什麼時候會下雨?Tomorrow.io 把全世界的「手機」變氣象觀測器,準度不輸氣象局

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【我們為什麼挑選這篇文章】台灣面臨近 56 年來最嚴重乾旱,每個人都在問:到底什麼時候會下雨?傳統上,氣象局會根據氣象衛星、觀測站等資訊預測天氣,但這只能預測大範圍的天氣。為了提升氣象預測的精準度,新創 Tomorrow.io 採用物聯網、大數據、AI 等技術,將我們的手機變成氣象觀測儀器,讓氣象預測可以精準預測到下一條街,下一分鐘的狀況。或許,這也能推測什麼時候會下雨呢!(責任編輯:郭家宏)

本文經  創新拿鐵  授權轉載
作者:Hayden

台灣正大旱臨頭,大家水桶搶翻天,現在最關心的話題,是何時才會降下甘霖。但天氣預報眾說紛紜,誰也說不準。美國這家智慧型氣象公司,用人工智慧及大數據,能預測到以分鐘為級距,以街道為劃分的天氣,或許能給我們準確答案!

創新點:用行動手機等物聯網(IoT)裝置蒐集網路、衛星、雷達等感應器數據,建立高清氣象地圖。

本文 3 大重點:
1. 氣象預報不準,導致遭遇瀕死經歷。
2. 用物聯網(IoT)建立高清氣象地圖。
3. 發揮「鯰魚效應」,為緩步產業帶來新氣象。

1. 氣象預報不準,導致遭遇瀕死經歷

台灣正面臨 56 年以來最大乾旱,大家無「雨」問蒼天。現在市面上賣得最好的商品是儲水桶,平日只有兩三個的銷量,現在半天就能賣出數十數百個;而不銹鋼水塔的需求也大幅增加,業者電話接到手軟,訂單排到兩三個月後,只好每天加班趕工,消化爆量的訂單。現在中南部已經有縣市開始採「供五停二」的限水措施了,民眾只要備好用水,生活上還不致有太大不便,但如果老天爺再不下雨,情況真不知還要如何演變。

大家現在最關心的,應該是何時才會降下甘霖以解除旱象,惟天氣預報眾說紛紜,誰也無法說的準。若能有較準確的降雨日期,至少大家心裡還有個底。美國一家氣象科技公司 Tomorrow.io,便看準大眾對天氣預報的需求,利用大數據及 AI 人工智慧,提供比氣象機構更準確的天氣預報。

Tomorrow.io 原名 ClimaCell,為全球企業和政府提供天氣預報工具。該公司由麻省理工學院史隆商學院和哈佛商學院的團隊於 2015 年成立,創辦人為三個以色列人,Shimon Elkabetz、Rei Goffer 及 Itai Zlotnik。創業的想法則源自他們三人在軍隊中的經驗。

(延伸閱讀有關 ClimaCell:你口袋裡的手機、他眼中的黃金!這間新創公司把手機變成微型氣象站,用精準氣象預報發大財!

Tomorrow.io 創辦人,從左至右:Rei Goffer、Shimon Elkabetz、Itai Zlotnik。圖片來源:Xconomy

服役期間,Elkabetz 及 Goffer 在以色列空軍,Zlotnik 在以色列國防軍的精銳突擊隊,三人常遭遇與天氣有關的瀕死經歷。例如在空中和地面上,經常會遇到意想不到的霧或雨,不僅會影響能見度,甚至可能取消任務。他們覺得必須有更好的追踪天氣和預報天氣的方法,於是開始尋找解決方案。

Zlotnik 之前曾與特拉維夫大學(Tel Aviv University)的 Hagit Messer-Yaron 教授一起工作,研究使用行動網路來監測天氣模式的可能性。他們開發了這項技術,並將其申請專利,使之成為可行的商業產品。之後 Zlotnik 前往美國麻省理工學院史隆商學院唸 MBA,Goffer 前往麻省理工學院史隆商學院和哈佛大學甘迺迪政府學院唸 MBA / MPA 雙學位,Elkabetz 則就讀於哈佛商學院。

2. 用物聯網(IoT)建立高清氣象地圖

當今大多數的天氣預報模型,都是依賴政府機關 20 世紀的雷達追踪系統,和昂貴的衛星技術所取得的數據,經過複雜的電腦運算後做成預測。而坊間的天氣預報公司,則是從政府機關取得氣象資料後加以重新包裝,成為自家的氣象分析及報告。但由於各家的資料來源都一樣,所以預報的結果也差不多,沒有誰較準或不準的問題。而缺乏相互較勁的結果,對改進氣象預報的準確度便沒有多大助益。

天氣預報的準確性和時機,對於許多需要根據天氣狀況做出決策的組織而言至關重要。例如乾旱將會對農作物的生產產生什麼影響?在多洪水災害的地區,辦公大樓需要多少保險?長時間的熱浪將會如何影響零售業等?如果天氣預報不準,這些組織將會面臨嚴峻挑戰。

Tomorrow.io 試圖改變這種狀況。他們認為要改善預報準確度,關鍵在於觀測的儀器及方法。當今大多數的氣象觀測儀器,都是 50 多年前推出的,從那以後便沒有突破性的發展。而根據世界氣象組織(WMO)的統計,目前全球有超過 22,100 個氣象觀測據點、包括 10,000 個地面氣象站、1,000 個空中氣象站、7,000 艘觀測船、100 個固定浮標及 1,000 個漂流浮標、數百個氣象雷達、3,000 架商用飛機,以及 30 多個氣象衛星及 200 個研究衛星等,形成一個全球的氣象觀測網路。

這樣的規模看似龐大,但從天氣預測的結果來看,觀測器的數量及方法似乎仍有不足。如何能大量擴充觀測器的數量,而又不必耗費龐大的建置經費,Elkabetz 三人便想到了用行動網路來監測天氣模式的這項技術。利用全球數以億計的手機、筆記型電腦等物聯網(IoT)裝置,蒐集來自無線網路、衛星、雷達和其他感應器的多層數據,以建立高清的氣象地圖。這些地圖的空間解析度達到數百米,是當前解析度的兩倍,可以提供以分鐘為級距,以街道為劃分的天氣預報。

當空氣中的水氣增加或空氣品質不良時,手機等行動通訊的訊號品質便會受到影響。Tomorrow.io 蒐集這些訊號數據及天氣變化的圖像,進行分析及研究後,了解數據與天氣變化的關係。數據依用途加以調整後即可用於預測目的,而降雨在圖像上的位置及方式,即可用來估算隨著時間的變化,這些降雨會出現在哪些地方,以及用什麼方式出現。

由於天氣幾乎會影響到我們周圍的所有事物,而室外任何連線的設備都可以成為虛擬的天氣觀測器,Tomorrow.io 便以全球數以億計的觀測器,即時的觀察當時的天氣,並透過人工智慧及大數據,建立天氣預測模型。這項技術吸引了總部位於孟買的塔塔集團(Tata Group)對 Tomorrow.io 的前身 ClimaCell 進行大量的種子投資,於是 ClimaCell 便在 2017 年將業務範圍擴展到印度。

3. 發揮「鯰魚效應」,為緩步產業帶來新氣象

ClimaCell 的技術非常適合應用在印度和其他開發中國家。由於無需額外建置昂貴的硬體設備,因此可以立即透過他們的軟體獲得非常準確的天氣預報結果。例如農民能有更佳的監測和預測降雨,而能計劃下一步行動並提高產量。而在防災方面,印度每年平均有 3,400 人因為山洪暴發而喪生。ClimaCell 將能提供更準確的警報和更長的應變時間來大幅減少傷亡數字。

ClimaCell 的使用者包含政府機關及民間企業,例如美國空軍、達美航空、捷藍航空、墨西哥航空、Google、Uber、Ford、Intel、Amazon 雲端服務、Fox 體育台及美國網球協會等。用戶能以訂閱方式,透過網路使用 ClimaCell 的氣象軟體;或是安裝系統,透過應用程式介面(API)取得更精細的數據。

2021 年 3 月,ClimaCell 取得 7,700 萬美元的 D 輪融資,公司的整體融資金額達到 1.85 億美元。而為了協助用戶掌握更精準的「明天」,ClimaCell 也正式更名為 Tomorrow.io。除了應用無線網路架構及物聯網設備蒐集天氣資訊外,Tomorrow.io 還將發射一組配備小型雷達的天氣衛星,以增進他們的監測及預測天氣能力。

圖片來源:TechCrunch

Tomorrow.io 的使命,是協助政府、企業及組織,有效掌控與天氣相關的風險,並成為全球最大的氣象預報公司。由於看到 Uber 及達美航空等用戶的業績在 COVID-19 期間衰退,Tomorrow.io 便分散客戶群,致力擴充其他物流用戶。例如美國及墨西哥的鐵路運輸業者、無人機、自動駕駛及電動車業者。

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做為一家「軟體即服務」(SaaS)企業,Tomorrow.io 近兩年的「淨收入留存率」(Net Revenue Retention Rate,簡稱 NRR Rate)為 200%,每年合約價值(Annual Contract Value,簡稱 ACV)成長 850%(註:NRR 顯示訂閱用戶長期的價值,及衡量留住並增加付費用戶營收的能力。NRR 是 SaaS 企業的成長指標,較高 ACV 產品會有較高的 NRR。以中小企業為主的 SaaS 公司,良好的 NRR 為 90%;以大企業為主的 SaaS 公司,良好的 NRR 為 125%)。

(有關 SaaS,這個音檔裡有更詳盡說明:個人如何用「SaaS 模式」成功?從台灣獨角獸「沛星」在日本上市說起…

Tomorrow.io 的 CEO Elkabetz 說:「我們的目標是從根本上改變氣象學,成為已開發國家和開發中國家裡,最準確的天氣預報公司。」而看到 Tomorrow.io 從一家單純銷售天氣資訊的公司,變成一家即將進入外太空的 SaaS 企業,其他天氣預報公司感受到了產業變革的氛圍,也打算儘快離開舒適圈,建立資料分析平台,轉型成為軟體公司。而這股求變的力量,便是新創公司在原本一片祥和的產業中,所能發揮的「吹皺一池春水」的能力。藉由他們加入後所引發的「鯰魚效應」,為進步緩慢的產業帶來革命性的「新氣象」。

(本文經 創新拿鐵 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題,原文標題為 〈用全世界的手機訊號來預測天氣?!這家氣象公司能告訴你下一分鐘/下一條街的氣候 〉。首圖來源:Wikimedia Commons CC Licensed

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