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人工智能如何帮助我们应对最大的环境挑战

2018-4-24 8:03:50   来源:微软公司官网
       当今人类面临的最大的环境挑战,包括气候变化、生物多样性丧失、水质、以及人口不断增长给农业带来的压力等,都没有简单的解决办法,需要采用系统思考的方式和复杂的工具,收集和分析大量数据,从而找到解决问题的有效途径。
       人工智能的变革潜力在许多领域已经可见,比如精准医疗、交通运输、公共安全、服务用机器人、教育和娱乐等。在气候与环境领域,人工智能正在帮助人类成为更好的环境管理者、适应环境变化并解决这些复杂的问题。世界各地的各种组织机构都在使用传感器和无人机等收集数据,然后应用机器学习将数据转换为可操作的情报,以更好地管理自然资源。
      气候变化
      2017年7月,微软发起“地球人工智能”计划,旨在将人工智能应用于四大环境风险领域,即气候变化、农业、生物多样性和水资源等相关领域。2017年12月,微软承诺在未来五年内投入5000万美元用于发展该计划。
      在挪威,微软公司正在与Agder Energi和Powel AS等电力相关公司合作创建一个更加有效、灵活和智能的电网,从而实现节能,并且更容易将可再生能源与电网整合起来。通过利用人工智能技术,双方正在努力用智能电网取代常规的电网。美国能源部称:“智能电网可以视为引入电力系统的互联网,与互联网一样,智能电网将由控制装置、计算机、自动化等新技术和设备共同组成,但这些技术将与电网一起对快速变化的电力需求作出数字化响应。”
       维持生物多样性
      据美国南加州大学人工智能社会中心称,在过去十年中,偷猎行为在不断增加。如果照这样发展下去,大象和犀牛将在10年后灭绝。今年3月20日,世界上最后一头雄性北方白犀牛“苏丹”死了。白犀牛是全球最珍稀的濒危动物之一,“苏丹”的死亡突出表现了地球生物多样性一直面临的严重威胁。
      为此,南加州大学人工智能社会中心与微软进行合作,发起了“人工智能自然保护”(AI for Conservation)项目,利用无人机将人工智能应用于野生动物保护。这种无人机配备有热红外相机,并且采用了微软Azure物联网平台的机器学习技术。这将帮助研究人员在广大的地域范围内找到动物的行踪并发现偷猎者,从而帮助相关人员及时拦截偷猎者。该研究团队还使用博弈论和预测分析方法来追踪和了解动物和偷猎者的活动情况,然后对偷猎者可能进行偷袭的位置进行预测。
       保护水质
       切萨皮克保护协会(Chesapeake Conservancy)是精准保护领域的先行者,其正在使用云技术来监测、保护和恢复自然环境。精准保护需要高精度的土地覆盖图,以确定土地的使用方式和环境问题,比如通过农田径流进入海湾的污染物等。该保护协会正在使用先进的技术来加快测绘过程,并绘制最新的流域地图。此外,微软、美国环境系统研究所公司和该协会正在利用人工智能和深度学习来推动这项工作,并将其扩展到美国各地。
       而在塔斯马尼亚岛,由于担心附近产业的污染物会通过雨水径流进入海湾,因此每次暴雨过后,牡蛎养殖户在政府的强制要求下必须暂时关闭自己的养殖场。澳大利亚农业技术公司伊尔德(The Yield)利用人工智能和物联网创建了“牡蛎互联网”。在牡蛎生长的海湾地区安装实时传感器,动态监测该区域的水质,并且将收集的数据发送到微软的Azure云平台,利用机器学习和高级分析方法得出结果,然后通过实时仪表盘向牡蛎养殖者和政府机构发送预测结果。借此牡蛎养殖者每年的收获期可以增加四周。
      智能农业
      据估测,到2050年,农业产量需要增加一倍才能满足地球上不断增长的人口需求。当前的农业耕作方式在很大程度上依赖于水、肥料和杀虫剂等的广泛使用,很难适应不断变化的气候条件。
      伊尔德公司受其在牡蛎项目上取得成功的启发,与农民开展合作,在其田间部署传感器,实时监测作物生长状况。在Azure物联网平台的支持下,这些传感器将获取的数据与微软云的实时天气数据结合起来。然后伊尔德公司利用机器学习技术开发的应用指导农民何时开始种植、灌溉、施肥、防治病虫害和收割。
       将人工智能和物联网等技术应用于农业可以在节省资金的同时减少农业生产给环境带来的破坏,实现可持续发展。例如,塔斯马尼亚的一个农场使用伊尔德公司的智能灌溉技术,节省了30%的灌溉成本,并且节约了水资源。

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