人工智能（AI）正迎来一个历史性时刻。各种要素正汇聚在一起：大数据、硬件进步、新兴的强大人工智能算法，以及开源工具社区，这些都降低了行业和初创企业的入门门槛。其结果是，人工智能正从研究实验室走进我们的日常生活，应用于城市导航、共享出行、能源网络乃至网络世界。
2018年，越来越多人开始看到人工智能的商业价值。人工智能每年都被应用于越来越多的事物，并变得越来越智能，从而加速人类创新。然而，随着人工智能变得更强大、更自主，其应用范围和影响不断扩大，尚未解决的人工智能安全问题至关重要。相关风险包括偏见、决策不当、透明度不足、失业，以及人工智能被恶意使用，例如用于自主武器。
然而，挑战不仅在于引导人工智能做到“以人为本”，还在于确保其“以地球为本”。随着自然环境日益恶化所造成的经济和人类健康影响不断加剧、紧迫性日益上升，我们有机会探讨人工智能如何助力改造传统行业和系统，以应对气候变化、保障粮食和水安全、建设可持续城市，并保护生物多样性和人类福祉。
为此，在今年达沃斯发布的一份世界经济论坛与普华永道新报告中，我们展示了利用人工智能造福地球的巨大机遇。以下概述了已确定的八种可应对地球挑战的人工智能“变革性”应用：
1. 自动驾驶与互联电动汽车
在未来几年乃至几十年里，人工智能引导的自动驾驶汽车（AV）将推动向按需出行转型。通过路线和交通优化、生态驾驶算法、对车辆进行编队行驶规划，以及自动驾驶共享出行服务，可以大幅减少城市交通的温室气体排放。电动自动驾驶汽车车队对于实现实质性成效至关重要。
2. 分布式能源电网
人工智能可提高分布式电网中可再生能源供需的可预测性，改善储能、能效和负荷管理，协助整合可再生能源并提升其可靠性，还能实现动态定价和交易，从而创造市场激励。
3. 智慧农业与食品系统
人工智能赋能农业包括通过机器人自动收集数据、进行决策并采取纠正措施，以便及早发现作物病害和问题、按时为牲畜提供营养，并根据供需情况优化农业投入和收益。这有望提高农业的资源利用效率，减少用水以及化肥和农药的使用，降低其对重要生态系统造成的损害，并增强应对极端气候的韧性。
4. 新一代天气与气候预测
一个名为“气候信息学”的新领域正在兴起，它利用人工智能从根本上改变天气预报，并加深我们对气候变化影响的理解。传统上，该领域需要高性能、高能耗的计算，但深度学习网络可以让计算机运行快得多，并在计算中纳入更复杂的“现实世界”系统。
再过十多年，计算能力的提升和人工智能的进步将使家用计算机拥有与当今超级计算机相当的算力，从而降低研究成本、提升科研效率并加快发现步伐。人工智能技术还可能有助于纠正模型中的偏差、提取最相关的数据以避免数据退化、预测极端事件，并用于影响评估建模。
5. 智慧灾害响应
人工智能可以分析某个地区天气事件和灾害的模拟结果及实时数据（包括社交媒体数据），找出薄弱环节并加强灾害准备、提供预警，还能通过协调应急信息能力来确定响应优先级。深度强化学习未来或可整合到灾害模拟中，以确定最佳响应策略，类似于目前人工智能在AlphaGo等游戏中用于识别最佳落子的方法。
6. 由人工智能设计的智能、互联、宜居城市
人工智能可用于模拟并自动生成分区法规、建筑条例和洪泛区划定方案，并结合增强现实和虚拟现实（AR和VR）。关于能源、水资源消耗与可用量、交通流、人流和天气的全市实时数据，可构建“城市仪表盘”，以优化城市可持续发展。
7. 透明的数字地球
一个面向地球、实时开放API、融入人工智能的数字地理空间仪表盘，将使我们能够以前所未有的规模和速度监测、建模和管理环境系统，涵盖打击非法毁林、非法取水、非法捕鱼和偷猎，以及应对空气污染、自然灾害，并推进智慧农业。
8. 以强化学习推动地球科学突破
这种新兴的人工智能技术无需输入数据，所需计算能力大幅减少，而且类似进化的人工智能能够自我学习；它很快或可发展到能够应用于自然科学领域的现实问题。与地球科学家合作，找出气候科学、材料科学、生物学及其他领域中可编码的系统，以便应用强化学习推动科学进步和发现，这一点至关重要。例如，DeepMind联合创始人戴密斯·哈萨比斯曾提出，在材料科学领域，AlphaGo Zero的后继系统或可用于寻找室温超导体——这是一种假设中的物质，可实现极高能效的能源系统。
总而言之，我们正生活在令人振奋的时代。如今，人工智能等新兴技术已能帮助应对世界上一些最严峻的问题。是时候让人工智能为地球发挥作用了。
“第四次工业革命造福地球”项目由世界经济论坛、普华永道和斯坦福大学合作开展，并得到MAVA基金会的支持。该项目旨在加速技术创新，以应对地球最紧迫的环境挑战。项目将帮助发现、支持并扩大新创企业、合作伙伴关系和商业模式的规模，借助技术改变世界应对环境挑战的方式。“第四次工业革命造福地球”系列迄今发布的报告可在此处查阅。
