人工智能在气候变化缓解和环境修复中的作用

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来自各个领域的科学家、工程师和商业专业人士正被号召运用他们的知识和专业技能来寻找应对全球气候变化紧急情况的答案。一些解决方案可能由人工智能实现，这不足为奇。

Jim Bellingham是自主水下机器人系统的早期采用者，也是约翰霍普金斯大学Assured Autonomy研究所的执行董事，他认为气候数据集庞大，需要收集、分析和应用这些数据才能做出明智的决策。研究和实施真正的政策变化需要大量时间。

Bellingham教授是惠廷工程学院机械工程系和APL非对称作战部门的教授，他与The Hub谈论了如何利用人工智能来解决气候变化问题。

气候危机：人工智能可以提供帮助吗？

简单来说，是的，有很多AI和计算机视觉应用可以解决这种情况。有很多方法可以利用人工智能（AI）来对抗全球变暖。有些方法已经付诸实践，有些仍在测试阶段，有些甚至还没有开始开发。

然而，人工智能已经在环境科学中得到有效应用，并且肯定会在对抗气候变化的斗争中得到更广泛的应用。

减缓

利用人工智能解决气候变化减缓问题的框架，包括减排（减少温室气体排放强度、提高能源效率和减少温室效应）和清除（技术和环境清除），并增加了宏观和微观尺度的测量。

测量

宏观尺度测量

整体环境排放量在气候预测模型中发挥着重要作用。例如，人工智能可以通过增强测量或扫描基于卫星的遥感数据进行额外分析来支持此类模型。

微观尺度测量

制造商可以使用微观排放数据来跟踪其在ESG目标方面的进展，了解其产品的碳足迹，或确定范围1、2和3的减排量。客户可以使用这些知识来更好地决定他们购买的产品以及他们为减少碳足迹所采取的措施。

清除

减少气候变化影响的一种策略是从大气中去除温室气体。这可以通过碳捕获和储存等技术进步来实现，也可以通过植物光合作用增强等自然机制来实现。消除主要分为两类

环境清除

湿地、森林和藻类等自然生态系统对于去除大气碳至关重要。监测这些生态系统需要收集和处理大量数据，在这种情况下，人工智能特别有用。

技术清除

工业流程可以补充环境清除，尽管它们仍处于早期阶段并存在规模问题。人工智能将成为尽快找到解决这些问题的宝贵助手。

人工智能的优势

更好的数据分析，从而实现更好的气候建模

人工智能快速准确地分析大量数据的能力是该技术在应对气候变化方面的主要优势之一。人工智能驱动的预测分析利用统计算法和数据来预测未来趋势，为我们提供更准确和及时的见解。

DeepCube项目就是一个例子，它使用深度学习分析卫星数据并预测海面温度。事实证明，该策略在准确性和有效性方面优于传统气候模型。

能源系统优化

人工智能正在帮助能源转型中的许多领域，包括提高可再生能源预测的准确性，简化电网运行，协调分布式能源资源和需求侧管理，以及开发减少温室气体排放的新材料。

例如，凯斯西储大学的研究人员正在利用人工智能来检查来自太阳能发电设施的数据，并精确地确定提高效率的区域。此外，人工智能还可以用于优化风电场的结构和模拟风力涡轮机尾流，从而提高风力发电的效率和经济性。

气候变化减缓和适应

通过结合环境、气候和天气数据，人工智能（AI）可以通过分析气候风险并准确计算碳排放量来帮助进行气候风险和影响分析。它还可以帮助研究人员分析卫星图像以检测导致气候变化的土地利用变化（如森林砍伐）。

此外，人工智能还可以用于创建节能网络，利用数据分析来优化能源使用并减少不同层次的二氧化碳排放。

人工智能的问题

负面环境影响

训练大型算法（如深度学习模型）需要通过复杂的数学计算处理海量数据。这些计算需要高性能的计算机资源，包括强大的CPU和专用设备（如图形处理单元（GPU））。正因为如此，这些模型的训练会消耗大量能源，这会对环境产生重大影响。

事实上，麻省理工学院的一项研究表明，训练一个复杂的算法所需的能量可能会释放多达284,000公斤的二氧化碳。该研究还表明，随着人工智能应用需求的增加，算法训练的能源消耗和碳足迹可能会增加。

数据安全和隐私问题

使用人工智能需要收集和处理大量数据，这引发了关于数据安全、隐私和滥用的问题。这些担忧是有效的，因为人工智能系统依赖于数据来学习和做出决策。

训练人工智能模型所需的数据中可能存在敏感信息，对这些数据的处理不当可能导致隐私泄露和数据泄露。人工智能系统也可能容易受到网络攻击，这可能导致数据盗窃或操纵。

人工智能自动化和伦理问题

随着计算机越来越擅长执行人类过去所做的任务，人们越来越担心人工智能未来可能会导致严重的失业。由于发现气候变化加剧了现有的社会和经济不平等，由此产生的紧迫问题将进一步加剧。

麦肯锡全球研究所的一份报告称，到2030年，自动化和人工智能可能会导致3.75亿工人失业，约占全球就业人数的14%。

结论

总之，尽管人工智能具有缓解气候变化破坏性影响的巨大潜力，但我们不应忽视将人工智能应用于环境保护的潜在危害。我们必须积极主动地创建人工智能解决方案，优先考虑能源效率，限制碳排放，并采取措施减少人工智能开发和应用的环境影响。