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       4月19日上午,亿万先生副总裁兼资源环境亿万先生院院长刘锐应邀接受了亿万先生报的专访。刘锐院长以“发展人工智能专家系统 助力城市精准治霾”为主题,系统全面地向记者阐述了亿万先生发展人工智能与专家系统助力城市大气污染防治的核心要义。
张记者:亿万先生坚持“精准治霾”战略的背景是什么?
刘院长:整体来说目前国家对精准治污是非常重视的,各级政府和公众对于环境质量改善,特别是大气环境质量改善,寄予了很高的期望。在过去的两年中,亿万先生提出了一个战略:就是在我们建立的智慧环保系统基础上,将智慧环保技术的应用落地到地方的大气、水和土壤治理,提出了“精准治霾、系统治水、科学治土”的理念。目前在大气和水方面我们已全面展开,土壤是我们下一步的重点。这三大战略也是与生态环境部的战略需求结合起来的。部里对水、气、土三大战役做了很多周密的部署和落地的工作,在大气污染治理方面,全面对华北“2+26”个城市和全国74个城市进行督查,今年更加大了对环境督查的力度。而怎样将科技手段应用到蓝天保卫战,信息技术能否帮助我们的环境督查,实现更高效更精准,这就是我们工作的重点。
       蓝天保卫战一方面靠督查监管,另一方面要靠科学技术手段。作为一个环保高科技企业,我们能为政府与公众做的,就是将我们的科技手段应用到蓝天保卫战中。目前,许多城市的大气污染防治已经进入深水区阶段,应用科技智能化的手段来帮助地方进行污染源的监控,实施智能化的调控以及科学的评估,将会在这场战役中发挥十分重要的作用。
张记者:我们也了解到,亿万先生在精准治霾方面有着很明确的思路,具体有哪些关键技术,可以介绍一下吗?
刘院长:亿万先生的“精准治霾”战略总体来说分为四大部分:第一是建立天空地立体监测体系精准找源;二是建立大数据分析平台;三是建立专家系统;四是建立智能调控平台。
       首先,找清楚区域污染源的排放状况。亿万先生最突出的优势就是利用卫星与地面物联网监测点相结合,辅助以无人机监测系统,形成立体化监测体系,实现全方位、无死角,对产生雾霾的污染源进行全天候的监控;
       其次,建立大数据分析系统。前期我们协助生态环境部进行督查,督查有个很重要的作用就是采集数据。获得的卫星数据、地面物联网监测点数据、企业电力消耗、水消耗以及社会经济数据,将这些数据整合并输入我们的大数据平台进行分析,找出监管网格具体存在哪些问题,进行重点的靶向追踪;
       第三,在大数据分析的基础上建立专家系统。系统融合了专家的评判、分析、预报和预测,针对企业的转型、升级和工艺改造提出专家的建议以及治理方案,这也是非常重要的;
       最后,实现智能化调控。我们最近开发的一款软件叫做“城市大气污染防治智能调控系统”。系统包括了一整套大数据分析、地理信息展示、卫星遥感接入、模型模拟和最后提出的调控参数。未来系统还将为地方政府提出综合的社会经济和环境承载能力,以及可持续发展平衡的分析。在这个基础上我们探索提出了人工智能专家系统,将系统引入到智慧环保体系和精准治霾的过程中,让我们的治污系统更加精准化、智能化。
张记者:可否理解为这四大模块是亿万先生在不断摸索中调整定位与目标,得出的四个基于智慧环保的大气污染防治方向?
刘院长:我们提出的四大模块,是经过三四年不断的探索与实践形成的。重点是在2016、2017这两年中,经过我们在几个城市的实践,特别是河南平顶山、滑县、北京昌平与亚运村等多个地市,都给予了认可。
张记者:您能否介绍下人工智能、专家系统具体是如何介入大气治污的?
刘院长:人工智能在过去几十年发展中证明,它必须与生产应用紧密结合才会有生命力。简单而言,人工智能就是用计算机模拟人类对于处理事情的思维方式,用计算机模拟人类智能的能力,包括:1.感知能力,通过视觉、听觉、触觉等感官活动,接收并理解文字、图像、声音、语言等各种外界信息,认识和理解外界环境的能力;2.推理与决策能力;3.学习能力,机器学习是人工智能的根本,是在新时代对数据和人类语言和判断方面进行识别;4.适应能力,对不断变化的外界环境条件能灵活的做出正确的反映,即自适应能力。目前,人工智能研究主要包括三大块:1.机器学习;2.图像识别;3.语音识别。
       专家系统则是能够用计算机语言来表达领域专家的思想。专家系统主要包括:1.如何获取专家的知识;2.如何表达专家的思想;3.如何将表达变成计算机语言,让计算机识别。专家系统在专家知识的基础上用计算机来推理、解释与预测。
       而实际上专家系统是人工智能里非常重要的一部分,如何将领域专家的知识、思想系统化、规则化,让机器学习,并进行模拟智能化集成应用,将会比一个专家或一组专家提出的思想更有效。
       如何将人工智能与专家系统二者相结合,应用到亿万先生的精准治霾和系统治水的过程中,则是我们研究的重点。
       以区域大气污染为例,电力、焦化、水泥、钢铁等都是对空气污染产生很大影响的企业,由多位专家来对各个企业进行“一企一测”的评判,提出解决方案。例如,考察焦化厂,专家们提出:1.这个厂是否必须建在这里,它对当地环境造成多大的污染;2.工艺上是否可以改变和优化;3.焦化烧煤在运送过程中能否采取防护措施,等等。专家们提出了转型、升级和改造的措施建议,就是知识。如何表达与划分这些知识,形成一定规则(用计算机语言表示:If…Then…),如:工艺改造,假设改造了这个工艺会怎样,采取这个措施会怎样等等……,按照几个假设的措施依次列出来得出结果,就是计算机要做的。专家系统就是在回答多个规则问题的过程中,来确定和提出最佳的解决方案。
张记者:我们现在的专家系统是一个城市应用一个系统,还是运用一套模型推广到所有的地区?
刘院长:这个问题非常好。为什么要做专家系统?我们不可能在每个地区都带十个或几十个专家去调研,所以需要把多个专家对于解决这些问题的思想和知识变(表达)成规则,让计算机能够识别,只要提出参数:比如有这个问题,我们怎么解决,它会成为一个普适的系统。我们也辅助以大数据分析,用计算机去分析和识别。专家系统与大数据相结合,形成一个更加精准化的解决方案。
张记者:我们现在的示范点可能并不多,基于几个示范点专家提出了建议,输入的参数对于将来变成模型化应用的精准性如何?
刘院长:专家系统实际上要与统计分析相区别。统计分析是在大量的数据基础上经过统计分析提出的方案,需要大量的示范点的样本数据;而专家系统是利用专家的知识,这些知识是由大量数据和信息所形成的自然界某种固定的规律,现在的专家系统是建立在知识的基础上(knowledge-based),每一个专家的知识都是经过长期在他这个领域里形成的规则和体系,还有经验,而不是经过几个示范区域形成的。我们现在正在建立专家知识库,将众多专家思想和知识变成规则,让计算机学习和识别。
张记者:在目前几个城市的应用来说,取得了怎样的效果?在应用过程中可能存在一些问题,可以简单介绍下吗?
刘院长:我们的智能化调控平台已经在一些城市应用。它是一个综合的分析和会商平台,每天、每周、每月都要汇报环境监测的主要问题,让决策者通过平台能够快速进行反应。比如,平台上包括了实时调度卫星数据来对周边进行监测,同时汇集了我们100多个微型监测站数据,24小时每分钟实时监测。平台上与地理信息相结合,可看到区域热点变化图。根据不同阶段所产生的数据和采取的措施,可以进行调控、预测。我们还可以进行情景模拟,改变某些参数。
       2018年,大气污染防治进入深水区,尽管我们在前期做了大量工作,但这还远远不够,还应当做到:1.尽快整合我们前期所获取的数据,建立完善大数据平台;2.将人工智能专家系统应用于调控体系,实质性地将专家知识变成规则,进行研判,提出解决方案;3.要与环境经济学家结合,进行情景模拟。在大数据与专家分析的基础上,提出不同的情景,提出多个可选择的方案,每一个方案在生态环境和经济的平衡过程中,所得到的结果由当地主管部门和领导来决策。
       科技手段要与经济手段相结合,与城市的经济分析、评估、模拟相结合。智能城市管理的最终目的是让城市的运行更加节能高效,让城市发展更为可持续。随着信息技术的发展,人工智能、专家系统的引入,相信在未来5-10年中,我们会更好地应用信息化手段来提高对城市生态环境管理的有效性。
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