如何“跑贏”洪澇災(zāi)害？成都超算中心牽手清華大學(xué)，打造暴雨內(nèi)澇預(yù)測(cè)系統(tǒng)

在城市公共區(qū)域，一旦暴雨來襲，地勢(shì)較低的地方若沒有及時(shí)排水便容易形成內(nèi)澇。目前普遍做法是通過人工巡查或安裝視頻設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)積水形成時(shí)進(jìn)行處置。隨著人工智能興起，通過AI技術(shù)建立一套暴雨內(nèi)澇預(yù)測(cè)系統(tǒng)，可提前預(yù)判內(nèi)澇的形成時(shí)間和積水深淺。

(資料圖片僅供參考)

作為“AI+城市治理”的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景，成都超算中心牽手清華大學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)日前打造了“成都市暴雨內(nèi)澇預(yù)測(cè)系統(tǒng)”并投用，當(dāng)暴雨來臨，系統(tǒng)便“開動(dòng)腦筋”，結(jié)合降雨量等數(shù)據(jù)提前計(jì)算出內(nèi)澇積水深淺，反饋給相關(guān)部門以提前應(yīng)對(duì)。

“正在進(jìn)行算法優(yōu)化。”成都超算中心AI技術(shù)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人柴華近日在接受紅星新聞?dòng)浾卟稍L時(shí)說，成都市暴雨內(nèi)澇預(yù)測(cè)系統(tǒng)已覆蓋到成都中心城區(qū)20多個(gè)大型體育場(chǎng)館，未來會(huì)推動(dòng)該項(xiàng)應(yīng)用場(chǎng)景在成都相關(guān)區(qū)（市）縣、省內(nèi)市（州）和省外城市落地，服務(wù)智慧城市建設(shè)。

▲成都市暴雨內(nèi)澇預(yù)測(cè)系統(tǒng)

一套大數(shù)據(jù)模型背后

讓降雨量、地勢(shì)、管網(wǎng)信息“跑”起來

水往低處流，城市中一些公共區(qū)域隨著暴雨來襲，持續(xù)水流作用下，一些有坡度的地方就會(huì)形成積水，隨著水流量增大，積水不斷蔓延直到形成一個(gè)凹槽，就變成了靜態(tài)的內(nèi)澇，如果沒有及時(shí)采取排水措施就會(huì)影響人們出行和交通安全。

柴華介紹，此前處置城市內(nèi)澇的方式，大多以“事后處置”居多，能否將“事后處置”變?yōu)椤笆虑邦A(yù)測(cè)”？這一問題一度引發(fā)不少城市的思索。

借助AI技術(shù)打造一套算法模型開展城市內(nèi)澇預(yù)測(cè)，這成為清華大學(xué)一個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的主攻方向。“清華的研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)城市內(nèi)澇進(jìn)行了一些模擬仿真方面的早期技術(shù)研發(fā)，隨著數(shù)據(jù)的積累和算力需求陡增，最終牽手成都超算中心一起打造了這款能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大面積范圍高精度城市內(nèi)澇預(yù)測(cè)的系統(tǒng)。”柴華說。

這一系統(tǒng)是如何工作的？采訪中，柴華通過可視化頁面向記者展示了其運(yùn)行狀態(tài)。通過電腦登錄系統(tǒng)后，頁面上顯示了一幅成都中心城區(qū)的衛(wèi)星地圖，地圖上標(biāo)注有密密麻麻的點(diǎn)位，點(diǎn)位上則顯示紅色或藍(lán)色的圓形圖標(biāo)。若遇到暴雨來襲，紅色或藍(lán)色圖標(biāo)就會(huì)代表不同程度的降雨量。一旦點(diǎn)擊某個(gè)圓形圖標(biāo)，該點(diǎn)位上空降雨量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和模擬出的地面積水?dāng)?shù)據(jù)便會(huì)顯示出來，這些數(shù)據(jù)會(huì)被及時(shí)反饋給相關(guān)部門，以便提前采取措施應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的城市洪澇災(zāi)害。

“紅色的圖標(biāo)代表某個(gè)點(diǎn)位的積水高度已超過1米，藍(lán)色則表示積水尚未達(dá)到1米高。”柴華說，整個(gè)系統(tǒng)就是一套大數(shù)據(jù)模型，匯集了相關(guān)部門提供的點(diǎn)位降雨量、地勢(shì)、排水管網(wǎng)等信息，綜合這些信息對(duì)洪澇進(jìn)行模擬分析，針對(duì)一些復(fù)雜的地形信息，則會(huì)去現(xiàn)場(chǎng)做一些實(shí)地測(cè)量。

“一旦暴雨來襲，系統(tǒng)內(nèi)提前設(shè)置的相關(guān)點(diǎn)位便會(huì)實(shí)時(shí)收到來自氣象部門提供的降雨量信息，我們將這些信息與點(diǎn)位的坡度、管網(wǎng)大小等信息進(jìn)行綜合分析，通過一套算法去求解出某個(gè)點(diǎn)位的水流速度和積水時(shí)間、積水深淺。”柴華說。

推演暴雨來襲后果

最快2~3分鐘算出內(nèi)澇點(diǎn)位積水深淺

柴華介紹，通過數(shù)據(jù)建模的方式，匯集暴雨、地勢(shì)、管網(wǎng)等信息，在暴雨來襲時(shí)便根據(jù)降雨量開啟計(jì)算狀態(tài)，在暴雨進(jìn)行中也可以根據(jù)降雨量進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，持續(xù)輸出點(diǎn)位積水的模擬數(shù)據(jù)，便于相關(guān)部門及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

成都市暴雨內(nèi)澇預(yù)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)邏輯就是通過一套算法去計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)一定規(guī)模的降雨量在相關(guān)坡度的點(diǎn)位所形成的積水量，不僅可以在城市內(nèi)澇形成前給出積水深淺的模擬數(shù)據(jù)，還能在暴雨進(jìn)行中持續(xù)給出內(nèi)澇點(diǎn)的水位變化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)“播報(bào)”。

“通過相關(guān)參數(shù)和時(shí)間軸設(shè)置，可在短時(shí)間內(nèi)做到大規(guī)模并行計(jì)算，從工作效能看，在并行計(jì)算資源量足夠大的前提下，每一次推演最快可在2~3分鐘內(nèi)推演出相關(guān)點(diǎn)位積水深淺的數(shù)據(jù)。”柴華透露，算法背后源自高性能計(jì)算技術(shù)和人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)。

推演畢竟是一種模擬，如何保證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性？對(duì)此，柴華舉例說：“比如，系統(tǒng)模擬的結(jié)果顯示，某個(gè)點(diǎn)位的積水深度有5米，而現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控視頻顯示積水深度只有1.5米，這時(shí)就需要對(duì)算法模型進(jìn)行微調(diào)，也就是通常所謂的‘訓(xùn)練’，去不斷優(yōu)化和調(diào)整人工智神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，得出最優(yōu)解。”

以上述案例為代表的“AI+城市治理”之外，成都正多方發(fā)力搶灘人工智能產(chǎn)業(yè)。8月初，《成都市加快大模型創(chuàng)新應(yīng)用推進(jìn)人工智能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》印發(fā)，除了“AI+城市治理”應(yīng)用場(chǎng)景外，成都的“AI+醫(yī)療”“AI+金融”“AI+交通”“AI+科研”等應(yīng)用場(chǎng)景建設(shè)將得到政策扶持。

隨著人工智能場(chǎng)景應(yīng)用拓寬，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也在壯大。據(jù)公開信息顯示，今年上半年成都人工智能產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)424億元，同比增長(zhǎng)36.9%。成都還提出，今年力爭(zhēng)全年培育國(guó)家級(jí)人工智能專精特新“小巨人”企業(yè)5家、上市企業(yè)1家、上規(guī)企業(yè)10家，人工智能產(chǎn)業(yè)規(guī)模突破700億元。

這意味著，需要更多市場(chǎng)主體參與打造人工智能應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)技術(shù)“變現(xiàn)”。目前，來自清華大學(xué)和成都超算中心組成的10余人技術(shù)團(tuán)隊(duì)每天都在對(duì)成都市暴雨內(nèi)澇預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行算法優(yōu)化。

柴華談到了團(tuán)隊(duì)的下一步計(jì)劃。他說，系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)成都20多個(gè)大型體育場(chǎng)館內(nèi)澇數(shù)據(jù)模擬計(jì)算和實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，隨著技術(shù)成熟度提升，會(huì)向成都相關(guān)區(qū)（市）縣、省內(nèi)市（州）及省外城市提供“AI+城市治理”服務(wù)。

紅星新聞?dòng)浾?葉燕 宋嘉問

編輯 陳怡西

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