拥抱“战略效率”:缓解食物、能源和水(FEW)资源压力

全球气候变化的影响随处可见,气候变化对全球食物、能源和水资源(Food、Energy、Water,以下简称FEW)带来的压力无处不在。这不仅导致物价屡创新高,而且食物、能源和水资源基本供应的稳定性正面临长期困扰。

世界正在紧急讨论能源挑战的解决方案。然而,在探寻影响深远的方案时,要想立竿见影、试图在一夜之间全面重构现有基础设施,显然是不切实际的。

只争朝夕!面对挑战和冲击最有力的杠杆,就是“战略效率”。“战略效率”是指在活动过程中减少各种浪费,在保证当前生活水平前提下,实现关键供应的节约集约:在确保住宅采暖制冷的充分电力供给、货架食物的充分供给、水龙头水量的充分供给前提下,尽量减少各种浪费。通过燃烧更少的煤,消耗更少的水,施用更少的肥料,获得相同甚至更多的产出(如热量、电力、水资源、食物)。

节约就是储备,相当于直接减少了需求。人类必须果断而严格地审视涉及食物、能源和水资源的生态系统,采取有效措施,减少各种浪费,当然同时要尽量避免对生活质量带来负面影响。目标应该是在维持生活质量基础上,减少不必要的浪费。

在食物、能源和水资源(FEW)利用体系中,浪费无处不在。如在家庭和工作场所,可见到大量资源被白白浪费:室内空调温度设置太低,照明灯变成长明灯,大量食物浪费,宝贵水资源浪费等。

在中国,食物损失率约为15%。如能减少1%的浪费,就能节省大约660万吨粮食。节约粮食就是节约水和能源。在经济领域,通过明显提升效能对整个经济产生巨大影响的例子不胜枚举。

人工智能(AI)成为战略效率的“超级快充” 

显而易见,提升效率是应对挑战的优先杠杆,因此进一步理解和探讨这个概念,离不开现代技术的“超级快充”作用。如何利用技术和人力组织,尽可能无缝隙、全面地实现大规模减少浪费、减少废物?

当今的数据技术加上人工智能,能够在传统的政府作用(如通过补贴、处罚等方面政策法规)之外,带来史无前例的变革,助力实现废物减量的目的。把人工智能作为“超级充电器”来应对FEW挑战的探索刚刚起步。应加快探索步伐,在全社会全行业探索并推广最佳实践做法,使得我们在FEW方面面临的压力转化为FEW系统的长期韧性。技术专家应当与食物、能源和水行业的利益相关方紧密合作,同时要有更多的激励措施促成各方深入合作,加快探索取得进展。

最近五年的一个重大发现是,数据科学和人工智能驱动的解决方案可以大大推进效率提升,在一个特定系统中以独特方法提高生产力,同时减少浪费。我们知道,软件系统可以极大提升效率,人工智能的加持可以使效率再上一个台阶。应当主动引导新兴技术的发展方向,鼓励技术专家、企业家与电力、水务公司领导层、学术机构、农民等所有利益攸关方通力合作,基于大数据、人工智能等新技术开发新的解决方案,加速推进提升食物、能源和水的效率战略“落地”。帮助人类应对FEW的资源压力,促进繁荣发展。

通常而言,第一代由人工智能驱动的系统可以从涉及FEW全过程中挖掘15%—25%的效率(即节约15%—25%投入,而产出不变)。人工智能系统可用于节水,生产相当数量的农产品;耗费更少能源,提供采暖或制冷,从而避免电网需求激增而出现危险的负荷高峰;人工智能可以帮助打造数字化的智慧电网,在电力供给、电力系统优化、用电行为分析、错误诊断等方面带来效率的极大提升……人工智能的潜在应用极其广泛,全部潜力亟待挖掘。

我们可以设想一下,如果将15%—25%的效率提升扩展到整个经济的关键部门,其影响力将远远超出大多数其他单一方案。

这一过程背后的逻辑脉络其实很简单:不仅仅把生产增量作为主要战略,如扩大耕种、增加电力生产、兴修海水淡化厂等,而是从源头开始,在整个生态系统中杜绝浪费宝贵资源。基于人工智能的解决方案一旦实施,只需在后台工作,尽其可能地有效管理每一次操作,其中发挥作用的强大数据流,每时每刻的智慧决策——远远超越人类主导的能力。

通过基于人工智能的解决方案以推动效率转变甚至效能革命,这一想法是全新的,但有据可查的案例正在加速展示这种方案的巨大潜力。

目前在FEW领域的实验案例

——田间农业解决方案取得良好进展,优化植物健康,提高生产力,同时节约20%—40%用水量。当代社会,一国农业通常占总用水量的70%。如果在农业中节约20%—40%的水,就有可能在全国范围内节约14%或更多的水。节约用水,同时意味着减少抽水能耗,这一部分可以占全国能源需求的几个百分点。特别是在水资源紧张的农业地区,这一解决方案可能是水资源配置规则改变的重大因素。我们知道,各国严重缺水的地区面临特别尖锐的挑战,因为他们在缺水情况下还必须不断提高农业生产力。这个例子还体现出食物、能源和水(FEW)之间复杂、频繁而且密切的互动关系。

——在荷兰,大约5年来,腾讯与瓦格宁根大学合作主办一个全球性、开放的黑客马拉松挑战计划,研究人工智能解决方案是否可以在室内更有效地种植食物。在人工智能操控组,通过自动化传感器和执行器控制温室运行。在完成的3次黑客马拉松竞赛活动中,人工智能控制组总是明显胜出人类控制组。这就是说,人工智能系统以较少资源消耗生产出更多食物。在一次比赛中,人工智能组的经营利润比人类组多一倍。这一可重复案例表明,在某些生产流程中,人工智能比最先进的人类主导方法更优秀。

拥抱“战略效率”:缓解食物、能源和水(FEW)资源压力

荷兰瓦格宁根大学AI种植

——应用AI优化数据中心能耗。腾讯等互联网公司应用AI系统优化整个制冷过程与制冷系统,消除了潜在的浪费,提供了同样的制冷效果,能源效率提升15%—20%。这一解决方案普遍适用于几乎所有室内空间(建筑、设施、仓库、冷藏等)的采暖和制冷。如果在经济领域中普遍推广这一方案,对能源需求可以产生重大影响。采暖或制冷通常占国家能源消耗的30%—50%。随着气候变化加剧以及更频繁的热浪袭击,制冷效率尤为重要。想象一下:在保证室内目标温度的前提下,全国能源领域节能20%,会是一种多美好的巨大前景。

拥抱“战略效率”:缓解食物、能源和水(FEW)资源压力

腾讯AI优化数据中心

——在优化热电厂运行领域的数字化尝试。燃煤电厂的电力是通过燃烧化石燃料,加热水至沸腾产生蒸汽并驱动涡轮机产生的。腾讯在这一领域的人工智能解决方案积累了可贵经验。人工智能可以分析海量数据流,制定新策略来运行电厂,实现相同电力输出但尽量减少化石燃料消耗。减少浪费燃煤可以节省资金,减少二氧化碳排放,提高经营利润。这一解决方案可以作为近期应急战略迅速部署,减少发电行业的化石燃料浪费。

综上所述,人工智能作为强有力的杠杆,可以撬动关键性的效率解决方案。当然,最重要的是立即行动,启动效率改进措施,不论采用何种技术,也不管技术的复杂性如何。最实际的做法就是从我做起,从身边做起,杜绝生活中每一角落的浪费。如此,效果会在整个经济中不断累积。做的方法可能日益复杂,但也可以简单高效,关键取决于组织、预算和是否采取市场化行动。

众人拾柴火焰高!初创企业、学术机构、计算机科学家、产业、监管机构和各种社会力量都可以参与进来,研究更先进的方法和技术,为战略效率强力赋能。在全社会层面,很多浪费是习惯性使然,而非有意为之,故此,只要我们就废物减量、提高效率展开有效沟通,就会带来巨大的收获。推动有意义的效率提升有很多渠道,但最关键的是启动对话并马上行动起来,使节能增效方案成为不二选择。

作者简介:

拥抱“战略效率”:缓解食物、能源和水(FEW)资源压力

网大为(David Wallerstein):腾讯首席探索官,《零水日》制片人,《重构地球:AI FOR FEW》作者

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