人工智能助力可持續(xù)發(fā)展的挑戰(zhàn)與思考

蔡雄山

食物、能源和水（Food ，Energy， Water ，簡(jiǎn)稱FEW）是人類存在的基礎(chǔ)，是人類未來之所系，也在聯(lián)合國17個(gè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)之中。日益嚴(yán)重的食物、能源和水問題是當(dāng)前人類整體所面臨的全球性難題。2020年，新冠肺炎疫情更是加劇了聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的難度。如何用科技助力解決食物、能源和水問題等危及人類生存的緊迫性挑戰(zhàn)，成為國際社會(huì)探討的問題，中國企業(yè)也在積極思考和行動(dòng)。

作為一家中國互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，騰訊于2019年4月率先向國際社會(huì)提出“AI for FEW”倡議，探索使用人工智能（AI）等新興技術(shù)為人類面臨的FEW問題提供解決方案，助力實(shí)現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。在騰訊的推動(dòng)下，目前“AI for FEW”已經(jīng)成為國際性議題，獲得了國內(nèi)外廣泛關(guān)注與積極反響。如何讓“AI for FEW”成為社會(huì)各界的行動(dòng)指南，落實(shí)到具體實(shí)踐中，正是利用科技助力可持續(xù)發(fā)展的重要抓手。

實(shí)踐與探索的啟示：大有前途

近年來，企業(yè)在利用人工智能應(yīng)對(duì)食物、能源和水的挑戰(zhàn)方面進(jìn)行了有益的探索。在食物問題方面，人工智能可以分析與環(huán)境溫度、降雨量、土壤鹽分、營養(yǎng)、病蟲害、商品價(jià)格等相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而幫助提升農(nóng)作物的產(chǎn)量以及幫助農(nóng)業(yè)從業(yè)者合理規(guī)劃農(nóng)作物生產(chǎn)種植。2018年，騰訊 AI Lab 曾參加由荷蘭瓦赫寧根大學(xué)主辦的國際人工智能溫室種植大賽。在黃瓜種植項(xiàng)目中，騰訊的 AI 專家建立了一套模擬氣候環(huán)境和作物生長的仿真器，將農(nóng)業(yè)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)嵌入仿真器中，開創(chuàng)性地搭建出了農(nóng)業(yè)人工智能系統(tǒng)。最終，這個(gè)智能系統(tǒng)在利用遙感技術(shù)采集的農(nóng)作物生長情況、溫濕度和供水情況等數(shù)據(jù)的支持下，在一個(gè)50平方米的溫室里種出了3000公斤以上的黃瓜。與同類農(nóng)業(yè)專家相比，產(chǎn)出是他們的5倍以上;種植水平相當(dāng)于具有10年種植經(jīng)驗(yàn)的人類種植者。

在能源方面，人工智能可以用于預(yù)測(cè)能源需求、幫助調(diào)度能源供應(yīng)、協(xié)調(diào)清潔能源生產(chǎn)等。例如，在國家能源集團(tuán)南寧電廠，首個(gè)AI實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已將鍋爐熱效率提高0.5%，一臺(tái)60萬千瓦機(jī)組年節(jié)約燃料費(fèi)用200多萬元。若在全國2000多家電廠推廣，每年可為火電行業(yè)節(jié)約燃煤消耗、污染治理等成本70億元。

在水資源方面，人工智能則可以幫助優(yōu)化生產(chǎn)和家庭用水、預(yù)測(cè)水資源供應(yīng)以及監(jiān)控水質(zhì)等。近期，微軟宣布了一項(xiàng)雄心勃勃的承諾，即在2030年為微軟直接運(yùn)營的項(xiàng)目或者區(qū)域提供充足的水資源，其核心措施就是利用人工智能等技術(shù)改善水質(zhì)和提高水利用效率。

從技術(shù)到應(yīng)用的挑戰(zhàn)：道阻且長

人工智能作為目前最前沿的技術(shù)之一，已經(jīng)在FEW領(lǐng)域進(jìn)行了初步應(yīng)用，但要充分發(fā)揮其潛力，還面臨幾個(gè)方面的困難。

第一，人工智能技術(shù)障礙仍需突破。盡管人工智能可在部分虛擬或人造環(huán)境中有優(yōu)秀表現(xiàn)，但由于存在技術(shù)困難，仍難以直接遷移到現(xiàn)實(shí)中。第一，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中目標(biāo)往往是不確定的或不是單一的。第二，獎(jiǎng)勵(lì)延遲。行動(dòng)所帶來的影響可能需要很長時(shí)間才會(huì)顯現(xiàn)，這會(huì)使得發(fā)現(xiàn)最佳策略的難度加大。第三，人為構(gòu)建的模擬環(huán)境是對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境的抽象和簡(jiǎn)化，往往并不準(zhǔn)確;而且現(xiàn)實(shí)世界中可能還存在某些影響人類行為后果的外部或未知因素，但模擬環(huán)境可能無法體現(xiàn)這些因素。第四，模型通用性障礙。由于目前人工智能還不能將經(jīng)驗(yàn)舉一反三，即使在一些相似度高的案例中也往往因?yàn)橐恍┘?xì)微的調(diào)整，需要重復(fù)訓(xùn)練數(shù)據(jù)。

第二，人工智能的訓(xùn)練和研發(fā)需要大量數(shù)據(jù)支撐，但目前各行業(yè)數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象較為嚴(yán)重。例如，能源、食物領(lǐng)域需要大量數(shù)據(jù)標(biāo)記，但作為傳統(tǒng)行業(yè)，其生產(chǎn)流程標(biāo)準(zhǔn)比較落后，缺乏大規(guī)模具有標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)樣本。同時(shí)，掌握有價(jià)值數(shù)據(jù)的同一行業(yè)上下游的企事業(yè)單位數(shù)據(jù)流通渠道不暢，缺乏統(tǒng)一兼容的可靠管理。長此以往，數(shù)據(jù)質(zhì)量差、數(shù)量有限、不全面等問題會(huì)導(dǎo)致AI偏見，對(duì)人工智能的應(yīng)用產(chǎn)生不利影響。

第三，食物、能源、水等重大基礎(chǔ)領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)安全問題至關(guān)重要。以能源為例，能源企業(yè)大多涉及公共服務(wù)，人工智能將能源網(wǎng)絡(luò)各個(gè)連接點(diǎn)關(guān)聯(lián)在一起，安全問題不容忽視。尤其在跨境傳輸電力中，數(shù)據(jù)誤差或者延遲會(huì)導(dǎo)致設(shè)備配置錯(cuò)誤，進(jìn)而影響系統(tǒng)穩(wěn)定供應(yīng)和完整性等。此外，由于人工智能的應(yīng)用需要大量數(shù)據(jù)維系，防止數(shù)據(jù)源污染、深度偽造、智能竊取等問題就尤為重要。

第四，跨領(lǐng)域人才短缺。利用人工智能解決食物、能源、水等基礎(chǔ)問題，需要大量高層次跨學(xué)科人才，他們既要了解人工智能等高科技領(lǐng)域，又要了解食物、能源、水等基礎(chǔ)領(lǐng)域，而當(dāng)前我們?nèi)狈Υ祟惾瞬拧?/p>

關(guān)于推進(jìn)“AI for FEW”的幾點(diǎn)思考

食物、能源和水是我國利用人工智能貢獻(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要領(lǐng)域。面對(duì)諸多挑戰(zhàn)，未來還需要長期而持久的努力，建議從以下幾個(gè)方面推進(jìn)和突破。

一是普及可持續(xù)發(fā)展理念，引發(fā)全社會(huì)更加關(guān)注FEW相關(guān)問題?！癆I for FEW”作為可持續(xù)發(fā)展新興理念，目前在國際社會(huì)已經(jīng)獲得了普遍關(guān)注和積極反響，但是在國內(nèi)仍需要進(jìn)一步普及理念，引導(dǎo)社會(huì)各界積極關(guān)注，共同致力于相關(guān)問題的解決。二是加強(qiáng)人工智能在FEW領(lǐng)域的基礎(chǔ)研發(fā)和應(yīng)用。人工智能在食物、能源、水方面有廣闊的應(yīng)用空間，也是未來工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等的發(fā)展方向。國家應(yīng)積極引導(dǎo)相關(guān)的人工智能基礎(chǔ)研發(fā)及應(yīng)用，包括在人工智能安全領(lǐng)域的投入等，攻克技術(shù)難題，把相關(guān)核心企業(yè)納入國家人工智能開放創(chuàng)新平臺(tái)。三是加快復(fù)合型人才培養(yǎng)。當(dāng)前跨領(lǐng)域人才是人工智能在FEW領(lǐng)域發(fā)展的短板，亟需培養(yǎng)具有交叉學(xué)科背景、跨領(lǐng)域的復(fù)合型人才。四是進(jìn)一步完善相關(guān)體制機(jī)制?？沙掷m(xù)發(fā)展問題需要政府積極引導(dǎo)，同時(shí)也需要相關(guān)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等積極參與。因此，需要完善相關(guān)溝通機(jī)制，形成政府引導(dǎo)、企業(yè)參與、社會(huì)關(guān)心的有效協(xié)作機(jī)制，加快科技助力可持續(xù)發(fā)展的實(shí)際行動(dòng)。

作者系騰訊研究院資深專家