正逢其时,让人工智能为地球服务
Celine Herweijer 2018-05-23 人民邮电报
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2018年,人们都在探寻人工智能(AI)的商业价值。每年越来越多的物件都加上了人工智能,而且人工智能变得越来越聪明——这帮助加速了人类的活动和发明创造。随着人工智能变得越来越强大、应用范围越来越广,以及对各个产业都产生了巨大影响,以前一直未有定论的人工智能安全问题变得越来越受瞩目。不过,现在的问题核心已经不是要建设“对人类友好的人工智能”的问题,而是转变为要确保其成为“对地球友好的人工智能”的问题。

过去70年间,人类对我们这个星球造成的压力呈指数级上升,使得我们的气候、水、空气、生物多样性、森林和海洋承受了越来越大的压力。科学家发现有九个关键的“星球边界”——对海洋酸化、淡水利用、空气污染、生物多样性缺失以及气候变化等的界限——我们必须保持在界限之内,否则我们就很难继续生活和保持健康。现在明显的是,我们已经超出了九个中的四个。

在此背景下的问题就是,我们如何才能驾驭人工智能革命带来的智力和生产力效应,用以创造我们渴求的可持续发展革命?

第四次工业革命和地球

普华永道近期的研究选择了80多个人工智能应用,其中涉及应对气候变化、生物多样性和保护、海洋健康、水资源安全、洁净空气和灾难风险等问题。我们需要重点关注用于应对地球挑战且具有“改变游戏规则”潜力的人工智能应用。

自动网联电动汽车。人工智能引导的自动汽车将改变未来几年乃至几十年人类移动的业务模式。对城市交通而言,可以通过路径和流量优化、节能驾驶算法、程序化汽车“轮换”进入车流以及自动驾驶共享服务等方式,大幅削减温室气体排放。电动自动汽车将发挥很大的节能减排效应。

分布式电网。通过分布式电网,人工智能可以帮助提高对可再生资源的需求和供给的预测能力,并提高能源存储的效率。它还支持对负载的管理,帮助整合再生资源并提高其可靠度,并提供动态计费以及交易能力,创造市场发展机遇。

智能农业和食物系统。人工智能农业通过机器人技术来实现数据自动采集、自动决策和自动纠错行动等,以尽可能提前发现农作物的疾病和问题,为牲畜及时提供营养,并根据供给和需求来优化农业投入和产出。这一技术有望增加农业资源效率,降低水资源、化肥和杀虫药的使用,避免对重要的生态环境的危害,提高应对极端气候的能力。

天气和气候科学及预报。作为一个新兴领域,“气候信息学”正在蓬勃发展,该学科利用人工智能来根本性改变天气预报的方式,并提高我们对气候变化效应的理解。在这一领域,传统上需要高强度的计算性能,但深度学习网络可以让计算机运行得更快,并且能够在计算方法中引入更为复杂的“现实世界”系统。在未来十多年时间内,随着计算机的能力和人工智能领域的进步,家用计算机将能够具有今天超级计算机的计算能力,这将降低科研成本,提高科研生产力并加速科学的发现。

智能灾害应对系统。人工智能能够分析一个地区的气候事件和灾难的仿真和实时数据(包括社交媒体数据),这将提高对灾害的预防能力,提供早期预警,并通过协调应急信息能力,实现应急反应优先排序。未来有望在灾害仿真系统中加入深度强化学习模式,从而可以用类似目前人工智能围棋游戏的方式,来确定最佳的应急应对策略。

人工智能设计的智能网联宜居城市。配合增强和虚拟仿真技术(AR和VR),人工智能可以用于城市分区规划、建设管理和洪泛区划分等任务的仿真和自动化处理。通过能源、水资源消耗和可利用度、交通流量、人口流动以及天气等实时城市数据,有望创建一个“城市仪表板”来优化城市的可持续发展能力。

透明数字地球。有望建立一个实时、开放结构、以人工智能作为引擎的数据地球空间仪表板,从而以前所未有的规模和速度,开展环境系统监测、建模和管理等工作——处理非法伐林、水资源开采、生物多样性缺失以及空气污染等,也包括通报智能农业和自然灾害响应等信息。我们能够用人工智能的方法来做这些工作,但我们需要协作,来获取开放源代码数据和应用程序接口(API),最终需要一个公共的优质数字化平台。

利用增强学习方法推进地球科学实现突破。人工智能技术在不断地演进,演进的方向是不要求输入数据,只需要相对很低的计算能力,其中最具革命性换代特征的是能够自己向自己学习——这种演进的结果将有助于解决自然科学领域的现实世界问题。人工智能专家与地球科学专家及工程师之间的协作非常关键——可以从气候物理学、材料科学、生物学和其他领域中找到特定的系统——这个系统可以后期被编码,并在辅之以增强学习功能后,推动科学的进步和发明创造。比如,DeepMind的联合创始人Demis Hassabis说,深度增强学习可以被用于寻找室温超导体——一种理论上存在的物质,可以允许电流降低至零损耗,从而实现不可思议的高效率的能源系统。

更广泛而言,在计算能力领域的创新,比如深度学习芯片、分布式计算和量子计算等,将进一步提升和增强我们的能力,从而驾驭人工智能来改变地球的面貌。虽然传统意义上的计算机不能以自然界的方式来运行,但在量子计算领域的进步将为新的科学发现打开越来越多的大门。它们可以用量子在自然界存在的方式来解决量子问题,探明地球系统真正的工作机制,从而为清洁能源系统发现新的更高级的材料,并在气候和气象预测领域实现新突破。

协作带来新机遇

为全面把握人工智能造福地球的机遇,我们必须果断地开展行动和协作。未来几年,随着在人工智能安全、伦理、影响和治理等关键领域的进展,可持续发展能力必须成为考虑问题的核心重点。各个产业组织包括人工智能伙伴关系(Partnership on AI)将与人工智能研究实验室、政府和如联合国等国际组织一道,在此方面协作发挥重要作用。

人工智能专家、业界、学术领域,以及非营利机构的专家、哲学家之间必须加强协作,以便帮助我们将人工智能成功应用于应对地球挑战上来。例如,世界经济论坛、普华永道和斯坦福大学之间协作开展的“4IR for the Earth”倡议——为将人工智能用于我们这个星球的技术专家、科学家、产业界和各国政府搭建了一个平台——通过这个平台加速建立伙伴关系和开展项目建设。

我们的地球需要根本性的解决方案:好消息是我们现在已经将人工智能这一人类目前为止创造的最强大的技术应用于这些挑战。

(文章来源:国际电联。作者为普华永道创新与可持续主管合伙人)