本文来自微信民众号：智器械（ID：zhidxcom），作者：董温淑，原题目《苹果收购的热门天气App有多稀奇？用AI精准展望天气，还能制作风暴动画》，题图来自：Business Insider

4月8日新闻，近期，CNN等多家媒体报道了苹果公司对天气应用Dark Sky的收购，称苹果计划在7月前把该款App从安卓平台下架。这是苹果首次收购第三方天气应用。

大略统计，仅与iOS13系统兼容的天气App就有100多个，苹果自家也有天气应用。在这种前提下，Dark Sky依附什么优势获得科技巨头苹果的青睐？被纳入到iOS闭环生态之中？

传统天气预告播报未来24小时天气，不够准确也已过时，而在开源的天下里，播报未来10分钟的天气转变并不是难题。

Dark Sky正是一款以分钟级别准确展望用户所在地未来一小时降雨情形的应用。随时随地，只要用户打开应用，它会迅速基于用户定位播报天气。好比，当前区域5分钟后有强降雨、将连续15分钟等。

正如其所标榜的那样，Dark Sky是现在“最准确的超本地化天气信息泉源”App。

有趣的是，Dark Sky并不是基于气象学方式做出天气展望，而是独出机杼地只采用了大数据分析模子。

Dark Sky的主创团队也十分“稀奇”。三位首创人中，Adam Grossman是物理学身世，Jay LaPorte和Jack Turner研究计算机科学。团队其他成员则是网络开发人员和后端工程师。换句话说，整个团队都没有气象学靠山。

就是这样一群半路出家的“气象工作者”，做出了这款倍受好评的天气应用。

Dark Sky团结首创人：Jay LaPorte（左），Adam Grossman（中），Jack Turner（右）

大数据分析：剥离滋扰信息，准确插值展望

据Dark Sky团结首创人亚当·格罗斯曼（Adam Grossman）先容，Dark Sky使用的雷达数据均来自美国国家海洋和大气管理局（NOAA）。

NOAA运营着一个笼罩面极广的气象监控网络。该网络由跨越140个雷达组成，对美国全境和一些其他地方形成了笼罩。法律规定美国公民可以免费获取这些雷达数据。

Dark Sky团队以二进制花样下载这些数据，之后再举行需要的四步处置。

1. FANN星散噪声和非噪声

除了有用的气象数据，雷达网络还会收集到一些噪声，好比地面反射波、虫鸟的迁徙流动和一些人类流动等。这些信息有可能被误以为是降水信号。因此，第一步要对雷达数据举行筛选。

据悉，噪声大部门由低强度数据组成（即图中浅蓝色区域）。Dark Sky团队会先将所有低强度数据不加区分地删除。然则，除了噪声数据以外，这一步操作也移除了风暴前缘和后缘的有价值数据。而这部门丢失的数据对于展望降雨情形至关主要。

为了填补这部门数据的丢失，Dark Sky团队引入了AI手艺，使用快速人工神经网络库（FANN）确立模子。

研究人员发现，噪声数据不仅是低强度的，而且具有一种可识别的“纹理”。经由大量的数据训练后，FANN模子能够准确地识别出这种“纹理”，进而将数以千计的雷达数据分为两类：噪声和非噪声。

研究人员称训练历程需要连续一段时间，但最终获得了一个简练、快速的程序。该模子可以识别90~95%的噪音，几乎没有误报。

数据星散效果

2. CV算法，提取风暴速率

气象系统是典型的非线性动力系统，十分杂乱庞大。在举行天气展望时，要考虑到许多因素，好比庞大的流体动力学原理、地球的旋转角度、阵势的不平坦情形、注入系统的太阳能等等。

这也是一个世纪以来，气象学家设计出了种种庞大模子，但仍无法提供准确天气展望的缘故原由。

然则，Dark Sky团队注意到，气象系统的转变在更小的时间尺度上会趋于线性。例如，在天空飘动的积云会更倾向于以相对直线运动。

当把时间尺度缩小时，降水带也会加倍连贯，甚至在几分钟的时间距离内表现为线性转变。有一些情形下，这个线性历程可以连续一个小时或更久。

为了量化这个历程，研究人员引入了计算机视觉（CV）模子。行使开源计算机视觉库OpenCV中的光流与目的跟踪算法，研究团队对多个雷达图像帧举行了对照，建立出了一个速率分布图。

为了使效果加倍直观，研究人员用颜色替换箭头，制作出一张三通道图像。图像中，红色代表x偏向的速率，蓝色代表y偏向的速率，绿色代表风暴强度的转变。

3. GPU完成展望和动画制作

研究人员会将速率图像输入iPhone或iPad上的GPU，风暴展望历程和动画制作历程都在GPU中完成。

研究人员指出，由于差别风暴的特征差异、地理环境的差别等，展望效果会有所收支。例如，若是风暴更连贯和稳固，能够展望的时间就会更长。

动画效果

4. 误码监测

为了保证展望的准确性，Dark Sky团队会对每一次展望举行误码监测。

据先容，研究人员会用展望效果与现实天气情形举行对比，从而确定展望的误差有多大。此外，研究人员还会对每个雷达站举行实时检查，从而保证展望效果的准确性。

凭据ForcastWatch4月份报道，去年一年DarkSky在美国加利福尼亚州圣荷西的预告准确率到达了80.91%，今年三月份到达87.93%。

集成GPS定位，举行微气候调整

除了准确的展望，Dark Sky的另一大卖点是“超本地化（Hyper-local）”。为了实现超本地化的功效，Dark Sky需要获取用户的准确定位信息。

凭据外媒FastCompany报道，Dark Sky会凭据地球上某个点的物理参数，对雷达图像的展望效果举行调整。这些参数包罗用户所在地的海拔、坡度、到最近水域的距离、热岛效应情形等。

举行微气候调整后，展望效果会加倍精准。例如，如果GPS信号显示用户正在湖边，展望的气温可能就会略微升高，更相符用户的体感温度。

宗旨：向用户出现所有可能性

研究团队以为，大数据分析提供了一种提高天气预告准确性的手段，然则人类永远不可能100%地准确展望天气。为了向用户转达这种看法，Dark Sky中的展望效果总是以百分比形式显示。

Dark Sky团结首创人格罗斯曼以为这种显示方式提供了一定的透明度。“（以往的）天气预告缺少的最主要的器械是误差和不确定性。”他说到。

结语：Dark Sky指明天气预告新思路

Dark Sky根据大数据分析而非气象学方式来做天气展望，还集成了GPS定位功效，实现了在较短时间内的精准展望，由此吸引了大批受众，被称为最准确的天气预告App。

然则，研究团队也指出Dark Sky的短板是无法举行较长时间局限的展望，正如首创人格罗斯曼所说：“我们的系统无法展望未来6个小时内的状态。”

有相关人士指出，苹果正是看中了Dark Sky在短时间内的精准展望能力，或将把Dark Sky整合到自己的天气应用中。现在苹果未就这种说法揭晓谈论，但品牌战略家、用户体验设计师Parker Ortolani据此设计出了一版概念图。

参考信源：CNN，FastCompany，phoneArena，iMore，ForcastWatch

本文来自微信民众号：智器械（ID：zhidxcom），作者：董温淑