中美欧新一轮制高点争夺战：AI如何赋能气候治理

    撰文 ｜ Penn；编辑 ｜ 郭郭
    →这是《环球零碳》的第519篇原创
    
    从去年11月一经推出就迅速火遍全球的ChatGPT，到当下国内春节档期热映大片《流浪地球2》中的超级人工智能机器人 MOSS，关于AI的话题再次吸引公众的眼球。
    与此同时，科技巨头们围绕着人工智能的竞争也愈演愈烈，当地时间2月6日，谷歌母公司 Alphabet 宣布将为其搜索引擎和开发人员推出聊天机器人服务和更多 AI 项目，也就是“Bard” ，以应对微软引领的新计算浪潮。微软也表示它计划在当地时间2月7日发布自家的 AI 产品。此外，百度也宣布将于3月推出“中国版”的ChatGPT聊天机器人。
    人工智能（AI）被公认为引领新一轮科技革命和产业变革的战略性技术，作为通用性工具，AI可结合各种场景，应用到经济生活的方方面面。
    与此同时，另一场因气候变暖引发的绿色能源革命也在发生。
    气候变化已对全球的环境、社会和经济系统产生重大影响。如何在2050年前实现碳中和，最大限度减少气候变暖对人类的危害和破坏，需要在能源领域兴起一场从化石能源转向绿色能源的革命。
    人工智能和绿色能源两场革命刚好时间重叠、齐头并进，并成为各国家争夺和竞争的制高点。气候经济学之父、伦敦政治经济学院格兰瑟姆研究所主席尼古拉斯·斯特恩勋爵（Lord Nicholas Stern）最近撰文指出，21 世纪的增长将由绿色技术和人工智能驱动。了解这些趋势并采取行动的国家、公司和投资者将在可能是一个无与伦比的繁荣时代中获得极大的优势。
    如果两者结合，把人工智能应用到气候治理和绿色能源领域，不仅可以解决很多气候治理中的复杂问题，还可以产生巨大的经济社会效应，有助于减少碳排放和建设一个更绿色的社会。
    最近，围绕如何发挥人工智能在气候治理中的作用，中国、美国和欧洲都有大动作，一些实力雄厚的国家都希望占领这一领域的制高点。美国和欧盟甚至签署联合协议，希望共同开发和研究。
    
    01 美欧发布公告：利用AI联手应对五大挑战
    1 月 27 日，美国国务院和欧盟委员会代表在线签署了“人工智能促进公共利益行政协议”， 承诺展开合作研究，加快和加强人工智能在在农业、医疗保健、应急响应、气候预测和电网等五大领域的使用。
    该协议是在欧盟－美国贸易和技术委员会 （TTC） 的背景下签署的，该委员会于 2021 年启动，作为跨越从供应链安全到新兴技术等多个优先领域的跨大西洋合作的永久平台。
    欧盟内部市场专员蒂埃里布雷顿在一份声明中说道：“今天，我们加强与美国在人工智能和计算方面的合作，以应对从气候变化到自然灾害等全球挑战。基于共同的价值观和利益，欧盟和美国的研究人员将联手开发人工智能的社会应用，并将与其他国际合作伙伴合作，产生真正的全球影响。”
    白宫表示，此次合作旨在推动人工智能技术取得重大进展，通过联合开发模式和综合研究来应对全球性挑战，这五个关键领域的发展将为我们的社会带来大量技术成果。白宫同时表示，美国和欧盟双方的AI研究成果将超越其伙伴关系，使更多的国际伙伴乃至全球科学界受益。
    
    一位美国政府高级官员在正式宣布这一消息前不久表示，这是美国和欧洲之间第一个全面的人工智能协议。该官员说，此前，关于这一问题的协议仅限于特定领域，如加强隐私保护。这位官员还表示：“联合AI建模的好处是，可以将数据留在原地。美国的数据留在美国，欧洲的数据留在欧洲，但我们可以建立一个模型，让欧洲和美国的数据实现对话，数据越多，越多样化，模型性能就越好。”此外，他认为该倡议将使政府有更多机会获得更详细和数据丰富的人工智能模型，从而导致更有效的应急反应和电网管理，以及其他好处。
    
    同日，欧盟方面也发布公告，确认美国国务院和欧盟委员会通信网络、内容和技术总局 （DG CONNECT）在白宫和布鲁塞尔总部同时举行的线上仪式上，签署了“人工智能促进公共利益行政协议”，并表示该协议以《互联网未来宣言》中表达的原则以及使用新兴数字技术应对全球挑战的共同利益和价值观为基础。
    02 人工智能在气候治理中如何发挥作用？
    随着基础模型的不断进步，人工智能越来越被认为是下一个通用技术，它促进了通用智能，加速了各经济部门突破性技术的临界点和部署。人工智能还将对数据分析、建模和预测，以及提高生产流程和供应链的效率和生产力产生越来越强大的影响。在应对气候变化方面，人工智能具有广阔的应用空间并将发挥重要作用。
    
    波士顿咨询集团（BCG）在其研究报告《人工智能如何成为应对气候变化的有力工具》中表明，使用人工智能可以帮助一个组织减少5％ 到 10％ 的温室气体排放，如果扩展到全球范围将能减少26亿到 53 亿吨二氧化碳当量的温室气体排放量。同时，到2030 年，通过额外收入和成本节约，将人工智能应用于企业可持续发展的潜在总体影响将达到 1．3 万亿至 2．6 万亿美元。
    
    应对气候变化的两条主要路径为减缓（Mitigation）和适应（Adaptation）。
    在“减缓”方面，作为能源转型的重要辅助工具，AI被用于改善需求预测、电力存储并优化可再生能源的部署。基于人工智能的方法不仅可以提高短期系统灵活性，还可以实现整个能源系统的长期需求和供应匹配，从而优化能源系统、提高能源系统稳定性和可靠性并助力于能源体系的完善与发展。人工智能的应用正在被越来越多地被整合到工业系统中，以提高能源效率和减少峰值需求，以及在满足峰值需求时最大限度地利用可再生能源。此外，在加快核聚变技术、新能源相关材料发现、碳捕集、存储和利用技术等相关技术的研发过程中，人工智能也将在数据分析、建模和预测方面带来强大的助力。
    同时，在“减缓”方面，人工智能还可用于管理企业碳足迹。波士顿咨询集团的研究表明，公司可以可靠地使用人工智能来监测和预测他们的碳排放量，并更好地调整他们的做法以减少这些排放量。人工智能的最大优势在于它能够从经验中学习，从其环境中收集大量数据，推断联系并推荐适当的行动。希望减少碳足迹的公司可以使用人工智能来更好地监测、预测和减少排放。
    
    在“减缓”方面，目前已有不少人工智能用于管理企业碳足迹的应用实例。Climate TRACE（跟踪实时大气碳排放量）是一个由 Al Gore 支持的联盟，使用卫星图像和人工智能来测量排放量。Pachama 使用卫星图像和人工智能来测量和监测森林中长期储存的碳，从而确定高质量的碳信用额度。BCG 的 CO2 AI 平台可帮助组织大规模测量、模拟、跟踪和优化其排放量。这种随时可用的软件可用于所有行业，包括石油和天然气、生物制药、汽车和消费品。它不仅准确测量公司自身活动（范围 1 和范围 2）直接产生的排放量，而且量化公司整个价值链（范围 3）产生的更难测量的间接排放量。
    在“适应”方面，AI将被运用于提高基础设施、人造建筑物等韧性，提前和精准预警、及时发现故障等。极端天气和洪水或火灾等自然灾害在全球范围内变得越来越普遍和具有破坏性，人工智能将在预测和模拟方面发挥越来越重要的作用。人工智能可被用来改善脆弱国家的气候灾害警报系统，其中深度学习算法将继续改善现实世界系统中的气候临界点的早期预警，具有更高的敏感性和特异性，以帮助人们更好地准备应对重大变化并提高复原力。
    
    目前，越来越多的实时地理空间数据可以从连接的摄像机、卫星、无人机和其他地面和航空图像中获得。借助人工智能，我们可以从气候模型生成的大量复杂模拟中提取新的见解。AI 和 ML（Machine Learning，机器学习）可以为科学家和研究人员使用动态模型提供支持并做出明智的决策。
    例如，美国国家海洋和大气管理局 （NOAA） 正在使用人工智能来更好地预测飓风等极端天气事件，以从各种数据源中获得新的见解。另一个例子是IBM的 Green Horizons研究计划，它利用人工智能和物联网来预测和降低污染水平。IBM 已经成功地提前 72 小时生成高分辨率污染预报，以警告市民并让他们有时间准备和计划危险的空气质量等事件。
    此外，在农业方面，由于对土壤和大气条件、鸟类和昆虫趋势以及种植、灌溉、杀虫剂和化肥的使用和收获等自然条件的分析和建模，人工智能研究和计算还有可能大大提高作物产量、效率和可持续性周期。
    03 中国行动和专家观点
    如何利用人工智能为气候变化行动做出贡献方面，中国也进行了积极探索。
    2022年4月26日，中国科学院自动化研究所人工智能伦理与治理研究中心联合清华大学人工智能国际治理研究院（I－AIIG）、香港中文大学何鴻燊海量数据决策分析研究中心、SPARK联合国开发计划署可持续发展创新实验室（成都） 等7家中外科研机构在人工智能助力气候变化的国际研讨会上发布了《面向气候行动的人工智能原则》共识。该共识为该领域首个由国内学术机构领衔发布的原则性文件，得到了诸多国内外专家和学术机构的高度评价。
    
    该共识强调：应对全球气候变化关乎人类和生态可持续的未来。该共识首先提出了七项价值观与原则：对人类与生态有益，节约能源，保护隐私，公平与公正，促进教育、培训和就业，共享与协作。随后提出了针对人工智能赋能气候行动的七项建议：促进气候分析与预测，促进能源节约，助力减少温室气体的排放，促进温室气体吸收与碳存储，减少气候变化带来的危害，赋能能源体系的完善与发展，助力建立有益于控制气候变化的市场机制与政策。
    
    I－AIIG学术委员、世界工程组织联合会前主席、中国新一代人工智能发展战略研究院执行院长龚克教授认为，应当将应对气候变化作为人工智能规划、研究、开发、应用和治理的重要（优先）目标，这是贯彻联合国2030可持续发展议程、UNESCO《关于人工智能伦理问题建议书》以及巴黎协定的重要举措。同时，龚克教授就AI应用于气候变化应对治理方面提出了三点建议：
    第一，推动将应对气候变化作为人工智能研发和应用的优先领域，引导更多资源投入到应对气候变化的人工智能研发和应用上，形成有力导向；
    第二， 开展对于人工智能助力减碳、节能的绩效评价；
    第三，推进人工智能技术自身的高能效、低能耗发展。
    
    加州大学伯克利分校系统识别设计专业教授Kameshwar Poolla在发言中特别强调了科技要与市场“结合”，以获得应对气候变化的更好效果。他指出，可再生能源具有不可控制、不确定和间歇性，因此，我们不仅要研发可再生能源，也需要传统能源的补充以及改善能源存储方式。在AI预测可再生能源方面，AI可以用于预测消费者行为、使用智能电网减缓气候变化，为基础设施付费等。此外，还应看到AI应用于气候变化应对方面还面临着伦理问题，要防止AI用于不良目的。他建议技术工程师要与经济学家、行为科学家、计算机科学家进行紧密合作，共同探索如何应对气候变化。
    气候变化是我们这个时代面临的最紧迫的问题之一，AI在应对气候变化方面前景广阔，但与此同时AI的应用又会消耗大量能源，从而对环境和气候带来新的隐患。如何在这两者之间找到平衡将成为未来人工智能赋能气候变化应对的挑战之一，期待人工智能在气候治理中发挥更大的作用，为人类和生态可持续的未来提供更大助力。
    （参考文献详见公众号环球零碳）