霧霾太重，看AI和大數(shù)據(jù)怎樣參與抗霾？

大數(shù)據(jù) 霧霾 AI

大壯旅 | 2016-12-23 14:00

【數(shù)據(jù)猿導(dǎo)讀】歐洲哥白尼大氣監(jiān)測(cè)服務(wù)處主管 Vincent-Henri Peuch 表示，事實(shí)上，將物理模型與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合來(lái)完成空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)是一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域。作為大氣科學(xué)家，他認(rèn)為將紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)相結(jié)合是個(gè)正確的選擇：每種數(shù)據(jù)都含有重要信息，而且它們并不會(huì)相互妨礙

冬天到來(lái)后，北京和許多中國(guó)北方城市都陸續(xù)遭受霧霾侵?jǐn)_，霧霾紅色預(yù)警屢見(jiàn)報(bào)端。一部分城市因?yàn)殪F霾過(guò)重，飛機(jī)都無(wú)法起降了。媒體報(bào)道稱，為了驅(qū)除霧霾，北京周邊 1200 家工廠都采取了減產(chǎn)甚至停產(chǎn)的措施。

今年，政府和相關(guān)部門(mén)將配備來(lái)自IBM 和微軟的預(yù)測(cè)工具，這兩款工具去年已經(jīng)經(jīng)受過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試。其中，北京市政府裝備的 IBM 預(yù)測(cè)工具能將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，如分布于北京的 35 個(gè)官方空氣污染監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)和來(lái)自環(huán)境監(jiān)測(cè)站、公交系統(tǒng)、氣象衛(wèi)星、地形圖、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)甚至社交媒體的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并分析。而微軟的預(yù)測(cè)系統(tǒng)則負(fù)責(zé)整合分布于全國(guó)的 3000 個(gè)監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)。這兩款工具都能將傳統(tǒng)的大氣化學(xué)物理模型與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工具（如機(jī)器學(xué)習(xí)）相結(jié)合，以便用更短的時(shí)間做出更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

“我們的優(yōu)勢(shì)其實(shí)就是對(duì)各方數(shù)據(jù)的結(jié)合，”環(huán)境工程師黃巾（音）說(shuō)道，他是 IBM 北京研究所的綠色地平線項(xiàng)目主管，這個(gè)項(xiàng)目的詳細(xì)內(nèi)容可見(jiàn)雷鋒網(wǎng)此前的報(bào)道《IBM機(jī)器學(xué)習(xí)幫助政府勢(shì)力抗霾》。眼下，IBM 在未來(lái)三天霧霾預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度上已經(jīng)超過(guò) 80% ，在 7-10 天的預(yù)測(cè)上精確度也在 75% 左右。

微軟現(xiàn)在則負(fù)責(zé)為中國(guó)環(huán)保部提供 48 小時(shí)的霧霾預(yù)測(cè)，2015 年時(shí)，它在預(yù)測(cè)北京未來(lái) 6 小時(shí)內(nèi)霧霾情況的準(zhǔn)確度上已經(jīng)達(dá)到 75% ，而未來(lái) 12 小時(shí)則可達(dá) 60% 。

歐洲哥白尼大氣監(jiān)測(cè)服務(wù)處主管 Vincent-Henri Peuch 表示，事實(shí)上，將物理模型與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合來(lái)完成空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)是一個(gè)非常活躍的研究領(lǐng)域。作為大氣科學(xué)家，他認(rèn)為將紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)相結(jié)合是個(gè)正確的選擇：每種數(shù)據(jù)都含有重要信息，而且它們并不會(huì)相互妨礙。

這種方法也得到了市場(chǎng)的認(rèn)同，眼下，IBM 的預(yù)測(cè)工具已經(jīng)部署在了印度新德里和南非約翰內(nèi)斯堡，北京一家名為 AirVisual 的新創(chuàng)公司也在為私人用戶提供融合了機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的預(yù)測(cè)服務(wù)。

借助這些預(yù)測(cè)工具，北京市政府聲稱已經(jīng)取得了顯著的成效。據(jù)政府引用的數(shù)據(jù)顯示，2015 年的細(xì)顆粒物污染水平比 2014 年降低了 6% 。

治理霧霾與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不是仇敵，兩者必須共生共存，不能偏廢。IBM 的預(yù)測(cè)工具就考慮到了這一點(diǎn)，該系統(tǒng)內(nèi)置一個(gè)模擬器，它可以模擬城市上風(fēng)口工廠停產(chǎn)和限號(hào)出行對(duì)城市環(huán)境帶來(lái)的影響。黃巾表示：“IBM 的工具可以估算各種措施下污染排放對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響的程度。”

AirVisual、IBM 和微軟的工具可在不同地區(qū)工作，不過(guò)它們需要接入當(dāng)?shù)氐奈锢砟Ｐ?，并輸入本地化的?shù)據(jù)和可變參數(shù)。就拿約翰內(nèi)斯堡來(lái)說(shuō)，該城市只有 8 個(gè)空氣污染監(jiān)測(cè)站，“因此，預(yù)測(cè)工具需要用到南非其他監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)，”計(jì)算機(jī)工程師 Tapiwa M. Chiwewe 說(shuō)道。

英屬哥倫比亞大學(xué)的團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)不同的情況，預(yù)測(cè)工具需要配合本地化的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，不同類型的機(jī)器學(xué)習(xí)花費(fèi)的計(jì)算成本在于預(yù)先輸入的數(shù)據(jù)與運(yùn)行中輸入數(shù)據(jù)之比。對(duì)于北京來(lái)說(shuō)，歷史空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的缺乏導(dǎo)致政府必須選擇出更合適的系統(tǒng)，只參考其他城市可能無(wú)法取得相同的效果。畢竟在數(shù)據(jù)完全不同的情況下，霧霾預(yù)測(cè)的效果根本沒(méi)有可比性。

要想達(dá)到世界衛(wèi)生組織（WHO）制定的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，全世界有許多城市還有很長(zhǎng)的路要走。2015 年的數(shù)據(jù)顯示，可吸入顆粒物（PM）每年造成的 DALY（傷殘調(diào)整生命年，指生命年的喪失或有能力的生命年減少）損失達(dá)到 1.03 億?？窃凇读~刀》上的 2015 年全球疾病負(fù)擔(dān)研究報(bào)告顯示，可吸入顆粒物已經(jīng)成了全世界第六大疾病誘發(fā)因素。因此，未來(lái)五年內(nèi)，空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)市場(chǎng)的規(guī)模將每年增長(zhǎng) 8.5% ，達(dá)到 56.4 億美元。而與其息息相關(guān)的空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)市場(chǎng)也會(huì)迎來(lái)發(fā)展的黃金時(shí)期。

來(lái)源：雷鋒網(wǎng)

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