新近发表的论文“数据端到输出端驱动的天气预报”[1]引起了人们的关注，该文提出直接从气象监测数据出发高精准预测天气的新方法。这种关注与本文发表于高大上的Nature有一定的关系，而其实类似的看法几年来多次被提出，例如多作者论文“面向红海天气、气候和海洋应用的数据端到预报端分析与预测系统研究”[2]就有同一方法的详细叙述，尽管两篇论文之间的作者中没有任何交集。有趣的一点是，文中提到预报的时候，所用的词汇是“Prediction”而非“Forecast”。
引发人们兴趣的一点是文中提到的从数据端到预报端、不经过理论计算的预报为什么是可行的。这一点可与AI为何能写诗、作画相对比。
人类语言的特征是词汇可以穷尽，因此在不发生变化的情形下，AI可以快速穷尽所有可能的表达方式，并从中找到一种让AI使用者满意的表达；这样的表达是多解的，因此当AI提供其中一种选择时，AI使用者可能会感到满意，进而赞叹AI的能力。但若语言本身发生变化，例如语法和词汇与原先显著不同时，大语言模型就无法应对了。
在大气系统的情形下，目前已有的数据远未穷尽所有的可能性，从中找到若干预报文本并非难事，但要确保预报成功却是难事，某一次或某几次预报成功并不说明问题，过去没有大气科学和计算机的时代，人们单靠日常经验也有说对的。若数据不与科学理论相结合，预报的成功率不可能很高，而且随着时间的推移，预报文档的生成受到越来越多的历史数据的干扰，给出的预报必然是或然性的，因为AI将不得不从多种可能性中作出选择。如果要列出所有的选择，那么预报的意义就大大下降了。
让AI写诗、作画，刚开始时会有一定的新鲜感，但时间一长，就会变得像是陈词滥调，而且AI写诗、作画的能力只能在陈词滥调中打圈圈。要想突破这一点，AI必须要有研究能力，而不仅仅只是学习能力。要求AI预报天气，其结果也是类似的。
历史上曾经有过类似的争论。如果预报不需要科学理论，只要有数据就行了，那么科学理论就成为冗余的，只要有数据就能达到所有的目的。然而这是可能的吗？
在科学史上，19世纪是经验科学快速发展的时期，当时提出的一个问题是，既然从数据可以得到经验定律，那么理论还有什么必要？对此英国科学家W.惠威尔指出[3]，依照归纳法只能得到经验定律，而不能得到完整的科学原理体系，而这种情形下所作出的预测是有局限性的，经验定律受限于应用条件，一旦越出便不再成立。惠威尔本人关于潮汐的研究可以作为一个说明的案例，19世纪上半叶，惠威尔首次绘制全球同潮图，推动潮位观测数据与牛顿和拉普拉斯潮汐理论相关联[4]。此后的发展证实，仅有潮位观测数据是难以完成全球潮汐预测的，而计算机时代的潮汐理论却完全胜任全球潮汐预测[5]。20世纪中期美国物理海洋学家H.M.斯托梅尔也通过墨西哥湾流案例来说明这一点[6]，在他写作《湾流》专著之前，西大西洋的现场观测已进行了多年，但直到西向增强理论的提出，现场观测结果才得到有效解释。惠威尔和斯托梅尔都主张数据和理论的融合。
那么，要想预测天气，一个不依赖于理论的大数据模型与另一个将数据与理论融合的大数据模型相比，那个更好？从围棋对弈的案例来看，虽然AlphaGo对人类棋手具有压倒性的优势，但面对基于围棋棋理的AlphaZero，前者完败。以此类推，天气预报问题上，数据与理论融合的大数据模型将会完胜，End-to-end方法将是昙花一现的，不具有持久的生命力。
参考文献
[1] Allen A, et al., 2025. End-to-end data-driven weather prediction. Nature, 10.1038/s41586-025-08897-0.
[2] Hoteit I et al., 2021. Towards an End-to-End Analysis and Prediction System for Weather, Climate, and Marine Applications in the Red Sea. Bulletin of the American Meteorological Society, 102, E99-E122.
[3] Whewell W, 1833. Essay towards a first approximation to a map of cotidal lines. Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 123, 147-236.
[4] Whewell W, 1840. Philosophy of the inductive sciences. London: Longmans.
[5] Schwiderski E W, 1980. On charting global ocean tides. Reviews of Geophysics and Space Physics, 18, 243-268.
[6] Stommel H M, 1958. The Gulf Stream: a physical and dynamical description. Berkeley: University of California Press.
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