人工智能时代，天气如何预报

    ①天气预报的发展，经历了从定性预报、描述性预报向数字化、网格化预报的过程。比如，我国气象部门原来发布的城镇天气预报，内容只包括2400多个城镇的天气现象、高低温和风速风向预报，频次也只是一天三次，预报的时间精度和空间精度不够高。

    ②2012年，国家气象中心推出了一个新的预报产品，即大城市精细化预报，该产品把全国省会城市、计划单列市24小时内的天气预报进行细化，每6小时开展一次预报，降水量可以预报到毫米。但即便这样也不够精细，不能满足各行业及公众的需求。

    ③于是，“网格预报”这一概念被引进到我国的精细化预报业务中。如何理解它呢?可以这样比喻，就像地球上的经纬网一样，我们可以把中国以及每个城市所在的区域分解成许多个5公里×5公里甚至1公里×1公里的网格，而公众就是生活在这样的一个个网格中，每个网格中的天气情况也会有所差异。与原来的定点预报相比，它在空间上更加精细，也更具针对性。拿北京的预报来说，原来的预报只是以南郊观象台这一个点的气温、降水等来代表整个城市的天气情况，但通过开展网格化预报，北京的天气不再由一个定点来反映，针对北京的气象服务和天气预报可以精细地反映在整座城市每个不同的网格之中。网格化预报的精细程度不仅体现在空间上，还反映在可以每天以更高频次更新和发布上。原来一天的天气预报只会涉及一种天气现象，现在网格化预报可以做到全国范围内逐3小时预报。随时随地，公众都能了解到自己当前所处的网格未来是什么样的天气，能够清楚地了解气温、降水、风等多个基本气象要素。除了对陆地上的网格进行预报外，气象部门还将我国的责任海区划分为多个10公里×10公里的网格，并进行海上能见度、海上大风等要素的精细化预报。

    ④在原先的预报产品中，公众接触较多的就是气温、风和天气现象这三个要素，而当前的陆地和海洋预报产品就已细化到四大类__个气象要素。第一类是基本要素，即气温、降水、降水相态、风、云量、相对湿度等。以前，12小时的预报中就只反映一个要素值，现在有了更精细的逐3小时预报，可以反映不同时段的要素值。第二类是环境气象要素，包含雾、霾、沙尘暴、能见度等。第三类是灾害性天气要素，包含短时强降水、雷暴、雷暴大风、冰雹等强对流天气预报。第四类是海上气象要素，在产品中具体体现为海上大风、海上能见度、海上天气现象等预报。

    ⑤与以前的天气预报相比，网格预报是精细定量的数字化预报。在方便公众获取更精准更精细的天气预报之余，还将有助于预报员开展高影响天气预报和气象灾害风险预报预警，同时基于精细的智能网格预报开展的地质灾害、暴雨洪涝、高温干旱等影响预报准确率也会大大提高。

    ⑥未来，气象部门还将发展结合物理机理与数值预报大数据挖掘应用的智能预报技术。一方面，基于数值预报机理的数理统计形成复杂预报模型、预报方法；另一方面，通过基于气象大数据的挖掘萃取、机器学习等，人工智能将与天气预报更深入地结合。

    ⑦人工智能对预报提出了挑战，但也给人类带来机遇。击败世界围棋排名第一人柯洁的“阿尔法狗”发展到现在，已经脱离了靠大量棋谱来“喂养”的阶段，凭深度学习就能不断进步。气象与围棋都有所不同，围棋虽然内部机理比较复杂但规则相对简单，而气象是个更为复杂的系统，受影响的因素太多。比如降雨，即便水汽、湿度条件都满足了，但大气没有抬升水汽无法凝结，空气中没有“凝结核”，雨滴也不会长大掉落地面。因此，“智能”并不意味着预报员在这一过程中毫无“用武之地”。预报员的优势在于丰富的经验和对关键天气形势的把握，在智能预报发展过程中，预报员多年的预报经验可以用来“喂养”机器和模型。在灾害天气过程的预报服务中，预报员仍将发挥关键作用。

（作者：宗志平 薛峰，有改动）

中国石拱桥

茅以升

    ①石拱桥的桥洞成弧形，像天上的虹。我国古代神话里说，雨后彩虹是“人间天上的桥”，通过彩虹就能上天。我国的诗人爱把拱桥比作虹，说拱桥是“卧虹”“飞虹”，把水上拱桥形容为“长虹卧波”。

    ②石拱桥在世界桥梁史上出现得比较早。这种桥不但形式优美，而且结构坚固，能几十年几百年甚至上千年雄跨在江河之上，在交通方面发挥作用。

    ③我国的石拱桥有悠久的历史。《水经注》里提到的“旅人桥”，大约建成于公元___年，可能是有记载的最早的石拱桥了。我国的石拱桥几乎到处都有。这些桥大小不一，形式多样，有许多是惊人的杰作。其中最著名的当推河北省赵县的赵州桥，还有北京丰台区的卢沟桥。

    ④赵州桥横跨在洨河上，是世界著名的古代石拱桥，也是造成后一直使用到现在的最古的石桥。这座桥修建于公元605年左右，到现在已经一千三百多年了，还保持着原来的雄姿。到解放的时候，桥身有些残损了，在人民政府的领导下，经过彻底整修，这座古桥又恢复了青春。

    ⑤赵州桥非常雄伟，全长50.82米，两端宽9.6米，中部略窄，宽9米。桥的设计完全合乎科学原理，施工技术更是巧妙绝伦。唐朝的张嘉贞说它“制造奇特，人不知其所以为”。这座桥的特点是：（一）全桥只有一个大拱，长达37.4米，在当时可算是世界上最长的石拱。桥洞不是普通半圆形，而是像一张弓，因而大拱上面的道路没有陡坡，便于车马上下。（二）大拱的两肩上，各有两个小拱。这是创造性的设计，不但节约了石料，减轻了桥身的重量，而且在河水暴涨的时候，还可以增加桥洞的过水量，减轻洪水对桥身的冲击。同时，拱上加拱，桥身也更美观。（三）大拱由28道拱圈拼成，就像这么多同样形状的弓合拢在一起，作成了一个弧形的桥洞。每道拱圈都能独立支撑上面的重量，一道坏了，其他各道不致受到影响。（四）全桥结构匀称，和四周景色配合得十分和谐；桥上的石栏石板也雕刻得古朴美观。唐朝的张鷟说，远望这座桥就像“初月出云，长虹饮涧”。赵州桥高度的技术水平和不朽的艺术价值，充分显示出了我国劳动人民的智慧和力量。桥的主要设计者李春就是一位杰出的工匠，在桥头的碑文里刻着他的名字。

    ⑥永定河上的卢沟桥，修建于公元1189到1192年间。桥长265米，由11个半圆形的石拱组成，每个石拱长度不一，自16米到21.6米。桥宽约8米，路面平坦，几乎与河面平行。每两个石拱之间有石砌桥墩，把11个石拱联成一个整体。由于各拱相联，所以这种桥叫做联拱石桥。永定河发水时，来势很猛，以前两岸河堤常被冲毁，但是这座桥却极少出事，足见它的坚固。桥面用石板铺砌，两旁有石拦石柱。每个柱头上都雕刻着不同姿态的狮子。这些石刻狮子，有的母子相抱，有的交头接耳，有的像倾听水声，有的像注视行人，千态万状，惟妙惟肖。

    ⑦早在13世纪，卢沟桥就闻名世界。那时候有个意大利人马可·波罗来过中国，他的游记里，十分推崇这座桥，说它“是世界上独一无二的”，并且特别欣赏桥栏柱上刻的狮子，说它们“共同构成美丽的奇观”。在国内，这座桥也是历来为人们所称赞的。它地处入都要道，而且建筑优美，“卢沟晓月”很早就成为北京的胜景之一。

    ⑧卢沟桥在我国人民反抗帝国主义侵略战争的历史上，也是值得纪念的。在那里，1937年日本帝国主义发动了对我国的侵略战争。全国人民在中国共产党领导下英勇抗战，终于彻底打败了日本帝国主义。

    ⑨为什么我国的石拱桥会有这样光辉的成就呢？首先，在于我国劳动人民的勤劳和智慧。他们制作石料的工艺极其精巧，能把石料切成整块大石碑，又能把石块雕刻成各种形象。在建筑技术上有很多创造，在起重吊装方面更有意想不到的办法。如福建漳州的江东桥，修建于八百年前，有的石梁一块就有二百来吨重，究竟是怎样安装上去的，至今还不完全知道。其次，我国石拱桥的设计有优良传统，建成的桥，用料省，结构巧，强度高。再其次，我国富有建筑用的各种石料，便于就地取材，这也为修造石桥提供了有利条件。

    ⑩两千年来，我国修建了无数的石拱桥。解放后，全国大规模兴建起各种形式的公路桥和铁路桥。其中就有不少石拱桥。1961年，云南省建成了一座世界最长的独拱石桥，名叫“长虹大桥”，石拱长达112.5米。在传统的石拱桥的基础上，我们还造了大量的钢筋混凝土拱桥，其中“双曲拱桥”是我国劳动人民的新创造，是世界上所仅有的。近几年来，全国造了总长二十余万米的这种拱桥，其中最大的一孔，长达150米。我国桥梁事业的飞跃发展，表明了我国社会主义制度的优越性。

【材料一】

食品安全风险类型

    我国食品安全风险中新旧风险交替，主要表现为：一方面微生物污染、农兽药残留、添加剂等传统的食品安全风险仍然是主要的风险类型；另一方面随着现代农牧业和食品工业的发展，新材料、新技术、新工艺的应用以及新的消费方式带来了新型食品安全风险。

2017年我国食品抽检总体不合格率为2.4%。其中食品添加剂超范围、超限量使用，占不合格样品的23.9%。特别是粉条粉丝、面制品中铝超标问题尤其突出。造成这些问题的主要原因是部分中小食品企业整体素质不高，为了延长食品保存期，强化感官特性，不顾法律法规要求，超限量、超范围地滥用食品添加剂。

    此外，以转基因技术为代表的新技术、新产品类风险备受关注。2016年农业部调研发现，我国部分省份存在转基因作物非法种植现象。转基因产品的规范化管理与民众的知情权的保护成为亟待解决的问题。

（摘编自《2019年中国社会形势分析与预测》

【材料二】

________________

    在工业和医学领域，甲醛是一种应用广泛的有机物，但在食品行业，它是非法添加物。因此，不允许将甲醛添加到食物中，只要添加就是违法。

    尽管有人认为甲醛在食物中的防腐效果并不好，在面条中添加甲醛没有意义，但是面条等食品中检测出甲醛的案例并不少。比如，2016年陕西榆林一家面店的老板为了延长面条的保质期，从网上购买甲醛，生产面条时添加其中。警方及时将面店老板抓获，他供认不讳，最后被判刑一年并作罚款处理。

    除了直接添加甲醛，食物中的外来甲醛还可能来自甲醛次硫酸氢钠。甲醛次硫酸氢钠是

    一种化工原料，俗称“吊白块”，国家已明令禁止将其作为添加剂加入食品，但是由于它可以改善食物的口感和外观，一些不法商贩在食物生产过程中将其掺入，严重损害了消费者的身体健康。

（摘编自《科学画报》2019年第3期）

【材料三】

消费者担心 食品安全问题调查

    食品安全已经越来越成为不同类型消费者共同关注的热门话题。消费者担心哪些方面食品安全问题？相关机构进行了一项关于食品安全的调查。

消费者担心食品安全问题

【材料四】

________________

    近年来，中小学生食物安全引发全社会高度关注。日前，教育部、国家市场监督管理局、国家卫生健康委员会联合发布《学校食品安全与营养健康管理规定》，针对学校集中用餐安全问题作出部署，为保障师生的食品安全提供了坚实基础。

    从目前情况看，我国的“学校集中用餐”制至少有三方面可以进一步完善。首先，应确定校级以上的“学校集中用餐”责任主体，由责任主体负责制定地区餐费标准，设置非营利机构或委托有资质的餐饮企业，以属地为中心形成统一的采购、制作、运输系统，改变目前自办食堂、委托、外包、外购等状况。其次，进一步健全法规体系。对食堂面积、设施设备条件、人员资质等可以在就餐过程中学习食材生长、饭菜烹调、学校餐食制作及运送、健康合理膳食等方面的知识，为健康人生打下基础；通过备餐及分餐过程中的小组分工培养合作能力；通过收拾餐具、我后打扫过程培养责任心。最重要的是，体验到与同学一起吃饭的乐趣。因此，“学校集中用餐”应纳入旨在促进学生健康发展、有目的、有计划的“食育”范畴，而不是只限于顾及安全与健康的“就餐”行为。

（摘编自《人民教育》2019年第8期）

水豚抗癌的秘密武器

邱宸玥

    ①南美洲生活着世界上最大的啮齿类动物——南美无尾大水鼠，又称水豚。水豚常年栖息在河畔、沼泽等各类靠近水的低地，以食草为生。水豚的体重是同类啮齿类动物（比如老鼠、天竺鼠）的60多倍，身长可达1.3米。

    ②虽然水豚身材高大，很威风，但“大”也有“大”的麻烦，除了需要更多的食物来补充能量，水豚似乎也面临一着更高的患癌风险。有理论认为，假如每一个细胞都有着一定概率发生癌变，那么拥有更多细胞的动物将有更大的概率患上癌症。但这种理论并非处处适用。就以大象为例，其体型是老鼠的好几千倍，但至今并未发现其患癌可能性更大，南美洲的水豚也是这样的幸运儿。

    ③那么，水豚到底是如何剿灭癌细胞的呢？科学家研究水豚的基因发现，它们的免疫系统能更好、更快地检测出并破坏分裂太快的细胞。也就是说，水豚有一套独特的癌症免疫疗法。

    ④一般来说，在人、老鼠或是其他哺乳动物体内，细胞会不断生长分裂直到碰到其他细胞，这种接触会使它们停止分裂或者直接死亡，该机制就是接触抑制。然而，水豚细胞对其他细胞的接触更为敏感。相比普通老鼠细胞，水豚细胞会在相当于普通老鼠1/3的细胞密度的时候就停止生长。不仅如此，科学家还发现了水豚细胞的另一个“秘密”。罗彻斯特大学的生物学家将水豚体内妁细胞放入营养液中，几天后，他们发现细胞将这些液体变成了黏黏的浆状。这些浆状的胶体由一种名为透明质酸的链状分子所组成。水豚体内的透明质酸浓度高于人类和老鼠，而且其透明质酸的长度是人类的5倍。

    ⑤这些更长的透明质酸到底是不是水豚抗癌的关键呢？科学家又进行了进一步的实验，他们将质酸分解酶加到水豚身上，发现细胞并未减缓生长速度，而是向着更厚、更大的细胞群移动，这一现象和易患癌的老鼠细胞是一样的。接下来，科学家关闭了水豚身上编译透明质酸的基因，再将致癌因子导入水豚体内，结果失去了透明质酸作用的细胞开始快速地野蛮生长。当科学家把这些水豚细胞转移到老鼠身上时，细胞迅速变为完全成熟的肿瘤。霎时间，水豚已和对癌细胞没有抵抗力的老鼠们没有区别了。

    ⑥这种更长的透明质酸本质上没有抗癌功能。最初，透明质酸的作用是使水豚的皮肤能收缩自如，以方便它们钻入窄小的岩石通道。“抗癌能力也许是个幸运的意外。当水豚体内的超长透明质酸向细胞传递信号时需要通过CD44受体，这些信号本是给细胞传达指令从而改变生长分裂情况的。在水豚身上，传递信号过程中可能。也将抗癌信息一并传达了。罗彻斯特大学的生物学家们解释道。也许透明质酸不是水豚们抗癌的唯一解释，但寻找真相的路途永远不会结束。

    ⑦抗癌物质和其机能的研究一直是科学医药领域的热门话题，水豚体内超长透明质酸的发现，给科学家带来了新的灵感和思路。，相信在不久的将来，水豚的抗癌机制会被科学家完全解密？为人类抗癌带来新的希望。

（选自《百科知识》20l9年第2期）

探秘亚洲第一“重”箭

①2016年11月3日20时43分，我国最大推力新一代运载火箭——长征五号在中国文昌航天发射场成功实现首飞，它挑战了中国火箭设计、制造、合练的最高水平。

②长征五号是我国运载火箭家族中个头最大的，你得仰头使劲看，才能从头到脚将它看周全。它的最大身高可达62米，足有二十多层楼高。当它矗立时，绝对是直入云天的震撼模样，霸气十足！

③除了身材高大，长征五号外形也相当壮硕，它的最大直径是5.2米，腰围约合16米，需十多个人才能将它合围起来。另外，长征五号的体重（起飞重量）高达869吨，相当于20多辆载重汽车的重量。

④在世界各国的现役大火箭中，长征五号是最重的，是名副其实的国际级大火箭，堪称火箭中的“巨无霸”——即使是排名第二的俄罗斯大火箭安加拉号，体重也只有770吨，远远比不上咱们的长征五号壮硕的身型。

⑤长征五号体重八百多吨，其中燃料就占了90%的分量，这些燃料都是以超低温状态填充进长征五号体内的，其中液氢的温度是零下252摄氏度，液氧的温度是零下183摄氏度，这几乎是氢、氧的低温极限。燃料温度这么低，所以长征五号绝对是“高冷哥”，它也因此被称为“冰箭”。

⑥以往的火箭，通常会选用一些有毒物质作为燃料，所以它们飞行时喷射的气体有毒，有的甚至有剧毒，对环境的危害比较大，而长征五号的燃料箱里加注的燃料是氧气和氢气，这两种气体燃烧产生的物质是水。此外，长征五号还加注了煤油作为飞行燃料。而无论氧气、氢气或是煤油，都属于环保型航天燃料，无毒、易制取，在降低火箭发射成本的同时，有效避免了环境污染。因此，长征五号是名副其实的环保箭，它的发射堪称是“环保秀”，标志着中国航天技术已走进环保通道，航天产业正在向着绿色产业转型。长征五号是大火箭，除了身体高大，动力也超大无比。为增强长征五号的动力，设计人员采用数百项革新技术，其中核心技术是研制出了大推力发动机——长征五号在芯级上使用YF—77液氢液氧发动机，助推器则使用YF—100液氧煤油发动机。这两款全新研制的火箭发动机，是中国率先尝试无毒、无污染推进剂后结出的硕果。现在，一共有八台这种大发动机被装上了长征五号。这样，长征五号全箭起飞时，推力将达到无人能敌的1060吨——九月的航天舞台上，长征五号是万众瞩目的“大力水手”，它的“动力秀”，展示的是中国航天的硬实力。

⑧说一千，道一万，火箭发射安全最重要，没有安全其他一概免谈。为确保长征五号能安全发射，箭身核心控制仪器普遍采用了“三取二”系统备份技术，通俗地说，就是每一种控制仪器都有三个同样的仪器互为备份，相当于让长征五号在每一项控制系统中拥有三个“大脑”，使它在飞天过程中能始终保持头脑清楚，临危不乱。同时，为提升火箭发射的安全性能，科研人员一丝不苟地排除一切可能带来发射事故的安全隐患，将长征五号十多万个零件全都制作得分毫不差，使其安全可靠系数从0.97提升到0.98。

⑨未来，长征五号系列火箭将完成发射嫦娥五号、空间站核心舱以及承载火星探测等重要任务。这些航天任务，都是具有里程碑意义的国家重大航天专项工程。在完成这些任务的过程中，长征五号将充分展现出它卓越的本领，让我们拭目以待！