冬天到來后，雷鋒網(wǎng)編輯部的駐地之一北京和許多中國北方城市都陸續(xù)遭受霧霾侵?jǐn)_，霧霾紅色預(yù)警屢見報端。一部分城市因為霧霾過重，飛機(jī)都無法起降了。媒體報道稱，為了驅(qū)除霧霾，北京周邊 1200 家工廠都采取了減產(chǎn)甚至停產(chǎn)的措施。

今年，政府和相關(guān)部門將配備來自IBM 和微軟的預(yù)測工具，這兩款工具去年已經(jīng)經(jīng)受過嚴(yán)格的測試。其中，北京市政府裝備的 IBM 預(yù)測工具能將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)源，如分布于北京的 35 個官方空氣污染監(jiān)測站數(shù)據(jù)和來自環(huán)境監(jiān)測站、公交系統(tǒng)、氣象衛(wèi)星、地形圖、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)甚至社交媒體的數(shù)據(jù)進(jìn)行合并分析。而微軟的預(yù)測系統(tǒng)則負(fù)責(zé)整合分布于全國的 3000 個監(jiān)測站的數(shù)據(jù)。這兩款工具都能將傳統(tǒng)的大氣化學(xué)物理模型與數(shù)據(jù)統(tǒng)計工具（如機(jī)器學(xué)習(xí)）相結(jié)合，以便用更短的時間做出更準(zhǔn)確的預(yù)測。

“我們的優(yōu)勢其實就是對各方數(shù)據(jù)的結(jié)合，”環(huán)境工程師黃巾（音）說道，他是 IBM 北京研究所的綠色地平線項目主管，這個項目的詳細(xì)內(nèi)容可見雷鋒網(wǎng)此前的報道《IBM機(jī)器學(xué)習(xí)幫助政府勢力抗霾》。眼下，IBM 在未來三天霧霾預(yù)測準(zhǔn)確度上已經(jīng)超過 80% ，在 7-10 天的預(yù)測上精確度也在 75% 左右。

微軟現(xiàn)在則負(fù)責(zé)為中國環(huán)保部提供 48 小時的霧霾預(yù)測，2015 年時，它在預(yù)測北京未來 6 小時內(nèi)霧霾情況的準(zhǔn)確度上已經(jīng)達(dá)到 75%  ，而未來 12 小時則可達(dá) 60% 。

歐洲哥白尼大氣監(jiān)測服務(wù)處主管 Vincent-Henri Peuch 表示，事實上，將物理模型與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合來完成空氣質(zhì)量預(yù)測是一個非常活躍的研究領(lǐng)域。作為大氣科學(xué)家，他認(rèn)為將紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)相結(jié)合是個正確的選擇：每種數(shù)據(jù)都含有重要信息，而且它們并不會相互妨礙。

這種方法也得到了市場的認(rèn)同，眼下，IBM 的預(yù)測工具已經(jīng)部署在了印度新德里和南非約翰內(nèi)斯堡，北京一家名為 AirVisual 的新創(chuàng)公司也在為私人用戶提供融合了機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的預(yù)測服務(wù)。

借助這些預(yù)測工具，北京市政府聲稱已經(jīng)取得了顯著的成效。據(jù)政府引用的數(shù)據(jù)顯示，2015 年的細(xì)顆粒物污染水平比 2014 年降低了 6% 。

治理霧霾與經(jīng)濟(jì)發(fā)展不是仇敵，兩者必須共生共存，不能偏廢。IBM 的預(yù)測工具就考慮到了這一點(diǎn)，該系統(tǒng)內(nèi)置一個模擬器，它可以模擬城市上風(fēng)口工廠停產(chǎn)和限號出行對城市環(huán)境帶來的影響。黃巾表示：“IBM 的工具可以估算各種措施下污染排放對經(jīng)濟(jì)發(fā)展影響的程度?！?/p>

AirVisual、IBM 和微軟的工具可在不同地區(qū)工作，不過它們需要接入當(dāng)?shù)氐奈锢砟Ｐ?，并輸入本地化的?shù)據(jù)和可變參數(shù)。就拿約翰內(nèi)斯堡來說，該城市只有 8 個空氣污染監(jiān)測站，“因此，預(yù)測工具需要用到南非其他監(jiān)測站的數(shù)據(jù)，”計算機(jī)工程師 Tapiwa M. Chiwewe 說道。

英屬哥倫比亞大學(xué)的團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，根據(jù)不同的情況，預(yù)測工具需要配合本地化的機(jī)器學(xué)習(xí)算法。該團(tuán)隊認(rèn)為，不同類型的機(jī)器學(xué)習(xí)花費(fèi)的計算成本在于預(yù)先輸入的數(shù)據(jù)與運(yùn)行中輸入數(shù)據(jù)之比。對于北京來說，歷史空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的缺乏導(dǎo)致政府必須選擇出更合適的系統(tǒng)，只參考其他城市可能無法取得相同的效果。畢竟在數(shù)據(jù)完全不同的情況下，霧霾預(yù)測的效果根本沒有可比性。

要想達(dá)到世界衛(wèi)生組織（WHO）制定的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，全世界有許多城市還有很長的路要走。2015 年的數(shù)據(jù)顯示，可吸入顆粒物（PM）每年造成的 DALY（傷殘調(diào)整生命年，指生命年的喪失或有能力的生命年減少）損失達(dá)到 1.03 億?？窃凇读~刀》上的 2015 年全球疾病負(fù)擔(dān)研究報告顯示，可吸入顆粒物已經(jīng)成了全世界第六大疾病誘發(fā)因素。因此，未來五年內(nèi)，空氣質(zhì)量監(jiān)測市場的規(guī)模將每年增長 8.5% ，達(dá)到 56.4 億美元。而與其息息相關(guān)的空氣質(zhì)量預(yù)測市場也會迎來發(fā)展的黃金時期。

Via. Spectrum.ieee. 雷鋒網(wǎng)編譯

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