人工智能技術(shù)如何發(fā)揮作用？

研究人員表示，人工智能技術(shù)檢測(cè)到了數(shù)百起未處理污水直接排放入英國(guó)河流的事件。 科學(xué)家們利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，從兩處污水處理設(shè)施超過(guò)11年的數(shù)據(jù)中識(shí)別出了926次 “泄漏事件”。 英國(guó)環(huán)境署發(fā)言表示這一方法的準(zhǔn)確度令人印象深刻。環(huán)境署表示”我們歡迎任何能夠防止污染的技術(shù)?！?/p>

研究人員將他們的研究成果發(fā)表在《清潔水》雜志（Clean Water）上，研究中他們訓(xùn)練計(jì)算機(jī)算法，通過(guò)排污事件時(shí)污水處理廠的水流模式去識(shí)別污染事件。

“排污”的組成

當(dāng)發(fā)生異常降雨時(shí)，污水處理設(shè)施被允許向河流中排放未處理過(guò)的污水。這是由于雨水和未經(jīng)處理的污水會(huì)給污水廠的暴雨罐造成過(guò)大壓力，導(dǎo)致罐中溢流進(jìn)入處理管路。

但這種未經(jīng)處理的污水溢流排放頻率引起了環(huán)境學(xué)家和環(huán)保人士的擔(dān)憂。

來(lái)自Rivers Trust慈善組織的Christine Covin向BBC表示說(shuō)：”去年我們制成了一張全國(guó)性的污水溢流排放入英國(guó)河流的地圖，看到結(jié)果我們都很震驚，竟然有如此多、如此廣泛的未經(jīng)處理污水進(jìn)入我們的河流?！痹谶@張地圖中示意了上報(bào)的溢流排放。但我們遠(yuǎn)不清楚未被上報(bào)的溢流排放會(huì)有多大規(guī)模。 英國(guó)生態(tài)與水文中心（the UK Centre for Ecology and Hydrology，UKCEH）的Andrew Singer教授認(rèn)為利用AI的新方法旨在建立一種準(zhǔn)確的計(jì)量方式，以確認(rèn)可能有多少未經(jīng)上報(bào)的排放事件。 Andrew表示：”我們希望通過(guò)新技術(shù)的引入輔助水質(zhì)保護(hù)工作的透明度和強(qiáng)制性?！?/p>

人工智能技術(shù)如何發(fā)揮作用？

該研究由UKCEH的Peter Hammond教授領(lǐng)導(dǎo)，研究使用了一種模式識(shí)別算法，這種算法最初用于醫(yī)學(xué)基因?qū)W研究。

Peter教授介紹說(shuō)：“在之前，我利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)探測(cè)兒童臉部形狀的細(xì)微區(qū)別以幫助診斷某些特定的基因情況。”

“在本次的場(chǎng)景中，研究對(duì)象從面部的3D形狀變成了水流經(jīng)過(guò)污水處理廠的形態(tài)模式。”

這看上去貌似是兩個(gè)不相干的領(lǐng)域，但模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)方法的效果還是相同的。

模式識(shí)別，正如它的名稱(chēng)一樣，是一種使用計(jì)算方法檢測(cè)數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的規(guī)則或是重復(fù)出現(xiàn)元素的方法。而機(jī)器學(xué)習(xí)則使用提高自動(dòng)化程度的算法，利用經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析來(lái)檢測(cè)到這些模式。

研究人員花費(fèi)數(shù)年收集了兩家污水廠的流量數(shù)據(jù)——以此教會(huì)算法識(shí)別污水廠在正常運(yùn)行和排放未處理污水時(shí)不同的 “水流形態(tài)”。

Singer教授說(shuō)：“算法首先構(gòu)建了知識(shí)體系，你再去測(cè)試這個(gè)算法?；旧夏憔桶阉袛?shù)據(jù)給到算法，然后提問(wèn)說(shuō)’你能找到其中的排污事件嗎’？”

使用兩所污水廠11年間的水流數(shù)據(jù)（研究中未經(jīng)人為識(shí)別的），算法識(shí)別出了926起未處理污水排放事件，每起排放至少長(zhǎng)達(dá)三小時(shí)。

研究人員表示全英國(guó)的自來(lái)水公司都可以使用相似的方法，針對(duì)任意污水廠來(lái)檢測(cè)” 那些沒(méi)有被注意到或是沒(méi)有經(jīng)過(guò)上報(bào)的排污事件”。

環(huán)境署也贊同說(shuō)：“如果自來(lái)水公司希望將此類(lèi)模型用作規(guī)劃工具以幫助管理污染，以及防止此類(lèi)意外排放的發(fā)生，這是一個(gè)很棒的機(jī)會(huì)?！?/p>

Singer教授補(bǔ)充：“我的職業(yè)生涯一直希望理解污染產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)并去恢復(fù)環(huán)境問(wèn)題，或者至少對(duì)這些問(wèn)題有更好的理解以對(duì)決策者做出提醒?！?“為此我們需要梳理清楚英國(guó)境內(nèi)的污水排放問(wèn)題。”

Colvin女士也補(bǔ)充道：”解決這一問(wèn)題并非一朝一夕，這個(gè)問(wèn)題需要針對(duì)新舊污水處理基礎(chǔ)設(shè)施的大幅投資，同時(shí)也需要重新考慮處理流經(jīng)城鎮(zhèn)和城市中雨水徑流的方式。”

“但如果我們還希望能夠有用水安全，希望實(shí)現(xiàn)真正的綠色修復(fù)，帶回河流中的野生動(dòng)植物，必須要去解決河道中的污染問(wèn)題?！?/p>

作為對(duì)此研究的回應(yīng)，工業(yè)方代表，英國(guó)水務(wù)（Water UK）向BBC News表示，接下來(lái)五年，將有11億歐元的投資流入，用于”改善暴雨溢流和污水處理工作”。

“很多公司已經(jīng)正在使用AI技術(shù)管理其資產(chǎn)了”，英國(guó)水務(wù)的發(fā)言人表示：”我們將持續(xù)探索創(chuàng)新技術(shù)以穩(wěn)固河流未來(lái)的健康。”

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