如何最有效利用地球表面的每一平方米

編譯 胡德良 李轉

盧卡斯·喬帕是微軟公司“人工智能服務地球”項目的創始人，他正在采用工程方法解決環境問題。

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的辦公室里凝視著自己的那杯茶時，他似乎也能看到整個地球就像球形茶包一樣在那兒晃動。

作為微軟公司的第一任首席環境官，喬帕為公司提出了“人工智能服務地球（AI for Earth）”計劃，該計劃歷時五年，斥資5 000萬美元，用于提出AI驅動的解決方案來應對全球環境挑戰。人工智能服務地球計劃于2017年12月啟動，此后喬帕的團隊已向全球400多個組織提供了資金支持，一些獲贈組織還可以從微軟的數據科學家那里獲得幫助，并可以訪問該公司的計算資源。

喬帕告訴美國電氣電子工程師學會《科技縱覽》（IEEE Spectrum）雜志的記者：“這跟思維定式有關。人們利用一種方式來思考自己正在開發的技術，他們也用同樣的方式來思考地球，這其實是一種托詞。我們從一個目標開始，那么地球的目標函數是什么呢？”（在計算機科學中，對目標函數的描述是：為了獲得最佳結果，努力使一個或多個參數最大化或最小化。）

喬帕描述了他對“最終優化問題”的看法——確定應將地球的哪些部分用于農業，哪些部分用于城市，哪些部分用于野生動植物保護區，哪些部分用于能源生產等。地球上每平方米的土地和水都有無限可能的效用功能。現代人類的工作就是描述治理地球的總體目標，計算機的工作就是產生與人類定義的目標相符的優化結果。

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

在談論如何解決氣候變化問題的同時，對于社會來說，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？如果能夠在這些事情上達成共識，我們就可以建立相應的體制來優化環境。然而事實相反，我們通常是嘗試局部優化。但是，局部優化的總和絕不是全局優化。

世界經濟論壇和普華永道共同編制了《利用人工智能為地球服務》報告（2018年），該報告討論了如何利用AI應對全球最緊迫的六個環境挑戰：氣候變化、生物多樣性、海洋的良性發展、水安全、清潔空氣和抗災能力。

對于使用人工智能解決全球環境的問題，科學家的興趣日益濃厚。新的傳感技術使科學家能夠收集有關地球及其居民的大量數據，這是史無前例的，而且對于解釋這些數據，AI正在變得不可或缺。有關AI應用的許多建議都涉及對人類和自然系統的監控，以及能夠實現更佳預測和更加高效利用自然資源的模擬應用。

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

在陸地上，只有海拔幾百英尺內的數據才真正有趣；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，讓我們去了解地球上的任何地方：那里有什么？有多少？正在發生怎樣的變化？更重要的是：那里應該有什么？

人工智能服務地球計劃資助的一些項目似乎符合這種愿望。例如：SilviaTerra項目使用衛星圖像和AI繪制了全美森林地區920億棵樹木的地圖；非營利組織OceanMind可以檢測非法捕魚事件并幫助海洋管理部門強制執行法規；Wildbook和iNaturalisableable這樣的平臺能夠使普通科技人員上傳動植物的圖片，幫助開展動植物保護工作和生物多樣性研究；FarmBeats項目旨在通過低成本的傳感器、無人機和云服務來實現數據驅動的農業。

想象一下，將這些服務整合到一個優化引擎中，而該引擎對陸地、水域和地球生物的一切了如指掌，然后，我們只需要對引擎發出指令，它就能立即進行處理。這并非不可能做到！