全球氣候變化的影響隨處可見:氣候變化對全球食物、能源和水資源(FEW)帶來的壓力無處不在。
這不僅導致物價屢創新高,而且食物、能源和水資源基本供應的穩定性正面臨長期困擾。中國南方今夏經歷罕見高溫干旱,熱浪炙烤前所未有,主要水系水位嚴重下降,凸顯氣候異常對食物、能源和水資源的壓力。
食物、能源和水(以下簡稱為FEW)供應關乎人類生存。氣候變化帶來的自然變化,加上外部突發事件如俄烏沖突沖擊推波助瀾,使氣候形勢及影響進一步復雜化。
世界正在緊急討論能源挑戰的解決方案。然而,在探尋影響深遠的方案時,要想立竿見影、試圖在一夜之間全面重構現有基礎設施,顯然是不切實際的。諸如氫氣這樣的新興綠色燃料雖然很值得繼續研究,但對于應對眼前的挑戰,顯然遠水難解近渴。
只爭朝夕。面對挑戰和沖擊最有力的杠桿,就是“戰略效率”。“戰略效率”是指在活動過程中減少各種浪費,在保證當前生活水平前提下,實現關鍵供應的節約集約:在確保住宅采暖制冷的充分電力供給、貨架食物的充分供給、水龍頭水量的充分供給前提下,盡量減少各種浪費。通過燃燒更少的煤,消耗更少的水,施用更少的肥料,獲得相同甚至更多的產出(如熱量、電力、水資源、食物)。
節約就是儲備,相當于直接減少了需求。人類必須果斷而嚴格地審視涉及食物、能源和水資源的生態系統,采取有效措施,減少各種浪費,當然同時要盡量避免對生活質量帶來負面影響。目標應該是在維持生活質量基礎上,減少不必要的浪費。
在食物、能源和水資源(FEW)利用體系中,浪費無處不在。如在家庭和工作場所,可見到大量資源被白白浪費:室內空調溫度設置太低,照明燈變成長明燈,大量食物浪費,寶貴水資源浪費等。
在中國,食物損失率約為15%。如能減少1%的浪費,就能節省大約660萬噸糧食。節約糧食就是節約水和能源。在經濟領域,通過明顯提升效能對整個經濟產生巨大影響的例子不勝枚舉。
人工智能(AI)成為戰略效率的“超級快充”
顯而易見,提升效率是應對挑戰的優先杠桿,因此進一步理解和探討這個概念,須臾離不開現代技術的“超級快充”作用。如何利用技術和人力組織,盡可能無縫隙、全面地實現大規模減少浪費、減少廢物?
當今的數據技術加上人工智能,能夠在傳統的政府作用(如通過補貼、處罰等方面政策法規)之外,帶來史無前例的變革,助力實現廢物減量的目的。把人工智能作為“超級充電器”來應對FEW挑戰的探索剛剛起步。
應加快探索步伐,在全社會全行業探索并推廣最佳實踐做法,使得我們在FEW方面面臨的壓力轉化為FEW系統的長期韌性。技術專家應當與食物、能源和水行業的利益相關方緊密合作,同時要有更多的激勵措施促成各方深入合作,加快探索取得進展。
最近五年的一個重大發現是,數據科學和人工智能驅動的解決方案可以大大推進效率提升,在一個特定系統中以獨特方法提高生產力,同時減少浪費。我們知道,軟件系統可以極大提升效率,人工智能的加持可以使效率再上一個臺階。應當主動引導新興技術的發展方向,鼓勵技術專家、企業家與電力、水務公司領導層(通常是國有和監管行業)、學術機構(通常聚集了各領域的專家)、農民(常常陷于窘境、需要國家提供一定程度的支持)等所有利益攸關方通力合作,基于大數據、人工智能等新技術開發新的解決方案,加速推進提升食物、能源和水的效率戰略“落地”。幫助人類應對FEW的資源壓力,促進繁榮發展。
通常而言,第一代由人工智能驅動的系統可以從涉及FEW全過程中挖掘15%-25%的效率(即節約15%-25%投入,而產出不變)。人工智能系統可用于節水,生產相當數量的農產品;耗費更少能源,提供采暖或制冷,從而避免電網需求激增而出現危險的負荷高峰;人工智能可以幫助打造數字化的智慧電網,在電力供給、電力系統優化、用電行為分析、錯誤診斷等方面帶來效率的極大提升……人工智能的潛在應用極其廣泛,全部潛力亟待挖掘。
我們可以設想一下,如果將15%-25%的效率提升擴展到整個經濟的關鍵部門,其影響力將遠遠超出大多數其他單一方案。
這一過程背后的邏輯脈絡其實很簡單:不僅僅把生產增量作為主要戰略,如擴大耕種、增加電力生產、興修海水淡化廠等,而是從源頭開始,在整個生態系統中杜絕浪費寶貴資源。基于人工智能的解決方案一旦實施,只需在后臺工作,盡其可能地有效管理每一次操作,其中發揮作用的強大數據流,每時每刻的智慧決策——遠遠超越人類主導的能力。
通過基于人工智能的解決方案以推動效率轉變甚至效能革命,這一想法是全新的,但有據可查的案例正在加速展示這種方案的巨大潛力。
目前在FEW領域的實驗案例:
——田間農業解決方案取得良好進展,優化植物健康,提高生產力,同時節約20%-40%用水量。當代社會,一國農業通常占總用水量的70%。如果在農業中節約20%-40%的水,就有可能在全國范圍內節約14%或更多的水。節約用水,同時意味著減少抽水能耗,這一部分可以占全國能源需求的幾個百分點。特別是在水資源緊張的農業地區,這一解決方案可能是水資源配置規則改變的重大因素。我們知道,各國嚴重缺水的地區面臨特別尖銳的挑戰,因為他們在缺水情況下還必須不斷提高農業生產力。這個例子還體現出食物、能源和水(FEW)之間復雜、頻繁而且密切的互動關系。
——在荷蘭,大約5年來,騰訊與瓦格寧根大學合作主辦一個全球性、開放的黑客馬拉松挑戰計劃,研究人工智能解決方案是否可以在室內更有效地種植食物。在人工智能操控組,通過自動化傳感器和執行器控制溫室運行。在完成的3次黑客馬拉松競賽活動中,人工智能控制組總是明顯勝出人類控制組。這就是說,人工智能系統以較少資源消耗生產出更多食物。在一次比賽中,人工智能組的經營利潤比人類組多一倍。這一可重復案例表明,在某些生產流程中,人工智能比最先進的人類主導方法更優秀。
——應用AI優化數據中心能耗。騰訊等互聯網公司應用AI系統優化整個制冷過程與制冷系統,消除了潛在的浪費,提供了同樣的制冷效果,能源效率提升15%-20%。這一解決方案普遍適用于幾乎所有室內空間(建筑、設施、倉庫、冷藏等)的采暖和制冷。如果在經濟領域中普遍推廣這一方案,對能源需求可以產生重大影響。采暖或制冷通常占國家能源消耗的30%-50%。隨著氣候變化加劇以及更頻繁的熱浪襲擊,制冷效率尤為重要。想象一下:在保證室內目標溫度的前提下,全國能源領域節能20%,會是一種多美好的巨大前景。
——在優化熱電廠運行領域的數字化嘗試。燃煤電廠的電力是通過燃燒化石燃料,加熱水至沸騰產生蒸汽并驅動渦輪機產生的。騰訊在這一領域的人工智能解決方案積累了可貴經驗。人工智能可以分析海量數據流,制定新策略來運行電廠,實現相同電力輸出但盡量減少化石燃料消耗。減少浪費燃煤可以節省資金,減少二氧化碳排放,提高經營利潤。這一解決方案可以作為近期應急戰略迅速部署,減少發電行業的化石燃料浪費。
綜上所述,人工智能作為強有力的杠桿,可以撬動關鍵性的效率解決方案。當然,最重要的是立即行動,啟動效率改進措施,不論采用何種技術,也不管技術的復雜性如何。最實際的做法就是從我做起,從身邊做起,杜絕生活中每一角落的浪費。如此,效果會在整個經濟中不斷累積。做的方法可能日益復雜,但也可以簡單高效,關鍵取決于組織、預算和是否采取市場化行動。
眾人拾柴火焰高。初創企業、學術機構、計算機科學家、產業、監管機構和各種社會力量都可以參與進來,研究更先進的方法和技術,為戰略效率強力賦能。在全社會層面,很多浪費是習慣性使然,而非有意為之,故此,只要我們就廢物減量、提高效率展開有效溝通,就會帶來巨大的收獲。推動有意義的效率提升有很多渠道,但最關鍵的是啟動對話并馬上行動起來,使節能增效方案成為不二選擇。(財富中文網)
本文作者網大為是騰訊首席探索官,《零水日》制片人,《重構地球:AI FOR FEW》作者,原文經編輯。