今天是第 52 个世界地球日(Earth Day),自 1970 年 4 月 22 日首次举行以来,已经有约 10 亿人参与了围绕这一宣传日而组织的各种环境保护活动,可以说,它正在让环保的理念和意识在越来越多人的心中扎根,也让更多的人开始行动起来,应对气候变化和环境危机。

正如今年世界地球日的主题 “恢复我们的地球” 所表明的,人类活动,特别是近 150 年来的工业化、砍伐森林和大规模的农业生产,造成了气候变化和严重的环境破坏,因此,我们必须付出更多的努力,保护我们的家园,避免生态恶化的严重后果。一条重要的教训是,在应用先进科技时,要充分考虑它们对环境带来的影响,而在数字时代,科技的进步也不一定和环境的恢复相对立,科技可以帮助我们塑造一个可持续发展的未来。

促进节能减排

大型企业的日常运转无时无刻不在消耗大量的能源,一项研究就表明,在 Google 上搜索一次所耗费的能量,相当于烧开一杯水。节能减排正在成为越来越多企业开始坚守的社会责任,例如,Google 去年就宣布,作为全球最大的可再生能源企业采购商,公司已经抵消了在 2007 年实现碳中和前所有的碳排放,自 2017 年起,Google 每年都购买了足够的可再生能源,足以抵偿其全球运营一整年所消耗电量的 100%。

此外,在 2030 年前,Google 还计划在任何地方、任何时候,都消耗无碳能源运行其任何业务。实现这一目标,具有巨大的实践和技术上的复杂性,同时,Google 也已经取得了一些技术上的突破:

目前,Google 数个数据中心的冷却系统均由人工智能系统直接控制,来自数据中心运营商的专家们只负责进行监督。对于 Google 而言,这一技术创新将节约大量的能源,这是因为为了保证 Google 各大产品和服务的运行,Google 各个数据中心的冷却系统需要一刻不停地运作来降低数据中心的温度。

Google 的数据中心

利用数据中心里数千个传感器收集到的温度、功率、泵速、设定值等历史数据,Google 训练了一个深度神经网络,让这一系统可以预测数据中心的电源使用效率和未来一小时内的温度和压力情况,并评估不同设置对能源消耗的影响,判断其中哪些可以在保证安全的前提下最大限度地降低能耗。这些设置将被返送会数据中心,由本地控制系统验证后执行。在投入仅一个月时,这一人工智能系统就已经实现了平均 30% 左右的持续节能。

Google 还与 DeepMind 合作,将机器学习模型应用于位于美国中部的 700 兆瓦的风力发电项目,让风力发电具有足够的可预测性和价值。基于经天气预报数据和风力涡轮历史数据训练的神经网络,这一模型可以在实际发电前 36 小时预测风力发电量,提前一天向电网就第二天每小时的输电安排提出建议。这一模型已经将 Google 所用风能的价值提升了约 20%。

改善城市环境

大城市都希望能增加城市绿化,缓解钢筋混凝土建筑和基础设施的增加造成的热岛效应,降低街道温度,改善城市环境,提高居民的生活质量。然而,很多时候市政部门没有预算和资源进行植树规划,而传统的实地研究既耗费时间财力,又不能保证准确和完整。这时,就轮到人工智能等先进技术 “大显身手” 了。

为了帮助城市确定当前的树冠覆盖率(tree canopy coverage,指树木的种植密度),Google 与洛杉矶市政府合作,结合人工智能和航空图像,推出了树冠实验室(Tree Canopy lab)项目,以更好地规划未来的植树项目,减少碳排放和污染。

为了测量树冠覆盖率,Google 使用了专门的树木检测 AI,可以自动扫描图像,并结合三维地表模型进行分析,生成一张显示树木覆盖密度的地图。用于扫描的图像不仅包括春夏秋三季的航拍图像,还包括高程图、近红外照片等,让检测更加准确。

用于估测树冠覆盖率的几种图像:数字图像、高程图、多光谱图像、彩色照片

树冠实验室的近期目标是在今年种植和维护 9 万棵树,并继续以每年 2 万棵的速度在超过 503 平方英里的洛杉矶市中种植树木。“种下的每一棵树都能帮助我们应对气候危机……Google 的技术将帮助我们把树木的力量带给整个洛杉矶的家庭住户”,洛杉矶市市长埃里克·加塞蒂(Eric Garcetti)表示。

提供工具支持

科技的进步也正在帮助越来越多的人找到解决现实环保问题的新方式。美国工程师 Seyi Fabode 和 Jamail Carter 就在 Google 的平台和工具的帮助下,开发了实时供水系统监控平台 Varuna,利用一系列连接在配水系统中的传感器收集的数据,它可以为各个城市和城镇提供由人工智能技术驱动的预测、警报和建议,监测水质污染,完善供水管理,以提高水资源的质量。

从自动识别垃圾类别,改善垃圾管理,减轻塑料污染,到分析森林中实时录制的音频数据,监测非法采伐活动,到帮助专家了解蜜蜂活动,以更好地保护其种群繁衍,再到处理智能手机拍摄的图像,估计使用者所在地的实时空气质量……Google 的开源机器学习平台 TensorFlow 等工具也正在为环境保护带来更多令人惊喜的可能性。

环保与我们每个人息息相关,环境的改善有益于我们每个人的生活。无论是政府、组织、企业还是普通人,都应该在世界地球日和之外的每一天都采取行动,为地球增添一抹 “亮丽的绿色”,相信在科技的帮助和每个人的努力下,地球会迎来一个对所有生灵都更宜居的未来。