Като вид, ние преобразихме света, за да отговаря на нашите амбиции – изграждайки градове и цифрови мрежи, които пулсират с живот. Но правейки това, ние също така изпълнихме въздуха с невидими заплахи. Атмосферата на възможностите около нас често е замърсена – пълна с опасни частици, които тихо проникват в дробовете ни.
Замърсяването на градския въздух е определящо предизвикателство на нашето време – сложно по източник, динамично по поведение и все по-отвъд обсега на традиционните инструменти. Но с нарастването на интелигентността на градовете се появява нов мощен съюзник в борбата за по-чист въздух – изкуственият интелект (AI). Ами ако AI можеше да ни помогне да видим невидимото? Ами ако можеше да ни помогне да дишаме по-лесно, да живеем по-дълго и да намалим здравните последици от невидимите, токсични експозиции?
AI предлага радикално нов набор от инструменти за справяне с този проблем – анализ на огромни масиви от данни, разкриване на скрити модели, прогнозиране на бъдещи условия и оптимизиране на начина, по който функционират нашите градове.
Разбиране на опасността
Милиарди хора по света дишат въздух, който надвишава насоките на Световната здравна организация (СЗО) за замърсители като твърди частици (PM2.5) и азотен диоксид (NO2). Това води до над 8 милиона преждевременни смъртни случаи годишно и струва на световната икономика 8 трилиона долара всяка година.
В исторически план нашето разбиране за замърсяването на въздуха се е основавало на сравнително оскъдна мрежа от фиксирани, скъпи станции за мониторинг. Мониторите с референтен клас и суперсайтовете (интензивни станции за мониторинг с разширени възможности) предоставят ценни данни, като химичен състав и размер на частиците. Те обаче предлагат ограничена представа за хиперлокалната експозиция – вариациите, които хората изпитват, докато се движат през градовете. Днес това се променя благодарение на изкуствения интелект, моделирането и сензорните мрежи.
По-интелигентни измервания, по-интелигентни градове
Ранните приложения на машинното обучение в областта на качеството на въздуха се фокусираха върху модели като „случайна гора“, „градиентно усилване“ и хибридни подходи. Те позволяват на изследователите да прогнозират по-добре концентрациите на замърсяване на въздуха в градовете, като същевременно разграничават ефектите от объркващи променливи като времето. Тази предсказваща способност отключва нови прозрения за ефективността на политическите интервенции.
Съвсем наскоро, подходите за машинно обучение се използват за подобряване на качеството на измерванията на сензорите за качеството на въздуха и разпределяне на сложни източници на замърсяване, анализирайки набори от данни, които интегрират нивата на замърсяване, метеорологичните условия, трафика, промишлените операции и други.
В комбинация със сензори, сателитни изображения и дори данни, събрани от множество източници, изкуственият интелект вече може да генерира карти на замърсяването с висока резолюция в почти реално време, за да проследява експозицията и да информира действията в областта на общественото здраве.
Един пример е системата DyNA, разработена в Imperial College London, която комбинира физическо моделиране с техники на изкуствен интелект. Тя използва персонализирана мрежа за обработка на данни от времеви серии и прогнозиране на събития на замърсяване. В комбинация с техники за асимилация на данни, DyNA може да приема наблюдения от реалния свят, за да подобри точността и скоростта на прогнозите за качеството на въздуха. API за качество на въздуха на Google също комбинира разнообразни входни данни, за да оцени глобалните концентрации на замърсители.
Овластяване на гражданите и градското планиране
По-интелигентните системи означават по-интелигентни решения – не само за градовете, но и за гражданите. Представете си бегач или велосипедист, който получава известия в реално време на своя смарт часовник, идентифицирайки горещи точки на замърсяване по маршрута си и получава съвети да намали скоростта или да смени страната на улицата в тесен каньон, където се натрупват замърсители. Тези някога невидими прозрения вече са възможни.
AirTrack, разработен от Air Aware Labs, е помогнал на спортуващите и пътуващите до работа да променят маршрута си въз основа на данни за експозицията в реално време. Той комбинира GPS данни, изкуствен интелект, моделиране на замърсяването на въздуха и поведение на потребителите, за да предостави персонализирани прозрения за експозицията на замърсяване на въздуха, давайки възможност на хората да правят по-интелигентни избори. Например, промяна на маршрута на пътуване с велосипед, коригиране на времето за джогинг или просто определяне на най-доброто време за излизане навън. С изключителна прецизност скоро ще бъде възможно да се оцени къде е била изхвърлена всяка частица, която вдишвате, отваряйки нови граници в отчетността, мониторинга на здравето и превенцията.
С течение на времето изкуственият интелект ще насочва цели градски системи – транспорт, енергетика, земеползване – към по-интелигентно и по-чисто равновесие. Това включва динамично ценообразуване на пътищата, мобилност при поискване и електрически автономни превозни средства, съобразени с целите за качество на въздуха.
Чрез моделиране на това как сградите влияят на въздушния поток, емисиите и движението на пешеходците, инструментите с изкуствен интелект помагат да се избегне създаването на горещи точки на замърсяване и да се даде приоритет на здравето в дизайна – от първия план до окончателното строителство. Това представлява преминаване от „реактивно“ към „проактивно“ планиране, което дава възможност за по-здравословни градове още по дизайн.
AI – етичен, справедлив и локално валидиран
Потенциалът на изкуствения интелект е огромен, но също така са и рисковете, ако се използва безотговорно. Замърсяването на въздуха засяга най-силно най-бедните и изкуственият интелект може да разшири тези неравенства. Например, поради липсваща инфраструктура, API на Google няма покритие в много африкански градове.
За да бъде изкуственият интелект сила за добро, той трябва да бъде:
- Приобщаващ – Ползите трябва да са достъпни за всички, не само за тези със смартфони или преносими устройства;
- Справедлив – Системите трябва да бъдат проектирани така, че да се избегне изместването на замърсяването върху вече претоварените общности;
- Прозрачен и етичен – Общественото доверие изисква ясно управление, отворен достъп и смислено ангажиране на общността.
Изкуственият интелект не трябва да се прави за хората, а да се изгражда заедно с тях. Това означава отваряне на достъп до данни, подкрепа за разработването на проекти с отворен код и включване на местните гласове в начина, по който инструментите се проектират и внедряват.
В същото време, изкуственият интелект е съществен фактор, ако искаме да постигнем глобални цели, като например целта на Световната здравна организация за намаляване на въздействието върху здравето от замърсяването на въздуха с 50% до 2040 г., поставена на Глобалната конференция за замърсяването на въздуха и здравето.
