IBM訪談：如何用物聯(lián)網(wǎng)拯救 PM2.5？

　　人無(wú)時(shí)不刻不在呼吸，而動(dòng)輒爆表的 PM2.5，掙扎的霧霾讓我們不禁憂慮起自身的健康來(lái)。

　　在一年以前，IBM 研究院推出了 Green Horizon項(xiàng)目，雷鋒網(wǎng)此前也做過(guò)報(bào)道。Green Horizon 利用IBM的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(IoT)，從大數(shù)據(jù)中挖掘從天氣到污染指數(shù)的一系列海量信息，以反復(fù)的迭代及自適應(yīng)的調(diào)整系統(tǒng)，鍛造出世界上最為精確的能源和環(huán)境預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

　　IBM 首先把試點(diǎn)城市選在了南非的約翰內(nèi)斯堡，與當(dāng)?shù)氐难芯繖C(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)作。面對(duì)不斷惡化的大氣環(huán)境及氣候變化，它們又會(huì)做出怎樣的嘗試呢?日前，駐該機(jī)構(gòu)的 IBM 科學(xué)家 Tapiwa Chiwewe 與 IBM的 Chris Sciacca 進(jìn)行了一次訪談，雷鋒網(wǎng)摘編如下，未經(jīng)許可不得轉(zhuǎn)載。

　　Tapiwa Chiwewe

　　Chris Sciacca(下稱 Sciacca)：

　　目前這個(gè)環(huán)境預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行到了怎樣的階段?

　　Tapiwa Chiwewe(下稱 TC)：

　　此前試點(diǎn)城市能夠成功預(yù)測(cè)明天的環(huán)境狀況，不過(guò)經(jīng)過(guò)我們的努力，能夠?qū)⑦@一時(shí)間延長(zhǎng)到七天。

　　Sciacca：

　　那么，這個(gè)預(yù)測(cè)系統(tǒng)目前達(dá)到了怎樣的精度?

　　TC：

　　現(xiàn)在能夠達(dá)到 10 km*10 km 的空間分布率，而如果能增加更多的計(jì)算源，這一數(shù)字還能提升到 1 km*1 km 的高分辨率。

　　Sciacca：

　　如果要用預(yù)測(cè)結(jié)果做決策，精度要達(dá)到怎樣的水平?

　　TC：

　　如果這些判斷要用于決策的話，準(zhǔn)確度能達(dá)到 70% 以上(包括一些明顯的、肉眼可排除的錯(cuò)誤)就可以稱得上是很不錯(cuò)的結(jié)果了。而預(yù)測(cè)污染指數(shù)為環(huán)境提供公共預(yù)警信號(hào)肯定是大有裨益。

　　Sciacca：

　　我們都知道，在一天內(nèi)或者一個(gè)地點(diǎn)中污染物的數(shù)量不可避免地會(huì)存在一定波動(dòng)，那么這一數(shù)字與預(yù)測(cè)結(jié)果相比存在多少誤差?

　　TC：

　　污染情況的波動(dòng)取決于特定的天氣狀況。一些會(huì)造成強(qiáng)烈影響的天氣狀況(如強(qiáng)風(fēng)、降雨、低氣壓等)能夠在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)迅速改變污染指數(shù)。而空氣質(zhì)量的預(yù)測(cè)主要借助的是天氣模型來(lái)捕獲上述容易影響污染狀況的信息并做出調(diào)整，因此誤差的規(guī)模就會(huì)減小很多。

　　Sciacca：

　　目前階段及未來(lái)，我們是否能準(zhǔn)確判斷污染源?

　　TC：

　　污染源對(duì)于預(yù)測(cè)系統(tǒng)而言是另一個(gè)全新的命題，因?yàn)樗枰獙?duì)每個(gè)污染源進(jìn)行判斷，包括直接排放量、天氣影響，伴隨化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染等。

　　我們實(shí)際上可以追蹤污染源來(lái)自什么樣的地點(diǎn)。但它需要大量的數(shù)據(jù)源模型，且不能包含目前的試點(diǎn)。不過(guò)它可能是未來(lái)商業(yè)化的一個(gè)變現(xiàn)手段。另外，風(fēng)是一個(gè)比較簡(jiǎn)單的判斷因素，如果我們只考慮污染物的飄散狀況，這個(gè)模型就會(huì)相對(duì)簡(jiǎn)單。

　　Sciacca：

　　要讓這個(gè)系統(tǒng)順利運(yùn)轉(zhuǎn)，我們需要什么樣的支持?

　　TC：

　　實(shí)時(shí)傳感器的數(shù)據(jù)當(dāng)然必不可少。日常的天氣預(yù)測(cè)可以以三天為界，并通過(guò)在線站點(diǎn)進(jìn)行分析與整合。

　　Sciacca：

　　數(shù)據(jù)的來(lái)源是什么，又是如何進(jìn)行收集的?

　　TC：

　　數(shù)據(jù)源于三個(gè)南非的空氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，為約翰內(nèi)斯堡、Thswane及瓦爾河監(jiān)測(cè)中心。在三個(gè)網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)間，有 21 個(gè)監(jiān)測(cè)站，按照南非空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)中心的要求收集數(shù)據(jù)。我們準(zhǔn)備將這一功能增加到 IBM 的 The Weather Company 商業(yè)計(jì)劃中。

　　Sciacca：

　　是否能為我們解釋一下采用 PM10、PM2.5和二氧化氮這三個(gè)指標(biāo)的原因?可否簡(jiǎn)單理解為，這三項(xiàng)為最“簡(jiǎn)單粗暴”的判斷標(biāo)準(zhǔn)?

　　TC：

　　在監(jiān)測(cè)之時(shí)，那些容易對(duì)人類、野生動(dòng)植物及環(huán)境的健康造成影響的污染物自然首當(dāng)其沖。南非通常每五年就會(huì)重新制定一次空氣質(zhì)量管理計(jì)劃，明確首要關(guān)注的污染物，考慮所可能造成的危害，對(duì)干預(yù)策略的有效性進(jìn)行判斷，以控制空氣污染。

　　Sciacca：

　　約翰內(nèi)斯堡的哪些信息能夠作為數(shù)據(jù)源?

　　TC：

　　數(shù)據(jù)的質(zhì)量會(huì)以多種形式從不同站點(diǎn)收集，包括讀數(shù)記錄、采樣間隔的時(shí)間、還有讀數(shù)的準(zhǔn)確性。這些都受監(jiān)測(cè)站設(shè)備維護(hù)狀況的影響。

　　Sciacca：

　　后續(xù)將有什么研究計(jì)劃?

　　TC：

　　除了收集更多的數(shù)據(jù)，我們計(jì)劃推出API，開(kāi)發(fā)人員能夠基于此創(chuàng)建為消費(fèi)者和企業(yè)使用的應(yīng)用程序。

　　如果你對(duì)他的研究感興趣，歡迎閱讀他的論文：Machine Learning Based Estimation of Ozone Using Spatio-Temporal Data from Air Quality Monitoring Stations