L'IA può aiutare a raggiungere la sostenibilità ambientale?

Ci vuole tempo, dati di qualità e molta elettricità per addestrare l'intelligenza artificiale. Esso ha preso circa 27,648 kilowattora (kWh) per la società di ricerca e implementazione AI OpenAI per addestrare il modello linguistico GPT-3 per 9 giorni. Considerando che una famiglia statunitense consuma 10,715 kilowattora (kWh) all'anno, il costo dell'IA è enorme. Se questa tecnologia consuma così tanto energia, come può aiutare a raggiungere la sostenibilità ambientale? Consideriamo diversi casi di come l'IA migliora l'ambiente.

Le Nazioni Unite ne hanno individuate 17 sostenibili obiettivi di sviluppo, che può essere suddiviso in tre gruppi: "Ambiente", "Economia" e "Società". L'IA può accelerare direttamente o indirettamente la soluzione di ogni problema, dalla protezione delle specie vegetali in via di estinzione alla riduzione delle emissioni di anidride carbonica nell'atmosfera.

Intelligenza artificiale e miglioramento climatico

Da molti anni l'umanità sta lottando con i cambiamenti climatici e il riscaldamento globale causati dall'aumento della concentrazione di gas serra nell'atmosfera. Produzione di elettricità e calore, agricoltura e trasporti restano i “leader” in termini di emissioni di anidride carbonica, ossido di azoto, metano e altre sostanze. I gas assorbono la radiazione infrarossa e trattengono il calore, provocando un graduale aumento della temperatura.

Nel suo studio del 2021, l'Intergovernmental on Climate Change (IPCC) avverte che il bilancio globale del carbonio si esaurirà entro il 2030. Superare questo limite accelererà il riscaldamento globale di oltre 1.5 gradi. Non c'è tempo per riflettere e l'umanità cerca di appianare i risultati delle sue attività attirando tecnologie per questi scopi.

L'IA è una delle opzioni per rallentare il riscaldamento globale. Il think tank indipendente Carbon Tracker ha insegnato un algoritmo intelligente per monitorare le emissioni delle centrali elettriche dalle immagini satellitari. Sulla base dei dati raccolti, l'organismo di ricerca fa previsioni su quali centrali elettriche nascondono la reale portata dell'inquinamento. Determina anche su quali vale la pena investire per garantire un futuro a basse emissioni di carbonio.

Se l'IA è adeguatamente addestrata, l'algoritmo prevede la domanda e la fornitura di elettricità. La tecnologia rileverà in anticipo i possibili rischi associati allo squilibrio tra domanda e offerta e alla produzione e all'uso di elettricità. EPRI raccoglie dati a insegnare AI come risolvere problemi complessi nel settore energetico. Ad esempio, come creare un'applicazione che migliorerà le operazioni di raffineria e mitigherà gli impatti ambientali.

 

AI per proteggere piante e animali dall'estinzione

Secondo l'ONU, circa 1 milione di specie di piante e animali sono in pericolo a causa dell'impatto negativo sull'ambiente. Solo negli anni '1980 - 2000 sono stati tagliati circa 100 milioni di ettari di foresta per i campi agricoli, che equivale alla superficie totale di Germania e Francia. Per la natura, questa è una perdita enorme.

Ecco perché gli ambientalisti chiedono un ripensamento dell'azione umana e spingono per un quadro per la biodiversità. Gli attivisti sottolineano la necessità di costruire una nuova economia in cui l'uso sostenibile delle risorse naturali e la salute umana e del pianeta siano al primo posto.

L'IA può diventare uno strumento per raggiungere obiettivi "verdi". La tecnologia viene usato dal programma Millennium Seed Bank (MSBP) di Kew per valutare i rischi di estinzione delle piante. L'IA segnalerà una possibile estinzione in tempo in modo che i ricercatori possano agire in anticipo e proteggere una determinata specie.

Per determinare quali piante devono essere protette per prime, creano programmi analitici basati sull'intelligenza artificiale, come Captain. La rete neurale analizza le specie vegetali e valuta il budget stanziato per la protezione della natura. Considerando come le persone usano la terra, offre il modello più efficace per proteggere la biodiversità. Cioè, suggerisce quale tipo di pianta è meglio proteggere per ottenere grandi benefici per la natura.

Il Centro britannico per l'ecologia e l'idrologia (UKCEH) sta lavorando con Keen AI su un sistema di intelligenza artificiale in grado di scansionare le piante lungo la strada. Tra la flora locale, il programma riconoscerà specie aliene che sono state introdotte accidentalmente da un altro paese e violano l'ecosistema formatosi nel corso dei secoli. Tale misura conserverà il sistema ecologico unico e ridurrà i costi della ricerca ambientale.

AI e risolvere la crisi idrica

L'OMS ha stimato che circa 2 miliardi di persone nel mondo bere acqua sporca e più di 700 milioni di persone non hanno affatto accesso all'acqua potabile. Secondo alcune previsioni, entro il 2025 metà della popolazione vivrà in regioni con scarsità d'acqua.

Il metodo di estrazione del sale dall'acqua di mare, proposto di Martin Bazant, Professore di Ingegneria e Matematica, risolve in parte il problema della scarsità d'acqua ma allo stesso tempo inquina ancora di più l'aria. Per creare un'onda d'urto che "elimina" il sale dall'acqua, è necessaria troppa elettricità. Pertanto, l'umanità è alla ricerca di metodi alternativi "verdi" per regolare il consumo di acqua e ripristinare le sue riserve.

I sistemi di intelligenza artificiale possono diventare un proiettile d'argento nella lotta contro la scarsità di acqua potabile. Ad esempio, i ricercatori dell'Università di Chicago si stanno sviluppando Software basato sull'intelligenza artificiale che aiuterà a trattare le acque reflue per il riutilizzo. Gli scienziati hanno inventato un nuovo sistema di recupero delle risorse idriche che ridurrà il consumo di energia. Gli ingegneri prevedono di introdurre sensori wireless per monitorare la qualità dell'acqua XNUMX ore su XNUMX.

I ricercatori stanno anche formando l'IA per trovare sostanze chimiche e rifiuti nell'acqua che danneggiano l'ambiente. Ci sono oltre 4,000 contaminanti nella sola famiglia PFAS. E l'elenco è molto più lungo. Per purificare l'acqua dalle sostanze nocive, sono necessari molti soldi, attrezzature sofisticate e specialisti. Pertanto, i ricercatori vogliono utilizzare l'IA per creare sonde chimiche migliori per la purificazione dell'acqua.

AI e regolazione della qualità dell'aria

L'OMS ha calcolato che il 99% della popolazione mondiale respira aria che supera tutti gli standard fissati dall'organizzazione per il contenuto di sostanze nocive. Secondo l'Institute for Health Metrics and Evaluation (IHME), aria inquinata cause circa il 12% dei decessi annuali.

L'aria sporca provoca malattie cardiache, infezioni del tratto respiratorio inferiore, cancro ai polmoni e broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO). La sua influenza è così forte che i ricercatori IHME lo classificano al terzo posto dopo l'ipertensione e il fumo.

Gli scienziati hanno anche grandi speranze che l'IA aiuti a regolare la purezza dell'aria. Anche se ci sono più di 14,000 stazioni di misurazione in tutto il mondo, ci sono abbastanza "lacune" sul terreno. Per aumentare la copertura del territorio, gli ingegneri possono utilizzare dispositivi IoT che invieranno dati a un Applicazione AI. L'algoritmo elaborerà i dati e trasmetterà informazioni sul livello di inquinamento in una determinata area.

L'algoritmo intelligente afferma di essere un modo più economico ed efficiente per prevedere i livelli di inquinamento atmosferico in una regione. Un sistema di intelligenza artificiale fornirà una mappa più accurata del grado di purezza dell'aria in modo che l'amministrazione possa scoprire le ragioni della concentrazione di sostanze nocive e individuare questo problema. L'IA renderà le informazioni pubblicamente disponibili in modo che le persone con malattie polmonari possano determinare dove acquistare casa, lavorare e camminare.

Un esempio di modello funzionante è il sistema creato dall'Università di Houston. L'IA prevede i livelli di inquinamento da ozono per un massimo di due settimane. Il modello analizza l'insieme dei fattori che influiscono sulla purezza dell'aria e prevede esattamente cosa porterà all'inquinamento. Ad esempio, se l'IA indica che il livello di ozono nell'atmosfera aumenterà a causa della congestione del traffico, l'amministrazione può limitare il numero di auto sulla strada.

Conclusione

Molti degli esempi di cui sopra dell'uso dell'IA nella sostenibilità ambientale sembrano utopici. E sembrano più finzione che verità. Ma con la giusta applicazione, l'IA diventerà la "cannuccia" che salverà l'"annegamento". Stime di PwC che entro il 2030 l'uso dell'IA nei programmi ambientali porterà più di 5 trilioni di dollari nell'economia globale. Questo importo è del 4.4% superiore a quello che porta l'attività media. Se crediamo in questa tecnologia, cambierà il nostro mondo in meglio.