Tapioca M. Chiwewe 是南非約翰內(nèi)斯堡 IBM Research 的研究科學(xué)家，他和同事正在擴(kuò)展公司的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，用于預(yù)測空氣質(zhì)量。圖片來源：IBM Research。

在越來越多的地方，機(jī)器學(xué)習(xí)正在改變空氣質(zhì)量預(yù)測的傳統(tǒng)物理模型。最新的進(jìn)展是在南非，在最近建立的 IBM 研究實(shí)驗(yàn)室中，計(jì)算機(jī)工程師 Tapiwa M. Chiwewe 將 IBM 的空氣質(zhì)量預(yù)測軟件調(diào)試用于本地需求，增加新功能。這項(xiàng)研究是被稱為“綠色地平線”項(xiàng)目的擴(kuò)展內(nèi)容，IBM 研究員們兩年前開始與中國政府研究人員及官方人員合作。

上個(gè)月，在法國舉行的第14屆國際工業(yè)信息學(xué)大會(huì)上，Chiwewe 呈現(xiàn)了南非實(shí)驗(yàn)室的第一批結(jié)果，包括地面臭氧水平預(yù)測?！澳憧梢赃M(jìn)行很多物理研究，來理解臭氧如何來到不同的地方。”他說，“但是我們所做的只是收集很多數(shù)據(jù)，并在這些數(shù)據(jù)上訓(xùn)練機(jī)器，它們就能夠預(yù)測本地臭氧水平，而不需要了解臭氧在大氣中是以什么原理運(yùn)作的?！?/p>

與中國一樣，南非能源的很大一部分也依賴煤炭電力，因此也受困于充滿顆粒物的有毒空氣。雖然 Chiwewe 說他和南非的同事可以把在一部分中國開發(fā)的空氣預(yù)測工具重復(fù)使用，不過必須針對本地特性進(jìn)行調(diào)試。例如，南非有很長的采礦歷史。礦業(yè)留下了很多暴露在空氣中的尾礦廠，強(qiáng)風(fēng)常常吹起微小顆粒，在下風(fēng)的居民區(qū)中，空氣質(zhì)量就下降了。Chiwewe 說，他希望開發(fā)一個(gè)工具，可以識(shí)別起風(fēng)的信號(hào)，并對附近居民提出預(yù)警。

約翰內(nèi)斯堡還缺少北京那樣密集的空氣質(zhì)量監(jiān)測站：有報(bào)告稱北京有35個(gè)監(jiān)測站，相比之下，約翰內(nèi)斯堡只有8個(gè)。為彌補(bǔ)這一缺陷，IBM 的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中還包括從其他兩個(gè)更低成本的傳感器而來的數(shù)據(jù)，可能只包括一兩種類型的監(jiān)測（例如顆粒物），而非主要監(jiān)測站所覆蓋的全套氣體和顆?！狢hiwewe說，北京可能有大約1000個(gè)較小的傳感器。因此，他的團(tuán)隊(duì)必須調(diào)試機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)的“教授”階段，更有創(chuàng)造性地利用更少的數(shù)據(jù)。在獲得更多地面數(shù)據(jù)之前，他們在研究一種中間辦法：所謂的“虛擬監(jiān)測站”，可以使用衛(wèi)星等遠(yuǎn)程傳感平臺(tái)。

所有這些研究都可以幫助指引官方，目前政府官方正在為 IBM 研究人員提供公共監(jiān)測站的數(shù)據(jù)，作為回報(bào)，將免費(fèi)獲得預(yù)測結(jié)果。隨著預(yù)測越來越成熟，這里或其他地方的政府官方可以用這些結(jié)果來勒令重污染發(fā)電廠在污染嚴(yán)重時(shí)期或其它霧霾天氣中減產(chǎn)，幫助現(xiàn)有法律更好地執(zhí)行。長期預(yù)測可以幫助政府規(guī)劃道路布置和區(qū)分，從而減少排放，或者至少，減少排放所帶來的健康影響。

via IEEE Spectrum

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