ИИ свое возьмет: как нейросети помогают решать экологические проблемы
Искусственный интеллект (ИИ) обладает потенциалом, способным совершить революцию в экологических исследованиях, предоставив при этом новые инструменты и методы для анализа и моделирования экологических систем. Однако углеродный след, оставляемый при обучении чат-ботов, наносит огромный вред экологии и составляет ежедневно не менее 24 кг углекислого газа. Могут ли ИИ-системы помочь человечеству в решении экологических проблем или вред от нейросетей превышает приносимую пользу — разбирались «Известия».
Интеграция ИИ-технологий в экологию
В 2018 году на Всемирном экономическом форуме в Давосе прозвучал доклад руководителя департамента инноваций и устойчивости компании PwC доктора Селин Гермейер, который значительно повлиял на представления научного сообщества о возможностях использования решений на основе искусственного интеллекта в разрезе экологии. В своем выступление доктор обосновала более 80 потенциальных применений искусственного интеллекта. Об этом в беседе с «Известиями» рассказал основатель и СЕО Mirey Robotics Андрей Наташкин.
— В том же году компания Microsoft совместно с National Geographic инициировала программу грантов, целью которой является разработка новых решений, основанных на технологии искусственного интеллекта, для регулирования экологических проблем. Корпорация Google совместно с Организацией Объединенных Наций запустила проект, в рамках которого специалисты могут в режиме реального времени отслеживать экологическую обстановку, — добавил Наташкин.
В России ИИ используется для мониторинга лесных пожаров, отслеживания изменений в экосистемах и контроля загрязнения. ИИ-системы Microsoft's Project Premonition и Google's Global Fishing Watch активно применяются для прогнозирования распространения заболеваний и контроля незаконного рыболовства. Эти системы собирают и анализируют большие объемы данных, помогая в идентификации проблем и предложении решений. Об этом «Известиям» рассказал основатель Neuron Expert Дмитрий Котов.
— Сферы экологии, в которых ИИ может принести наибольшую пользу, включают климатологию, биоохрану и управление отходами. Нейросети могут определять локации инвазивных растений, позволяя своевременно принять меры. ИИ также помогает ученым в поиске решений по вопросам климата, анализируя сложные паттерны и тренды, — отметил эксперт.
Энергетика и промышленность
В результате сжигания ископаемого топлива, к которому относятся нефть, газ и уголь, образуются парниковые газы, оказывающие негативное влияние на экологическую обстановку. В этой области применение искусственного интеллекта потенциально может позволить снизить влияние парникового эффекта, рассказал профессор кафедры экономики и управления в ТЭК ГУУ Владимир Линник.
— Уже сегодня известны решения на основе ИИ, повышающие эффективность производства электроэнергии. Кроме того, искусственный интеллект позволит снизить потребление электроэнергии за счет «умного» управления освещением и отоплением зданий и улиц. Соответственно, если потребность в электроэнергии снизится, то и производить ее потребуется в меньших количествах, следовательно, и сжигаться топливо на электростанциях будет меньше, — поделился Линник.
Эксперт рассказал, что в настоящее время в России стоит отметить проект «Умная электростанция», который признан значимым элементом будущей энергетической системы государства.
— В России разработана справочная система на основе искусственного интеллекта «ЭкоВика», которая предоставляет консультации по вопросам экологии и устойчивого развития. Пользователи могут получить информацию о экологических проблемах, советы и рекомендации, а также задать вопрос эксперту, если ответ ИИ недостаточен, — отметил Линник.
Водородная энергетика является одной из сфер экологии, в которой ИИ способен принести больше всего пользы. Использование нейросетей в этой области может значительно улучшить эффективность производства водорода, оптимизировать процессы хранения, транспортировки и использования водородной энергии. По словам Линника, ИИ способен помочь в определении оптимального места для размещения водородных заправочных станций и оптимальных маршрутов для доставки водородных топливных баллонов. Также ИИ может использоваться для прогнозирования потребления водорода и оптимизации его распределения.
Утилизация отходов
В городской среде ИИ уже сейчас улучшает экологическую ситуацию, помогая в управлении отходами и оптимизации городского транспорта. Например, с помощью ИИ можно определить оптимальные маршруты мусоровозов или анализировать данные о загрязнении воздуха для принятия решений о регулировании движения транспорта.
По словам Владимира Линника, системы на основе ИИ, такие как проект IBM Green Horizons, используют данные для создания прогнозов загрязнения и расхода ресурсов. В России разрабатываются подобные технологии, включая системы контроля загрязнения атмосферы с подключением искусственного интеллекта. Использование ИИ и компьютерного зрения с помощью спутниковых данных помогает обнаруживать изменения биоценозов и проблемы в виде появления вредителей и засухи. NASA использует анализ спутниковых снимков и машинное обучение для оценки и прогнозирования состояния фитопланктона в Мировом океане.
Сейчас идет строительный бум, который подразумевает и бум строительных отходов. При повышении цен на вывоз мусора граждане скорее выберут ту компанию, которая предложит наименьшую цену, но утилизирует мусор в неположенном месте. Если у такой свалки поставить стационарные камеры, их можно будет легко повредить и сломать. Кроме того, самостоятельный контроль за незаконным выбросом мусора — небезопасная задача для инспекторов, рассказал «Известиям» основатель и технический директор Flussonic Максим Лапшин.
— Поэтому несанкционированные промышленные свалки — это проблема, которую могут решить как раз дроны с IP-камерами и технологиями ИИ. Они без участия человека могут эффективно установить факт нарушения благодаря возможности зафиксировать лицо водителя и номер машины, которая незаконно сбрасывает мусор. С материалами, доказывающими нарушение, можно обратиться в суд, — заключил эксперт.
Вред от использования нейросетей
Котов подчеркивает, что необходимо учитывать и отрицательное воздействие ИИ-технологий на экологию. Например, энергия, потребляемая большими центрами данных, может способствовать глобальному потеплению. Однако эти риски возможно минимизировать при правильном управлении и использовании энергоэффективных технологий.
— Ученые выяснили, что обучение искусственного интеллекта приводит к выбросам сотен тонн углекислого газа. Например, в процессе обучения самый известный чат-бот ChatGPT обрабатывает огромные текстовые базы данных. Работа с этой информацией происходит в центрах обработки данных. Содержание этих центров требует больших вычислительных мощностей и является очень энергоемким, — рассказал Наташкин.
По словам эксперта, в ходе обучения нейросети типа ChatGPT выбрасывается 284 т углекислого газа. Если учесть факт того, что на рынке информационных технологий почти каждый день появляются новые решения на основе ИИ, то можно представить, какое количество энергии требуется для существования этих систем.
Обучение GPT-3 в 2020 году потребовало значительных вычислительных мощностей, эквивалентных 405 графическим процессорам Nvidia Tesla V100, работающим одновременно в течение одного года. По данным Patterson et al, это привело к значительному потреблению энергии, составившему более 1287 МВт·ч, и предполагаемому валовому выбросу углекислого газа в 552 метрические тонны.
Выбросы углекислого газа, возникающие в результате использования электронных устройств, интернета и вспомогательных систем, составляют около 3,7% от общих мировых выбросов парниковых газов. В таком случае чат-боты считаются более энергоэффективными. Это связано с возможностью персонализировать полученные результаты с меньшим потреблением энергии за счет использования алгоритмов для понимания запроса пользователя.
— Неправильное использование ИИ-технологий или недостаточное понимание их влияния на окружающую среду может привести к негативным последствиям. Например, автономные системы могут неправильно принимать решения, что может повредить экосистемы или ресурсы, — заключил операционный директор компании MediaPro Илья Самсонов.
