發展人工智能助力城市精準治霾

圖為中科宇圖資源環境科學研究院院長劉銳正在接受專訪

　　目前，大氣污染防治已經進入深水區，應用信息化手段幫助地方進行污染源的監控，實施智能化調控以及科學評估，將在這場戰役中發揮重要的作用。人工智能如何助力精準治霾？又有哪些關鍵技術？為此，本報記者專訪了中科宇圖資源環境科學研究院院長劉銳。

　　中國環境報：在“精準治霾”的戰略背景下，科技手段該如何發力？

　　劉銳：目前國家對于精準治污的重視程度前所未有，各級政府和公眾對于改善環境質量，特別是大氣環境質量，寄予了很高的期望。我們看到，生態環境部對水、氣、土三大戰役做了很多周密的部署和落地工作。在大氣污染治理方面，對京津冀及周邊“2+26”城市進行督查，今年以來，更是進一步加大了督查的力度和廣度。

　　藍天保衛戰一方面要靠加強監管，另一方面要靠科學技術手段。而怎樣將科技手段應用到藍天保衛戰，利用信息技術實現更高效、更精準的督查，這就是我們工作的重點。

　　中國環境報：實現精準治霾，有哪些關鍵技術？

　　劉銳：精準治霾總體而言分為四大部分：一是建立天空地立體監測體系，精準找源；二是建立大數據分析平臺；三是建立專家系統；四是建立智能調控平臺。

　　首先，要弄清楚區域污染源的排放狀況。可以利用衛星與地面物聯網監測點相結合，輔助以無人機監測系統，形成立體化監測體系。

　　其次，建立大數據分析系統。建立前期我們協助生態環境部進行督查，督查的一個很重要的作用就是可以采集數據。然后，將獲得的大量衛星數據、地面物聯網監測點數據、企業電力消耗、水消耗以及社會經濟數據進行整合并輸入大數據平臺展開分析，找出監管網格具體存在哪些問題，從而進行重點靶向追蹤。

　　在此基礎上，建立人工智能專家系統。系統融合了專家的評判、分析、預報和預測，并針對企業的轉型、升級和工藝改造提出專家的建議以及治理方案。同時，將其引入到智慧環保體系和精準治霾的過程中，讓我們的治污系統更加精準化、智能化。

　　最后，實現智能化調控。如中科宇圖的“城市大氣污染防治智能調控系統”，包括了一整套大數據分析、地理信息展示、衛星遙感接入、模型模擬和調控參數等。未來，系統還將為地方政府提出綜合社會經濟和環境承載能力以及可持續發展平衡的分析。

　　中國環境報：人工智能、專家系統如何協調運轉？它們又是怎樣在大氣污染治理中發揮作用？

　　劉銳：人工智能必須與生產應用緊密結合才會有生命力。專家系統能夠用計算機語言來表達專業領域的思想。簡而言之，就是在專家知識的基礎上用計算機來實現推理、解釋與預測。

　　實際上，專家系統是人工智能里非常重要的一部分，如何將領域專家的知識、思想系統化、規則化，讓機器學習，并進行模擬智能化集成應用，是我們研究的重點。

　　以河南省平頂山市為例，電力、焦化、水泥、鋼鐵等企業都會對空氣污染產生影響，我們組織多位專家對企業進行“一企一策”的評判。專家們提出了轉型、升級和改造等措施建議，這就是知識。而如何表達與劃分這些知識，形成一定規則，并給出結論，這就是計算機要做的。專家系統就是在回答多個規則問題的過程中，來確定最終的解決方案。

　　在實際應用中，不可能在每個地區都帶十個或幾十個專家去調研，所以需要把多個專家解決這些問題的思想和知識變成規則，并以大數據為輔助，讓計算機能夠識別。目前我們也正在建立專家知識庫，將眾多專家的思想和知識轉化成規則，為環境管理助力獻策。

　　中國環境報：目前，人工智能系統在應用中取得了怎樣的效果？未來發展前景如何？

　　劉銳：我們的智能化調控平臺已經在平頂山等城市陸續展開應用。它是一個綜合的分析會商平臺，每天、每周、每月都要匯報環境監測的主要問題，讓決策者通過平臺能夠快速進行反應。平臺上包括了實時調度的衛星數據，可以對周邊環境進行監測，同時匯集了100多個微型環境監測站的數據，實現24小時的實時監測。此外，平臺還與地理信息相結合，顯示空氣質量的熱點變化圖，并根據不同階段所產生的數據和采取的措施，及時進行調控預測。

　　大氣污染防治任重道遠，科技手段要與經濟手段相結合，與城市的經濟分析、評估、模擬相結合。智能城市管理的最終目的是讓城市的運行更加節能高效，更加綠色可持續。隨著信息技術的發展，人工智能、專家系統也將不斷完善，相信在未來5年~10年中，我們會更好地利用信息化手段來提高大氣治理的有效性。