运行的系统自身存在一定缺陷、软件存在BUG, 以及人为操作失误 (如:误删除、误修改等) , 则上述内容和措施便将束手无策。所以, 网络的抗攻击和抗偷盗能力不能完全解决信息安全问题。

类似的认识误区还有若干, 限于篇幅, 不再枚举。

三、基于风险管理的信息安全管理

(一) 信息安全管理

统计结果表明, 在所有信息安全事故中, 只有20%~30%是由于黑客入侵或其他外部原因造成的, 其余的70%~80%则是因内部员工的疏忽或有意违规而造成的。站在全局的高度上来考察信息和网络安全的全貌就会发现:安全问题实际上都是人的问题, 单凭技术手段是无法予以根本解决的。

信息安全是一个多层面、多因素的过程, 如果仅凭一时的需要, 头疼医头脚疼医脚地制定一些控制措施和引入某些技术产品, 难免挂一漏万、顾此失彼, 使得信息安全这只“木桶”出现若干“短板”, 从而无法提高信息安全的整体水平。

对于信息安全而言, 技术和产品是基础, 管理才是关键。如同砖瓦建材需要良好的设计和施工才能搭建成坚固耐用的建筑, 安全技术和安全产品需要通过管理的组织职能方才能够发挥出最佳效果。事实充分证明, 管理良好的系统远比技术虽然高超但管理混乱不堪的系统安全得多。因此, 先进科学的、易于理解且方便操作的安全策略对信息安全至关重要;而建立一个管理框架, 让好的安全策略在这个框架内可重复实施, 并不断得到修正, 就会拥有持续的安全。

所谓信息安全管理, 是指部门或组织中为了完成信息安全目标, 针对信息系统, 遵循安全策略, 按照规定的程序, 运用恰当的方法, 而进行的规划、组织、指导、协调和控制等活动和过程;是通过维护信息的保密性、完整性和可用性, 来管理和保护组织所有的信息资产的一项体制;是部门或组织中用于指导和管理各种控制信息安全风险的一组相互协调的活动。有效的信息安全管理要尽量做到在有限的成本下, 保证将安全风险控制在可接受的范围之内。

信息安全管理包括:安全规划、风险管理、应急计划、安全教育培训、安全系统评估、安全认证等多方面内容。

(二) 基于风险的信息安全

1. 安全和风险

步履蹒跚的耄耋老人终日待在家中肯定比在熙熙攘攘的大街上行走安全, 但即使在家中, 也仍有因行走或站立不稳而跌倒的可能, 不如身边陪有专人看护安全;然即便家中有专人看护, 也不如将老人长期安置在医院, 在全套设备和专业医护人员看护下安全, 如此等等。可见, 所谓安全都是相对而言的, 没有绝对的安全;而安全的效果或等级越高, 往往付出的代价或成本也越高, 信息安全也是如此。

安全是相对于风险而言的, 某种安全水平的达到意味着某种或某类风险的得以规避:双机热备技术可以避免单点故障所导致的业务中断, 两地三中心灾备模式可以保证即便在发生局地严重灾害时部门业务的连续性。但绝对的安全是没有的:双机热备技术无法避免供电系统故障的风险, 而大型陨石撞击地球, 将导致生态系统的崩溃和物种灭绝, 遑论灾备两地三中心以及部门业务连续性了。

然而, 风险是由可能性与后果的组合来计算和度量的。尽管两地三中心灾备模式无法应对地球遭遇大型陨石撞击的毁灭性灾害, 但该灾害发生的可能性却微乎其微, 未来数百年几乎没有可能。因此此灾虽然为害甚烈, 但发生的可能性却几近于零, 不必予以考虑。

2. 风险管理

绝对的零风险是不存在的, 要想实现零风险也是不现实的。同时, 规避风险是需要代价的, 规避的风险种类越多, 所付出的代价往往越大。就计算机系统而言, 安全性越高, 其可用性往往越低, 需要付出的成本也越大。因此, 信息安全建设的宗旨之一, 就是在综合考虑成本与效益的前提下, 通过恰当、足够、综合的安全措施来控制风险, 使残余风险降低到可接受的程度。亦即, 需要在安全性和可用性, 以及安全性和成本投入之间做出一种平衡。

所以, 根本上说, 信息安全是一个风险管理过程, 而不是一个技术实现过程。

风险管理是指如何在一个肯定有风险的环境里, 利用有限的资源把风险减至最低的管理过程。风险管理包括对风险的量度、评估和应变策略等。理想的风险管理, 是一连串排好优先次序的过程, 使导致最大损失及最可能发生的安全事件优先处理、而相对风险较低的事件则押后处理。

风险管理的首要内容之一, 是风险识别和风险评估。因为, 信息安全体系的建立首先需要确定信息安全的需求, 而获取信息安全需求的主要手段就是安全风险评估。因此, 信息安全风险评估是信息安全管理体系建立的基础;没有风险评估, 信息安全管理体系的建立就没有依据。

风险管理的另一项重要内容, 就是对风险评估的结果进行相应的风险处置, 只有对已知风险逐一进行有针对性的妥善处置, 才能化解和规避这些风险, 达到信息安全的目的。因此, 风险处置是信息安全的核心。从本质上讲, 风险处置的最佳集合就是信息安全管理体系的控制措施集合;而控制目标、控制手段、实施指南的逻辑梳理、以形成这些风险控制措施集合的过程, 就是信息安全体系的建立过程。亦即, 信息安全管理体系的核心就是这些最佳控制措施的集合。

需要强调的是, 由于信息安全风险和事件不可能完全避免, 因此信息安全管理必须以风险管理的方式, 不求完全消除风险, 但求限制、化解和规避风险。而好的风险管理过程可以让气象部门以最具有成本效益的方式运行, 并且使已知的风险维持在可接受的水平, 使气象部门可以用一种一致的、条理清晰的方式来组织有限的资源, 确定风险处置优先级, 更好地管理风险, 而不是将保贵的资源用于解决所有可能的风险。

事物是在不断变化的, 新的风险不断出现, 因此风险管理过程需要不断改进、完善、更新和提高。

四、当前气象信息安全存在的问题

尽管气象部门至今尚未发生重大信息安全事件, 但这并不能说明气象部门的信息安全工作已万事大吉, 信息安全体系固若金汤。依照信息安全管理的规范考察, 气象部门的信息安全工作至少存在如下问题:

(一) 基础工作存在缺失

1. 信息安全目标

通常意义下的信息安全目标, 一般都是确保信息的机密性、完整性、可用性, 以及可控性和不可否认性等等。但部门不同, 具体的情况不同, 安全性需求的程度、信息安全所面临的风险、付出的代价也各有不同;如:就信息的机密性而言, 军事部门的要求远远高于气象部门;而就信息的可用性而言, 气象部门对业务连续性的要求也较土地勘测管理部门为高。因此, 泛泛的信息安全目标没有任何意义, 所有可用的信息安全目标都是切合部门具体实际情况的, 是本土化、部门化的。

没有切合气象部门具体实际情况的、具有鲜明气象特色的信息安全目标, 是目前存在的突出问题。

必须明确, 气象部门信息安全目标的确定, 是管理层的职责。管理层对信息安全目标的要求, 决定了气象部门信息安全工作的走向。气象信息业务部门负责气象信息安全既定目标的具体落实, 其工作的质量和效率, 决定了气象部门是否能够达到信息安全管理的目标。

2. 信息安全方针

信息安全方针是为信息安全工作提供与业务需求和法律法规相一致的管理指示及相应的支持举措。信息安全方针应该做到:对本部门的信息安全加以定义, 陈述管理层对信息安全的意图, 明确分工和责任, 约定信息安全管理的范围, 对特定的原则、标准和遵守要求进行说明, 等等。气象部门的信息安全方针至少应当说明以下问题:气象信息安全的整体目标、范围以及重要性, 气象信息安全工作的基本原则, 风险评估和风险控制措施的架构, 需要遵守的法规和制度, 信息安全责任分配, 信息系统用户和运行维护人员应该遵守的规则, 等等。

遗憾的是, 以此为基本内容的信息安全方针, 至今在气象部门尚未确立。

3. 信息安全组织机构

为有效实施部门的信息安全管理, 保障和实施部门的信息安全, 在部门内部建立信息安全组织架构 (或指定现有单位承担其相应职责) 是十分必要的。

在一个部门或机构中, 安全角色与责任的不明确是实施信息安全过程中的最大障碍。因此, 建立信息安全组织并落实相应责任, 是该部门实施信息安全管理的第一步。这些组织机构需要高层管理者的参与 (如本部门信息化领导小组) , 以负责重大决策, 提供资源并对工作方向、职责分配给出清晰的说明, 等等。此外, 信息安全组织成员还应包括与信息安全相关的所有部门 (如行政、人事、安保、采购、外联) , 以便各司其责, 协调配合。

遗憾的是, 类似的组织机构在气象部门内即便已经存在, 至今也未真正履行其应负的职责。

4. 信息资产管理

信息资产管理的主要内容包括:识别信息资产, 确定信息资产的属主及责任方, 信息资产的安全需求分类, 以及各类信息资产的安全策略和具体措施, 等等。

就气象部门而言, 对信息资产 (即:气象信息资源和气象信息系统) 进行识别、明确归属以及分类等工作, 有利于信息安全措施的有效实施。以分类为例:我们知道, 对某特定气象资料或业务系统实施过多和过度的保护不仅浪费资源, 而且不利于资料效益的充分发挥和系统的正常运行;而若保护不力, 则更可能导致气象信息数据和系统产生重大安全隐患, 乃至出现安全事故。对气象信息资产进行分类, 可明确界定各具体资产的保护需求和等级, 如此可以根据类别的不同, 调整合适的资源、财力、物力, 对重要的气象信息资源和系统实施有针对性的、符合其特点的信息安全重点保护, 如此等等。

同样遗憾的是, 气象部门至今尚未实施真正意义上的完整的气象信息资产管理。

类似缺失的基础工作还有很多, 不再枚举。

基础工作的缺失, 导致气象信息安全工作的不扎实、不稳固, 是气象信息安全工作长期滞后于信息化基础建设的主要原因之一。

(二) 完整的信息安全管理体系尚未建成

按照ISO的定义, 信息安全管理体系 (ISMS:Information Security Management System) 是“组织在整体或特定范围内建立的信息安全方针和目标, 以及完成这些目标所用的方法和体系。它是直接管理活动的结果, 表示为方针、原则、目标、方法、计划、活动、程序、过程和资源的集合”。

信息安全管理体系要求部门或组织通过确定信息安全管理体系范围、制定信息安全方针、明确管理职责、以风险评估为基础选择安全事件控制目标和相应处置措施等一系列活动, 来建立信息安全管理体系。该体系是基于系统、全面、科学的安全风险评估而建立起来的, 它体现以预防控制为主的思想, 强调遵守国家有关信息安全的法律法规及其它地方、行业的相关要求。该体系强调全过程管理和动态控制, 本着控制费用与风险相平衡的原则, 合理选择安全控制方式。该体系同时强调保护部门所拥有的关键性信息资产 (而不见得是全部信息资产) , 确保需要保护的信息的保密性、完整性和可用性, 以最佳效益的形式维护部门的合法利益、保持部门的业务连续性。

由于基础性工作尚未全部就绪, 目前气象部门尚未建立真正意义上的、基于风险管理的科学而完整的气象信息安全管理体系。

在气象部门建立完整的信息安全管理体系, 可以对气象部门的关键信息资产进行全面系统的保护, 在信息系统受到侵袭时确保业务持续开展并将损失降到最低程度;并使气象部门在信息安全工作领域实现动态的、系统地、全员参与的、制度化的、以预防为主的信息安全管理方式, 用最低的成本, 达到可接受的信息安全水平。此外, 完整的信息安全管理体系的建立, 也可使部门外协作单位对气象部门的安全能力充满信心, 这一点在当前大数据应用浪潮正在全社会迅速漫延的背景下, 尤其重要。

(三) 业务格局的分散加大了安全管理问题的复杂度

目前气象部门依然沿用着已延续数十年的国省地县四级业务层级, 而业务系统的属地化, 以及诸如“具备业务功能意味着拥有业务系统、拥有业务系统意味着拥有信息资产以及基础资源和设施”等传统观念的束缚, 使得各个业务系统在地理分布上呈现出全国遍地开花的局面, 各级业务单位都拥有自己的信息业务系统和相应的局地信息业务环境。彼此通过内部专网 (VPN) 或甚至通过互联网进行互联, 在全国形成网状与树状相结合的、十分复杂的业务网络结构。

由于各级单位都在当地拥有各自规模不等的信息业务系统及相应环境 (包括为业务系统提供数据支撑的气象数据库) , 因此各单位都面临着本单位的信息安全管理问题。尤其是一些气象数据在各级业务单位的广泛复制, 使得各级业务单位中数据同质化现象十分突出, 也为这些数据的保密性和完整性 (包括一致性) 的保持增加了大量变数。此外, 由于编制所限, 地县两级业务单位中IT技术人员奇缺, 既无法保障信息业务系统的日常维护, 更无法为本单位信息安全提供专业化管理。

这种业务格局的分散, 加大了气象部门信息安全管理问题的复杂度。

限于篇幅, 其余问题不再枚举。

五、建立完整的气象信息安全管理体系

综上所述, 在气象部门建立完整的气象信息安全管理体系, 是非常必要的;就目前全社会所倡导的大数据应用和云计算趋势而言, 这项工作具有较强的紧迫性, 应尽早开展相应的工作。归纳起来, 有如下几点:

(一) 适时着手建立完整的气象信息安全管理体系

1. 完成基础性工作

应尽早明确信息安全的方针, 为气象部门信息安全工作确定目标、范围、责任、原则、标准、架构和法律法规。

应以适当方式组建或明确气象信息安全的管理和实施机构, 并确保所有相关单位能够悉数纳入其中, 明确分工和职责, 以便各司其职, 彼此协调工作。

应在管理层的统一组织下, 以适当的形式, 全面完成气象部门内部的信息资产普查、归属认定、安全需求等级划分以及安全等级保护措施等, 制定气象信息资产管理策略、制度和方法, 逐步推广实施, 从而完成气象信息资产的有效管理。

2. 适时进行信息安全风险评估并制订风险处置方案

制定风险评估方案、选择评估方法, 以此为依据完成气象信息安全风险要素识别, 发现系统存在的威胁和系统的脆弱性, 并确定相应的控制措施。在此基础上, 对所有风险逐一判断其发生的可能性和影响的范围及程度, 综合各种分析结果, 最终逐一判定这些风险各自的等级。

在风险等级判定的基础上, 以“将风险始终控制在可接受范围内”为宗旨, 制订有针对性的风险处置方案, 包括:可接受风险的甄别和确定, 不可接受风险的控制程度, 风险处置方式的选择和控制措施的确定, 制订具体的气象信息安全方案和综合控制措施, 科学合理地运用“减低风险”、“转移风险”、“规避风险”和“接受风险”等方法, 形成综合的气象信息安全风险处置方案, 并部署实施。

3. 建立完整的气象信息安全管理体系

在上述工作以及其它相关工作的基础上, 参照BS 7799-2:2002 《信息安全管理体系规范》、 ISO/ IEC17799:2000《信息技术-信息安全管理实施细则》等国际标准, 以及GB/T22080-2008《信息安全管理体系要求》、G B/T20269-2006《信息系统安全管理要求》、G B/T20984-2007《信息安全风险评估规范》等国家标准, 完成组织落实、措施落实、方案落实和相应文档的编写, 以及所有相关的审查、职责界定和制度建设, 以构成气象部门的信息安全管理体系。

(二) 将信息安全管理体系纳入气象信息化战略之中

信息安全与信息化发展息息相关, 是一切信息化工作的基础, 涉及到信息化工作的方方面面。气象部门是以信息采集、分析处理和发布为工作特征的典型的信息应用部门, 气象业务系统是典型的信息系统, 因此信息安全对于气象部门尤为重要。气象事业的健康发展离不开信息化, 也同样离不开信息安全。气象信息安全应当是气象信息化工作中最为重要的内容之一, 气象信息安全管理体系的构建和持续改进也应当成为未来气象信息化战略中极其重要的内容。

信息安全是管理问题而非技术问题, 从某种角度看, 信息安全管理体系是以策略为核心, 以管理为基础, 以技术为手段的安全理念的具体落实。有什么样的理念, 就有什么样的方针、策略、制度措施和体系架构。无法想象在管理理念和安全意识十分落后的思维环境中, 能够构建起科学完备的信息安全管理体系来。因此, 安全管理理念的全面提高和安全意识的充分到位, 是气象信息安全所有工作正常开展的前提。就气象部门管理层而言, 着力消除曾长时间弥漫于全部门信息安全领域的重技术轻管理的观念, 将关注点从研究安全技术和产品应用转移到信息资产管理、风险识别和控制以及整体安全战略的制定等管理层面上来, 是其不可推卸的责任。应当在全部门倡导信息安全意识、制定并推行信息安全制度、确定信息安全责任、组织信息安全培训, 构建起完整的气象信息安全管理体系。

六、结语

在政府大力强调信息安全意识, 强力推动信息安全工作的背景下, 各行各业均把信息安全工作列入本部门或单位的工作议程, 气象部门也是如此。但如何科学有效地构建起具有鲜明气象特色的信息安全防护体系, 充分把控所有已知的安全风险, 使有限的投入得到最大限度的安全回报, 这是气象部门管理层和IT工作者需要认真研究并努力实践的工作。

信息安全首先是意识问题、观念问题, 要想真正打造安全的业务环境, 在气象部门全体员工中 (特别是在管理层干部中) 树立良好的安全意识, 是至关重要的。

2 0 1 4 年, 在深刻领会习近平主席“没有信息化就没有现代化”的重要指示精神后, 气象部门提出了“没有信息化就没有气象现代化”的口号。那么, 针对习主席提出的“没有信息安全就没有国家安全”的另一重要论断, 气象部门是否也应提出相应的口号——

“没有信息安全, 就没有气象业务安全”。

笔者期待着能就此在气象部门内达成广泛的共识。

本文在撰写过程中曾多次参考和引用中国信息安全评测中心的CISP认证培训教材, 在此深表感谢。

气象信息安全 篇2

一、信息与技术保障中心为气象局网络日常管理机构，对信息网站的建立和信息发布具有管理权。中心负责全局网络的规划、建设、应用开发、运行维护与用户管理。

二、网络信息安全管理实施工作责任制和责任追究制。气象局成立网络信息安全领导小组，各级单位主要负责人为本单位的网络信息安全责任人，负责本单位内网络的信息安全管理工作。

三、实行信息发布责任追究制度，所报送的一切信息必须是符合中华人民共和国法规，真实有效的。凡因虚假、反动、色情等内容而引起的一切后果均由报送者承担，如属个人因素影响信息发布工作，将追究责任。

四、各单位应设立专（兼）职网络信息安全管理员，负责相应的网络安全和信息安全工作。

（一）网络管理员应定期更换管理员密码，及时注销无效用户；及时发现并处理网络安全问题。

（二）不允许单位以外人员单独接触计算机网络系统资源。

（三）各用户要加强安全保密意识，注意个人ID及密码的保密，不得与他人共用系统的账号。

五、各单位应结合保密要求，制订计算机安全保密管理的具体措施，坚持“谁主管、谁主办、谁负责”的原则，各单位属于业务工作范围的信息，在发布前必须由本单位主管领导审核，签署同意意见并存档备案，然后由各单位信息管理员在校园网上发布。主办单位应对信息的合法性和相关问题负责。

气象信息网络安全性的技术应用 篇3

关键词：气象信息网络；安全；病毒

中图分类号：TP393.08 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 (2012) 06-0101-01

一、引言

气象信息网络已经成为气象业务正常运行的重要组成部分，它是相关人员了解气象政务和天气预报等信息的重要媒体。通过这一媒介，预报人员可通过气象信息网络传输的模式数据等，做出准确的天气预报和气候预测。决策服务人员可根据实际天气情况，发布气象灾害预警和气候预测等信息。公众气象信息网络发布的这些信息来安排自己的工作、学习和生活。但随着网络病毒、计算机黑客的不断入侵，互联网的安全性越来越低，我们的气象信息网络正面临日益严重的安全威胁。气象信息网络随时都有可能遭到有意或无意的黑客攻击或者病毒传播。人们是如此地依赖气象信息网络，以至于任何因素网络安全事故都可能造成无法估量的损失和社会影响。维护气象信息网络安全性已经刻不容缓。由于气象网络系统在管理和制度上普遍存在缺陷，一些条件较差的基层台站甚至没有专职计算机网络管理人员。还有一些再基层气象职工计算机水平较低，机房设备较差，这对气象网络的安全极为不利。

二、提高气象信息网络安全的几个途径

（一）加强路由器控制，防止IP地址非法探测

加强路由器控制，防止IP地址非法探测时提高气象信息网络安全的重要步骤之一。有时候非法黑客会采用“IP地址欺骗”的方法来进行网络攻击前的准备。其具体做法是：先假扮成气象信息网络内部的一个IP地址，通过Ping、traeeroute或其他命令探测网络命令来探测网络。一旦发现漏洞，黑客会利用这些漏洞对气象信息网络进行攻击。针这类安全隐患，网络管理人员应该在路由器上建立安全访问控制列表，以防止IP地址非法探测。当建立安全访问控制列表后，可将其放到路由器连接外网接口入口，形成一道控制墙，假如非法访问者频繁地利用Ping、traeeroute或其他网络探测命令攻击主机，可对其进行隔断或阻断处理。

（二）进行端口管理，阻止病毒传播

很多网络病毒利用固定的端口进行黑客攻击和病毒传播。例如，臭名昭著的Blaster蠕虫病毒往往利用TCP 4444端口和UDP 69端口向网络内部的正常主机传播病毒。在气象信息网络安全管理时，加强计算机端口管理可在一定程度上阻碍病毒的傳播范围。例如，网络安全管理人员可在路由器的内、外网结构设置ACL，这样当到达路由器时，病毒数据会被路由器的ACL设置过滤。因此，进行端口管理是一种“防患于未然”的安全策略。当发生端口攻击等计算机信息系统安全事故和计算机违法犯罪案件时，网络管理人员应该立即向单位信息安全责任人报告，并采取必要的措施，避免危害扩大，并编写违章报告、运行日志和其他与计算机网络端口攻击有关的安全材料。

（三）提高内网安全级别，实行分级权限制度

气象部门为维护常规气象业务的正常运行，必须实行网络安全级别的安全管理。一般来说，可将气象部门的内部网络按照安全级别分为三个级别：即业务子网级别、办公子网级别和服务器级别，并实行分级权限制度。通过利用三层交换机策略对子网间的相互访问进行权限控制安全级别高的子网可以访问安全级别低的子网，同时禁止低级别的子网访问高级别的子网。当低级别的子网网络感染病毒后，不至于传染至高级别子网，这样可在很大程度上防止和阻断网络间病毒的传播。网络管理人员要执行气象信息网络安全的分级保护技术措施，对计算机信息系统安全运行情况进行检查，及时查处不安全因素，排除安全隐患。

（四）实行网络流量控制，确保业务数据正常通行

通常在气象信息网络没有感染病毒时网络带宽应该能够满足业务数据的正常传输。假如网络中的终端计算机感染了“蠕虫”病毒或一些木马程序后，网络流量会出现异动。有时，网络中会产生海量的数据流量，严重的甚至会将气象信息网络的带宽完全耗尽，并导致业务网络的阻塞或完全瘫痪。由于天气预报、气候预测等正常的气象业务运行需要气象数据及时准确的传输和传达，网络流量耗尽或阻塞将给气象业务的正常运行带来巨大的隐患。因此，为确保常规气象业务数据的准确、及时传输，必须要对一些非业务的数据流量加强管理和限制，防止因为少量终端计算机的不正常而殃及整个网络。气象信息安全的相关人员应根据国家法律法规和有关政策要求，遵循国家“积极防御、综合防范”的方针，确定气象信息安全工作的策略、重点、制度和措施顺利事实。

（五）终端计算机的网络安全管理

计算机终端的安全是是气象信息网络安全的重要组成部分。病毒、恶意软件、木马等电脑病毒以及终端本身的软硬件故障，常常给整个网络带来安全隐患，严重的甚至能导致系统崩溃。因此，对于终端计算机一定要加强网络安全管理。因此要定期或不定期组织终端计算机系统的安全风险评估，检查安全运行情况，并根据评估报告对系统安全措施进行完善与升级，及时排除安全隐患。具体的办法和措施有：进入安全模式，使用杀毒软件、360安全卫士、金山清理专家进行杀毒或者重装系统等。

三、结语

总之，气象信息网络的安全保障工作是一项关系气象业务健康稳定发展的长期任务，要充分认识加强信息安全保障工作的重要性和紧迫性，把信息安全工作列入重要议事日程，明确任务，落实责任，建立并认真落实信息安全责任制。在管理制度方面，要建立健全气象信息安全组织机构、建立健全气象信息网络安全责任体系、建立一整套气象信息网络安全管理和信息安全应急处置等制度，最后，相关部门要宣传贯彻国家信息安全相关法律、法规、规章和有关政策，并组织对气象信息网络管理人员进行信息安全教育建设并完善信息安全保障体系，推动信息安全工作的发展。信息网络安全责任人要正确处理好安全与发展的关系，建立信息安全长效机制，落实信息安全措施，切实履行好信息安全保障责任。

参考文献：

[1]陈晓字,王晓明,孙鹏.浅谈广东省气象局网络安全防护体系的部署[J].广东气象,2004,26(3):41-43

[2]李新硕．构造安全高效的气象电子信息系统[J]．广东气象，2002，24(S1):39—41

气象信息安全 篇4

随着气象事业的不断发展和社会对气象信息需求的不断增长, 省级气象部门在近几年先后建成了覆盖省市县三级广域网, 各级部门间的互通互联更加稳定便捷, 但也增加了信息网络安全的风险。气象部门广域网内任何一台终端电脑受到黑客或者是病毒木马入侵感染, 都可能影响省级核心区域, 造成全网网络安全威胁。

国家为了防范网络与信息安全的风险相继颁布了一系列相关的政策和法规, 为了满足等级保护的相关安全要求, 确保业务正常完整地安全运行, 对网络安全措施的有效性和安全保护能力提出了较高的要求。因此有必要采取高强度的安全保护措施, 来应对各类网络安全的威胁, 减少系统的安全弱点, 降低系统的安全风险。

1需求分析

根据省网络中心以及各个地市安全等级保护的要求, 省级气象信息网络系统安全的建设必须满足以下几个方面:

1) 将广域网以及局域网内各个业务根据需求划分不同的安全区域, 并在此基础上实现安全、可控的逻辑隔离, 实施不同的安全等级保护以及措施。

2) 保护省中心服务器区域不会因来自拒绝服务攻击而瘫痪。

3) 对进出各安全域的信息和数据进行严格的控制, 禁止对安全域的非法访问。

对于各个安全域之间交互的信息和数据, 保护其完整性、可用性、保密性, 防止在传输过程中被窃取、篡改和破坏。

4) 在各个安全域内, 能及时发现和响应各种网络攻击与破坏行为。

5) 升级安全设备操作系统为最新版本, 设置严格的密码策略、用户错误登录次数限制和超时自动退出;使用第三方日志服务器收集网络入侵审计日志。

6) 针对系统中存在的安全漏洞以及安全防范较为软弱的区域, 进行集中的分析以及排查, 制定出短期建设方案以及长期的建设方案。

7) 建立完善的安全管理制度, 对网内的安全系统进行统一管理。

2安全规划

2.1 网络安全

省级气象局域网络根据不同的业务应用需求, 可划分为以下主要功能区:数据采集区域、数据发布区域、数据中心区域、安全运维管理区、广域网接入区、隔离区、CMANET接入区、Internet访问区、Internet接入区、公众服务区、VPN区域。根据网络安全区域规划进行网络安全的分析, 制定一个逻辑严密、层次清晰、可操作性强的规划方案, 如图1。

2.2 业务系统安全

2.2.1 业务系统的安全审计

在部门内网, 承载了重要应用系统, 大多数的业务访问均在这些平台上进行, 因此非常有必要深入分析各类访问活动, 并进行记录, 以便在发生安全事件后, 能够通过对记录的分析还原出终端的访问过程, 并可深入分析问题发生的根源, 找到系统可能存在的安全隐患, 为加固系统和事后取证提供参考。

2.2.2 网络隐患扫描

漏洞隐患扫描是做好安全防护的第一步, 其作用是在黑客攻击之前, 找出网络中存在的漏洞, 防患于未然。利用网络隐患扫描仪, 网络管理人员可以定期地进行网络安全检测服务, 安全检测可帮助客户最大可能地消除安全隐患, 尽可能早地发现安全漏洞并进行修补, 有效地利用已有系统, 优化资源, 提高网络的运行效率。

2.2.3 网络防病毒系统

在全网部署统一的网络防病毒系统, 制定实现统一的防病毒策略, 统一病毒定义的分发及病毒爆发趋势分析, 降低网内病毒感染和传播的几率。

2.2.4 终端安全管理

终端用户虽然从重要性的角度来看比较低, 但是, 由于终端分布范围很广, 并且终端的自身安全性往往会给整体系统带来威胁, 因此需要采取措施来进行有效管理。

2.2.5 操作系统安全策略

在服务器上, 使用安全等级较高的操作系统。此外, 系统管理员应注意针对操作系统的安全措施:

1) 根据具体适用对象和范围配置操作系统, 使其达到尽可能高的安全级别;

2) 及时检测、发现操作系统存在的安全漏洞;

3) 对发现的操作系统安全漏洞做出及时、正确的处理;

4) 及时给系统打补丁, 系统内部的相互调用不对外公开;

5) 采用漏洞扫描系统对操作系统进行安全扫描, 发现其中存在的安全漏洞, 并有针对性地对网络设备进行重新配置或升级。

2.2.6 服务协议安全策略

数据库服务器、应用服务器和Web服务器不要开放一些没有经常使用的协议及协议端口号。如文件服务、电子邮件服务, 可以关闭服务器上如FTP、TELNET、RLOGIN等服务。而且, 还应加强登录身份认证, 确保用户使用的合法性, 严格限制登录者的操作权限, 将其完成的操作限制在最小的范围内。充分利用操作系统和应用系统本身的日志功能, 对用户所访问的信息做记录, 为事后审查提供依据。

3网络安全建设方案

3.1 核心业务区

3.1.1 2台千兆UTM

部署2台千兆UTM, 两两互备, 对部门内广域网的接入实现安全控制, UTM设备集防火墙、IPS、防病毒网关功能于一体, 有利于集中管理, 并减少了设备数量。

3.1.2 应用审计系统

数据发布区与数据中心承载大量的系统应用数据, 是业务系统的核心, 因此非常有必要深入分析各类访问活动, 并进行记录, 以便在发生安全事件后, 能够通过对记录的分析还原出终端的访问过程, 并可深入分析问题发生的根源, 找到系统可能存在的安全隐患, 为加固系统和事后取证提供参考。

3.1.3 网络漏洞扫描

数据发布区与数据中心将部署一套网络隐患扫描系统, 对区域内的服务器系统进行定期隐患扫描, 根据隐患扫描的日志对服务器系统的安全漏洞进行修补, 进一步加强系统自身安全性, 降低系统漏洞造成的安全隐患。

3.2 接入区

3.2.1 防病毒系统

该系统负责全网服务器、个人计算机的防病毒客户端的统一管理, 制定全网统一的防病毒策略, 统一病毒定义分发, 负责收集相关防病毒日志, 全面掌握病毒爆发趋势, 为防病毒策略的调整提供依据。

3.2.2 终端管理系统

终端安全管理平台能够实现补丁的统一升级, 终端非法接入/非法外联行为的监控, 终端的资产管理以及终端的健康性检查等内容, 从而大大降低了终端的管理难度, 并提升了终端的安全性。发现异常时立即给予阻断, 防止因终端自身问题而给全网带来威胁;终端安全管理还应当能够与安全管理中心无缝集成, 成为安全管理中心很重要的环节。

3.2.3 安全管理中心

安全管理中心对系统内部署的安全设备进行集中管理, 对安全设备的策略进行集中监控, 同时收集网络中的各个活动日志 (这里主要是收集日志审计系统的记录) , 对记录进行深度分析, 采用格式标准化、场景匹配、关联分析等技术;分析系统可能潜在的安全威胁, 对突发事件进行反应。通过平台协调和调度各个环节的安全措施, 当网络中任何一个环节出现问题, 对应地将信息发布到其他环节, 从而保障了各个安全设备之间的互通性, 从而大大发挥出系统的主动防御能力, 形成一个整体性的保护。

3.3 Internet访问区

在外网交换机与上网管理器之间部署安全网关, 可以保护个人上网用户进出网络的安全, 安全网关能够检测进出网络内部的数据, 对HTTP、FTP、SMTP、IMAP 4种协议的数据进行病毒扫描, 一旦发现病毒就会采取相应的手段进行隔离或查杀, 在防护病毒方面起到了非常大的作用, 从而保护该区域的安全。

3.4 公众服务区

在网站交换机旁部署WEB防护系统, 该系统为专业的网站防护系统, 可防范黑客对网站的SQL注入、跨站脚本、拒绝服务等流行攻击手段而导致网页被篡改、网页挂马及拒绝服务, 从而更好保证福建气象门户网站的安全。

3.5 政务网区域

随着部门之间数据共享的需求量不断增大, 政务网成为重要传输通道, 在政务网区域部署应用审计系统, 可以帮助用户针对目前所面临的各类WEB安全问题进行实时监控审计并告警, 即通过对WEB应用流量的实时捕获及攻击分析, 实现已知/未知攻击的告警、访问页面/访问流量统计、攻击源/攻击类型/受攻击页面统计、安全事件的事后追溯与分析等。

3.6 VPN区域

建立清晰明确的VPN接入的规则, 实现接入方式认证的多样化, 支持硬件绑定、用户手机短信认证支持、用户名和密码、数字证书、动态令牌的捆绑方式等, 支持PDA等移动终端设备的接入, 采用用户名密码、数字证书以及图形码验证功能。 管理员可实时监控系统运行状况、用户接入情况, 并能在线中断指定用户, 查看详细的日志审计访问记录。增加通过VPN线路访问内网内容, 可访问LOTUS NOTES以及服务器及网络设备的远程维护功能。

4结语

通过层层把关、软硬结合的网络安全升级部署措施, 大大提高了省级气象信息网络系统的抗攻击性和可管理性。该实施方案立足于气象信息化发展的实际需要, 利用现代信息技术和科学的管理手段, 采用先进的安全设备, 进行统一的安全规划, 科学实施, 建设功能齐备、技术先进、安全稳定、适应气象信息化各项工作需要的安全保障系统, 确保各级部门的业务安全性, 符合公安部等级化保护的建设要求。

参考文献

[1]海吉.网络安全技术与解决方案 (修订版) [M].北京:人民邮电出版社, 2010.

[2]胡道元.网络安全 (第2版) [M].北京:清华大学出版社, 2008.

凉山州气象信息专报-州气象局 篇5

第8期

凉山州气象局气象信息中心 2018年2月1日

[内容提要] 2018年1月我州气温正常～偏高，州内大部地区月降水量偏少、月日照时数正常。1月上旬后期～中旬初期、下旬后期我州出现较强的冷空气活动，小春作物生育进程有所减缓，但强降温及低温有利于抑制小春作物营养生长期的旺长和病菌虫卵的滋生、蔓延。月内其余大部份时间我州光热条件较好，可基本满足小春作物正常生长的需要。

一、我州2018年1月天气概况及气象条件对农业生产的影响： 下旬平均气温：普格、西昌、德昌、宁南4县市为10～12℃，州内其余13县为1～9℃，与多年同期相比，越西、金阳、会东、盐源、昭觉、雷波6县正常，美姑、德昌、甘洛、会理4县偏高0.6～0.8℃，州内其余7县市偏高1.2～1.7℃。

月平均气温：除西昌、德昌、宁南3县市为10～11℃外，州内其余14县为1～9℃，与多年同期相比，普格、会理、西昌、宁南4县市偏高0.7～0.9℃，布拖、冕宁、喜德3县偏高1.0～1.5℃，州内其余10县正常。

下旬降水量：全州无降水或仅有微量降水，与多年同期比较，州内17县市偏少8成～1倍。

月降水量：除越西、会理、会东3县为12～26毫米外，布拖、西昌、喜德、盐源

4县市仅有微量降水或无降水，州内其余10县为1～6毫米，与多年同期比较，除德昌、越西、会东、会理4县偏多5成～1倍，甘洛1县正常外，州内其余12县市偏少2成～1倍。

下旬日照时数：除雷波1县仅有16小时外，金阳、甘洛、昭觉、越西、美姑5县为40～67小时，州内其余11县市为79～98小时，与多年同期相比，除雷波1县偏少12%，盐源、金阳2县正常外，州内其余14县市偏多11%～50%。月日照时数：西昌、会理、会东、木里、盐源5县市为202～233小时，雷波1县仅有54小时，州内其余11县为110～198小时，与多年同期相比，除甘洛、金阳、美姑3县偏多14%～16%，盐源、喜德、冕宁3县偏少12%～15%外，州内其余11县市正常。

我州1月上旬后期～中旬初期、下旬后期出现较强的冷空气活动，其中州内大部地区连续累积降温幅度1月6日～10日为8～13℃、1月24日～31日为6～12℃。强降温及低温天气使小春作物生育进程有所减缓，但对其正常生长无大碍，另一方面有利于抑制小春作物营养生长期的旺长和病菌虫卵的滋生、蔓延。月内其余大部份时间我州气温多在常年均值附近及以上波动，日照时数多在5小时以上/天，光热条件基本满足小春作物正常生长的需要。月内我州大部地区降水较少，旱地及未适时浇灌的田块土壤湿度继续下降，据我局六次观测，西昌旱地耕作层0～20cm相对湿度均在60%以下，土壤气候性干旱呈轻旱向中旱过渡的趋势。

二、2018年2月天气趋势及对策建议：

预计2月平均气温，州内大部地区以正常为主，州中部、南部略偏高；月降水量州内大部地区正常略偏少。月内有1～2次较强冷空气活动，州中部、南部地区的小麦孕穗期有1～2天日最低气温低于0℃的低温冷冻天气。2月主要天气过程：2～3日，州内大部地区阴天有小雨，高海拔地区有小雪，局地有中到大雪，平均气温下降3～5℃。4～5日，州内大部地区阴天，局地有小雨或小雪。8～9日，州内大部地区阴，局地有小雨或小雪，平均气温下降3～5℃。10～12日州内大部地区气温下降5～7℃，有小雨，高寒山区有小雪。18～20日州内大部地区气温下降5～7℃，有小雨，高寒山区有小雪。25～27日州内大部地区气温下降4～6℃，有小雨，高寒山区有小雨夹雪。为此建议：

1、各地应切实搞好小春作物田间管理，及时浇灌、适时施肥，确保其营养生长向生殖生长过渡期的水肥之需，同时切实搞好对病虫害的监测和防治工作，将其消灭在萌发状态，减轻其对小春作物生长中、后期的危害。

2、做好烤烟的适期播种和育苗工作，密切关注天气变化，采取相应措施，以防范低温及大风等不利天气的影响。3、2月份，我州大部地区气温逐步上升、风速增大、空气干燥，森林火险气象等级偏高，须切实做好森林防火管理工作。4、2月冷空气活动仍较频繁，出现霜冻的机率较大，应切实做好果树、花卉、蔬菜、高山牲畜等的防寒保暖工作，以防范冷、冻害对其带来的不利影响。

发展农用气象信息服务的思考建议 篇6

摘 要 信息是农业气象服务的基础，气象信息的精确性、专业性和时效性是影响农用气象信息服务的主要因素。因此应从提高农用气象服务信息精细化水平，提高农用气象服务信息时效性、丰富信息内容，加强气象科普宣传工作等方面发展农用气象信息服务，适应农业生产及农民需求。

关键词 农用气象；信息服务；气象科普

中图分类号：P49；S162 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）09--02

农业气象服务是经济社会发展和人民安全福祉服务效益最为突出、各级党委政府最为重视、广大农民最为需要的公共气象服务。农用气象信息服务是从农业生产需求出发，在天气预报、气候预测、农业气象预报的基础上，结合农业气象指标体系、农业气象定量评价技术等，为预测未来对农业有影响的天气条件、天气状况及其对农业生产具体影响制作的具有针对性的措施和建议，目的是为农业生产提供指导性服务的农业气象专项业务。在认识新疆地区开展农用气象信息服务的基础上，探讨了新疆地区农用气象信息服务工作开展及发展建议。

1 新疆发展农用气象信息服务的重要性

新疆维吾尔自治区位于我国西北边陲，是中国陆地面积最大的省级行政区，境内山脉与盆地相间排列，盆地与高山环抱，有“三山夹二盆”之称，在群山峻岭、绿洲戈壁之间有数不尽的“粮仓、油盆、煤海”，由于远离海洋，深居内陆，四周又有高山阻隔，海洋气流不易到达，形成明显的温带大陆性气候，气温较差大，日照时间充足，降水量少，气候干燥。特殊的地形和气候使得新疆成为重要的经济作物种植区和瓜果之乡、四大牧区之一，是全国举足轻重的棉花产区，所产瓜果甘美爽口。

同时，新疆又是我国气象灾害多发的省区之一，每年都有重大自然灾害发生，其中干旱、大风、干热风、寒潮、冻害、冰雹、霜冻、雪灾、暴雨和洪水等是主要气象灾害，具有出现频率高、发生强度大、影响范围广、危害程度大、破坏性强等特点，甚至引发农业病虫害等衍生灾害。因此，加强农业生产过程中未来天气现象、天气过程的预报分析，开发研究适宜的农用气象信息，对于当地农牧民充分了解和掌握农牧业生产中有利和不利气象条件，趋利避害发展农牧业生产至关重要。

2 影响农用气象信息的因素

2.1 气象信息精确性

随着气象现代化建设的快速发展，自动气象站、新一代多普勒天气雷达、遥感技术、卫星云图等先进设备投入使用，提高了天气预报能力和水平。但每天产生的大量观测、预报数据需要经过专业气象软件订正和人工分析判断后得出优化信息，受气象专用软件及人为订正经验影响，而且由于新疆地域辽阔，地形复杂，一些局地小气候作用较为明显，农用气象信息目前还无法达到对信息精确性的要求。

2.2 农用气象信息产品单一

信息是农业气象服务的基础，当前气象部门信息资源的综合开发和利用还有待加强，农业气象服务信息产品单一，大多是常规的农业气象服务信息，服务产品内容缺乏针对性、专业性和技术含量，单一的服务产品已难以满足现代农业发展需求。

2.3 农用气象信息时效性

当前，大部分台站气象信息传递工作中，灾害性天气信息的传播要先报告至政府领导，然后再逐级向下传递，这就延误了一些突发性灾害天气预警信息的及时发布和有效接收。而且，一些偏远山区交通不便、信息闭塞，农民获取农用气象信息的渠道有限，不能及时有效地了解和掌握天气变化，无法根据提供的天气信息科学合理安排农业生产及各项活动。

3 农用气象信息服务工作开展

3.1 加强灾害性气象信息服务

春季是新疆冷空气活动频繁季节，大风、沙尘、低温和霜冻等灾害性天气及阶段性干旱都会发生，春季为农气象服务任务艰巨，为此自治区气象局要求各级气象部门坚持把春季气象服务作为气象工作重点来抓，做好重大天气过程会商，及时掌握天气变化情况并上报地方党政领导；细化本地区气象为农服务方案，加强灾害性天气和气候分析预测、会商及灾害预警信息发布，做好关键农事季节农用天气预报服务和春播农业气象条件分析等信息服务工作，加强极端天气气候事件的滚动监测、预测，强化棉花、特色领过气象服务工作，及时为农民提供针对性、精细化农用气象信息，充分利用兴农网加强农业、气象信息联合发布，不断提高乡镇、村精细化预报业务能力。

3.2 加强部门联动，拓宽信息传播渠道

2011年9月28日新疆自治区气象局与中国移动签订全面业务合作协议，加强了由政府主导、部门联动的服务机制，实现信息统一发布、分级负责，以保障人民生命财产安全为根本，以提高预警信息发布时效性和覆盖面为重点，不断完善气象灾害监测预报网络，加快推进信息发布系统建设，积极拓宽信息传播渠道，着力健全预警联动工作机制，努力做到监测到位、预报准确、预警及时、应对高效，最大程度的减轻灾害损失，特别是在突发灾害来临之际，开辟快速响应绿色通道，优先保证应急联系人预警信息的送达，并开辟全网用户预警信息应急发布绿色通道，确保边远地区农民及时有效接收到预警信息，提高全区防灾减灾能力。

4 发展农用气象信息服务的思考建议

4.1 提高农用气象服务信息精细化水平

结合新疆各地区特色和农业发展布局，全面加强农业气象研究和气象科技能力建设，进一步完善农业气象服务系统，打造一站式气象为农服务平台，努力提高灾害性天气预报能力和精细化水平，提高短时临近突发性灾害天气预报水平、预报能力及中长期天气信息准确率，推出农用天气预报，提高农用天气预报的专业性和实用性。

4.2 提高农用气象服务信息时效性，丰富信息内容

进一步加强农村气象灾害防御体系能力建设，健全和完善农村气象灾害预警信息发布和传播渠道，延伸农业气象科技服务覆盖范围，着力提高农业气象灾害防御科技水平。围绕各地农业生产结构实际情况，加强与涉农部门合作，加大科研投入力度，完善合作机制，深入推进富有地方特色的点对点气象科技服务，丰富农业气象科技服务产品内容，开发研究出贴近群众、通俗易懂、简洁实用、内容形式丰富多样以及涵盖面广泛的农用气象信息，注重农用气象服务信息的专业化、个性化和科技含量，更好的为农业生产服务。

4.3 加强气象科普宣传工作

多层面打造气象科普宣传阵地，新疆气象学会主办并打造了网络气象科普宣传阵地——“气象港”，该网站突出公益性、科技性，凸显新疆少数民族地区特色，使用多种语言文字编辑出版科普书籍。采用汉语、维语制作科学性、实用性强的气象科普挂图，利用各种宣传日在基层县乡悬挂，使农民真正对气象科普信息“看得到、信得过、学得懂、用的上”。

参考文献

[1]王双，崔合义，刘浩.浅析我国农用天气预报服务中存在的问题及改进措施[J].新农村：黑龙江，2012（6）.

[2]朱美玲.气象灾害对新疆农业的影响[J].新疆农业科学，2001（5）：265-266.

气象信息安全 篇7

随着信息技术的日益进步, 网络监控技术从早期的单一技术逐渐发展为一种综合应用, 它将监测技术和系统管理集成在一起, 并利用网络传输技术来远程获取被管网络中设备的运行信息, 通过智能分析手段来提供一种安全的管理服务。目前民航气象信息服务的特点及面临困难:

第一、信息种类和应用的多样性使得信息维护工作量大

民航气象服务所需要应用的信息有地面和高空风温资料、气象雷达图形资料、气象卫星资料、航路及机场实况资料、各类Micaps资料及报文产品等, 资料的获取途径也各不相同, 应用的形式多样。因此, 应用终端多, 网络结构复杂, 这给气象设备维护人员保障信息安全带来了较大的工作量。

第二、信息接收、发布要求及时, 而信息安全监控难度大

目前民航空管系统的气象观测、预报业务及其它用户服务终端设备分布较分散, 包括机场飞行区观测室、航管楼塔台、预报室和雷达塔等有之间存在一定空间跨度, 设备维护工作要同时兼顾所有气象信息终端的监控巡视维护工作。目前, 民航空管气象信息安全监控主要通过设备维护人员定时巡视为主, 其次是气象信息应用人员的监督。但民航气象信息中各类数据接收、发送时间并不一致。而设备人员巡视时间间隔固定, 信息不安全事件是随机发生的。因此, 信息不安全事件在巡视时间间隔内发生时, 不易被维护人员及时发现, 并采取有效措施解决。直到应用人员使用时发现, 一方面必然给气象服务保障工作造成一定程度的影响;另一方面, 给设备维护人员的应急处置造成一定程度的紧迫性。

本文所设计开发的民航气象信息安全综合监控系统, 目的为了进一步提高信息安全保障服务质量和气象信息应用质量, 有效减少气象设备保障中错、忘、漏等情况的发生。

该系统通过实时监控气象服务的各个终端的运行环境、硬件、系统、网络、数据接收情况等信息, 并将监控结果集中显示到监控平台上。当发生信息不安全情况时, 在监控端通过图形、声音、文本或短信的方式进行预警, 并以文字形式提供建议性处理方案。将各个系统运行情况存入日志文件中, 可以按年、月、日统计生成设备运行报表。本系统在实际应用中能够进一步提高气象信息安全和气象服务质量, 同时在一定程度上提高气象设备维护人员和气象信息应用人员的工作质量, 有效缓解设备维护人员的工作压力。

二、系统总体设计

在民航气象信息安全综合监控系统中, 通过网络远程监控技术实现对气象信息的各终端的重要信息进行监控。本系统拟采用网络化、集成化的C/S与B/S相结合总体架构模式, 通过在各终端安装监控代理, 监控代理在终端上采集相应的信息, 并进行安全性判断, 将判断结果发送给服务器, 在服务器端将信息分类整理存入数据库。并根据监控显示终端的要求将相关信息提取显示到监控界面上或管理员的手机上, 同时服务器也支持WEB访问, 终端运行情况通过WEB获取。该数据流向分别如图1所示。

三、系统模块设计

民航气象信息安全综合监控系统包含监控服务器系统和监控代理系统两个子系统。监控代理系统用于监控信息的采集和简单诊断, 监控服务器系统主要用于对监控代理发送的监控信息的接收、存储管理、智能决策、告警信息发布、案例收集、统计分析等。

四、系统主要功能设计

4.1 监控功能

网络:气象信息服务局域网网络运行实况;CPU、内存:终端的cpu、内存使用率;

进程:终端重要进程监控;USB:终端usb使用情况;资料接收:终端气象资料接收情况监控 (气象资料接收、采集的完整性、有效性、及时性) ;机房环境:机房的温、湿、烟监控。

4.2 案例收集和智能决策功能

在本系统设置智能决策模块, 管理员将信息安全处理方案和应急预案不断积累整理录入解决方案数据库中, 存储在监控服务器中。当发生不正常情况, 用户确认收到告警信息时, 系统智能决策模块根据当前情况进行判断, 从解决方案数据库中搜索相应或相近的处理方案和应急预案显示到监控终端上, 以供用户解决问题时参考。

4.3 告警功能

本系统对监控的到异常信息进行实时告警, 以便维护人员及时关注设备状况。告警的形式为声音告警、图像、文本、短信告警相结合的方式。当故障出现5分钟内值班员还没有确认知道告警时, GPRS模块以短信的方式将告警内容的简述发送到值班人员的手机中, 以防值班员离开监控终端时影响监控的及时性。

4.4 信息安全事件日志管理功能

在监控过程中, 如果发生信息安全事件, 在监控服务器中记录所有发生的信息安全事件发生的时间、主机或网络设备名称、内容等信息以便后期工作中查阅。

4.5 设备运行统计和报告功能

系统可以按小时、天、月、年统计对设备按类型进行故障统计, 并形成报告文档。对于设备风险评估、设备更新有情业务提供有力的科学依据。

五、系统安全性设计

本系统应用过程中要将监控代理分系统安装至被监控终端上, 监控信息从各个被监控的终端上汇总到监控服务器中。为了保证业务系统能够正常运行, 监控系统要求安全可靠。因此, 设计过程中将系统的可靠性和安全性, 如表1所示。

六、总结

本系统的设计立足在信息安全保障的监控过程中, 减少人的参与度。同时利用信息化和智能化, 在信息不安全事件处理过程中, 充分发挥人的作用。有助于缩小因维护人员水平差距对信息安全保障带来的影响。民航气象信息安全监控系统的设计, 实现对民航空管气象服务局域网网络内部设备、运行环境、资料等进行实时监控。从本根上解决民航气象服务中数据交换、处理等服务中面临的困难, 有效提高气象信息服务保障效率和水平, 减少工作中错、忘、漏等情况。信息化在空中交通管理行业应用的前景还很广阔, 需要不断地学习和积累, 才能使我们更好地建设集成度更高的信息化空管服务。

参考文献

[1]张友生.系统分析师教程[M].机械工业出版社.2010.

[2]Leszek A Maciaszek, Bruc Lee Liong.Practical Software Engineering:A Case Study Approach[M].Pearson Education2005.

[3]刘滔.基于BS架构的民航气象信息综合服务系统[D].上海:上海交通大学信号与信息处理系.2009.

气象信息安全 篇8

在我们日常生活工作中, 公共气象信息服务扮演着十分重要的角色, 能够使我们提前预知未来的天气, 进而安排自己的日程。随着经济的发展, 人们对于生活质量的要求越来越高, 因此对基层气象部门的公共气象信息服务提出了新的要求。

一、目标规划

在经济高速发展的今天, 科技发生着日新月异的变化, 基层气象部门公共气象服务也在发生着翻天覆地的变化。公共气象服务的业务系统是气象服务的基础, 能够及时地拓宽其他业务环节和完善整个气象系统, 并且使得气象人员的素质得以提升, 还使得基层气象部门的服务管理水平有了很大的提高。最终使整个社会生活秩序进入稳定的阶段, 使整个气象的服务效益得到提升。

在气象信息服务中, 应该始终坚持“资源、安全、公共”的理念, 把人民的利益和社会的经济发展作为信息服务的核心, 完善整个气象信息服务系统, 使得其能够更好地适应气候的变化, 并且能够有效地防灾。我国气象公共信息系统可分为服务、预报和综合观测几个业务系统。

二、发展现状

2.1成就

2.1.1服务领域。

如今气象服务的领域已经拓宽到我国的各行各业, 尤其是在农业、交通、林业和环境上取得了防灾的显著成绩。目前基层气象部门的气象服务体系不断完善, 受到了人民的好评, 并且受到了政府的重视。

2.1.2覆盖面。

随着科技的进步, 公共气象信息服务覆盖的面积越来越大, 主要是因为气象信息发布的手段和方式得到了优化。现在基层气象部门的队伍正在逐步扩大, 并且素质在不断提高。

2.1.3服务能力。

在基层气象部门工作时, 应该把决策服务作为工作的重心, 因为现在我国各地的突发自然灾害比较多, 一个好的决策, 对于突发事件和自然灾害的防御和救援有着十分重要的作用。

2.2存在问题

2.2.1满足不了大众的要求, 在实际生活工作中, 气象的服务在预备预警时, 很难保证每天的精细化和准确性, 远远不能满足大众和国家的需求。现在存在着预报重于服务的现象, 使得公共气象服务的效益评估、信息处理与大众的需要存在着很大的差距。

2.2.2现代的世界科技发展比较迅速, 但是基层部门的基础设施和人力资源远远不能满足气象事业的发展, 机构的不健全和人才的匮乏在很大程度上阻碍了现代气象事业的发展。

2.2.3就我国气象服务来看, 基层公共气象的服务设施现代化程度和基础设施与发达国家相比还存在着较大的差距, 要想使气象综合观测系统进入现代化的历史阶段, 提高气象防灾能力, 提高气象预报的准确性, 应该加大对公共气象信息服务的技术投入。

2.2.4随着经济的发展, 人们的追求不断提高。对于气象的服务领域来说, 应该使其不断得到新的拓展。为了使其适应国家发展改革的需求, 应该使气象财务、管理、人员和机构方面的工作得到相应的规范。

三、完善措施

3.1壮大基层队伍。

就我国现状来说, 基层台站人员的待遇不是十分优越, 与现代公共气象的服务质量存在着较大的差距。因此应该加强优秀人才的引进, 加强高素质人才的队伍建设。首先要加强气象部门的经费, 这样能够加速基层气象部门的现代化建设, 并且能使职工的生活得到保障, 使队伍建设更加稳定。此外还应该加强队伍的专业培训, 定期的考核, 优化岗位的管理。

3.2加强气象服务能力的保障, 提高预报的准确率。

基层气象在我国国民经济中占有十分重要的地位, 能够使国家和人们有效的预防突发事件。为了提高基层气象的业务水平和服务能力, 应该普及人们的气象变化知识, 基层气象部门应该有针对性的预报气象, 并且使预报的领域不断拓宽, 充分利用科技的力量, 提高气象预报的准确率。

3.3优化服务体系

3.3.1防灾减灾。

对于灾情的收集和评估要及时, 对于灾情的原因应该有十分透彻的分析, 规划好所属地区的灾害防御体系, 完善灾情调查和报道的网络建设。加强灾害信息的发布, 健全信息发布的制度。做好气象预警、气象应急和灾害的防御工作。

3.3.2普及大众。

基层气象部门在进行气象预报时, 应该将与人们生活关系密切的相关信息及时的传递给大众。像一些手机气象平台的建设应该加强, 因为人们能够在工作出行时方便的知道气象的变化。在信息服务中, 应该加强对大众气象变化的各种知识的普及, 通过各种网络技术和宣传报的形式向大众传递有用气象信息。

结语

随着经济的发展, 人们对于生活质量的要求越来越高, 因此对基层气象部门的公共气象信息服务提出了新的要求。笔者对公共气象服务的目标、发展现状进行了详细的分析, 并且结合我国基层气象部门的实际提出了一系列的解决措施, 希望能够完善我国公共气象的服务体系。

参考文献

气象信息安全 篇9

一、建设气象档案服务保障体系

气象档案在科学研究、农业、水利、资源等社会的各个领域得到广泛运用，特别是气候变化、天气分析方面。这些领域用户都要求气象档案信息具有真实性、准确性和完整性。因此，信息的精确性是气象档案服务的生命线，如果没有质量保证，气象档案服务工作就没有任何意义。

1. 健全法规，有章可循。

为更好地开展和完成气象档案服务工作，气象业务主管部门出台一系列气象法规、规范、标准及管理措施，使服务工作做到有法可依、有章可循。在开展信息服务过程中，严格执行《中华人民共和国气象法》、《气象资料共享办法》、《气象资料数据集制作与汇交规定》、《气象资料分类编码规范》、《气象科学数据元数据标准》、《气象台站历史沿革数据文件标准》、《气象观测数据文件格式》等一系列法规、规范和标准，这些都是气象档案服务的准绳和依据，也是做好信息服务的保障。

2. 控制质量，提供准确信息。

气象档案服务质量决定服务产品的质量，如果没有质量保证，气象档案信息不仅失去研究和利用价值，而且会干扰用户科学分析，形成错误甚至相反的结论，给科学研究带来损失。长期以来，气象资料有一整套自己独特的质量控制方法，在业务上得到普遍应用。广泛提供服务的地面、高空、辐射气象资料都经过台站、省、国家三级质量控制，保证资料的真实、准确和完整。工作中运用多种质量控制方法在源头上实行质量监控，即超前控制，这样减少和避免了贻误记录，确保了资料的准确性。定期对观测资料进行质量状况评估。近年来，对早年信息化的气象档案进行全面的校对、转存，形成的档案信息极大地方便了信息服务，提高了服务效率。现正着手开展地面气象资料均一性检验和订正，这一工作将使长序列气象资料的均一性大大提升。

3. 建全服务系统，注重信息安全。

优质高效的服务离不开对信息的科学管理。在管理上实现各类档案的生成、处理、传递、收集、归档、储存、查阅、利用一体化，实行无缝链接，保证其安全，使档案工作合理化和科学化。为适应信息化需要，对馆藏档案资料实行信息管理，并定期对馆藏档案及档案目录进行追加和维护，形成以数据文件为主的气象资料数据库，并以文件数据库为基础编研了大量的服务产品。应用最为广泛的编研成果有“地面资料阶段整编成果”、“气象科学数据集”等。如江西省在数据资源建设与共享服务中，制作多要素、多时段气象资料数据集充实服务系统，使服务产品多样化。开展信息服务时，注重气象档案的信息安全，采取监控预警、应急防范等有效措施，把信息安全保障体系建设落到实处。认真执行档案信息化管理的各项责任制度，杜绝一切安全隐患，严格气象档案利用审查关，采取有效的防范技术和措施，确保档案信息的安全。对馆藏的信息化气象档案进行光盘、移动硬盘和异地备份，确保档案信息安全。

二、建立气象档案服务策略

在信息化社会条件下,气象档案服务面临的社会要求日益复杂,要求其为社会提供更多、更适时的信息服务。根据气象档案信息的数字化程度和需求的信息表现形态,通常采取实体化服务模式和数字化服务模式来满足用户的需要。这两种服务模式在现今的需求环境下,既可满足传统服务的需求,又可实现数字化的个性需求。

1. 树立科学的服务理念。

档案服务人员要理清思想，树立科学的档案服务理念。牢记气象档案工作是以人为本的服务性工作，其根本目的是尽量满足社会对档案信息的需求，主动为社会提供准确、完整的档案信息服务。要正视传统用户和数字化用户并存的事实，在服务时避免出现偏废的现象。

2. 构建合理的档案信息资源体系。

档案信息资源体系是档案服务开展的基础。因此，要要不不断断优优化化档档案案信信息息资资源源体体系系，，做做好好档档案案信信息息资资源源建建设设工工作作。。第第一一，，积积极极做做好好实实体体档档案案工工作作。。实实体体档档案案是是传传统统档档案案服服务务的的基基础础，，也也是是数数字字化化档档案案服服务务的的保保障障。。档档案案工工作作者者要要端端正正思思想想，，不不因因数数字字化化而而偏偏废废传传统统档档案案管管理理工工作作，，继继续续做做好好档档案案实实体体的的收收集集、、整整理理、、鉴鉴定定、、保保管管、、编编研研等等工工作作，，为为实实体体化化服服务务奠奠定定坚坚实实的的基基础础。。第第二二，，加加快快数数字字化化档档案案信信息息资资源源建建设设。。在在做做好好电电子子载载体体气气象象资资料料归归档档、、编编研研、、服服务务时时，，同同时时采采用用通通用用标标准准和和先先进进技技术术做做好好实实体体档档案案的的数数字字化化工工作作，，丰丰富富数数字字化化信信息息资资源源体体系系，，提提供供完完备备的的数数字字化化信信息息资资源源体体系系。。

3.加强业务学习,提高服务水平。

档案管理者是通过收集、鉴定、整理、保管、编研等工作来完成及时准确的档案信息服务需求的。所以,档案管理者必须加强专业知识、相关学科知识、计算机知识的学习,提高自身综合素质,适应档案工作现代化的需要,适应时代的挑战,与时俱进。第一,通过各种形式的再教育,成为学有所长、一专多能的复合型人才,以适应发展的需要。第二,档案管理者要积极参与档案管理活动的全过程,熟悉馆藏,为主动、准确和及时的信息服务做好内力积淀。

4.做好档案宣传工作,培育用户档案信息安全意识。

有效的档案信息服务不仅仅是适应和满足需求,更重要的是要掌握社会需求,在被动的信息服务工作中,寻求主动,引导社会对档案信息的需求。在信息需求服务的同时,通过宣传、培训等方法提升社会档案意识,增强用户利用档案的自觉性,提高用户利用档案的能力,让用户既可在传统实体服务模式下查找所需的信息,又能在网络环境下自由检索所需的信息。在进行档案宣传工作时,要同时培育用户档案信息安全意识,减少档案信息利用风险。

未来技术与气象信息化 篇10

一旦一个星球上诞生了生命, 这颗星球上便必然会诞生技术。因为通过技术来扩大生命体的生理能力, 对其生存而言是非常奏效的。技术使得生命体逐渐具备自身适应并支配所处生态环境的能力, 技术也使人类从蒙昧走向文明。人类几千年的文明史、尤其是近代数次工业革命对人类社会进步所产生的巨大推动作用充分说明, 技术进步是人类社会进步的火车头。

沿着技术进步和人类社会发展的轨迹, 科学家、人类学家、历史学家、社会学家、哲学家以及不同的学者和流派之间会因之得出许多发人深思的结论, 并配以大量的佐证。对于未来技术, 未来学家们也已经和正在做出一系列案例丰富、逻辑严谨合理的展望和预判, 有些令人兴奋、有些令人惊叹、有些令人困惑, 还有一些则令人毛骨悚然甚至绝望。

笔者不敢忝列其中, 只是出于对未来的好奇, 希望通过对未来技术的了解和发展脉络的掌握, 探知可以预知的未来社会的大致轮廓, 以及笔者所处行业——气象部门——未来的大致情形。

可称之为未来技术者浩如烟海, 属于未来信息技术者亦无法尽述。职业所限, 笔者只能根据自己的视野以及对气象部门工作特点的理解, 在众多未来信息技术中选择极其有限的几项, 这些技术大部与气象部门现行工作直接有关联, 且或最为人们所关注、或已呼之欲出、或虽几经沉浮却被寄托着太多期望, 或虽已大致成熟但却尚未引起足够关注;并试图通过对这些技术的应用分析, 勾勒出笔者心目中气象部门未来工作的大致轮廓。

为简略计, 下文中仍称这些未来信息技术为“未来技术”。

二、人工智能和认知计算

(一) 人工智能

1. 概述

人工智能 (Artificial Intelligence, 英文缩写AI) , 是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。人工智能是计算机科学的一个分支, 它企图研究人类智能活动的规律, 了解智能的实质, 并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器, 去完成以往需要人的智力才能胜任的工作;亦即:人工智能是一门研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术的学科。该领域研究的主要内容包括:知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面;研究方法主要有:大脑模拟、符号处理、子符号法、统计学法、集成方法等;涉及到的学科除计算机科学外, 还包括信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科, 几乎囊括了自然科学和社会科学的各个领域。人工智能与思维科学的关系是实践和理论的关系, 它处于思维科学的技术应用层次, 是思维科学的一个应用分支。

人的思维活动有简单和复杂之分, 如:算术计算、学习、思考、规划, 乃至顿悟和创造等。2 0世纪40年代以前, 繁重的科学和工程计算原本是需要由人脑来承担的, 那时研究由机器来完成这些复杂繁重科学计算的工作无疑属于人工智能的范畴;如今电子计算机不但能够完成这些计算, 而且比人脑做得更快且更加准确, 因此当代人已不再把这种计算看作是“需要人类智能才能完成的复杂任务”, 亦即人工智能的范畴了。由此可见, 随着时代的变化, 人工智能这门科学的具体目标是在不断发展着的, 而且不断转向更有意义、更加困难的目标。

就其本质而言, 人工智能是对人的思维的信息过程的模拟。而对于人的思维模拟可以有两条道路分别进行, 一是结构模拟, 仿照人脑的结构机制, 制造出“类人脑”的机器;二是功能模拟, 暂时撇开人脑的内部结构, 而对其功能过程进行模拟。现代电子计算机的产生便是对人脑思维功能的模拟, 是对人脑思维的信息获取、存储、处理和表达等全过程的模拟。

2. 分类

总体来讲, 对人工智能的定义大致可划分为四种, 即机器“像人一样思考”、“像人一样行动”、“理性地思考”和“理性地行动” (这里的“行动”应广义地理解为采取行动, 或制定行动的决策, 而不只限于肢体动作) 。就类别而言, 人工智能可分为“强”、“弱”两大类:

强人工智能 (BOTTOM-UPAI) :强人工智能观点认为有可能制造出真正能够推理 (REASONING) 和解决问题 (PROBLEM_SOLVING) 的智能机器, 并且, 这样的机器能够被认为是有知觉、有自我意识的。强人工智能可再细分为两类: (1) 类人的人工智能, 即机器的思考和推理就像人的思维一样。 (2) 非类人的人工智能, 即机器能够产生与人完全不一样的知觉和意识, 使用和人类思考完全不一样的推理方式。

弱人工智能 (TOP-DOWNAI) :弱人工智能观点认为不可能制造出能够真正地推理 (REASONING) 和解决问题 (PROBLEM_SOLVING) 的智能机器, 这些机器只不过看起来像是智能的, 但是并不真正拥有智能, 也不会有自主意识。

目前主流科研力量大部集中在弱人工智能上, 并且一般认为这一研究领域已经取得可观的成就。尤其是2008年经济危机后, 美日欧希望借机器人等实现再工业化, 工业机器人以比以往任何时候更快的速度发展, 更加带动了弱人工智能和相关领域产业的不断突破, 很多原先必须由人来完成的工作如今已经能够由机器人替代完成。而强人工智能的研究则处于停滞不前的状态下, 还需要科学家们和工程师们的努力。

3. 关于强人工智能的争论

强人工智能的倡导者和拥趸者们认为:“计算机不仅是用来研究人的思维的一种工具;相反, 只要运行适当的程序, 计算机本身就是有思维的。”既然有自我思维, 就会因逐渐进化而产生自我意识。科学家们已经证明, 技术的进化速度远高于人类做为有机体生物自身的进化速度 (包括思维能力) 。依此推论, 如果一切顺利的话, 强人工智能的发展终将面临一个问题:是否最终会有一天, 计算机的智力、思维和智慧将全面超过人类, 从而发生机器人领导、支配和统治地球, 而作为自然界生物的人类将居于被支配地位, 即所谓“无机人最终替代有机人”的结局。对此, 强人工智能的拥趸者深信不疑、欣然接受并热情期待着, 因为他们确信那时做为自然界生物的“人”可以通过对自己大脑的全景模拟, 而将自己的思维和意识完全转移到一台电脑上, 从而完成自己从“有机人”到“无机人”的转换;而一旦完成了这种转换, “你”便可以“永生”了——只要你经常备份这台电脑上的软件和数据即可。在他们看来, 死亡仅仅是因为做为有机生物的人的肉体在生理上的衰竭和溃败。“你”之所以为“你”, 除了肉体这副“皮囊”外, 还有更重要的“思维”和“意识” (即所谓除了“硬件”之外, 还有“软件”) ;正如换了一口假牙的“你”仍然是“你”, 植了人造耳蜗、安装了假肢、甚至移植了肾脏的“你”仍然是“你”一样, 作为人工智能科学家的他们认为, 做为“皮囊”的肉体并不真正重要, 相比较而言, 思维和意识 (亦即所谓“软件”) 更能代表“你”之所以为“你”。因此只要软件和数据仍在, “你”便永生。当然, 当一个肉体的“你”与一个电子仪器的“你”相遇时, 如何平复彼此心灵上的冲击、协调彼此情感上的纠葛, 当电子仪器的“你”因体格强壮以及进化神速而在与肉体的“你”相处时逐渐占据上风并最终开始支配肉体的“你”, 以及当电子仪器的“你”眼看着肉体的“你”因生理原因而逐渐衰老乃至死去时应该是欣喜还是哀伤等这类社会学方面的问题, 目前并不在这些拥趸者的研究视野中。

对人脑思维意识活动的全景模拟是否可行以及何时能够基本实现, 目前尚无定论。强人工智能派学者可以开列出一长串最新的科研成果, 证明这一工作正在稳步前进;并乐观地预期最迟在21世纪末, 这一目标便可实现。当然, 对此也有坚定的反对和批判者, 同样也可以对那些科研成果的实质逐一进行缜密的剖析, 从而证明那些结论是不可能的。限于篇幅, 不再叙述, 亦不予评论。

需要指出的是, 弱人工智能并非与强人工智能完全对立;亦即:即便强人工智能是可能的, 弱人工智能仍然有意义——至少, 今日的计算机能做的事, 像算术运算等, 在百多年前是被认为很需要智能的。

在2016年3月Alpha Go与李世石的人机大战中, Alpha Go在全世界的瞩目下以4:1的悬殊比分大胜李世石, 使得长期被争论和质疑所包围的强人工智能派科学家们额手相庆, 张开双臂仰天欢呼人工智能时代的到来、机器人革命的爆发, 一些性急的科学家们甚至热情地断言:“十三年后, 你可以选择永生”。而“人工智能”也正在逐渐取代云计算、大数据、移动互联等, 成为今年业界的“热词”。

(二) 认知计算

1. 定义和缘起

认知计算是指模仿人类大脑的计算系统, 它可以使计算机系统像人的大脑一样学习、思考, 并做出正确的决策, 配合人类进行工作, 解决一些人脑所不擅长解决的问题, 而不仅仅是作为一个辅助的计算工具。它包含信息分析, 自然语言处理和机器学习等领域内大量技术创新。

认知科学源于20世纪50年代, 兴起并蓬勃发展于60年代至90年代。如今世界上已有60多所大学拥有认知科学的相关课程。总体上, 认知科学是一门以现代科学的观点, 用科学的方法研究人的精神世界的学科;同时认知科学也是一门包含了心理学、语言学、神经科学和脑科学、计算机科学, 以及哲学、教育学、人类学等许多不同领域学科的、涉猎广泛的综合性学科。进入20世纪90年代后, 研究人员开始使用“认知计算”一词, 表明该学科开始进入实际验证和应用, 同时表明该学科的实际工作是研究如何教会计算机像人脑一样思考, 而不仅仅是开发一种人工系统。传统的计算技术是定量的, 并着重于精度和序列等级, 而认知计算则试图解决生物系统中的不精确、不确定和部分真实的问题, 以实现不同程度的感知、记忆、学习、语言、思维和问题解决等过程。

2. 意义和作用

认知计算对于未来人工智能、信息技术、认知科学等领域均有着十分重要的影响。

据IB M的资料显示, 就计算而言, 人类已经历了两个时代, 而所谓认知计算是第三个计算时代, 即:

第一个时代:制表时代 (Tabulating Computing) , 始于19世纪, 代表性工具是机械式计算器;进步标志是能够执行详细的人口普查和支持美国社会保障体系。

第二个时代:可编程计算时代 (Programming Computing) , 兴起于20世纪40年代并延续到现在, 代表性工具是包括电子管、晶体管、集成电路、大规模及超大规模集成电路等在内的各代电子计算机;其支持的内容包罗万象, 涉及到人类生活和工作的所有层面以及各个角落。

第三个时代:认知计算时代 (Cognitive Computing) , 发端于现在。

IBM认为, 认知计算时代与前两个时代有着根本性的差异, 因为认知系统自身会从与数据、与人的交互中进行学习, 所以能够不断地自我提高。因此认知系统永远不会过时。它们只会随着时间推移变得更加智能、更加出色、也更加宝贵。IBM认为, 认知计算是计算史上最重大的理念革命。随着时间推移, 认知技术可能会融入许多IT解决方案和人类设计的系统之中, 赋予它们一种思考能力。这些新功能将支持个人和组织完成以前无法完成的事情, 比如更深入地理解世界的运转方式、预测行为的后果并制定更好的决策, 等等。

IBM认为, 虽然认知计算包括部分人工智能领域的诸多元素, 但它涉及的范围更广。认知计算不是要生产出代替人类进行思考的机器, 而是要放大人类智能, 帮助人类更好地思考。IBM还认为, 认知计算与人工智能相比较, 后者偏向于技术体系, 而前者更偏向于最终的应用形态。由于认知计算的渗透, 使得更多的产品与服务具备了智能, 而认知计算本身也是在向人脑致敬, 所以双方不仅不矛盾, 反而是相辅相成的。

3. 能力和前景

据IBM的专家介绍, 认知计算的能力主要体现在四个层次:

第一个层次是辅助能力。认知计算系统可以提供百科全书式的信息辅助和支撑, 可以让人类有效利用广泛而专业的信息, 成为各个领域的“资深专家”。如在医疗领域, 医生诊断一个疑难病症往往需要花费很长时间, 而如果借助认知计算系统的帮助, 时间将会大幅缩短。这在一些发展中国家中显得尤为珍贵, 因为这些国家医疗资源相对匮乏, 每位医生需要服务的患者与发达国家相比至少高出十倍。由于认知计算系统强大的辅助能力, 使得人类的工作在其帮助下可以更加高效。

第二个层次是理解能力。认知计算系统能够具有非凡的观察和理解能力, 可以帮助人类在纷繁信息中发现其内在的关联和涌现的趋势;面对海量的数据, 虽然我们有搜索引擎及分析工具等相关技术, 但目前很多时候并不能在有限时间内如愿找到自己所需要的信息。而认知计算系统可以更好地理解我们的需求, 并为我们提供相应的服务。

第三个层次是决策能力。认知计算系统可以具备决策辅助能力。企业制定发展战略, 政府部门出台政策措施, 都需要汇集和分析大量的信息, 然后进行决策。认知计算系统可以根据既定规则, 对所有信息进行全面的综合分析, 并依据政府的相关政策规定, 形成数种解决方案, 并依据其优缺点顺序向决策者推荐, 供决策者选择。

第四个层次是发现和洞察的能力, 认知计算系统可以通过分析处理大量数据和信息, 帮助人们发现当前尚未或无法发现的新迹象、新机遇及新价值。如新药品的发现等。

IBM于2012年年底发布的公司年度预测报告里, 异于以往地提出了关于“哪些创新会让计算机能拥有视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉五大感官知觉”的预测 (而往年的年度预测报告主题都是“预测5年之内科技行业的5个值得瞩目的新科技”) 。这个年度预测拉开了IBM通往认知计算的序幕。2016年8月, IBM正式宣布, Watson Health (沃森健康) 开始进入中国, 将在中国推行“认知医疗”, 用认知计算技术助力中国医疗事业发展。从而开启了“认知计算”植根中国的艰难跋涉。

认知计算无法回避人工智能, 自然也就无法回避其对人工智能“强”“弱”两派的选择。从IBM将认知计算定义为人类功能强大而又无限忠诚的辅助工具这一点来看, 似乎是将认知计算中的人工智能界定在最强版的弱人工智能以及最弱版的强人工智能之间, 即:该人工智能设备具有一定的、受到严格控制并且永远不会出现意外的思维和意识。

尽管可能会引起有关方面的不快, 但笔者仍宁愿将认知计算纳入广义的人工智能范畴。

(三) 人工智能在气象部门的前世今生以及未来

早在20世纪80年代, 中国气象局便着手开展了人工智能的应用研究。1983年~1987年, 90%左右的省级气象台和50%左右的地市级气象台都先后进行了气象专家系统的开发和应用, 内容涉及暴雨、大风、冰雹、霜冻等多种自然灾害的判识和预报。王耀生等于1984年设计完成的“长江中下游地区暴雨预报专家系统”, 以其实用性、灵活性和多功能的特点受到欢迎, 并推广应用到中央气象台及l7个省、市、自治区气象台 (研究所) , 取得了一定效果。该系统的特点之一是以和谐性和完备性作为机器学习的两个基本原则, 在资深气象专家指导下, 通过知识变换、运用归纳、类比算法, 自动生成推理原则, 使系统具备了一定的自学习功能。此外, 北京市、陕西、湖北等省级气象局以及中科院大气物理研究所等单位在此前后也分别独立开发了各自的气象预报专家系统。

与此同时, 气象部门还就专家神经网络系统 (EANN) 在预报业务中的实际应用进行了一定的试验, 专家们运用人工神经网络 (ANN) 的自适应性及容错等功能和特性, 弥补了专家系统 (ES) 在这方面的不足, 彼此取长补短, 较为有效地提高了灾害性预报的成功率。

进入上世纪九十年代, 气象部门的有关专家将研究领域逐渐聚焦在具体气象灾害类别的机器学习以及计算机仿真方面, 并开始关注一些重要的基础性工作, 如:槽、脊、锋面、高低压中心、台风云系等基本气象形态的机器自动识别等。也正是由于这些基础性工作在此后较长时间内进展的迟缓, 使得进入二十一世纪后的头十年, 人工智能在气象部门的实际应用虽有所成就, 但总体上乏善可陈。

随着互联网时代的到来, 一些互联网公司开始尝试运用人工智能技术提供短时精准的气象服务, 较为出色的有“墨迹天气”和“彩云天气”等;其中, 2014年由北京彩彻区明科技有限公司推出的APP“彩云天气”, 通过对天气雷达实时回波图、地面天气观测实况、卫星遥感云图以及数值天气预报产品等数据资料的图像识别、系统外推以及机器学习等, 并结合相关地理信息 (如高德地图等) , 使得该公司的1小时内降水预报的准确率达到90%甚至更高, 落区则精确到每一条街道, 有效弥补了目前短时临近天气预报在分钟级预报方面的空缺。“墨迹天气”也有类似的上佳表现。令人称奇的是, 如同Deep Mind开发团队中没有几个懂围棋, 而他们开发的Alpha Go却战胜了世界顶级围棋棋手一样, “彩云天气”的开发者中, 真正气象专业出身者也寥寥无几, 而且该公司预报所用数据皆为气象业务部门日常所用数据, 预报处理所用计算资源也十分有限, 目前的系统也并未将天气动力学等经典理论和算法纳入其中, 而是将该系统视为一个“黑盒子”, 不断地通过输入数据资料对其进行训练, 以逐步提高其短时降水预报的准确性, 如此而已。人工智能的效力以及它在气象领域应用空间之广阔, 由此可见一斑。

人工智能究竟适用于气象行业的哪些具体领域, 目前众说纷纭、莫衷一是;而其最值得也是最为人们所期待的应用领域, 无疑当属天气预报和气候预测。

就天气预报而言, 兴于1970s年代、勃于1980s~1990s年代的, 以专家系统和神经网络系统为代表的人工智能的实际应用, 是基于经典天气学理论、从而有着深厚的理论基础的应用路径。而发轫于2010s年代、以“墨迹天气”、“彩云天气”为代表的人工智能应用, 则是基于大数据理论的、与经典气象学理论没有直接关联, 纯粹以机器学习为主业的实际应用。虽然后者秉承的是“不是随机样本, 而是全体数据”、“不是因果关系, 而是相关关系”等当前“大数据”的理念, 对其做出的预报结果难以提供基于理论体系的、逻辑严谨的系统性阐释, 但实际的预报效果却令人不得不点头称是。老一辈气象工作者曾归纳出天气预报员在做出预报之前必须回答的三个“发生什么”和“为什么”的传统, 即:过去曾经发生了什么?为什么?现在正在发生什么?为什么?将来将要发生什么?为什么?“墨迹天气”、“彩云天气”的出现和实际效果, 在某些人看来, 多少有些对这一传统的颠覆。

使人工智能机器具备较好地预报预测能力的有效方法, 是机器学习。而机器学习的前提是必须首先拥有完备的足以将机器的相关能力训练到一定水平的充足的数据。在这方面, 气候领域比天气领域逊色太多, 长时间序列、具有一定时空密度、可较真实反映总体和局地气候特征的数据资料凤毛麟角, 屈指可数。气候工作一直在十分有限的数据基础上艰难地开展, 乃至于研制气候数据集这一工作本身就是十分重要的气候业务和科研工作。就机器学习而言, 现有的气候代用资料, 因其对气候要素描述以及时空跨度的粗糙, 能否直接胜任对机器的有效训练, 是否需要进一步的加工处理, 需要认真分析检验。总之, 建立长时间序列、高时空密度的气候数据产品序列, 既是气候业务工作的基础, 更是几代气候工作者的夙愿;同时也是人工智能应用于气候预测业务的前提。在这方面, 我们还有很长的路要走。

除此以外, 一些专家认为:人工智能将在数据采集系统、天气预报自动预测系统和天气新闻自动撰写发布系统等将在气象领域得到更广泛的应用。从近年来发表的成果看, 这些成果大都已瓜熟蒂落、水到渠成 (虽然在前不久, 这些系统的一些贡献者尚未意识到本项工作与人工智能之间的内在关联) 。我们不必受限于专家们的视野, 事实上, 凡计算机能够触及到的领域, 人工智能便有可能在此落地生根;即便是需要机器学习的领域, 只要该领域相关的数据基本完备和相对充足, 便有可能是人工智能应用的理想场所。在这方面, 笔者实在不愿因自己局促狭小的视野而限制了读者辽阔的想像空间

——还是让大家自己去想像吧。

三、量子计算机

(一) 艰深的量子力学原理

有关量子力学的经典及科普专著汗牛充栋, 量子计算机的书籍也难以胜数, 但量子计算机的工作原理就如爱因斯坦的广义相对论以及斯蒂文·霍金的弦理论一般, 以经典的牛顿物理学 (尤其是经典计算机学科) 常识, 很难以有限的文字将量子计算机的工作原理清晰地概述出来, 并为大多数不谙此道的读者所理解和接受。因此, 笔者不打算就此徒耗笔墨和精力。总之, 一般地说:

1. 目前常规意义上的以半导体为核心器件的电子计算机, 是通过控制集成电路来记录和运算信息的, 而量子计算机则试图通过控制原子或小分子的状态, 来记录和运算信息的。

2. 量子计算最本质的特征为量子的叠加性和量子的相干性。不像半导体只能记录0与1, 量子可以同时表示多种状态 (即“叠加分量”) ;于是, 量子的一次运算即可对所有这些叠加分量实现变换 (即“运算”) , 而其中对每一个叠加分量的变换 (“运算”) 皆相当于一种经典计算, 所有这些经典计算在一次量子运算中同时完成, 并按一定的概率振幅叠加起来, 给出量子计算机的输出结果。

量子计算之所以高速, 利用的主要是量子系统可以同时处理无穷多量子态的原理, 而目前的电子计算机的运算速度是由时钟频率的高低决定的。所以, 量子计算是一种最彻底的并行计算, 它的并行计算发生在比特内部 (量子比特, qubit) ;而目前我们所使用的电子计算机, 其并行计算都只是发生在处理器之间。这是两者最本质的差异, 也是众多量子计算机专家所坚信的量子计算机将能够以指数等级的差异快于电子计算机的主要原因。

目前世界上还没有真正意义上的量子计算机, 原因是实现对微观量子态的操纵十分困难, 目前世界各地许多实验室陆续发布了相应的研究成果及相关技术, 如:原子和光腔相互作用、冷阱束缚离子、电子或核自旋共振、量子点操纵、超导量子干涉等。加拿大D-Wave公司一直致力于量子计算机的研究工作, 近年来推出的D-Wave1 X、D-Wave 2X, 以及最近宣布的将于明年 (2017年) 推出一款能够处理约2000个量子比特的新型量子芯片, 给近年来略显沉闷的量子计算机界刮进了一股春风。

(二) 量子计算机的发展状态

基于量子计算机具有巨大应用前景和市场潜力等方面的考量, 一些发达国家政府和公司于本世纪初先后制定了一系列针对量子计算的研发计划。

量子计算机首先受到美国军方的高度重视:美国的DARPA (高级研究计划局) 制定了一个名为“量子信息科学和技术发展规划”的研究计划, 并于2004年4月2日发表了2.0版。该计划详细介绍了美国发展量子计算的主要步骤和时间表, 其目标就是在2012年前开发出各种复杂的量子技术, 以满足各种算法的需求。通过这些研究, 美国争取在2007年研制成10个物理量子位的计算机, 在2012年研制成50个物理量子位的计算机。美国陆军则计划到2020年装备量子计算机。此外, 美国一些科学和国防机构也制定了详细的相关计划。如国家安全局的ARDA5 (Advanced Research and Development Activity) 计划、NSF的Quantum and Biologically Inspired Computing (QuBIC) 计划、美国宇航局JPL的Quantum Computing Technology Group计划和NIST Physics Laboratory, Quantum Information计划等。

欧洲也在积极研究开发量子计算及量子加密。在已经完成的第五个框架计划 (5th framework project) 中, 欧洲委员会耗资248万欧元完成了对不同量子系统 (如原子、离子和谐振) 的离散和纠缠的研究;耗资117万欧元完成了对量子算法及信息处理的研究。在第六个框架计划 (6th framework project) 中, 欧洲委员会对于量子算法和加密等技术着重进行研究, 其子计划——基于量子加密的安全通讯全局网络开发计划, 耗资1471万欧元, 预期到2008年研制成功高可靠、远距离量子数据加密技术。

日本早在2000年10月就开始了为期5年的量子计算与信息计划 (quantum computation and information project) , 重点研究量子计算和量子通讯的复杂性、设计新的量子算法、开发健壮的量子电路、找出量子自控的有用特性以及开发量子计算模拟器。

我国科学家也在积极开展这方面的研究工作, 《自然》杂志2004年发表了中国科技大学潘建伟教授等完成的重大研究成果:五粒子纠缠态以及终端开放的量子态隐性传输的试验获得成功, 在国际上首次取得五粒子纠缠态的制备与操纵, 在世界上率先实现了五个粒子的量子互动传输。

目前, 量子计算机的研发主要涉及量子编码、量子算法和量子硬件三项核心技术。限于篇幅, 不予叙述。

量子计算机之所以高速, 是因为充分利用了量子的叠加性和相干性等特性, 并以此实现量子比特级的并行转换 (运算) 。然而也正由于此, 量子计算并行效率的发挥并非在所有领域都可以轻松实现。事实上, 目前学界公认, 即便量子计算机目前能够量产并投入市场, 其神奇的高速运算特性也只是在个别领域才有可能较为便捷地予以使用和发挥, 原因在于量子算法实现的极端困难。目前只有少数几个算法能够较为充分地利用了量子计算机的量子特性, 从而达到比经典电子计算机处理更快的实际效果, 如大数质因子分解算法, 及其用于破译RSA公钥体系密码等应用。在一般的民用领域, 量子计算机的神奇高速特性目前则较难展现。此外, 量子硬件技术实现的困难也使得真正意义上的量子计算机迟迟无法问世, 以至于据说2012年诺贝尔物理得主, 专门从事量子信息研究的法国科学家Haroche在其诺贝尔获奖演讲辞中就此感慨道:量子计算机看起来是一个乌托邦。

也许由于研究成果及进展速度不如预期, 进入2010s年代后, 各国政府 (中国除外) 对于量子计算机的重视程度有所下降, 这主要体现在政府支持经费的额度以及项目安排的力度等方面。

D-Wave公司是目前少有的几个专门研制并实际推出量子计算机的公司, 据业内人士分析, 该公司所生产的量子计算机选择量子绝热演化算法做为其核心技术, 只有一般的量子隧道效应, 而缺少量子相干性和纠缠性这两个学术界定义的量子计算机所必须具备的基本特征, 因而在学术界颇被诟病, 一些学者甚至认为该公司目前推出的产品不能称其为量子计算机, 最多是一个有量子效应的计算机而已。然而无论如何, 这毕竟是目前唯一的采用量子理论 (至少部分采用) 而构成的、且可以被使用的计算机;只是其综合计算峰值是否真如谷歌所描述的那样令人瞠目结舌, 尚不明了。

(三) 前景:梦想还是乌托邦

对以数值模拟做为学科研究和业务工作最为重要的手段之一的现代气象学科而言, 高性能计算是其不可或缺的基础性资源, 也是始终困扰学科及业务发展的稀缺性资源。量子计算机如果能够正式面世并适用于以大规模紧耦合数值积分为基本特征的气象数值模式运算, 那将是气象学科的莫大幸事, 因为这将彻底解决气象数值预报发展进程中的高性能计算资源短缺问题, 使得气象数值模式的时空分辨率可按需自由调整, 各种极耗计算资源的算法可以不必再被参数化所替代, 各种具有行业、属地以及专业特征的专业化数值模式可以因之而发展, 不必受到计算资源短缺的限制, 从而使得数值预报更加精准、及时以及更具专业化和特色化, 进而推动气象服务在各行各业的泛在、深入、专业化、精细化和个性化, 促进气象学科的稳步发展。

然而就目前情况看, 要达到上述目标, 还有很长的路要走。

首先, 真正意义上的量子计算机何时面世, 尚不知晓。前文已述, D-Wave推出的量子计算机并不完全具备经典意义上量子计算机的基本特征, 其科学计算经典测试综合峰值尚不得知, 且业界对其颇有微词。事实上, 真正意义上的可用于普适计算的量子计算机目前并未问世, 其研制进度因各种技术原因而一再延宕, 一些悲观人士甚至预言, 它的问世可能需要数十年甚至近百年的时间。

其次, 适用于数值积分的量子算法何时形成以及其效率如何。以量子算法论, 量子计算机的神奇速度缘于量子比特的叠加、相干以及纠缠等特性。如何将数值积分的初值和边界值与量子比特的这些特性有机结合, 并与积分步长同步, 使得其并行运算 (转换) 的特性得以充分发挥, 这是一个令人望而却步的世界性难题。而如果算法问题不予彻底解决, 那么量子计算机的特性就无法在运算气象数值预报中充分发挥出来, 从而使得在这一领域量子计算机与普通的电子计算机并无本质差别。

除量子计算外, 目前尚在实验室里的新计算技术还有光子计算、分子计算、立体晶体计算以及纳米碳管计算等, 然而据专家评估, 这些技术较之量子计算而言, 其成熟度更低。

综上所述, 以笔者观察, 通过量子计算机为代表的新型计算资源的普及和应用, 彻底解决气象数值模式领域的高性能计算资源短缺问题, 这一愿望在十年内很难实现。因此未来很长一段时间, 气象部门数值模式的主要计算资源, 仍将是目前的电子计算机。

四、虚拟/增强现实 (VR/AR)

(一) 虚拟现实 (VR)

虚拟现实 (Virtual Reality, 英文缩写VR) 技术, 是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界, 提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟, 让使用者如同身历其境一般, 可以及时、无限制地观察三度空间内的事物。使用者进行位置移动时, 电脑可以立即进行复杂的运算, 将精确的3D世界影像回传给使用者, 使其产生逼真的临场感, 把人的意识代入到一个虚拟的世界。

虚拟现实是多种技术的综合, 包括实时三维计算机图形技术, 广角 (宽视野) 立体显示技术, 对观察者头、眼和手的跟踪技术, 以及触觉/力觉反馈、立体声、网络传输、语音输入输出技术等。

虚拟现实技术在医学、军事航天、工业仿真、船舶制造、轨道交通设计、道路桥梁规划、生物力学、地理景象再现、水文地质模型模拟展现、文物古迹仿真展示、室内设计、应急推演、教育培训、核心设备或系统维修预演、房产开发、Web3D以及娱乐游戏等领域均有广泛深入的应用。

(二) 增强现实 (AR)

增强现实 (Augmented Reality, 英文缩写A R) , 是通过计算机系统提供的信息增加使用者对现实世界感知的技术。该技术将虚拟的信息应用到真实世界, 并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中, 将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成, 把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息 (视觉、声音、味道、触觉等) 通过电脑等科学技术模拟仿真后再精确叠加, 将虚拟的信息应用到真实世界中, 并被人类感官所感知, 以达到超越现实的感官体验, 从而实现对现实的增强。

增强现实技术包含了多媒体、三维建模、实时视频显示及控制、多传感器融合、实时跟踪及注册、场景融合等新技术与新手段。增强现实提供了在一般情况下, 不同于人类可以感知的信息。一个完整的AR系统应具有三个突出特点: (1) 真实世界和虚拟世界的信息集成; (2) 具有实时交互性; (3) 在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。

增强现实技术可广泛应用到军事、医疗、市政建设规划、古迹复原和数字化文化遗产保护、工业维修、网络视频通讯、教育、工程、旅游、影视、娱乐等领域。

(三) 展开畅想的翅膀

身临其境地体验飓风、洪水、暴雨、大旱、沙暴和雾霾等天气和气候现象, 而自身又不会遇到任何真实危险、受到任何伤害, 这种方法对于提升公众对气候问题及气象灾害的重视程度, 远比阅读千篇一律的文字和冰冷枯燥的统计数据印象深、效果好。因此至少在目前, VR/AR技术对于气象产品的形象化展示和服务效果的最大化, 是极有帮助的。国外在这方面已有一定的尝试。

而对于数值模式产品的四维时空模拟, 使得气象要素随着时间的变化更加直观、形象和生动, 也使得分析工作更加准确、有效甚至有趣, 这一点就连最严谨的气象学者都颔首称是。事实上, 早在上世纪90年代, 美国NCAR等气象部门便着手利用VIS5D来模拟数值预报的输出结果, 令人印象深刻。与此基本同步, 我国气象部门的一些单位也开始了引进、应用类似VIS5D等模拟软件的工作。遗憾的是, 据笔者观察, 此类工作多属个人行为, 有组织、成规模、出成果、效果好的四维时空模拟工作尚未真正开展起来, 以至于至今即便在十分重要的公众媒体上的气象服务节目, 其产品的展示方式大都仍是二维图形图像配以少量的动画修饰, 累年不变。随着时代发展的日新月异, 这种方式是否始终为广大公众所喜闻乐见, 值得探讨。

事实上, 无论是地面和海洋观测、雷达探测和卫星遥感观测等气象实况, 无论是天气预报、气候预测、农业气象服务以及灾害性天气预报等, 与地理信息、相关社会信息等相融合的增强现实和虚拟现实的模拟和渲染, 对于社会公众而言, 其效果都远胜于文字和数据。要想使气象服务更加普及深入, 服务效果更加出色、精彩和有效, VR和AR的有效应用是无法回避的。

五、其它

(一) 区块链

区块链 (Blockchain) 是一种分布式账本技术, 它能够让网络上的任何人安全的进行交易结算, 并且低成本的实现资产的传输。该技术的核心是一个建立在共识模式之上的共享数据库群, 该数据库群的构成中没有不必要的中间环节, 因此效率很高。若要在该共享数据库群中添加新的数据库, 则必须获得一定数量的运行区块链软件的节点的认可, 也就是达成共识。一旦共识达成, 这个新的数据库就升级成为一个交易“区块”, 系统内其它计算机都可以看见它并使用它。这个新数据库通过密码与系统中原有的区块相“链接”, 因此该技术名曰“区块链”。

区块链源于比特币交易的技术实现, 其概念由日本学者中本聪 (Satoshi Nakamoto) 于2008年末在比特币论坛中的论文《Bitcoin:A Peer-toPeer Electronic Cash System》中首次提出。中本聪认为:第一, 借助第三方机构来处理信息的模式存在点与点之间缺乏信任的内生弱点, 商家为了提防自己的客户, 会向客户索取完全不必要的信息, 但仍然不能完全避免一定的欺诈行为;第二, 中介机构的存在, 增加了交易成本, 限制了实际可行的最小交易规模;第三, 数字签名本身能够解决电子货币身份问题, 如果还需要第三方支持才能防止双重消费, 则交易系统将失去价值。基于以上三点现存的问题, 中本聪提出了上述区块链技术, 并建议在其基础上创建比特币及交易系统。

2015年起, 全球多家顶级商业银行投行等纷纷表示布局区块链, 区块链技术被推到了风口浪尖, 各大布局新科技的企业也纷纷宣布了基于区块链的研究。区块链技术能够建立自动执行的智能合约的能力已经被证实有助于证券交易和房屋交易。欧盟最高证券监督机构——欧洲证券与市场管理局 (ESMA) 的执行理事维蕾娜·罗斯 (Verena Ross) 说:“经过调查研究, 我们发现这项 (区块链) 技术对以下四个领域最能产生巨大影响:清算结算、担保管理、所有权记录、证券服务。它通过为所有参与者提供一个独特的参考数据库、即时往来调节表、一成不变的共享记录和透明的实时数据来实现这一点。”

2016年1月19日, 英国政府办公室发布由政府首席科学顾问马克·沃尔波特 (Mark Walport) 牵头完成的报告——《分布式账本技术:超越区块链》, 强调分布式账本技术可以实现完全透明的信息更新与共享, 减少欺诈、腐败, 降低错误率和用纸成本, 提升效率, 并重新定义政府与公民在数据共享、透明性和信任方面的关系。

区块链技术应用的最核心的内容就是防伪记录的去中心化。如果一个多方参与的机构, 且彼此之间没有信任基础, 那么区块链技术是一个大家都可以充分信任的数据交易技术基础。然而, 如果交易过程的中心化不可撼动, 那么区块链的确没有实际应用的必要。

也许在未来气象数据参与全社会大数据交换及交易的各种活动中, 区块链能够发挥出应有的作用来。

(二) 移动互联

对大多数人而言, 移动互联早已耳熟能详, 其相关技术也大抵上如数家珍, 此处不再赘述。之所以将其忝列于此, 是因为在笔者看来, 该项技术的意义及其在气象部门的应用尚未真正受到有关部门 (包括职能部门) 的重视。不少应用的领域尚未真正展开, 应用效果也相对有限。

2000年之后, 尤其是2007年苹果公司陆续推出iPhone、iPad之后, 互联网已从桌面逐渐走向移动, 这是身处现代社会的所有人的亲身体验。这场始于消费层级的技术革命正在逐步向生产层级渗透, 这是移动互联网有别于桌面互联网的特点之一。据专家分析, 移动互联网在消费层级的兴起已经部分重构了社会, 而其在向生产层级的再平衡将彻底重构整个社会, 这主要体现在对个人生活方式、企业管理的影响, 以及推动整合经济和社会结构及组织形式的深刻变化等几个方面。限于篇幅, 不予展开叙述。总之, 依照马化腾的观点, “移动互联网才是真正的互联网”, 笔者颇以为然。

移动互联网在任何时间、任何地点的可连接, 及其与物联网的充分融合, 创造了新的生产条件, 并激发出无数新的生产模式, 正在解放着人们的脑力劳动和体力劳动。这可从可口可乐走访客户系统、中航信航旅纵横系统、滴滴打车系统、前一阶段因谷歌高调宣示而导致研家蜂起的自动驾车系统等无数身边信手拈来的案例中得到印证。大量繁琐的、耗费大量体能及在恶劣环境下作业的劳动正在被一一替代。此外, 由于移动互联网的有效运用, 许多岗位上的职工得以能够自由决定劳动的时间和地点, 移动办公、移动会议等工作形式使得许多劳动者随时随地处于可接入工作状态, 集中化的大生产模式正在被逐渐打破;弹性工作制使得劳动者获得了自由和尊重, 也不同程度地提高了工作效率和效能。

技术的变革必然导致管理的变革, 由于移动互联网的特性, 企业内部高层与底层之间的信息沟通渠道愈发畅通, 削减中间环节, 使组织结构更加简洁高效、反应灵敏的扁平化改造趋势将愈发强烈, 动因更加充足;华为技术有限公司总裁任正非的“让听得见炮火的人指挥炮火”的名言, 从一个侧面反映出移动互联网时代企业组织结构重建的总体趋势。

就气象部门而言, 据笔者观察, 移动互联网的这些作用和特性, 在气象部门工作中的几乎方面皆能找到相应的应用:地面加密观测的可移动化、预报预测业务的可移动化、人工影响天气指挥作业的可移动化、视频会商组织及信息接入的可移动化、气象灾害现场信息采集的可移动化、应急灾备物资调配指挥的可移动化、职能部门公文审批和流转的可移动化、服务对象信息采集的可移动化、数十万气象信息员工作管理和绩效考核的可移动化——甚至于职工业务培训课程的可移动化以及气象文化宣传方式的可移动化等, 移动互联网几乎可以渗透到气象业务、科研和管理的各个领域和角落。而以上这些移动化应用的实现 (哪怕只实现其中的一部分) , 将会给气象工作带来何等令人惊奇的变化, 是所有熟稔气象部门工作的人们可以想见得到的。

业界普遍认为, 企业移动信息化程度的高低, 在很大程度上反映了该企业IT部门的能力和水平, 气象部门也概莫能外——至少笔者这样认为。移动化应用应当成为气象信息化战略中的一个重要内容, 并纳入到气象IT部门的重要工作日程。

六、未来技术背景下的气象信息化

(一) 融入未来技术的气象业务

虽然我们并不清楚上述这些未来信息技术能够广泛应用于社会乃至气象部门的确切时间, 但有一点可以肯定, 即:较之目前而言, 由于气象信息化的持续推动, 那时的气象业务一定已经达到了这样一个水平:气象要素的实况感知更加敏锐全面、天气预报和气候预测更加精准、气象服务将更加广泛深入地渗透到各个领域, 等等。

那时的天气预报和气候预测业务以及相应的学科研究, 会因为人工智能的有效应用而大为改善, 由机器学习训练出来的预报系统将能够做出比现在更为精准的预报和预测, 并能够在适当的阶段归纳出一些新的尚未被发现的规律和特征, 供科学家及高级人工智能系统提炼总结并形成新的理论和方法, 从而指导预报预测业务和学科研究的进一步开展。

那时的基础性资源——尤其是高性能计算资源——将由于以量子计算机为代表的新型IT基础资源在气象数值预报领域内的应用, 而由稀缺变为基本满足甚至较为充裕。各种尺度、各种分辨率、各种主题和专业化的数值模式的研究和业务运行将不再因资源短缺和受到限制;数值模式的研制速度、预报质量和应用水平都将较之现在显著提高。

那时的预报和服务产品, 将由于有效采用了V R和A R技术而较之目前更加形象生动、更加逼真、更加使受众具有身临其境感并因而更加易于被大众和服务对象接受和了解, 也由于广泛提供了优质的个性化服务而更加贴近每一个服务对象的实际需求。

那时气象部门的各项业务、科研和管理工作, 将由于移动互联等信息技术的广泛有效应用而变得更加灵活、更加敏捷、更加柔性化, 效率和效能也更高。集中办公和会场会议将不再是唯一的工作模式, 人们将能够在任何场合利用碎片化的时间处理许多目前只能在办公室才能处理的业务和管理等工作, 遥远的距离和不规范的场合将不再是业务和科研交流的障碍, 工作效率将因之大幅提高;此外, 观测数据的采集在时空密度上将更加富于弹性, 气象事件现场实况信息将能够按需实时接入到任何会场的演示屏幕上, 以众筹方式构成的社会气象观测系统 (姑且这样称呼) 将人迹所致的任何地点的气象要素实况尽收眼底, 并纳入到气象服务的基础资源中, 等等。

总之, 一切都将比现在好很多。

(二) 硬、软基础资源的管理

通信带宽、高性能计算、海量存储等是气象业务及科研工作基础资源中的硬资源, 气象数据和气象算法则属于基础资源中的软资源。当硬资源因信息技术的高速进步而变得充裕后, 软资源的重要性势必越来越凸显出来。

气象数据是稀有的, 只有专业部门使用专业设备才能够采集到符合专业要求的气象观测数据, 并运用专业气象算法产生出气象产品数据。气象算法也是稀有的, 因为它是气象科学家理论的精华、气象业务人员经年工作的积累以及相关技术人员与气象业务深度结合的产物, 是气象专业理论和业务知识的外在载体, 它唯一产自于气象行业。唯其稀有, 所以珍贵;由于其珍贵, 所以必须善加利用, 以期发挥出最大效益。

常识和经典理论都告诉人们, 统一管理的资源, 其使用效率和安全性最高。因为统一管理的资源既便于统一调度, 也便于设计整体完备的安全防御体系。因此气象软资源的集约化管理, 既是充分发挥其内在价值和使用效率的前提, 也是确保软资源安全的有效途径。所以, 建立具有相当规模、可以容纳当前所有气象数据并具有良好扩充空间、在可预见未来的时间内确保气象数据的完整存储、管理和应用的气象数据中心, 是必然的趋势和选择。该中心将同时兼顾气象数据集约化管理、气象业务和科研应用、气象服务和气象数据的社会化应用等数种职责和任务。

随着云计算等基础资源运行模式的逐步落地以及市场发育的逐步成熟, 气象部门基础资源中的硬资源必将逐步趋于社会化运营, 通过市场机制得到物美价廉的具有专业水平的基础设施资源服务。

(三) 业务工作的大平台微应用模式

基于前人成果之上的发展, 是一种较为智慧有效的发展模式, 气象业务也是如此。在气象数据共享之外, 气象算法的共享以及气象业务功能的共享, 同样需要受到关注;从某种角度思考, 算法和业务功能共享的实际意义和价值丝毫不弱于数据共享——至少对于气象部门而言是如此。由于算法和业务功能的共享, 新系统的许多重复性的基础性功能可以因共享前人成果而免于重复研制开发, 从而可使研制者将精力集中在尚未存在的新功能的研发上, 研发效率将大幅提升, 从而使得新业务能力的形成更加便捷;气象部门的能力建设将因之而逐步进入快车道。

因此, 如何运用技术手段实现气象算法和业务功能的共享, 是气象信息化工作者目前就应开始需要思考并着手解决的战略性技术问题。在这里, 基于SOA技术架构的“大平台、微应用”模式值得参考和借鉴。由于笔者在此前已就此做过相应论述, 为篇幅计, 不再复述。

笔者衷心期望算法和业务功能的共享能够早日在气象部门尝试并逐步落地。

(四) 几个值得关注的领域

未来技术正在一步步走近我们, 终有一天, 气象部门将与之相遇, 拥抱、接纳并最终消融这些因目前相对陌生而使人有些不知所措的未来信息技术。由于这些技术的融入, 气象部门无论是业务形态、工作方式还是研究方法, 无论在规模、人员梯次还是技术结构等方面, 都将发生深刻变化。这些变化因势而成、不以人的意志而转移。因此尽早谋划布局, 以坦然的心情和相对充分的准备迎接巨变的到来, 是一种积极的态度。在这里, 有以下几个领域值得关注:

1. 高质量数据产品的研制

上文已述, 高质量的数据产品, 非但是气象部门业务科研工作的基础, 而且也是人工智能、认知计算特别是机器学习的根本和依据。没有高质量的气象数据产品, 机器学习无法完成, 人工智能在气象部门天气预报和气候预测领域的实际应用便无法真正实现, 而这些领域正是气象部门最核心的领域, 也是最需要借助新技术予以实质性突破的领域。

因此, 高质量的气象数据产品的持续不断的研制, 不仅是实际工作的需要, 也是引进人工智能和认知计算的前提——尤其是具有较好时空密度的高质量气候序列数据产品。

2. 人工智能在核心领域的应用尝试

气象部门的核心领域无疑是天气预报和气候预测, 预报和预测能力是气象部门的核心能力以及一切业务工作的基础, 人工智能在该领域的实际应用以及对预报预测能力的有效提升, 才是人工智能在气象部门成功应用的根本标志。因此不应满足并止步于数据采集系统、天气新闻自动撰写发布系统等外围领域的人工智能应用, 而应适时有序地开始人工智能在天气预报和气候预测领域内的应用尝试——至少应当开始考察该项工作, 实事求是地探明其实际应用前景以及应用条件的是否具备, 而不是消极观望和麻木地等待。

人工智能在预报预测领域的应用涉及到十分广泛的知识领域, 需要极强的专业知识和深厚的业务功底。对于此类人才相对匮乏的气象部门, 应尽早布局, 通过培养、引进人才以及局校合作、局院合作、局企合作等多种模式, 不求所有, 但求所用, 最大限度利用社会资源, 以实现自身核心能力有效提升的目标。

3. 气象数值模式的新算法实现

众核技术可以大幅提高高性能计算机的运算峰值, 然而以众核处理器为主构成的高性能计算机在气象数值模式领域的有效应用, 却是一个较为棘手的难题, 需要掌握众核运算技能、熟稔高性能计算机特性、充分了解气象数值模式和懂得气象学 (尤其是动力气象) 基本原理的跨行业高级人才, 对于每一个气象数值模式逐一进行针对众核技术特点的适应性改造, 方可实现。而这样的人才, 即便在堪称世界巨头的计算机龙头企业中, 也属凤毛麟角。

量子算法技术较之众核技术艰深百倍, 这是由量子理论及实现技术所决定的。与众核技术相似, 量子计算机能否有效应用于气象数值模式, 取决于量子算法能否有效适用于常规意义上的科学运算, 以及常规科学计算量子算法效率的高低。如果达不到量子计算机所理应达到的指数效应 (哪怕只是近似达到) , 则对于气象数值模式而言, 量子计算机与目前常规高性能计算机之间便没有本质差别, 其在气象数值模式上的应用就难称成功。

与人工智能在预报预测领域的应用相类似, 对以量子计算机为代表的未来高性能计算技术, 气象部门亦应适时探明其应用可行性;早作谋划、提前布局。当然, 量子算法是世界性难题, 决策者对此应了然于心。

4. VR/AR的有效应用

上文已述, VR/AR技术的应用, 虽无法提高预报预测的准确率, 但却能极其有效地改善用户对气象产品和气象服务的体验, 而用户的最佳体验往往是气象服务质量和效果的最终判据。目前采用VR/AR技术制作的产品仍需通过特殊的装置 (如:头戴式显示器、3D眼镜等) 方才可使受众感受到预期的效果, 气象产品和服务的VR/AR技术应用不宜单走高端精品路线, 而宜采取高、中、低三端兼顾, 尽可能扩大受众群体, 以技术手段最大限度地提高全体受众的服务体验。

总之, 是时候了, 我们可以开始尝试引入VR/AR技术, 以改善我们相应的工作了。

七、结语

现在, 我们可以肯定地说, 即便沿用现有的工作脉络而不做大的变动, 在未来信息技术的有效作用下, 气象部门未来的工作也应当是相当精彩的, 它的精彩体现在工作的质量、工作的效率和效益、工作的实际效果、工作的氛围以及工作中对人的尊重等各个方面。

未来充满了不确定性, 正如八十年代初的人们很难准确地想象三十多年后的今天一样。然而有限的未来还是可以预知的, 三十多年前的艾尔文·托夫勒 (Alvin Toffler) 和二十年前的凯文·凯利 (Kevin Kelly) 都对未来信息技术影响下的未来社会进行了惊人的预测, 这些预测在当时看来是如此的奇幻和令人向往, 也如此的不可思议、如此的令人疑惑甚至令人焦虑, 使每一个曾经读过《第三次浪潮》和《失控》的读者至今印象深刻。然而无论你怎样看待未来, 过去十余年因信息技术进步而导致人类社会发生翻天覆地变化的这一事实充分表明, 我们正在一步一步、而且步伐越来越快地走向未来世界。我们不必惶惑, 因为只要我们所处的这个星球上依然存在着生命体, 对环境尤其是气象活动的了解和掌握便是永恒的需要。

气象信息安全 篇11

关键词气象信息;农村;预警;思考

中图分类号P4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)071-0202-01

德保县位于广西壮族自治区西南部,境内丘陵山地多,岩溶广布,属典型喀斯特石山地区。由于多种原因,德保县农村文化技术落后,农业基础设施薄弱,因为农业生产高度依赖天气气候条件,气候与自然灾害日益成为影响农业增产、农民增收的重要因素之一。因此,农业生产对气象服务的要求越来越高。随着农村社会经济的发展,当前,气象信息服务还远远未能达到农业管理、经营者和农民的要求气象部门是科技型、公益性事业单位,提供准确、及时、有效的气象服务是我们的职责,也就是说气象服务是各级气象部门的立业之本。如何解决气象信息服务传播“最后一公里”的问题,是制约农村经济发展的瓶颈,因此,研究探讨气象信息服务“最后一公里”问题是提高气象服务质量的重要环节。

1气象服务于农业存在的问题

1.1气象信息的准确性亟待解决

气象信息的准确性主要是指预报或预测未来气象变化状况的能力,主要取决于气象专用软件对大气运动的数值模拟相似程度和天气预报员的人为订正。

1.2气象产品的供给性还不够及时

气象信息的及时性是气象服务最重要的目的之一,不能将气象信息及时传递到使用者手中,再准确的气象信息也就失去其使用意义。一些气象灾害,例如雷雨大风、冰雹龙卷风等强对流天气,其预警时间较短,将预警信息迅速传递出去非常关键。用户若能及早知道突发性灾害天气的影响时间和区域,也许仅仅是提前几分钟得到警报,还能为采取适当的防御措施争取时间。

1.3气象信息的传递与农业生产实际需求存在差距

尽管目前农村基础设施和通讯条件有一定改善,但农民获取信息的渠道仍然很少,大多数只是靠收看电视上的天气预报获取信息,我们还不能完全提供小区域气象预报。农网与农村信息化程度还有较大距离,农经信息进村入户困难,农民对农经网了解不多,使用更少,信息闭塞,在很大程度上制约了气象信息的服务。

1.4气象信息服务于农业生产缺少多样性和针对性

现实中农业生产需要的气象信息产品需要有很强的针对性。主要包括时间、地域和品种的针对性。要使气象信息发挥作用,产品服务要有针对性是其前提。在品种上或在时间上或在空间上过于宽泛的信息产品,都会使产品使用者者无所适从。面向农村服务的气象信息产品基本上是一般气象信息产品的翻版,缺乏开发农业生产经营需要的针对性强的农用气象信息产品的动力,产品千篇一律,对时间、地域和品种的针对性不强,为农业服务的气象信息产品是不分品种的,也没有针对种植、养殖业不同要求分门别类,消弱了气象信息产品对农业生产經营活动的或指导作用。

2解决气象信息传播“最后一公里”问题的对策

气象信息到达最终用户并产生效益是所有气象工作者追求的目标,也是目前气象信息服务中的难点、重点问题,即我们常说的气象信息传播的“最后一公里”问题,其实就是“有效的途径”问题。有效的传播途径解决了,气象服务中的“最后一公里”问题也就迎刃而解了。传播途径、手段是气象信息传播“最后一公里”问题的瓶颈,是信息服务的关键环节,这是需要下大功夫解决的重点难点问题。

2.1加快农业气象公共服务体系建设

农业气象公共服务体系,是气象服务和保障农业生产的重要支撑。气象部门应继续加强农业气象观测、试验和业务服务的顶层设计和战略规划,推动农业气象观测、试验和业务服务工作有序发展;健全农业气象灾害预警监测体系,加强农业气象专业观测系统、农业气象预报系统、农业气象灾害预警和评估系统、农业气候区划系统建设;加大农业气象灾害监测预警设施建设投入,优化观测站网布局,改进观测手段,提高农业气象灾害预测和监测水平;建立和完善农业气象服务系统,积极拓展农业气象服务领域,完善多渠道农业气象信息传播平台,着力解决农业气象服务信息发布“最后一公里”瓶颈等问题。

2.2建立部门沟通协作机制是充分传播气象信息的有效手段

气象信息和社会生产、日常生活息息相关。从政府管理层面而言,不同部门承担有不同的职责,建立了相应的管理体系,拥有丰富的社会公共资源。部分承担公共服务的企事业单位在提供公共服务的过程中建立了完善的服务体系,拥有大量的、先进的信息传播资源。在开展气象信息服务的过程中,各级气象部门要紧紧依靠各级政府,协调相关部门,建立部门之间的沟通协作机制,按照各自的职责分工,共同做好气象信息的传播工作,既可以充分提高社会公共资源的利用率,减少重复投资,减轻纳税人的负担,又可以在短时间内完善气象信息传播渠道,提高气象防灾减灾工作的能力和水平。目前,各级气象部门结合各自的实际情况,建立了和广电、国土、教育、农林、通信等部门的合作机制,在气象防灾减灾、信息的传播工作中,都发挥了很好的作用。

2.3积极扩展服务领域,提供多样化的气象信息产品

气象部门应该本着服务的宗旨,建立常设的农业气象服务机构、配备专职的农业气象科技人员,强化农业气象服务领域所需人才的培养。2009年,德保县首个气象灾害预警信息卫星接收机在敬德镇和平水库安装调试成功,开始试运行,这将有效弥补手机气象短信预警信号由于存在盲区不能送达的不足,进一步扩大气象灾害预警信息覆盖面,为当地防灾减灾提供信息保障。在此基础上,区分不同地理区域,针对各类农业生产经营品种和服务对象,挖掘气象为农业生产经营服务的潜力,不断拓展气象为农服务领域和项目。

3对解决气象信息传播“最后一公里”问题的具体措施的思考

传播途径是联系用户群体的重要手段。作为各级气象部门而言,可以区分为主动传播和被动传播。被动传播是等待用户群体的咨询,是根据用户群体的需求而提供的服务,不是当前传播的主流。当前广泛开展的是主动传播,即各级气象部门通过各种媒介将气象信息发布给广泛的用户群。

当前各级气象部门广泛使用的传播媒介有广播、电视、气象12121电话、手机短信、网络、电子显示屏、专题报告等形式,但由于这些媒介均不为气象部门所拥有,需要多部门的合作共享,造成信息传递中的不畅通现象,影响到了信息传递的及时性,制约了气象信息服务的社会效果。总之,就目前的实际而言,各级气象部门在开展气象服务工作中必须树立“不等不靠”的思想,结合本部门本地区的实际情况,发挥各方面的作用,充分利用各部门的优势资源,建立健全多种手段综合运用、多种渠道相辅相成、覆盖城乡社区的立体化信息发布传播体系,通过不同的渠道,将气象信息服务工作做好做细,实现“有效的信息通过有效的途径到达有效的人群”的终极目标。

作者简介

航空气象信息系统构建方法探析 篇12

1 气象信息系统网络结构

华北空管局气象中心航空气象信息系统包括两台数据库服务器、一台文件服务器和一台通信服务器, 然后经V LA N划分接入气象信息网, 连接民航气象数据库系统、本地多普勒气象雷达系统及气象卫星云图接收系统、本地气象自动观测系统、省气象台资料系统和各航空用户单位终端。

2 气象资料的采集与发布

2.1 气象资料采集

所采集的数据主要为民航气象数据库系统和本场气象资料。民航气象数据库系统为全国民航气象信息资料交互平台, 气象数据库中气象资料调入该系统两台数据库服务器, 可实现全国3级以上航站通过平台与其他外航站气象资料的共享。利用自动气象站观测系统、气象卫星接收系统及多普勒天气雷达系统等采集的数据通过FTP方式上传至文件服务器作为本场气象资料。

2.2 气象资料发布

2.2.1 航空气象报文和图形的发布

利用报文检索模块查看由各航站发送过来的航空气象报文, 根据航站四字代码和报文类型等条件, 对例行天气报告 (SA) 、特殊天气报告 (SP) 、航路预报 (FR) 、重要气象情报 (W S) 、飞行区域预报 (G A) 、航空器空中报告 (U D) 、台风警报 (W T) 等进行检索。而一些高空天气图、中低空天气图以及200h Pa至925h Pa气压的各层高空风温图则是由图形检索模块进行查询检索的。

2.2.2 本场气象产品发布

自动气象观测系统可为机组提供机场跑道两端温度、湿度、风向、风速、能见度、场压、云高、跑道视程等气象要素信息, 这些重要数据直接关系着飞机飞行安全, 可由外场传至室内自动观测系统服务器, 然后信息系统就会将自动观测系统服务器内数据经串口迁移至文件服务器, 最终由W EB服务器调取文件服务器数据后在本场发布, 同时还经串口上传至民航气象数据库通信机, 后经M Q线路 (FTP线路) 传至北京民航气象数据库服务器, 通过该平台向全国发布, 所有机场民航气象数据库平台都能在第一时间准确查询到其他机场自动观测数据, 为及时准确预报出航班目的地机场或备降机场天气情况提供了有效依据。

机场卫星云图接收系统接收到的风云2号气象卫星原始数据, 近数据处理软件转换成为卫星云图后存储在该软件服务器上, 后由气象信息系统将这些资料迁移至信息系统文件服务器, 最后由W EB服务器调取后发布。机场各终端用户利用水汽通道、红外通道、可见光通道及各种投影等参数调取不同的卫星云图资料, 还可运用动画播放功能连续播放各时次卫星云图, 充分展示云图变化过程。

机场多普勒天气雷达系统可探测到机场150km范围内的气象信息, 并将这些信息存储在雷达服务器上, 由气象信息系统将这些资料迁移至文件服务器, 最后由W EB服务器调取后向外发布。预报室、区域管制室和塔台管制室等重要用户可通过图像浏览软件直接调取雷达服务器图像资料, 对气象雷达扫描类型、仰角、高度或距离进行有选择的查看相应雷达资料, 还可运用动画播放功能连续播放每时次雷达图像, 清晰观察、判断机场天气系统发生发展近变化过程。普通用户则可以W EB形式对各时次雷达图像进行查看和搜索。

2.3 软件系统

气象信息系统软件运用B/S交互方式, 由“首页”、“新报检索”、“历史报文”、“飞行服务”、“航空图形”、“卫星云图”、“气象雷达”、“自动观测系统”、“系统管理”等功能模块组成, 各航空用户均可通过网页快速浏览各种气象信息和资料。

3 结语

随着空中交通管制在中国民航大发展背景下迅速成长管制一线运行对于气象信息需求迫切, 势必要求气象部门为航空运行提供更加准确、详实的气象服务资料, 并对管制席位末端的信息提供方式也提出了更高的要求。因此机场用于气象设备建设的投入也越来越大, 获取的气象信息资料也越来越多, 航空气象信息系统将承载更重的任务, 实现各种信息资料的及时、准确、快速的传输、管理和共享。

参考文献

[1]吴晓宏.构建中南地区新一代航空气象系统的研究[J].广东气象, 2013.