AI正借助“嵌入”（embeddings）技术改变地球观测，将原始数据转化为有意义的洞察。
嵌入使AI能够识别地球表面数据中的模式，从而更准确地识别环境变化。
这项技术有望彻底改变我们与地球互动、理解地球并保护地球的方式。
地图自古以来就吸引着我们。若要标注一切事物，地图将变得极其混乱，因此我们不得不选择能够反映自身价值观的某些要素。数字地图不仅能让人看见，还能搜索地名和有限的概念。但不妨设想一种新型地图，你几乎可以在地球上搜索任何事物：生态系统、生物多样性、火灾、洪水、道路、农作物等等。得益于突破性的AI技术，这一愿景已不再是科幻，而正在成为现实。随着这些强大的新工具日益普及，我们必须紧迫地应对地图制作中的关键问题：其治理、可及性和隐私。
传统制图工具依赖于绘制点和线，现代数字地图则基于像素。但两者在将细节与宏观图景联系起来的能力上都存在局限。AI赋予我们超乎人类的能力，可以同时理解两端的范围，将原始数据转化为有意义的洞察，并揭示地球表面内部隐藏的模式和关系，做到看清每一棵树和每一片森林。
近年来AI的兴起，尤其是Transformer模型（ChatGPT中的“T”）的广泛应用，已在众多领域引发变革，从文本生成、图像描述到医学诊断和天气预测。这些模型的核心是“嵌入”（embeddings）概念，这是一种强大的技术，通过创建捕捉含义与语境的数值摘要或“索引卡”，帮助AI学习。如同一位经验丰富的图书管理员，AI利用嵌入留意最细微的差异和最隐蔽的模式，并即刻指向所有相关来源。为说明这些基于嵌入的新工具的力量，自2019年以来，我们已能创建诸如“BERT”之类的AI模型，它们不仅能以接近90%的精度重现维基百科，而且体量仅为其1%。嵌入是极其强大的语义压缩。
从像素到预测
这些基于AI的嵌入是新型地图的核心。我们才刚刚开始将这些强大的工具应用于数十年来积累的海量现有地球观测档案。长期以来，我们一直拥有回答诸如世界上有多少棵树这类问题所需的数据，但逐一处理的计算成本一直过高。如今，地球嵌入技术应运而生，我们拥有了无穷无尽的像素可供使用，AI现在能够生成这些高密度的数学摘要。这是一幅由提炼信号编织而成的丰富图景，跨越空间、时间与概念，不仅涵盖森林和树木，还包括河流流量、洪水、干旱和城市。地球嵌入专门设计用于将整幅影像压缩为极短的摘要，其体量通常不足原始数据的5%。当然，这些摘要并非完美，但其表现已被证明非常出色。在使用我们的开源模型Clay进行的测试中，这些嵌入在土地利用分类、水产养殖探测和生物量估算方面，已展现出超过90%的准确率的表现。要真正理解这将如何在大规模上深刻改变地理空间分析，并不容易。此外，其概念十分简单，但迄今为止的应用却极为有限。
地球是AI最大的未开发领域
地球观测这一整体领域缺乏认知度，正如世界经济论坛近期发布的《放大地球观测的全球价值》报告所指出的那样。该报告指出，这将为全球经济带来额外3.8万亿美元的机遇，并到2030年每年减少20亿吨温室气体排放。同一份报告明确指出，AI是让非专家释放其价值的一个乐观来源，其中包括地理嵌入。
尽管嵌入在推动地理空间分析变革方面蕴含巨大潜力，但其采用和应用仍然有限。部分原因在于，它需要同时具备三个不同领域的专业知识：AI、地理空间分析和可持续发展。即便只精通其中一个领域，也已属罕见。此外，如同构建任何其他地图一样，它还需要掌握如何管理这些工具的创建与部署，以及应对隐私和国家安全问题、数据偏差和局限性等方面的专业知识。嵌入可以大幅降低计算、获取或技术技能方面的门槛，但在缺乏语境或缺少纠正和防止滥用机制的情况下，它们尚不能被盲目部署。
另一方面，地球AI（AI for Earth）提供了对于更广泛的AI治理领域而言，具有独特的益处。文本等其他领域充斥着关于版权和许可的法律不确定性。而在地球AI领域，我们实际拥有数以PB计、完全开放且采用开放许可的数据，覆盖整个世界，按月更新，并可追溯至数十年前。此外，文本AI模型需要应对内容质量参差不齐、宣传与虚构内容，以及与历史记录相互混杂的问题。所有地球数据都代表着对真实地点的真实观测。借助地球AI，我们有着巨大的机会去塑造人们对于应做什么、如何去做以及由谁来做的预期。
那么，我们目前处于什么位置？目前已有60多个地球AI模型，例如微软的SatCLIP、NASA的Privthi或Clay。它们都验证了这一方法在技术、商业和公共层面的潜力，但它们大多仍属小众、学术性质，尚未投入实际运行。创建这些模型困难，使用它们也困难，而对于我们所见的自动洪水探测、作物预测或灾害响应等关键应用场景而言，要信任它们还为时过早。截至2024年10月，ChatGPT、Llama或Claude等主要AI模型均未披露其训练中使用了任何地球数据，也无法理解此类数据。
地理空间理解的新时代
嵌入代表着我们与地球互动和理解地球方式的范式转变。它们有助于解决当前面临的难题：全球及历史数据档案极为庞大，却难以轻易找到所需信息。通过超越像素的局限，我们能够获得更便捷、更快速、更优质的自然世界信息，使更多利益相关方能够为其未来做出明智决策。
随着气候变化和可持续发展挑战日益严峻，AI将在帮助我们理解和保护地球方面发挥关键作用。地球嵌入不仅是一项技术进步，更是一种看待世界的新方式，使我们能够为未来做出更好的决策。现在正是拥抱这项技术、释放其全部潜力、迈向更健康、更可持续的地球的时候。
随着气候变化和可持续发展挑战日益严峻，AI将在帮助我们理解和保护地球方面发挥关键作用。嵌入不仅是一项技术进步，更是一种看待世界的新方式，使我们能够为未来做出更好的决策。现在正是拥抱这项技术、释放其全部潜力、迈向更健康、更可持续的地球的时候。
