論人工智能對我國生態(tài)建設(shè)效能的影響

蔣萬勝,季樞嫻

(陜西師范大學(xué) 馬克思主義學(xué)院,西安 710119)

一、人工智能在我國生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用概況

生態(tài)建設(shè)與經(jīng)濟、政治、文化、社會建設(shè)一樣,是中國式現(xiàn)代化建設(shè)的重要組成部分。生態(tài)建設(shè)涵蓋生態(tài)環(huán)境保護、生態(tài)修復(fù)和重建等多方面內(nèi)容,與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的結(jié)合成為生態(tài)建設(shè)的重要著力點。目前,我國生態(tài)文明建設(shè)處于初級階段,增強核心科技創(chuàng)新能力成為解決環(huán)境問題的關(guān)鍵。人工智能作為新技術(shù)手段,將其應(yīng)用于生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域是實現(xiàn)生態(tài)現(xiàn)代化的必然要求,機器學(xué)習(xí)、生物特征識別、計算機視覺、知識圖譜等具體技術(shù)在我國生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域已有了一定程度的應(yīng)用。

(一)生態(tài)保護

相關(guān)學(xué)者認為,環(huán)境是一個有機聯(lián)系的整體,主張通過采取嚴(yán)格的監(jiān)管和積極的保護措施,來防止和減少新的生態(tài)破壞[3]。保護生態(tài)也就是保護生態(tài)資源,這里的生態(tài)資源既指具體的某種資源,也指具有整體性的資源共同體,通常包括有形的自然資源、生物性資源、自然景觀資源以及無形的環(huán)境資源、生態(tài)文化資源等。保護生態(tài)資源是維持生態(tài)系統(tǒng)平衡穩(wěn)定、改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的核心與關(guān)鍵。目前,在生態(tài)資源研究方面主要運用了簡單統(tǒng)計學(xué)習(xí)、傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)以及不同層次的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,但這些簡單的機器學(xué)習(xí)算法不能完全適應(yīng)生態(tài)環(huán)境持續(xù)變化、生態(tài)資源數(shù)據(jù)爆發(fā)式增長的現(xiàn)實情況。為此,就需要采用基于深度學(xué)習(xí)的新技術(shù)。

一方面,在大數(shù)據(jù)時代,利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺對于更新數(shù)據(jù)資源、了解生物多樣性、保護生態(tài)環(huán)境、生態(tài)資源的可持續(xù)發(fā)展等具有重要意義。利用人工智能和機器人技術(shù),可將傳感器和機器人運用于惡劣條件,對海洋中的海藻、城鎮(zhèn)中的空氣污染、碳循環(huán)等進行更精密的測控[4]。通過分類識別、檢測定位、語義分割、實例分割和回歸預(yù)測等深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用來獲取和分析生態(tài)資源數(shù)據(jù),如一維的聲音和文本、二維的圖像和視頻以及三維的空間和離散點,這些數(shù)據(jù)構(gòu)成了生態(tài)資源領(lǐng)域數(shù)據(jù)的主要形式[5]。另一方面,基于深度學(xué)習(xí)算法的圖像識別為垃圾圖片處理以及輸出識別提供了可能,利用人工智能技術(shù)進行垃圾分類,能夠有效解決目前垃圾分類準(zhǔn)確度低、損害有關(guān)人員生命健康等問題[6]。如利用人工智能技術(shù)先進行前置端口的實時識別與檢測,然后利用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)保持圖片原有信息,之后映射到分類器進行判斷和輸出。5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能技術(shù)的不斷融合應(yīng)用產(chǎn)生了“智能垃圾分類”“智能環(huán)衛(wèi)”“無人駕駛清潔車”等一系列智能環(huán)保產(chǎn)品,這類產(chǎn)品的市場投放會引起生態(tài)保護領(lǐng)域的巨大變革。

(二)生態(tài)修復(fù)

生態(tài)修復(fù)指以生物修復(fù)為基礎(chǔ),利用生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力,并輔之以技術(shù)手段,使已經(jīng)遭受破壞的生態(tài)體系逐漸好轉(zhuǎn)的綜合修復(fù)方法[7]。生態(tài)修復(fù)的關(guān)鍵在于因地制宜、因時制宜,在每一個修復(fù)區(qū)域都要充分研究該區(qū)域的自然環(huán)境特征和社會經(jīng)濟特點。人們可以利用人工智能技術(shù)分析氣候、水文、地形及區(qū)域人口狀況,同時將這些自然環(huán)境與相應(yīng)的社會經(jīng)濟條件加以整體分析擬決定采用的修復(fù)方式、達到修復(fù)目的,使其接近于自然狀態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)。人工智能技術(shù)中的深度學(xué)習(xí)、人機交互等具體技術(shù)在實際應(yīng)用中能夠極大地提高生態(tài)修復(fù)的質(zhì)量和效能,以解決生態(tài)環(huán)境的相關(guān)問題。

我們可以基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深度學(xué)習(xí)技術(shù)生產(chǎn)的智能機器人,可以利用多傳感器融合等功能制造出多種類型的智能機器人,如除草機器人、植物轉(zhuǎn)移機器人、智能植樹機器人等。使用這些機器人進行種苗培育、草原修復(fù)等生態(tài)修復(fù)工作,可以避免人為地再次破壞生態(tài)環(huán)境。智能植樹機器人基于智能控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)挖坑、送苗、培土、澆水等作業(yè)過程的一體化。專家決策系統(tǒng)是最早的人工智能研究技術(shù),基于人機交互技術(shù)的專家決策系統(tǒng)具有專業(yè)化的知識和豐富的經(jīng)驗,通過研究人類專家在解決問題時的求解能力,利用人工智能技術(shù)進行知識推理和標(biāo)示,從而達到根據(jù)現(xiàn)實環(huán)境構(gòu)建專業(yè)模型解決生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域中復(fù)雜問題的效果。作為人工智能的七項關(guān)鍵技術(shù)之一,知識圖譜的構(gòu)建需要通過各種大數(shù)據(jù)平臺獲取知識,將來自不同數(shù)據(jù)源的知識進行融合,以構(gòu)建數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián),由此來推斷生態(tài)修復(fù)過程中的潛在風(fēng)險,同時給專家決策系統(tǒng)提供數(shù)據(jù),輔助專家進行決策。

(三)生態(tài)預(yù)警

生態(tài)預(yù)警指對即將來臨的與生態(tài)環(huán)境相關(guān)的危機、災(zāi)害發(fā)出警報或警告,以便提前采取預(yù)防措施來避免或減少損失的技術(shù)、制度或政策體系,是環(huán)境應(yīng)急管理的重要組成單元[8]。先有監(jiān)測才有預(yù)警,生態(tài)監(jiān)測是生態(tài)預(yù)警的技術(shù)保證和數(shù)據(jù)來源。生態(tài)預(yù)警將生態(tài)監(jiān)測技術(shù)運用到環(huán)境預(yù)警中, 對資源開發(fā)利用中生態(tài)環(huán)境質(zhì)量變化、生態(tài)后果以及生態(tài)環(huán)境與社會經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展進行評價、預(yù)測和報警[9],針對性更強,對生態(tài)建設(shè)的作用更大。目前,人工智能技術(shù)已被應(yīng)用于水、大氣、土壤等生態(tài)環(huán)境要素監(jiān)測,以及對森林、草地、湖泊、海灣、濕地等生態(tài)預(yù)警中。

內(nèi)蒙古伊利實業(yè)集團緊抓“一帶一路”帶來的歷史機遇，籌劃建立“全球智慧鏈”。“全球智慧鏈”通過整合全球的優(yōu)質(zhì)自然資源、全球標(biāo)準(zhǔn)、人才等，實現(xiàn)跨越全球的智慧共享與碰撞。目前，伊利已投資建設(shè)新西蘭大洋洲乳業(yè)生產(chǎn)基地、設(shè)立伊利歐洲研發(fā)中心、主導(dǎo)實施中美食品智慧谷，并與新西蘭林肯大學(xué)展開全產(chǎn)業(yè)鏈研發(fā)合作。

2020年正式發(fā)布的植被病蟲害遙感監(jiān)測與預(yù)測系統(tǒng),是中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院已有的作物病蟲害遙感監(jiān)測與預(yù)測系統(tǒng)的升級版,打通了從數(shù)據(jù)、算法到產(chǎn)品、應(yīng)用的全鏈路[10]。利用人工智能技術(shù)可以實現(xiàn)對林草火災(zāi)的智能監(jiān)控和預(yù)測預(yù)報,利用遙感技術(shù)監(jiān)測森林草原大火的火場燃燒動態(tài),利用熱紅外線影像技術(shù)提取森林火線、預(yù)測蔓延方向[11]。在森林火災(zāi)的預(yù)警、動態(tài)監(jiān)測和災(zāi)后評估中,無人機遙感技術(shù)因提供的信息更新速度快、覆蓋面積大等優(yōu)勢,成為森林火災(zāi)預(yù)防和監(jiān)測的重要手段。在野生動植物疫源疫病防治中,人工智能技術(shù)能夠使人們對新興傳染病從被動應(yīng)對轉(zhuǎn)為主動防治,實現(xiàn)對疾病的早期預(yù)警監(jiān)測。自2003年SARS發(fā)生以后,我國就開始逐步建設(shè)野生動物疫源疫病監(jiān)測體系。現(xiàn)在正將遙感、“互聯(lián)網(wǎng)+”等技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)測領(lǐng)域,利用機器學(xué)習(xí)技術(shù)來繪制疫情早期預(yù)警分布監(jiān)測圖。通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)的機器學(xué)習(xí)能夠有效地加強地震預(yù)測,中國地震局地震預(yù)測研究所熊攀副研究員和他的研究團隊基于經(jīng)典的Adaboost機器學(xué)習(xí)算法和紅外、高光譜氣體等衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)特性的研究、開發(fā)出一種新的機器學(xué)習(xí)方法,即逆向修剪樹(IBPT)的地震預(yù)測框架,將該框架與幾個最先進的機器學(xué)習(xí)方法進行了分析和比較[12]。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這個方法優(yōu)于所有六條選定的基線,并顯示出提高地震預(yù)報概率的強大能力。

(四)生態(tài)管理

生態(tài)管理起源于20世紀(jì)70年代的美國,90年代成為理論研究和實踐探索的重要課題。生態(tài)管理既可作為一種較新的理念和管理策略,又可作為一種新的規(guī)則體系,目前處于不斷探索中。生態(tài)管理重視運用生態(tài)、經(jīng)濟、社會、管理等多學(xué)科理論知識與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)結(jié)合來干預(yù)人類行為,以防止生態(tài)惡化,力求生態(tài)長期穩(wěn)定,實現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展[13]。人工智能技術(shù)在生態(tài)管理方面的應(yīng)用主要集中于生態(tài)管理工作領(lǐng)域、生態(tài)公共服務(wù)領(lǐng)域、生態(tài)決策服務(wù)領(lǐng)域,目的是為業(yè)務(wù)管理、輿情分析和領(lǐng)導(dǎo)決策提供智能化服務(wù)。第一,在生態(tài)管理工作領(lǐng)域,運用智能化辦公系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)OA進行辦公業(yè)務(wù)處理?；跈C器學(xué)習(xí)、生物特征識別等人工智能系統(tǒng)在一些工作場所可以調(diào)節(jié)工作人員對生態(tài)信息安全區(qū)域的訪問;基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能預(yù)測維護系統(tǒng)可以預(yù)測后勤服務(wù)的最佳時間;智能機器人同業(yè)務(wù)系統(tǒng)和人力資源軟件等系統(tǒng)的連接可以完成表單填寫、計劃調(diào)整、人事安排等任務(wù)。第二,在生態(tài)公共服務(wù)領(lǐng)域,搭建基于新型互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)的政務(wù)服務(wù)平臺,可以實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)”改革。2000年建成的國家林業(yè)和草原局政府網(wǎng)在很大程度上實現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+政務(wù)服務(wù)”全覆蓋,充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化手段開展工作,具備政務(wù)信息公開、在線辦事、公眾互動交流和綜合信息服務(wù)等功能。第三,國家林業(yè)和草原局還構(gòu)建了以“中國林業(yè)網(wǎng)”為主站,“美麗中國網(wǎng)”“中國植樹網(wǎng)”“中國信息林網(wǎng)”等為子站的中國林業(yè)網(wǎng)站群,利用機器學(xué)習(xí)、自然語言處理等人工智能技術(shù)進行網(wǎng)上辦公、政務(wù)管理、信息服務(wù)等工作。在生態(tài)決策服務(wù)領(lǐng)域,將大數(shù)據(jù)融入人工智能各項技術(shù),可以充分發(fā)揮數(shù)據(jù)優(yōu)勢,為國家宏觀決策提供數(shù)據(jù)支撐。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對生態(tài)環(huán)境遙感本底值進行預(yù)測,能夠?qū)^(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量進行評價、發(fā)現(xiàn)存在的問題并提出綜合治理的對策措施[14]。大數(shù)據(jù)在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用前景非常廣闊,借助云計算、人工智能及模型模擬等大數(shù)據(jù)分析技術(shù),構(gòu)建生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)存儲與處理分析平臺,實現(xiàn)人工智能技術(shù)在生態(tài)管理領(lǐng)域的應(yīng)用和服務(wù)[15]。

人工智能的各種技術(shù)可被應(yīng)用到生態(tài)保護、生態(tài)修復(fù)、生態(tài)預(yù)警、生態(tài)管理等生態(tài)建設(shè)的各個方面,機器學(xué)習(xí)、生物特征識別、計算機視覺、知識圖譜、人機交互等關(guān)鍵技術(shù)一般并不獨立構(gòu)成某一產(chǎn)品,而是被交叉運用于人工智能的各種產(chǎn)品,智能機器人在生態(tài)建設(shè)中的應(yīng)用能很好地印證這一點。智能機器人需要運用生物特征識別技術(shù)和計算機視覺技術(shù)對工作對象進行識別和判定,運用機器學(xué)習(xí)技術(shù)建立知識圖譜,通過人機交互技術(shù)構(gòu)建專業(yè)決策系統(tǒng)、構(gòu)建專業(yè)模型。人工智能的各項技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊前景,將給我國生態(tài)文明建設(shè)帶來巨大變革,以實現(xiàn)生態(tài)建設(shè)的跨越式發(fā)展。

二、人工智能對我國生態(tài)建設(shè)效能的提升

將大數(shù)據(jù)、知識圖譜、人機交互等人工智能技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)領(lǐng)域,實現(xiàn)人工智能與生態(tài)建設(shè)的結(jié)合運作,極大地提升了生態(tài)建設(shè)效能?！靶堋币辉~從字面上理解包括兩層含義,需要將“效”和“能”分開解釋:一是“效”,即效率、效果;二是“能”,即“能力”。因此,生態(tài)建設(shè)效能是指為實現(xiàn)生態(tài)建設(shè)目標(biāo)而投入的程度及其產(chǎn)生的效率、效果,體現(xiàn)在生態(tài)建設(shè)效率和質(zhì)量上。生態(tài)建設(shè)效率指在生態(tài)建設(shè)過程中高水平、低耗能、全方位地保護好、建設(shè)好生態(tài)環(huán)境,最大限度地實現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展。人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用,給我國生態(tài)建設(shè)帶來了一系列效率提高和質(zhì)量提升。

(一)生態(tài)建設(shè)人力的節(jié)約

勞動作為人的本質(zhì),塑造著人類社會的生產(chǎn)生活方式,推動著人類社會的演進。機器是人類腦力勞動與體力勞動相結(jié)合的結(jié)果。在機器產(chǎn)生以前,人們主要依靠體力勞動進行生產(chǎn)生活。種苗育苗、除草灌溉等生態(tài)建設(shè)工作在機器出現(xiàn)以前主要依賴于人力。在過去的四五十年間,我國勞動人口數(shù)量快速增加形成了人口紅利,使得我國人力資本得到改善,使經(jīng)濟快速發(fā)展。近年來人口老齡化趨勢明顯,勞動力成本比較優(yōu)勢在逐漸消失,用機器替代部分勞動力、進行制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級是推動我國經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展、促進社會進步的重要方式。在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域,人工智能技術(shù)的運用能夠代替部分簡單勞動,避免重復(fù)勞動,從而達到節(jié)約勞動力的目的。

人工智能技術(shù)能夠高效完成傳統(tǒng)工作方式所不能完成的復(fù)雜任務(wù)。在將傳統(tǒng)機器學(xué)習(xí)用于生態(tài)資源獲取時,數(shù)據(jù)的收集、整理都依賴于人工處理,這種做法已無法滿足日益增長的數(shù)據(jù)處理需求。深度學(xué)習(xí)使機器具備自主學(xué)習(xí)能力,為生物多樣性、生態(tài)資源大數(shù)據(jù)多源異構(gòu)等問題提供了全新的解決方案,可以大大減少人工勞動。同時,人工智能技術(shù)能夠在生態(tài)建設(shè)過程中降低人員傷亡。2021年第一季度我國發(fā)生森林火災(zāi)398起,因災(zāi)死亡人數(shù)9人[16]。將熱成像、遙感衛(wèi)星等技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合,從遙感、氣象、地形等方面數(shù)據(jù)分析入手構(gòu)建生態(tài)環(huán)境的預(yù)測模型,可以提高災(zāi)難預(yù)測的準(zhǔn)確率;可以運用實時監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測人類活動或生態(tài)活動的異常現(xiàn)象;在出現(xiàn)險情時利用專家決策系統(tǒng)給出最佳的處理方案能極大節(jié)約生態(tài)建設(shè)中的人力投入,從而可以將人力轉(zhuǎn)移到更前沿的科技研究領(lǐng)域。伴隨人工智能技術(shù)的成熟而產(chǎn)生的智能機器人作為新的勞動工具可以降低人的勞動量,因其具備工作時間長、范圍限制小、工作準(zhǔn)確率高等優(yōu)點,可以彌補生態(tài)建設(shè)過程中勞動力的不足,降低人力成本。如果運用無人機搭載自動駕駛系統(tǒng),工作人員只需在監(jiān)控信息化平臺中下達指令,無人機就可進行灌溉、監(jiān)測、運輸?shù)裙ぷ鱗17],無需勞動者進行這些基礎(chǔ)性工作。

(二)生態(tài)建設(shè)質(zhì)量的提高

生態(tài)建設(shè)質(zhì)量是實現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵所在,包括資源利用、環(huán)境治理、生態(tài)保護、公眾滿意度等方面。生態(tài)建設(shè)包括對水、大氣、土壤、生物、海洋、礦藏等多種因素的保護,具有覆蓋范圍廣、建設(shè)難度大等特點。單純依靠人力勞動或傳統(tǒng)機器進行生態(tài)建設(shè),不僅存在很大局限性,而且會大大降低效率。因此,機械化生產(chǎn)是生態(tài)建設(shè)過程中不可或缺的組成部分,運用人工智能技術(shù)對傳統(tǒng)機器進行改造升級會帶來資源利用率的提高、生態(tài)建設(shè)品質(zhì)的提升。

遙感衛(wèi)星、智能機器人等設(shè)備所具有的運用范圍廣、覆蓋率高、運行速度快等優(yōu)勢是人工勞動所不能企及的,它們的運用能極大地提高生態(tài)建設(shè)效率。在種苗育苗中,傳統(tǒng)苗圃業(yè)沿用的人工作業(yè)方式不僅耗費大量的勞動力且效率低下;在苗圃生產(chǎn)和園林施工規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化、一體化中,智能機器人顯現(xiàn)出很大優(yōu)勢,其作業(yè)過程科學(xué)、精準(zhǔn)和自動,不僅能夠節(jié)省人工勞動,而且能保證種苗質(zhì)量,提高種苗育苗的效率。在生態(tài)資源研究領(lǐng)域,深度學(xué)習(xí)作為一種大數(shù)據(jù)分析工具發(fā)揮著越來越大的作用。隨著深度學(xué)習(xí)中分類識別、語義分割技術(shù)與遙感技術(shù)相結(jié)合及對實力分割、回歸預(yù)測等的進一步研究,在生態(tài)資源數(shù)據(jù)的多樣性和特殊性研究方面都取得了不同程度的突破,解決了傳統(tǒng)生態(tài)資源數(shù)據(jù)獲取整理難度大、效率低等問題。在生態(tài)教育中,利用人工智能技術(shù)對公眾進行生態(tài)環(huán)境保護方面的科普可幫助公眾提升環(huán)保的意識和能力;利用VR(虛擬現(xiàn)實)、AR(增強現(xiàn)實)、MR(混合現(xiàn)實)技術(shù)可以實現(xiàn)足不出戶感受生態(tài)環(huán)境、進行林中漫步、學(xué)習(xí)生態(tài)知識,能有效提高公眾對生態(tài)環(huán)境的認識。網(wǎng)絡(luò)植樹系統(tǒng)利用3R(VR/AR/MR)技術(shù)消除空間、時間上的限制,從而實現(xiàn)綠化資源優(yōu)化配置,具有傳統(tǒng)植樹行業(yè)所不具備的技術(shù)優(yōu)勢;用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)植樹系統(tǒng)直觀感受林木種植、關(guān)注林木成長、履行植樹義務(wù)。

(三)生態(tài)管理模式的優(yōu)化

在生態(tài)建設(shè)管理領(lǐng)域,人工智能技術(shù)能夠提高生態(tài)管理部門的總體工作效率,在傳統(tǒng)生態(tài)管理的基礎(chǔ)上優(yōu)化管理模式、提高管理能力,實現(xiàn)生態(tài)管理模式的智能化和普及化。在人工智能技術(shù)被應(yīng)用于生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域之前,生態(tài)管理中的日常工作多由部門工作人員完成,而在應(yīng)用之后,生態(tài)管理部門中的內(nèi)部業(yè)務(wù)運營、客戶互動和業(yè)務(wù)規(guī)劃都可以使用人工智能技術(shù)取代低端工作,以完成部分復(fù)雜工作。生態(tài)管理部門作為銜接生態(tài)建設(shè)和社會發(fā)展的政府部門,不僅需要處理基礎(chǔ)政務(wù)工作,也需要承擔(dān)分析、決策、管理生態(tài)建設(shè)中的各種問題,還需要向社會公開、宣傳、普及生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域的相關(guān)知識。

第一,財務(wù)管理是其重要內(nèi)容,使用人工智能工具幫助財務(wù)人員實現(xiàn)準(zhǔn)確的項目預(yù)算和自動化、集中化財務(wù)結(jié)算,不僅能夠改善人的體驗、減少財務(wù)人員的工作量,還能夠有效避免財務(wù)工作人員的疏漏和失誤,從而達到提高管理效能的目的。第二,在決策工作中,空天地一體化大數(shù)據(jù)應(yīng)用以大數(shù)據(jù)為支撐,以機器學(xué)習(xí)等人工智能技術(shù)為核心構(gòu)建專家決策系統(tǒng),可以提高政府治理能力,提高生態(tài)事前事中事后監(jiān)管能力。第三,在生態(tài)管理日常工作中,可以利用自然語言處理和機器學(xué)習(xí)技術(shù)研發(fā)的行政審批機器人、在線智能服務(wù)機器人等產(chǎn)品,實時在線完成智能審批、回答疑難問題。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展和機器人智能化水平的提高,生態(tài)管理部門內(nèi)部協(xié)調(diào)和服務(wù)效率將獲得極大的提高,生態(tài)管理部門的服務(wù)將愈來愈精準(zhǔn)。

(四)生態(tài)再破壞可能性的降低

在生態(tài)建設(shè)過程中,污染物的“二次污染”和農(nóng)藥污染對生態(tài)環(huán)境造成的破壞不容小覷。一次污染物被排放到生態(tài)環(huán)境中,在物理、化學(xué)或生物作用下,其物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化會產(chǎn)生“二次污染”物。通常來說,“二次污染”的危害遠大于一次污染,因其形成機理復(fù)雜且多變,防治難度也大為增加。生產(chǎn)農(nóng)藥過程中排出的廢氣,噴灑農(nóng)藥過程中農(nóng)藥的擴散,農(nóng)藥進入水源和土壤之后的轉(zhuǎn)移,以及殘留農(nóng)藥對農(nóng)產(chǎn)品的污染,都給生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。同時,長期使用農(nóng)藥易使害蟲產(chǎn)生抗藥性、導(dǎo)致防治效果降低,只有不斷增加用藥次數(shù)、加大濃度和用量或使用新的活性更強的殺蟲劑來消滅害蟲,但這樣會形成濫用農(nóng)藥的惡性循環(huán),加劇農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境的污染及對生態(tài)系統(tǒng)的破壞。污染物改變原有性質(zhì)、出現(xiàn)新的污染以及為了防治病蟲害而噴灑農(nóng)藥對土壤、水資源、空氣等造成的污染是生態(tài)建設(shè)中不可忽視的重要問題。這種對生態(tài)環(huán)境的再破壞會大幅增加生態(tài)建設(shè)的壓力,需要投入更大的成本進行生態(tài)修復(fù),而這不僅會降低生態(tài)建設(shè)的效率,而且會增加生態(tài)建設(shè)的難度。

我國已進入垃圾分類時代,對生活垃圾的處理成為社會關(guān)注的焦點,處理方式主要有焚燒、填埋、回收利用等。焚燒發(fā)電在一定程度上雖能提高資源的利用率,但不能完全解決焚燒垃圾帶來的“二次污染”問題,而填埋率的高低更是直接反映了生活垃圾分類治理中的環(huán)境影響程度,填埋率高意味著對環(huán)境影響大,填埋率低意味著對環(huán)境影響小[18]。同時,廢舊洗衣機、空調(diào)、熱水器等家用電器也易產(chǎn)生“二次污染”。基于此,發(fā)改委、工信部、財政部等七部門聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于完善廢舊家電回收處理體系,推動家電更新消費的實施方案》中多處提及要加強運用人工智能等信息技術(shù),加快提升廢舊家電處理機械化、自動化和智能化水平。將深度學(xué)習(xí)、計算機視覺、生物特征識別等人工智能技術(shù)運用于垃圾分類,如智能分揀系統(tǒng)、智能機器人的應(yīng)用不僅能夠提高垃圾分類的準(zhǔn)確度,還能夠提升資源的循環(huán)利用率,得到高品質(zhì)、高純度的循環(huán)利用物料。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展,無論是果樹種植還是其他農(nóng)作物的培育活動都呈增長趨勢,但隨之而來的是病蟲害問題的加劇。目前,在病蟲害防治領(lǐng)域多采用化學(xué)藥劑防治,雖在短期可取得理想的滅蟲效果,但從長期看會使病蟲產(chǎn)生耐藥性且會給生態(tài)環(huán)境造成污染。針對此,電生功能水植保無人機將電生功能水植保技術(shù)與植保無人機相結(jié)合,具有高效、廣泛的殺菌效果且無殘留,能夠有效殺滅部分蟲卵[19]。植保無人機在作業(yè)過程中強大的下壓風(fēng)場使霧滴具有更好的穿透性,使農(nóng)藥利用率更高[20]。將電生功能水技術(shù)與植保無人機相結(jié)合,無疑是人工智能技術(shù)在生態(tài)領(lǐng)域的一次成功嘗試,能大大減少農(nóng)藥給環(huán)境帶來的不良影響。

綜上,人工智能技術(shù)能夠在不同方面、不同程度上改善傳統(tǒng)生態(tài)建設(shè)方式,利用人工智能技術(shù)手段可提高生態(tài)建設(shè)的效率和能力,大力推進生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域數(shù)字化、智能化、高效化,這是實現(xiàn)生態(tài)文明現(xiàn)代化的有效途徑,是實現(xiàn)中國式現(xiàn)代化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

三、加強人工智能在我國生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用的建議

目前,我國人工智能的應(yīng)用大多集中于工業(yè)、醫(yī)療、交通、教育、文化等領(lǐng)域,在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展空間很大。可通過強化政府引導(dǎo)、加強新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(以下簡稱“新基建”)、推進人工智能技術(shù)研發(fā)和加強國際合作四個方面來促進人工智能在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展,實現(xiàn)人工智能技術(shù)與生態(tài)文明建設(shè)的深度融合。

(一)強化政府引導(dǎo)

人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用作為我國的新興事業(yè),離不開政府的政策引導(dǎo)和財政資金支持。2015年7月國務(wù)院出臺的《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導(dǎo)意見》首次將人工智能列為重點任務(wù)之一,2017年“人工智能”首次被寫進兩會政府工作報告,國務(wù)院7月印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,將其上升至國家戰(zhàn)略。在國家政策的扶持下,人工智能發(fā)展政策環(huán)境不斷完善,發(fā)展環(huán)境日益良好。2019年11月,國家林業(yè)和草原局發(fā)布《國家林業(yè)和草原局關(guān)于促進林業(yè)和草原人工智能發(fā)展的指導(dǎo)意見》,提出將人工智能技術(shù)與林草業(yè)相結(jié)合、在林草業(yè)核心業(yè)務(wù)中應(yīng)用人工智能技術(shù)的若干意見。2020年7月中央網(wǎng)信辦等五部門發(fā)布的《國家新一代人工智能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》明確提出,到2023年初步建立人工智能標(biāo)準(zhǔn)體系,重點研制數(shù)據(jù)、算法、系統(tǒng)、服務(wù)等重點急需的標(biāo)準(zhǔn),并率先在制造、交通、金融、安防、家居、養(yǎng)老、環(huán)保、教育、醫(yī)療健康、司法等重點行業(yè)和領(lǐng)域進行推廣。政府引導(dǎo)是推動人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用和發(fā)展的主導(dǎo)力量,政策機制保障是政府引導(dǎo)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),應(yīng)當(dāng)做好頂層設(shè)計工作,自上而下地進行統(tǒng)籌規(guī)劃指導(dǎo),制定相關(guān)戰(zhàn)略規(guī)劃和方針政策,鼓勵、支持、引導(dǎo)人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用與其他風(fēng)險投資行業(yè)不同,生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域市場化程度相對較低,需要通過財政資金引導(dǎo)來支持科技研發(fā)、推動技術(shù)進步。在財政政策方面,要保證財政投入的持續(xù)穩(wěn)定增長,合理配置公共財政資金,提高財政投入在財政總支出中所占比例。在國家宏觀調(diào)控基礎(chǔ)上,各地區(qū)應(yīng)根據(jù)自身生態(tài)發(fā)展?fàn)顩r,因地制宜、因時制宜、因勢制宜地建立自己的財政投入激勵政策,通過相關(guān)財稅政策引導(dǎo)來提高生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域人工智能技術(shù)研發(fā)的積極性和主動性。要實現(xiàn)人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展,人工智能人才是決定性因素。因此,重視產(chǎn)業(yè)人才培養(yǎng),構(gòu)建“引才、留才、用才”新格局[21],完善人才培養(yǎng)體系,是當(dāng)前時代背景下我國政府推動人工智能發(fā)展的著力點之一。2018年4月,教育部發(fā)布《高等學(xué)校人工智能創(chuàng)新行動計劃》將高校人工智能發(fā)展分為“三步走”(2)我國高校人工智能發(fā)展“三步走”指:一是到2020年,基本完成適應(yīng)新一代人工智能發(fā)展的高校科技創(chuàng)新體系和學(xué)科體系的優(yōu)化布局;二是到2025年,高校在新一代人工智能領(lǐng)域科技創(chuàng)新能力和人才培養(yǎng)質(zhì)量顯著提升,取得一批具有國際重要影響的原創(chuàng)成果,有效支撐我國產(chǎn)業(yè)升級、經(jīng)濟轉(zhuǎn)型和智能社會建設(shè);三是到2030年,高校成為建設(shè)世界主要人工智能創(chuàng)新中心的核心力量和引領(lǐng)新一代人工智能發(fā)展的人才高地,為我國躋身創(chuàng)新型國家前列提供科技支撐和人才保障。;2019年,全國共有35所高校獲得首批人工智能專業(yè)建設(shè)資格;2020年3月,教育部再次審批通過180所高校開設(shè)人工智能專業(yè)。目前,共有215所高校開設(shè)人工智能專業(yè),培養(yǎng)人工智能產(chǎn)業(yè)需要的復(fù)合型人才,以確保人工智能產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

(二)加強新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

近年來,以習(xí)近平同志為核心的黨中央高度重視新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工作,不斷加快推進新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)布局,健全5G、人工智能、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等基礎(chǔ)設(shè)施體系,主要包括以通信網(wǎng)絡(luò)、新技術(shù)、算法算力為代表的信息基礎(chǔ)設(shè)施;以智能交通、智慧能源為代表的融合基礎(chǔ)設(shè)施;以科技、科教、產(chǎn)業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施。在新發(fā)展理念的引領(lǐng)下建立基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)、提供數(shù)字轉(zhuǎn)型、技術(shù)創(chuàng)新等服務(wù)體系,以滿足我國高質(zhì)量發(fā)展需要[22]。人工智能作為新基建的重點建設(shè)內(nèi)容應(yīng)與其他新型基礎(chǔ)設(shè)施相互促進、協(xié)同發(fā)展,更好地推動人工智能技術(shù)落地。

算法、算力、數(shù)據(jù)是人工智能的三大要素。算法可理解為解決實際問題的方式、方法、模型;算力是處理海量數(shù)據(jù)信息的計算能力;數(shù)據(jù)是訓(xùn)練算法模型的原料,機器不斷練習(xí)可以優(yōu)化算法。人工智能技術(shù)以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),以云計算提供算力,結(jié)合算法的不斷進化、學(xué)習(xí)優(yōu)化算法模型。大數(shù)據(jù)則需要依賴云計算進行儲存、計算分析,而物聯(lián)網(wǎng)又是未來大數(shù)據(jù)的主要來源之一。物聯(lián)網(wǎng)還會借助人工智能算法來提升物聯(lián)設(shè)備的智能化程度?？傮w而言,可通過物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生、收集海量的數(shù)據(jù)并存儲于云平臺,再通過大數(shù)據(jù)分析,以更高形式的人工智能提取云計算平臺存儲的數(shù)據(jù)來輔助物聯(lián)網(wǎng),形成一個螺旋上升的循環(huán)。而5G作為通訊網(wǎng)絡(luò)提供基礎(chǔ)性通信服務(wù)支撐,在這些關(guān)系鏈中具有紐帶作用,是數(shù)據(jù)的搬運工,使信息的傳送更為高效。新基建所涉及的各個方面相互依賴、相互關(guān)聯(lián),共同構(gòu)成一個完整的科技生態(tài)圈。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的不斷發(fā)展和取得突破,新的人工智能應(yīng)用場景會被不斷開發(fā)出來。新基建的完善是人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域成功應(yīng)用的基礎(chǔ)和保障,只有抓住歷史機遇,高質(zhì)量建設(shè)5G、數(shù)據(jù)中心、光纖、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等新型基礎(chǔ)設(shè)施,才能推動人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域高質(zhì)量發(fā)展。

(三)推進人工智能技術(shù)應(yīng)用

人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域發(fā)展的核心是科技創(chuàng)新,但技術(shù)成果需要在實際應(yīng)用中才能發(fā)揮其最大效能。要推進人工智能技術(shù)應(yīng)用,則需將基礎(chǔ)理論研究與技術(shù)開發(fā)以及社會實際應(yīng)用連接、整合起來,建立起一套適合人工智能基礎(chǔ)研究與技術(shù)開發(fā),并與生態(tài)建設(shè)實際應(yīng)用順暢連接的研發(fā)體制,使基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)成果系統(tǒng)化、產(chǎn)業(yè)化,將其應(yīng)用于生態(tài)建設(shè)的各個方面。人工智能作為計算機科學(xué)的一個分支,涉及信息論、控制論、自動化、仿生學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)、數(shù)理邏輯、語言學(xué)、醫(yī)學(xué)和哲學(xué)等多個學(xué)科。例如,在生態(tài)監(jiān)測中,人工智能同社會科學(xué)的融合可以通過加快人工處理和分析大數(shù)據(jù)來改變監(jiān)測效果[23]。學(xué)科交叉是人工智能的重要特征之一,人工智能技術(shù)與生態(tài)建設(shè)的結(jié)合更是屬于多學(xué)科、跨領(lǐng)域的范疇。因此,創(chuàng)新性建立“人工智能+生態(tài)”科研和科技成果轉(zhuǎn)化體制尤為重要。

在人工智能基礎(chǔ)理論和技術(shù)開發(fā)方面,需要重視聚集生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域中人工智能技術(shù)研發(fā)資源。這些資源包括將人工智能技術(shù)應(yīng)用到生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域中的人力資源、信息資源、財力資源等,是人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)科技創(chuàng)新的重要支撐。建立資源共享平臺,能夠?qū)崿F(xiàn)科技資源優(yōu)化配置,實現(xiàn)資源共建、共創(chuàng)、共享,提高現(xiàn)有科技資源利用率。目前,我國人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域的科技資源較為分散,統(tǒng)籌協(xié)調(diào)較為困難、科技含量不高、成果轉(zhuǎn)化不暢,需要通過共享平臺有效整合科技資源,打破“信息孤島”,實現(xiàn)資源合理配置。在科技成果轉(zhuǎn)化方面,根據(jù)《中華人民共和國促進科技成果轉(zhuǎn)化法》,高等院校、科研機構(gòu)、企業(yè)和科技人員等是將人工智能技術(shù)轉(zhuǎn)化為科技成果的主體[24]。首先,創(chuàng)新科研成果轉(zhuǎn)化體制,加快實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略,鼓勵高等院校、科研機構(gòu)、企業(yè)等創(chuàng)新主體及科技人員轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化科技成果。其次,開展創(chuàng)新應(yīng)用示范區(qū),通過試點先行、示范引領(lǐng),利用人工智能技術(shù)推動智慧生態(tài)建設(shè),形成可推廣復(fù)制的生態(tài)建設(shè)樣板。再次,成立生態(tài)人工智能研究院,通過高等院校內(nèi)部資源整合、政府推動、科研事業(yè)單位牽頭、企業(yè)自主成立等多種方式,以生態(tài)建設(shè)為研究方向設(shè)立人工智能研究院。最后,建立研究院與企業(yè)共同研發(fā)機制,促使技術(shù)研發(fā)單位與生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域內(nèi)的企業(yè)開展合作,了解市場需求,補齊企業(yè)技術(shù)短板,保障人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)中的技術(shù)研發(fā)與實踐應(yīng)用有效銜接。

(四)加強人工智能國際合作

“碳中和”“碳達峰”作為2021年全國兩會最大的熱點之一,被寫入“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)綱要,這是我國第一次將“碳達峰”和“碳中和”目標(biāo)寫入經(jīng)濟和社會發(fā)展五年規(guī)劃。力爭2030年前實現(xiàn)“碳達峰”、2060年前實現(xiàn)“碳中和”是我國應(yīng)對氣候變化的莊嚴(yán)承諾,是基于推動構(gòu)建人類命運共同體的責(zé)任擔(dān)當(dāng)和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求做出的重大戰(zhàn)略決策?！栋屠鑵f(xié)定》是繼《京都議定書》后第二個有法律約束力的氣候協(xié)議,是由全世界178個締約方共同簽署的氣候變化協(xié)定,是對2020年后全球應(yīng)對氣候變化的行動做出的統(tǒng)一安排。美國政府在治理全球性氣候問題時的“搭便車”行為顯得尤為突出。2001年3月,布什政府拒絕簽署《京都議定書》;2020年11月4日,美國正式退出了《巴黎協(xié)定》。而在2021年2月19日,美國方面宣布,正式重新加入《巴黎協(xié)定》;同年11月1日,拜登就特朗普政府退出《巴黎協(xié)定》的決定向其他國家領(lǐng)導(dǎo)人道歉。拜登在聯(lián)合國氣候峰會期間表示,美國的退出使其自身未能實現(xiàn)其氣候目標(biāo)。美國重新加入《巴黎協(xié)定》的行為更能說明氣候變暖問題是全球性問題,無論哪個國家都不能置身其外。

人工智能和生態(tài)文明關(guān)乎人類發(fā)展,需要在多領(lǐng)域協(xié)同合作中不斷溝通和協(xié)調(diào),共同推動人工智能技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)人工智能健康發(fā)展、生態(tài)文明不斷躍升。從全球范圍來看,人工智能技術(shù)主要集中在數(shù)據(jù)、通信、醫(yī)療、金融、智能機器人等領(lǐng)域,在生態(tài)文明建設(shè)方面的使用還處于初級階段。例如美國字母表(Alphabet)公司、美國麻省理工(MIT)AI研究所、芬蘭禪宗機器人(ZenRobotics)公司、日本發(fā)那科(FANUC)公司、中國中城綠建科技有限公司等雖然都有研制基于人工智能機器視覺與機器學(xué)習(xí)的中大型機器人,但分揀的主要對象為經(jīng)濟效益較高的可回收垃圾,實用性與性價比不高。目前,世界范圍內(nèi)垃圾處理廠中大多還是以人工分揀為主,在垃圾分類中想要完全做到減量化、資源化、無害化,勢必需要人工智能技術(shù)的支持。面對人工智能技術(shù)在生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用的全球性問題,需要世界各國筑牢人類命運共同體,通過組建跨國公司、召開國際會議、進行學(xué)習(xí)交流等方式來強化人工智能和生態(tài)領(lǐng)域的國際合作,形成廣泛國際共識,實現(xiàn)生態(tài)領(lǐng)域全球可持續(xù)發(fā)展。

總之,人工智能在生態(tài)保護、生態(tài)修復(fù)、生態(tài)預(yù)警和生態(tài)管理等生態(tài)建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊,其深度融合定會給生態(tài)文明建設(shè)帶來巨大變革,極大地提高生態(tài)建設(shè)的質(zhì)量和效率。因此,我們需要探索更為可行的人工智能與生態(tài)建設(shè)協(xié)同發(fā)展的路徑,以實現(xiàn)我國生態(tài)文明建設(shè)的現(xiàn)代化。