氣候變化導(dǎo)致了自然災(zāi)害發(fā)生得越來(lái)越頻繁，如干旱、洪災(zāi)及特大臺(tái)風(fēng)等天災(zāi)幾乎已經(jīng)成了每一年的“�？�”。而這些大自然的“報(bào)復(fù)”也正在迫使人們花費(fèi)更多的代價(jià)去預(yù)防或彌補(bǔ)損失。

據(jù)英國(guó)國(guó)家環(huán)境局稱(chēng)，英國(guó)每年需要花費(fèi)10億英鎊用于洪水管理，以避免氣候變化帶來(lái)的最嚴(yán)重后果。該組織主席艾瑪•博伊德(Emma Boyd)表示，“我們不可能通過(guò)建立無(wú)限度的高防洪體系來(lái)消除氣候變化，從而贏得一場(chǎng)對(duì)抗水的戰(zhàn)爭(zhēng)。”

英國(guó)每隔幾年就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的洪水，因此洪水管理的方式可能會(huì)對(duì)洪水造成的破壞程度產(chǎn)生重大影響。

海岸防御——包括海堤、緩沖區(qū)和疏散計(jì)劃——可以幫助保護(hù)城鎮(zhèn)免受風(fēng)暴潮的洪水侵襲。但是雨水過(guò)多導(dǎo)致的內(nèi)陸洪水需要更細(xì)致的解決方案。

幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人類(lèi)一直在改變河流、小溪和運(yùn)河等河道，每一次改變都會(huì)影響到洪水對(duì)地面造成的影響。時(shí)至今日，人工智能(AI)可以利用數(shù)據(jù)來(lái)幫助決定水應(yīng)該如何流入人類(lèi)住區(qū)和周?chē)�，以避免洪水的最壞影響�?/p>

下水道中的人工智能

在城市里，每條排水溝都是調(diào)節(jié)水流的機(jī)會(huì)。據(jù)英媒報(bào)道，在謝菲爾德大學(xué)(University of Sheffield)，研究人員創(chuàng)建了CENTAUR系統(tǒng)(降低城市洪水風(fēng)險(xiǎn)的低成本神經(jīng)技術(shù))，該系統(tǒng)使用人工智能來(lái)管理城市中的水流。

該系統(tǒng)的工作原理是在下水道網(wǎng)絡(luò)中安裝“閘門(mén)”，可以控制水從下水道網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)部分流向另一個(gè)部分。此外，還安裝了傳感器，以監(jiān)測(cè)閘門(mén)兩側(cè)的水位。

它的目標(biāo)是利用這些復(fù)雜的計(jì)算技術(shù)，結(jié)合特別設(shè)計(jì)的流量控制裝置，在洪水風(fēng)險(xiǎn)高的時(shí)候，通過(guò)優(yōu)化現(xiàn)有的管道內(nèi)可用容量來(lái)衰減和儲(chǔ)存水，從而在局部平衡洪水風(fēng)險(xiǎn)。

在極端天氣情況下，閘門(mén)可以遠(yuǎn)程控制，以防止重要地區(qū)發(fā)生洪水。例如，如果網(wǎng)絡(luò)的一部分開(kāi)始向下游漫水，系統(tǒng)可以檢測(cè)到水位上升并關(guān)閉上游的閘門(mén)，從而減緩水流，或?qū)⑵浞至鞯接惺Ｓ嗳萘康南滤�道的其他部分，從而防止水溢出街道�?/p>

這所大學(xué)的研究人員實(shí)現(xiàn)的“智能”部分，是創(chuàng)建能夠獨(dú)立于人類(lèi)管理這些系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件，并從錯(cuò)誤中學(xué)習(xí)。

該系統(tǒng)將完全自主，不需要中央控制。每個(gè)CENTAUR都將運(yùn)行自己的本地傳感器網(wǎng)絡(luò)，傳感器不僅用于通知本地控制，還將收集數(shù)據(jù)，使系統(tǒng)能夠自我學(xué)習(xí)。

該控制系統(tǒng)利用模糊邏輯——一種解釋不確定條件(如實(shí)際水位)并在這些情況下做出決策的方法。

模糊邏輯

模糊邏輯是多值邏輯的一種形式，其中變量的真值可以是包括0和1在內(nèi)的任意實(shí)數(shù)。

模糊模型或集合是表示模糊和不精確信息的數(shù)學(xué)手段，因此術(shù)語(yǔ)模糊。這些模型具有識(shí)別、表示、操作、解釋和利用模糊和缺乏確定性的數(shù)據(jù)和信息的能力。

模糊邏輯已經(jīng)被應(yīng)用到從控制理論到人工智能的許多領(lǐng)域，在一些實(shí)際案例中也能見(jiàn)到它的身影。

比如，一個(gè)具有5級(jí)模糊邏輯系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)比較室溫和目標(biāo)溫度值來(lái)調(diào)節(jié)空調(diào)溫度。

這還包括：

汽車(chē)系統(tǒng)中的自動(dòng)變速箱、四輪轉(zhuǎn)向、車(chē)輛環(huán)境控制;

消費(fèi)電子產(chǎn)品中的高保真音響系統(tǒng)、影印機(jī)、視訊攝影機(jī)、電視;

國(guó)內(nèi)商品中的微波爐、冰箱、烤面包機(jī)、真空吸塵器、洗衣機(jī);

環(huán)境控制中的空調(diào)、烘干機(jī)、加熱器、增濕器等。

CENTAUR系統(tǒng)的局限之處

CENTAUR系統(tǒng)已經(jīng)在葡萄牙科因布拉(2017)和法國(guó)圖盧茲(2018)的試點(diǎn)安裝中被證明是成功的。它的成本相對(duì)較低，為數(shù)萬(wàn)歐元，這意味著它可以很容易地納入現(xiàn)有的防洪計(jì)劃。不過(guò)該系統(tǒng)也有局限性:如果一個(gè)城市的下水道沒(méi)有多余的儲(chǔ)水容量，那么用人工智能以這種方式管理它們將收效甚微。

防汛的主要問(wèn)題是水總得有個(gè)去處。在小洪水中，水可以被分流，這樣就不會(huì)有地方被淹沒(méi)。但在大洪水期間，首要任務(wù)不是完全預(yù)防洪水，而是管理哪些地區(qū)的洪水，并限制對(duì)人、財(cái)產(chǎn)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施所造成的威脅程度。

通常的防洪策略是將洪水從城市地區(qū)轉(zhuǎn)移到農(nóng)村農(nóng)田和人口較少的地區(qū)。要做到這一點(diǎn)，人們要么通過(guò)部分阻塞河流將水從城市地區(qū)上游截留，要么通過(guò)疏�；驍U(kuò)張河流，鼓勵(lì)水更迅速地向下游流動(dòng)。

雖然創(chuàng)新的洪水管理系統(tǒng)如CENTAUR，可以幫助保護(hù)生活在城市地區(qū)的人們免受洪水的侵襲，但它并不是萬(wàn)能的。洪水中的水總是要被分流。

如何決定哪些社區(qū)能更好地抵御洪水，哪些社區(qū)的防御能力有限?這些決策有可能使社區(qū)之間產(chǎn)生矛盾。這就是為什么這些高級(jí)決策不能留給人工智能來(lái)處理。

關(guān)于自然災(zāi)害的解決方案的這些討論不僅對(duì)英國(guó)、而且對(duì)世界各國(guó)也將有著重大意義。對(duì)一些國(guó)家來(lái)說(shuō)，犧牲經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行環(huán)境保護(hù)的成本將非常高，然而對(duì)另一些國(guó)家來(lái)說(shuō)——比如受到暴風(fēng)雨和海平面上升洪水威脅的馬爾代夫——不采取行動(dòng)的代價(jià)則更大。

人工智能技術(shù)可以幫助減輕氣候變化的后果，在問(wèn)題根源得到有效遏制之前，不失為一個(gè)行之有效的辦法。