如何最有效利用地球表面的每一平方米

編譯 胡德良 李轉(zhuǎn)

盧卡斯·喬帕是微軟公司“人工智能服務(wù)地球”項(xiàng)目的創(chuàng)始人，他正在采用工程方法解決環(huán)境問題。

盧卡斯·喬帕（Lucas Joppa）的想法很宏大。即使在華盛頓州雷德蒙市微軟園區(qū)的辦公室里凝視著自己的那杯茶時(shí)，他似乎也能看到整個(gè)地球就像球形茶包一樣在那兒晃動(dòng)。

作為微軟公司的第一任首席環(huán)境官，喬帕為公司提出了“人工智能服務(wù)地球（AI for Earth）”計(jì)劃，該計(jì)劃歷時(shí)五年，斥資5 000萬美元，用于提出AI驅(qū)動(dòng)的解決方案來應(yīng)對(duì)全球環(huán)境挑戰(zhàn)。人工智能服務(wù)地球計(jì)劃于2017年12月啟動(dòng)，此后喬帕的團(tuán)隊(duì)已向全球400多個(gè)組織提供了資金支持，一些獲贈(zèng)組織還可以從微軟的數(shù)據(jù)科學(xué)家那里獲得幫助，并可以訪問該公司的計(jì)算資源。

喬帕告訴美國(guó)電氣電子工程師學(xué)會(huì)《科技縱覽》（IEEE Spectrum）雜志的記者：“這跟思維定式有關(guān)。人們利用一種方式來思考自己正在開發(fā)的技術(shù)，他們也用同樣的方式來思考地球，這其實(shí)是一種托詞。我們從一個(gè)目標(biāo)開始，那么地球的目標(biāo)函數(shù)是什么呢？”（在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，對(duì)目標(biāo)函數(shù)的描述是：為了獲得最佳結(jié)果，努力使一個(gè)或多個(gè)參數(shù)最大化或最小化。）

喬帕描述了他對(duì)“最終優(yōu)化問題”的看法——確定應(yīng)將地球的哪些部分用于農(nóng)業(yè)，哪些部分用于城市，哪些部分用于野生動(dòng)植物保護(hù)區(qū)，哪些部分用于能源生產(chǎn)等。地球上每平方米的土地和水都有無限可能的效用功能?，F(xiàn)代人類的工作就是描述治理地球的總體目標(biāo)，計(jì)算機(jī)的工作就是產(chǎn)生與人類定義的目標(biāo)相符的優(yōu)化結(jié)果。

隨著氣候變化已經(jīng)開始重塑我們的地球和社會(huì)，這些問題變得越來越緊迫。政府間氣候變化專門委員會(huì)（IPCC）稱，全球海平面上的氣溫比工業(yè)化之前的水平已經(jīng)平均升高了1℃。2019年9月，世界各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人聚集在紐約參加聯(lián)合國(guó)氣候行動(dòng)峰會(huì)，會(huì)議上提出將全球氣溫升高幅度限制在1.5℃內(nèi)的計(jì)劃。喬帕表示，此類峰會(huì)討論的目的應(yīng)該在于尋求真正的整體解決方案。

在談?wù)撊绾谓鉀Q氣候變化問題的同時(shí)，對(duì)于社會(huì)來說，存在一些更高層次的問題：我們想要什么樣的氣候？我們想要從大自然中獲得什么樣的饋贈(zèng)？如果能夠在這些事情上達(dá)成共識(shí)，我們就可以建立相應(yīng)的體制來優(yōu)化環(huán)境。然而事實(shí)相反，我們通常是嘗試局部?jī)?yōu)化。但是，局部?jī)?yōu)化的總和絕不是全局優(yōu)化。

世界經(jīng)濟(jì)論壇和普華永道共同編制了《利用人工智能為地球服務(wù)》報(bào)告（2018年），該報(bào)告討論了如何利用AI應(yīng)對(duì)全球最緊迫的六個(gè)環(huán)境挑戰(zhàn)：氣候變化、生物多樣性、海洋的良性發(fā)展、水安全、清潔空氣和抗災(zāi)能力。

對(duì)于使用人工智能解決全球環(huán)境的問題，科學(xué)家的興趣日益濃厚。新的傳感技術(shù)使科學(xué)家能夠收集有關(guān)地球及其居民的大量數(shù)據(jù)，這是史無前例的，而且對(duì)于解釋這些數(shù)據(jù)，AI正在變得不可或缺。有關(guān)AI應(yīng)用的許多建議都涉及對(duì)人類和自然系統(tǒng)的監(jiān)控，以及能夠?qū)崿F(xiàn)更佳預(yù)測(cè)和更加高效利用自然資源的模擬應(yīng)用。

喬帕表示，人工智能服務(wù)地球計(jì)劃正在采取雙管齊下的方法，一方面為收集和解釋大量數(shù)據(jù)的工作提供資金，另一方面也為利用這些數(shù)據(jù)幫助人類做出更佳決策提供資助，這就是全局優(yōu)化“引擎”真正派上用場(chǎng)的地方。

在陸地上，只有海拔幾百英尺內(nèi)的數(shù)據(jù)才真正有趣；而在海洋中，深度卻很重要。我們需要一顆帶有傳感器和遙感器的地球，讓我們?nèi)チ私獾厍蛏系娜魏蔚胤剑耗抢镉惺裁?？有多少？正在發(fā)生怎樣的變化？更重要的是：那里應(yīng)該有什么？

人工智能服務(wù)地球計(jì)劃資助的一些項(xiàng)目似乎符合這種愿望。例如：SilviaTerra項(xiàng)目使用衛(wèi)星圖像和AI繪制了全美森林地區(qū)920億棵樹木的地圖；非營(yíng)利組織OceanMind可以檢測(cè)非法捕魚事件并幫助海洋管理部門強(qiáng)制執(zhí)行法規(guī)；Wildbook和iNaturalisableable這樣的平臺(tái)能夠使普通科技人員上傳動(dòng)植物的圖片，幫助開展動(dòng)植物保護(hù)工作和生物多樣性研究；FarmBeats項(xiàng)目旨在通過低成本的傳感器、無人機(jī)和云服務(wù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的農(nóng)業(yè)。

想象一下，將這些服務(wù)整合到一個(gè)優(yōu)化引擎中，而該引擎對(duì)陸地、水域和地球生物的一切了如指掌，然后，我們只需要對(duì)引擎發(fā)出指令，它就能立即進(jìn)行處理。這并非不可能做到！