ИИ и устойчивое развитие: как наука помогает спасти планету

Фото: Pexels

Развитие технологий и искусственного интеллекта играют важную роль в глобальных усилиях по сохранению планеты. Рассказываем о возможностях и перспективах ИИ для достижения целей устойчивого развития ООН

Специалист в области машинного обучения Рикардо Винуэса (Ricardo Vinuesa) утверждает, что ИИ может помочь в достижении 79% целей в области устойчивого развития (ЦУР), определенных ООН, а также стать ключевым инструментом для развития экономики замкнутого цикла и создания умных городов.

«Устойчивое развитие определяется целым комплексом различных параметров, часть из которых невозможно определить «невооруженным глазом» — или же слишком сложно обработать, поскольку они задействуют много баз данных и переменных. ИИ помогает справиться с этой задачей, что значительно упрощает процесс принятия решений», — объясняет генеральный директор и основатель Self Energy Ltd. Мигель Матиаш.

Климатический кризис как катализатор развития ИИ

Данные отчета Межправительственной группы экспертов ООН по изменению климата говорят о том, что критический для нашей планеты момент уже наступил. Велика вероятность, что глобальная температура поднимется на 3 градуса по Цельсию уже в этом столетии, что вдвое превышает предел в 1,5 градуса, установленный странами на Конференции по изменению климата (COP26) в 2021 году. Если человечество не сократит выбросы на 43% в течение этого десятилетия, то последствия для климата могут стать катастрофическими и сохранятся еще на много веков, даже если выбросы прекратятся. По словам генерального секретаря ООН Антониу Гутерриша, человечество «уверенно движется к непригодному для жизни миру».

В этом контексте исследователи призывают более активно использовать искусственный интеллект для борьбы с изменением климата. Специалист Гарвардского центра окружающей среды и автор книги Weak Planet Вай Чи Димокк (Wai Chee Dimock) пишет: «Может ли оказаться, что изменение климата является катализатором, который преобразует ИИ, заставляя его быть более чувствительным к кризисам, более сосредоточенным на инновациях, направленных на устранение глобальных катастроф? Такая технология может быть именно тем, что нам нужно на данном этапе. «Климатический ИИ», предоставляющий гораздо больше возможностей для обработки данных с мест и от сетей заинтересованных участников, может изменить правила игры как в технологической, так и в физической экосистемах, которые сейчас сталкиваются с наибольшими рисками».

Экономика инноваций Как регулировать экосистемы и зачем это нужно

Согласно отчету BCG Climate AI Survey за 2022 год, 87% руководителей частного и государственного секторов, отвечающих в своих компаниях за инициативы в области ИИ или изменений климата, также считают, что технологии являются важным инструментом в борьбе с климатическими проблемами.

По мнению исследователей компании, ИИ может способствовать смягчению последствий изменений климата за счет измерения объемов выбросов от транспорта, сельского хозяйства и промышленности и последующего поиска путей их сокращения. Кроме того, технология повышает точность прогнозирования экстремальных погодных явлений и предоставляет инструменты принятия решений, позволяющие реагировать на них более эффективно.

Концепция использования ИИ в борьбе с изменением климата, предложенная альянсом AI for planet, предлагает взглянуть на климатический кризис по-новому. Ее авторы уверены, что с увеличением частоты и серьезности экстремальных погодных явлений необходимо применять упреждающий подход к адаптации. Важно предвидеть потенциальные последствия изменения климата и принимать меры для их смягчения до того, как они произойдут. Это необходимо для обеспечения устойчивости сообществ и экономики, а также для защиты наиболее уязвимых слоев населения. ИИ может предоставить инструменты и данные, необходимые для принятия обоснованных решений. Например, согласно исследованию Всемирного экономического форума, ИИ способен стать эффективным инструментом в борьбе с лесными пожарами по всему миру. Данные из таких источников, как спутниковые изображения, информацию о погоде в режиме реального времени и сообщения в социальных сетях, могут быть использованы для разработки более эффективных методов обнаружения пожаров и пожаротушения, а также определения алгоритмов их распространения. Интеллектуальная структура, объединяющая все эти системы, также необходима для создания динамической карты риска лесных пожаров с интерактивным моделированием распространения огня.

Некоторые специалисты отмечают, что использование инструментов ИИ, как бы эффективны они ни были, может повлечь за собой этические риски и возможное увеличение углеродного следа. Поэтому для того, чтобы стать выигрышной стратегией, этот инструмент требует гибкого и вдумчивого управления.

Работа нейросетей действительно требует все большего потребления энергии — по некоторым оценкам, обучение одной модели производит столько же углерода, сколько пять автомобилей за полный жизненный цикл. Поэтому компании работают и над сокращением углеродного следа от самого ИИ. Так, специалистами Сбера в партнерстве с Институтом искусственного интеллекта AIRI была разработана библиотека открытого доступа eco2AI и представлена концепция снижения выбросов парниковых газов с помощью ИИ. Инструмент представляет из себя универсальную python-библиотеку, позволяющую с высокой точностью определять углеродный след от обучения моделей ИИ. Точность расчетов достигается за счет детальной проработки учета энергопотребления вычислительных устройств компьютеров и учета региональных особенностей производства электроэнергии.

«Существуют как преимущества, так и потенциальные риски при использовании ИИ в целях устойчивого развития. В настоящее время нет четкой оценки возможного воздействия искусственного интеллекта на окружающую среду и, следовательно, на само общество. Однако ИИ способен помочь в решении проблем, которые без него было бы практически невозможно преодолеть, или же найденные решения были бы не так хороши. Ключом к использованию этого инструмента является повышение эффективности каждой системы, которая работает для достижения устойчивых целей — от измерения качества воздуха до использования спутниковых снимков с целью оценки движения на дорогах и измерения интенсивности уличного освещения. ИИ является мощным инструментом, упрощающим и ускоряющим сложные процессы, что в конечном итоге приводит к улучшению экологической ситуации», — говорит Жуау Алберту Куэлю Соуза, инженер по энергетике и окружающей среде, менеджер проекта Alenquer Green Lab.

Передовые решения ИИ для городской жизни, сельского хозяйства и промышленности

Быстрое развитие цифровых технологий способствует тому, что люди уже могут использовать огромные объемы данных для создания специализированного ИИ и достижения революционных улучшений в таких отраслях, как здравоохранение, сельское хозяйство, образование и транспорт.

Одним из ярких примеров является управление дорожным движением. Применение искусственного интеллекта в городской мобильности позволяет прогнозировать пробки и предлагать альтернативные маршруты, а также оценивать потребность в транспортных средствах по зонам и времени. Это означает, что можно обеспечить наличие тех или иных транспортных средств для граждан, исходя из их потребностей. Это решение не только облегчает мобильность, но и минимизирует воздействие на окружающую среду.

Индустрия 4.0 Как инновационный битум продлевает жизнь российским дорогам

Операционные системы возобновляемых источников энергии, управляемые ИИ, анализируют выработку и использование электроэнергии, а затем оптимизируют ее импорт и экспорт на основе тарифов. Такой подход может увеличить экономию электроэнергии до 80% и может работать применительно к району, индустриальному парку, деревне или даже большому городу, повышая энергоэффективность и снижая выбросы CO2.

ИИ также может помочь повысить эффективность возобновляемых источников энергии. Некоторые компании уже используют такие технологии, чтобы узнать суточную доступность энергогенерирующих мощностей (ветряных турбин, гидроэлектростанций, заводов по производству биомассы и т. д.) и спрогнозировать объем энергии, который необходимо произвести в ближайшие дни. Также ИИ помогает предотвратить и диагностировать поломки оборудования.

Еще одним из примеров использования ИИ является разработка интеллектуальной системы уличного освещения с питанием от солнечных батарей.

В сельском хозяйстве ИИ используется для повышения эффективности орошения и применения удобрений. Анализируя данные соответствующих датчиков, искусственный интеллект способен прогнозировать потребности сельскохозяйственных культур. Также ИИ помогает фермерам анализировать гиперспектральные изображения, полученные с помощью дронов, для комплексной борьбы с вредителями.

Согласно исследованию PwC, использование инструментов ИИ в сельском и водном хозяйстве, энергетике и транспортных системах способно сократить объем глобальных выбросов парникового газа на 4% к 2030 году. При этом развитие технологии потенциально создаст 38,2 млн новых рабочих мест по всему миру.

На производстве системы искусственного зрения позволяют выявлять невидимые человеческому глазу ошибки на сборочных линиях и нарушения правил безопасности, а также позволяют предсказать потенциальные аварии. Последний аспект особенно важен в таких отраслях, как строительство. Примером использования ИИ для достижения большей устойчивости является технология, разработанная для тоннелепроходческих машин. ИИ занимает в ней центральное место — он непрерывно обрабатывает информацию, чтобы предсказать возможные сбои в работе оборудования.

Интеллектуальные системы позволяют повысить экологичность самых разных предприятий промышленности. Одним из ярких примеров применения технологий становятся решения на основе искусственного зрения и современных моделей детекции и классификации. В частности, решения, разработанные Сбером, помогли мусороперерабатывающему заводу ООО «Север» на 13% повысить объем распознаваемого мусора, пригодного для вторичной переработки, а компании ООО «Хевел» — повысить КПД ячеек солнечных панелей и уменьшить доли дефектных элементов, что существенно снижает количество отходов производства и напрямую способствует снижению загрязнения окружающей среды.

ИИ на службе общества

Возможности ИИ используются и для достижения социальных целей устойчивого развития. Например, после урагана «Харви» в 2017 году многие улицы в центре Хьюстона, США были затоплены. Приложение искусственного интеллекта, сочетающее спутниковые снимки с программным обеспечением для обнаружения объектов, позволило спасателям определить безопасные пути эвакуации людей, оказавшихся в ловушке из-за поднимающейся воды.

Медицинское оборудование с поддержкой ИИ уже сегодня способно помочь миллионам людей во всем мире. Так, с помощью технологии медики могут выявлять потенциальные ранние признаки диабета, а пациенты — более эффективно контролировать уровень сахара в крови, кроме того, ИИ позволяет рассчитывать индивидуальный график приема инсулина.

ИИ способен анализировать изображения с мобильных телефонов, чтобы отличить доброкачественное поражение кожи от меланомы, что важно для людей, у которых нет свободного доступа к дерматологам.

В основе Project Tokyo, технологии-ассистента для людей с нарушениями зрения, лежат алгоритмы, которые предоставляют разнообразную информацию о том, что окружает пользователя. Сервис использует искусственный интеллект для распознавания знакомых лиц, а также описания людей и их положения в пространстве по отношению к пользователю, расстояния до объектов.

Индустрия 4.0 Этика искусственного интеллекта: почему нельзя очеловечивать роботов

Специалисты Глобального института McKinsey собрали около 160 примеров фактического или потенциального использования ИИ в некоммерческих интересах общества. Среди них — разработки, обладающие значительным потенциалом в сфере компьютерного зрения, используемые в сельском хозяйстве, автономных транспортных средствах, распознавании лиц и отслеживании поз человека, медицинской визуализации и т. д.

Перспективы использования ИИ в контексте устойчивого развития

Искусственный интеллект может стать ключевым инструментом для выстраивания системы разумного потребления ресурсов, сокращения и более эффективного управления отходами, создания более инклюзивного и социально справедливого общества. Однако переход на следующий уровень развития технологии потребует совместной работы правительств, неправительственных организаций, благотворительных фондов, технологических компаний и организаций, которые собирают или генерируют значительные объемы данных. Аналитики выделяют ряд потенциальных вызовов, связанных с совершенствованием систем ИИ. Так, то, насколько эффективным окажется ИИ, зависит от корректности собранных данных, методов «тренировки» нейросети и уровня предвзятости данных.

Эксперты McKinsey Global Institute отмечают, что ИИ может как нивелировать предвзятости, свойственные людям, так и воспроизводить и масштабировать их. Предвзятости «попадают» в алгоритмы ИИ в процессе обучения — их содержит информация в сети, на которой тренируется модель, или же специалист, обучающий нейросеть, подбирает данные таким образом, что они отражают его видение. Чтобы сгладить такие неточности, специалисты по машинному обучению пытаются разработать различные метрики «честности», которые позволят алгоритму оставаться нейтральным по отношению к различным социальным группам. Однако, подчеркивают авторы статьи, это комплексная работа, которая также включает пересмотр факторов, которые влияют на принятие сложных решений самими людьми.

Для того, чтобы создать максимально честный ИИ, эксперты советуют:

Понимать, в каких сферах ИИ может сгладить предубеждения, а в каких, наоборот, усугубить;
Внедрить процессы и практики, которые помогут выявлять и смягчать предвзятости;
Принимать участие в диалоге о возможных предвзятостях в человеческих решениях;
Искать наилучшие способы взаимодействия машин и людей;
Больше инвестировать в исследование предвзятостей, предоставлять больше данных для исследований, использовать мультидисциплинарный подход;
Больше инвестировать в разнообразие в сфере ИИ в целом.

Эксперты ЮНЕСКО отмечают важную роль региональных экономических сообществ для создания стратегий использования ИИ, а также необходимость глобальной стратегии для достижения коллективных целей. «Темы, которые поднимает ИИ, носят не технологический характер. Они затрагивают нашу человечность, это научные, политические, философские и этические вопросы. Сейчас самое подходящее время для того, чтобы определить этические принципы, которые гарантируют, что ИИ будет служить общей цели исходя из гуманистических ценностей», — заявила генеральный директор ЮНЕСКО Одри Азуле.

В 2019 году Европейская Комиссия опубликовала методические рекомендации для благонадежного ИИ, авторы которых выделили три основных аспекта:

законность: ИИ должен соотноситься со всеми применимыми законами и нормативными документами;
этичность: ИИ должен гарантировано следовать этическим принципам и ценностям;
надежность как в технологичном, так и в социальном плане, поскольку даже при использовании с хорошими намерениями ИИ способен причинить вред.

В России с 2022 года работает Комиссия по реализации Кодекса этики в сфере ИИ, включающая ведущих российских экспертов в сфере этики ИИ. В ее задачи входит организация мониторинга эффективности применения Кодекса, взаимодействия и обмена опытом по вопросам этики ИИ, а также разработки предложений по актуальным вопросам развития ИИ, связанным с этическими аспектами. В рамках Комиссии функционируют тематические рабочие группы, которые занимаются рассмотрением этических аспектов ИИ в более узком направлении, а также разработкой рекомендательных документов, направленных на решение и прояснение этических вопросов и создание более комфортного «мягкого» регулирования в отношении технологий ИИ.

Осенью 2022 года Сбером совместно с ДВФУ был открыт Дальневосточный центр искусственного интеллекта, одна из целей которого — решение ряда экологических проблем Дальнего Востока, в том числе прогнозирование красных приливов, тропических циклонов, а также оптимизация вылова рыбы, организация морской логистики и предотвращение несчастных случаев на море.

О важности создания законодательных норм, которые помогут направить огромный потенциал ИИ на извлечение максимальной пользы для людей и окружающей среды, а также на достижения целей устойчивого развития, говорят и ученые, изучающие влияние ИИ на устойчивое развитие.

«Установлению надзора со стороны регулирующих органов должно предшествовать формирование четкого представления о вызовах ИИ, которое позволит сформулировать разумную политику. Политика, проводимая без этого понимания, скорее всего, будет в лучшем случае неэффективной, а в худшем — контрпродуктивной», — утверждает Рикардо Винуэса.

Вопросы и перспективы использования ИИ и других научных решений в целях устойчивого развития эксперты обсудят в рамках международной онлайн-конференции Сбера «Путешествие в мир искусственного интеллекта» — AI Journey. Второй год подряд на конференции пройдет трек AI4ESG на стыке вопросов искусственного интеллекта, устойчивого развития и ESG. Смотреть трансляцию: