1、1“云计算”改变防洪减灾的未来2010 年 5 月 17 日2010 年 6 月 9 日一、 云计算深刻改变未来读后感1. 云计算深刻改变未来介绍了云计算的起源和发展，和基于云计算的典型应用。有助于认识、理解和思考云计算如何改变水文的未来。云计算的突出特点是，信息资源和信息能力都可以从互联网上获得，因此可以无限扩大，只要用户提出需求，就可以得到满足。水文学科要珍惜这次发展的难得机遇。2. 云计算计算系统具备的计算特点优势在于：大规模、平滑扩展、资源共享、动态分配。3. 云计算的服务：服务的类型：XaaS以基础架构服务（Infrastructure as a Service, IaaS ）以平台
2、服务 （Platform as a Service, PaaS ）以软件服务 (Software as a Service, SaaS )服务的需求：A. 事务处理及数据库类（金融，电信计费，）i. 处理传送比率高；ii. 服务质量（可信度）要求高；iii. 数据高峰时段处理；B. 分析及高性能运算类i. 计算集中密集；ii. 输入输出带宽要求高；iii. 内存需求占用大；C. 商业业务类i. 海量数据和多用户；ii. 服务质量要求高；iii. 内存和缓存需求大；iv. 服务质量（可信度）要求高；D. 互联网及合作类i. 高并发线程和服务请求的瞬间大量增长；ii. 服务质量承诺低；云计算适合服
3、务的对象在信息三维空间定位：1. 信息资源量大（数据存储、传输、同化、更新） ；2. 信息处理能力（检索、运算） ；3. 服务质量要求高（可信度、癕余度（高峰与平时差别大） 、海量用户） ；中华大辞典的编写工作可作为范例（云计算的运算能力没有充分利用）马应九曾提出两岸合编一本中华大辞典 ，刘兆玄提出了更好的方式用“云端数据库”的方式，让所有人都可以使用，与时俱进，不断更新，还有更大的发展空间。马应九曾提出两岸合编一本中华大辞典 ，刘兆玄提出了更好的方式用“云端数据库”的方式，2让所有人都可以使用，与时俱进，不断更新，还有更大的发展空间。在中文使用上，还有一个重要的理念，就是海峡两岸使用的中文字
4、体。就像我在美国念书的时候接触到的许多中文学校，一千所刚开始都是台湾来的，后来大陆也来了，大家开很多次的会，希望商量出一个共识，结果都没有办法解决彼此的歧见。但是从另外一个方面来看，从中文计算机化、计算机中文化之后慢慢地也不是问题了。从另一方面看，也许，去年我提出来希望大陆推出“识正书简” ，认识正体字(即繁体字，编者注） ，但是书写的时候写简体字、简化字都没有关系，是一个可以考虑的方案。“识正书简”的构想，最主要也是考虑到文化传承的问题，我记得刘会长还在当（台湾）清华大学校长的时候，说他有一次到湖南长沙参观马王堆的出土文物。那个地方很有名，汉王朝的金缕玉衣，还有汉墓女尸都是轰动的一个出土文物
5、。他在那边读汉隶，后面有一对外国夫妇看见他在念，觉得好奇就拍拍他的肩说“Are you reading that?”（你在读它吗） ，他说 “Of course.”（当然） ，他们说你怎么可能读两千年前的文字呢，他说台湾人都会读，但是大陆的导游就不一定会读了。【南方周末】本文网址：http:/ 水文科学的百科全书 EHS第一章的读后感开篇提出一个首要的问题 “什么是水文学科的基础理论”水文学是以地球表面上下的水为研究对象，涵盖水的存在，循环和分布，化学和物理性质，以及它们与环境，包括生物的相互作用（NRC，1991） 。由于其中心是水，使水文学在地球系统科学中占有独特的地位，并且使水文学与其他
6、学科紧密地联系在一起，如气象学，气候学，地形学，水文地质学和生态学等。水文学作为一门应用科学，它与世界的水资源的数量和质量，预报及减轻水旱灾害等都有非常紧密的关系。水文学的理论支撑是什么？基础是什么？不少学科以代表多数科学家理念的，先构建成一个基本方程式作为出发点的第一准则，一般都是从该基本方程式出发，再转向各个特定的问题，如：针对某些特定的过程，研究如何概化，怎样量测，如何模拟等。基础理论对所有这些研究具有指南的作用，并通过各个分支课题研究成果反馈，使共同的理论得到进一步发展。在这方面，水文学是不同于其他自然科学。是否存在有水文基本方程式呢？答案是肯定的，水文学中有多个，其中最重要的是在一定
7、时段内和一定空间范围内的水量平衡。就是“水量平衡方程式” 。有人就认为水文学的中心任务是解决水文平衡方程式。传统的应用事例是根据流域的长时段的降水和径流观测，用来计算蒸散发平均值，而且应用到各种时空尺度。水平衡方程式是可以称为水文方程式，并且应用到各种尺度。另一个方程式是能量平衡方程式，主要是用于气象科学，而且在水文学中，在研究有关融雪和蒸发过程起重要的作用。动量平衡方程式主要应用在明渠水力学中。但是，如果只有这两个平衡方程式，显然是不足以完整描述水文系统的运动变化过程。水文平衡方程式和能量平衡方程式并不能作为水文学出发点的第一准则；无法概括、模拟和预报水文循环的过程，水文学科研究必须包括水文
8、循环的所有各个环节，在所有各个不同的时空尺度上，各种不同的特征。但是，水文学的各个分支的研究思路，还是存在有相似性。这是由于所研究的水文过程的性质所决定的，都是量测、模拟、定量分析和预报水文特征的时空变动特性，研究其的基本准则，和定量表述水文过程的方法（不论是统计的还是确定性的） 。现有的水循环量测方法，描述和预报形成多年来沿用的传统思路和方法，对于不同水文过程是非常相似的。水文学的不同分支显现出明显的相似性，可以看作是水文科学基础。3水文过程就是水量平衡和能量平衡，为什么要提出水循环的“组合（整合） ”理念作为水文研究的核心问题？Why organization is an issue? 如
9、果水文研究以水循环的“组合（整合） ”为核心，对水文学科发展有什么启示？水文过程的因果关系十分简单，就是水量和能量平衡的过程；而全球的水循环却非常复杂，复杂根源就在于存在时空的“组合（整合） ”，由于其中除了确定性的因果联系之外，还存在大量的非因果性的非确定性的联系，因此“组合（整合） ”也就成为水文学中一个核心的科学问题。显然，水循环要比在不同容器中水的交换更为复杂得多。事实上，有人早已指出存在很多个水循环路径，循环有多种不同的时空尺度。在同一地区的降水和蒸发水局地的水循环，水还可以在当地的不同部位停留，停留的时间尺度也有不同。全球的水循环通过地面蒸散发与全球的能量循环相联系。对水循环的认识
10、也是认识水流所带动的物质流（例如营养物，悬移物）的关键核心理念。水文的时空过程，在所有的尺度上，都具有令人惊叹的变动性，这已由观测成果所证实了。水文学感兴趣的水文过程，其尺度的变化幅度也是非常巨大，从最小的个别土壤孔隙，大到跨洲际空间。下渗的变化十分迅速是以秒计，而地下水面的变化则非常缓慢，需要经过数十年之久才会显现（详见有关章节） 。事实上任何水文过程的定量分析途径，都需要先选定有关时空变动的尺度。多种地球物理因素，如气候、土壤、植被、地形、地质和人类活动，都会控制和影响水文变动的过程。在不同底座上，存在有多种不同的外部因素组合，又通过水文系统的繁衍（放大） ，就极大地丰富了水文变动在时空尺
11、度上的形态。水文变动的形态，是与其成因过程是有密切联系的。虽然 Schumm(1991)指出：多个非线型过程的叠加有可能产生相同的形态的过程，不过作为结果的水文变动过程形态，还是能够探求其成因过程特性的。对水文变动形态的考察，有助于更有效地量测和更精确地预报。在水文的变动过程中，虽然所受到影响的因素是确定的，但是存在有多种不同的组合（整合）方式，带来了可观的不确定性。组合方式略有不同，就会影响水文过程时空变化的连续性。对所有尺度的水文过程，主要是表现为水文过程的调蓄性能。组合(整合) 方式是取决于水体所在的位置及其边界，是属于土壤孔隙中的大孔隙流，还是土壤颗粒间的渗流。地表流则包括：坡面流、小
12、溪流、河道流等，还有挟带固体物质的水流运动，包括泥沙冲淤过程等。在时域上，有的性质是属于孤立事件的性质，就是在相对较短时间内集中发生的事件群，诸如径流、冲淤、迁移。极值和特异值的出现等是水文过程与环境之间的组合（整合） 。多4数水文过程更加明显地是属于在时间和空间的组合（整合） 。因此，为研究水文过程时空分布“组合（整合） ”的相似性（规律） ，不太可能通过理论解析途径得出通用的公式、模型。有关理论模型和理念只能适用的范围，相对于水文学者感兴趣的系统（流域、土壤含水层、河段）来说，就过于简化和理想化了，尺度一般是过小了。水文研究的对象，需要描述和模拟的水文过程，在空间上是集总的流域，河流水系，
13、非均匀和非稳定流，各向非一致的含水层，在时间上是相当长的时段平均值或极值。水文研究必须补充一些通过实测资料的归纳得出的，经验性的水文规律、模型、公式描述“组合（整合） ”的相似性。形成了不同于理论解析的水文学科所特有的“水文途径” 。“水文途径”具有下列特性：a) 水文学中除了水平衡关系之外，补充应用有关通量的定律 flux law ，其形式多数是通量和梯度之间的经验关系，反映时空分布的组合（整合） 。如明渠水流的曼宁公式，地下水的 Darcy，小面积雨洪推理（合理化）公式等。有关变量的时空分布作了简化。公式中设置一些待定系数，可以利用实测资料反推。b) 多数规律、公式、模型是属于经验性的，只
14、能应用在特定的条件，而且必须经过实际资料的检验或率定。基本资料的可靠性、一致性和代表性，成为水文研究必须重视的问题。c) 其中部分规律、公式，在其他学科中也有所应用。三、防洪减灾决策支持系统 云计算的另一个广阔天地防洪减灾过程是一个海量因子，时空复杂组合（整合）的过程。而人类认知的水平还很不成熟，对于洪水根本无法做到像星球运动那样科学的预测（有些与经济学相似，见下列附件回归经济学的“文学”传统？ ） ，基本上属于趋势外推性质。防洪减灾决策的基础很不坚实，存在可观的不确定性。长江 1998 年洪水为例：上游宜昌洪水流量过程，七、八两月共有 8 次超过50,000 m3/sec 。中游干流 359
15、 km 河段水位超过历史最高水位。 （附图 1）特点之一：降雨量并不大，但雨量的时空分布对防洪非常不利；98 年在长江中游，成灾暴雨在主要雨区范围内， 530mm；而 54 年，相同地区的时段面平均雨量为 960mm；98 成灾雨量 / 54 成灾雨量= 55.2%。暴雨分布和变动过程与成灾洪水运行相互叠加组合，见附图 2。特点之二： 洪水水量可观，但并非罕见。特点之三： 干堤全线安全抗御超标洪水。目前可行的发展途径在于充分利用一切可以利用的信息（历史的、实测的、遥感遥测的、） ，运用最有效的手段，模拟演算雨洪过程可能的发展和演变，考虑各种可能的防洪减灾措施，并给出发生各种后果的风险。5因此，
16、如果走这条路，云计算具有广阔的天地。附件：回归经济学的“文学”传统？作者: 姚洋（北京大学中国经济研究中心教授）2009-10-14 19:27:41威廉森和奥斯特罗姆同时得奖，尽管诺贝尔奖委员会对威廉森和奥斯特罗姆的奖励都是在“经济治理”领域，但是，他们的工作几乎没有什么联系。惟一的原因，似乎是他们都不是那种大量使用数学或统计模型的“高技术”经济学家。诺贝尔奖委员会的用意似乎是在鼓励经济学家回归“文学”传统。金融危机正在改变人们对经济学和经济学家的看法，就连一向回避现实争论的英国女王也开口问经济学家：“为什么经济学家没有预测到这次危机？”那么，经济学是否会回归“文学”传统呢？依我看，经济学从
17、来就没有成为“科学” ，瑞典中央银行设立“诺贝尔经济科学奖”本身可能就是一个错误。按照目前学界普遍接受的由托马斯库恩给出的对“科学”的定义，一门学问是否是“科学” ，要看它的预测是否是可以被证伪的。为什么是“证伪”而不是“证实”呢？因为迷信的预测在一定条件下是可以被证实的，但它永远不能被“证伪”迷信告诉你死后可以升天，你能证明那是不可能的吗？经济学家则像卖狗皮膏药的江湖郎中，什么病都治，什么病都治不好。经济学从来没有脱离“文学性” ；就预测而言，它从来没有比历史学做得更好。经济学家应该更谦虚一些，不要以为有了“诺贝尔经济科学奖”就以为经济学真的变成“科学”了。经济学的任务不是预测，而是像历史学那样，解释过去发生过的事情。附图 1 长江中游干流 1998 年最高水位图附图 2， 宜昌站 1998 年洪水流量过程线附图 3， 长江中游 1998 年暴雨分布图2010 年 6 月 9 日 南京水文所“头脑风暴”讨论会后
