大気汚染と戦うためにAIをどのように活用できるか

地球温暖化、生物多様性の損失、土壌劣化、淡水資源の持続不可能な利用などの他の環境問題がより顕著になっているにもかかわらず、大気汚染はほとんどの場所で依然として問題となっています。私たちが注目し行動する価値のある問題です。

世界保健機関によると、頻繁に呼吸する空気には、呼吸器系に影響を与えたり、炎症性疾患を引き起こしたり、人間の免疫系に影響を与える可能性のある有害な物質が含まれているため、毎年 300 万人から 800 万人が早死にしています。

大気汚染物質の排出を削減し、周囲の大気汚染物質の濃度レベルに制限を設けることを目的としたいくつかの規制にもかかわらず、ヨーロッパ全土の測定では、依然として人間の健康と食品生産の安全性の閾値を超える濃度レベルが頻繁に示されています。

世界のその他の地域にはさらに大きな問題があります。たとえば、南アジアや東アジア、アフリカ、南米の大都市では、汚染がひどくなり、人々がほとんど仕事をしたり、街を移動したりできないことがあります。

したがって、私たちは大気汚染の監視を継続、さらには拡大し、脆弱なグループの利益のためにこれらの測定値を分析して大気汚染物質を予測するために必要なツールをさらに開発することをお勧めします。警告し、対策を講じます。この記事では、大気汚染と戦うために人工知能をどのように活用できるかを見ていきます。

大気汚染を予防および制御する人工知能

地球規模の大気汚染に関しては、データはたくさんありますが、データが少なすぎます。優れた AI ツールを構築するには、AI に大量のデータが必要です。利用可能なデータとそのデータに含まれる情報を理解する必要があります。 1980 年代以来、固定局や移動プラットフォームを含む大気汚染監視ネットワークが世界中の多くの地域で確立されてきました。

衛星計器は地球をカバーしていますが、その測定頻度は十分に高くなく、人間が空気を吸う地表近くでの測定精度も限界があります。世界の多くの地域には大気質監視所がほとんどなく、監視所のネットワークが比較的密集しているヨーロッパでも、隣接する監視所間の距離は通常 10 キロメートル、場合によっては 100 キロメートルです。

人工知能は、たとえば最新の低コストセンサーデバイスから得られる測定信号を解釈する手段として、世界的な大気汚染監視ネットワークの拡大に役割を果たす可能性があります。このような機器は、従来のステーションからの測定と組み合わせて使用​​すると、監視のギャップを埋めるために使用できます。

人工知能は大気汚染の分析と予測に役立ちます

大気汚染の説明と予測には現在、複雑な数値モデル、いわゆる化学輸送モデルが必要です。数千行を含む世界最大のスーパーコンピューターで実行されるコンピューター コードを使用した大気汚染化学。

こうした目的で AI を使用すると、他の AI アプリケーションで一般的に見られるものとは異なるいくつかの課題が生じます。 1990 年代に、AI 手法は地域の大気質予測の文脈で初めてテストされました。当時、機械学習のアルゴリズムと計算能力は今日よりも約 100 万倍も弱かったため、機械学習の結果は、古典的な統計手法を使用して得られた結果よりわずかに優れているだけでした。

2012 年以降、いわゆる畳み込みニューラル ネットワークが画像認識などの典型的な人工知能のタスクにおいてブレークスルーを達成し、大気科学者は再び人工知能に興味を持つようになりました。 2018 年以来、高度な機械学習技術が実際に局所的に高品質な大気汚染予測を生成できることがいくつかの研究で示されています。

機械学習モデルは、地域の大気汚染を予測するための、計算コストが安価な代替ソリューションも間もなく提供する予定です。このようなシステムは、気象情報が従来の数値シミュレーション、つまり天気予報から得られ、大気質情報が測定値から得られるハイブリッド アプローチで最も効果的に機能する可能性があります。

大気汚染管理における人工知能の機会とリスク

低コストの大気汚染センサーと人工知能およびハイブリッド モデルの組み合わせ。大気汚染のより詳細な地図が利用可能になる可能性があり、したがって、現在手頃な対策よりもターゲットを絞った軽減策が可能になる可能性があります。

AI ベースの汚染モニタリングを生理学的センサーや医療情報システムと組み合わせることで、最終的には吸入汚染物質の線量を直接測定できるようになり、弱い立場にある人々が屋外活動をより適切に計画し、危険な環境を回避できるようになる可能性があります。実際、ヨーロッパなどのいくつかの企業はすでに AI ベースの大気質情報を推進しています。

ただし、現時点では、このようなシステムの品質には疑問が残ることが多く、実際にどの程度うまく機能するかについての情報はほとんどありません。他のアプリケーション分野と同様、AI ソリューションにおける最大の危険は、信頼が盲目であるときに発生します。したがって、AI ベースの大気質監視システムの機能と限界を十分に理解し、常に自分の行動を制御することが重要です。

以上が大気汚染と戦うためにAIをどのように活用できるかの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。