人工智能助力“雙碳”目標(biāo)的內(nèi)在邏輯與實(shí)現(xiàn)路徑

［摘要］我國正處在綠色發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，“雙碳”目標(biāo)是綠色轉(zhuǎn)型的內(nèi)在要求。我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)任務(wù)重、時(shí)間緊，亟待新的技術(shù)手段助力發(fā)展。而在當(dāng)今時(shí)代，人工智能技術(shù)異軍崛起，隨著深度學(xué)習(xí)等智能技術(shù)的突飛猛進(jìn)，在與環(huán)境治理的結(jié)合中展現(xiàn)出獨(dú)有的優(yōu)勢。人工智能技術(shù)有利于碳排放的綜合監(jiān)測、能源體系的全面改造以及對整體碳中和進(jìn)程的分析和評估，具有能夠助力“雙碳”目標(biāo)的內(nèi)在邏輯性。人工智能對“雙碳”目標(biāo)的助力路徑從政策、技術(shù)、監(jiān)測以及人才方面展開，兩者的融合將會有利于生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，減少二氧化碳等溫室氣體的污染，促進(jìn)人類的可持續(xù)發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］人工智能；“雙碳”目標(biāo)；能源體系；具體路徑

［中圖分類號］F062.9［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A［文章編號］2096-1308（2024）03-0086-11

當(dāng)前，全球氣候問題頻發(fā)，人類的可持續(xù)發(fā)展面臨重重危機(jī)，關(guān)注環(huán)境問題已成為全球共識。2023年11月20日，聯(lián)合國環(huán)境署（UNEP）發(fā)布《2023年排放差距報(bào)告：打破紀(jì)錄——?dú)鉁貏?chuàng)下新高，世界未能到達(dá)減排目標(biāo)》。報(bào)告提到“各國必須采用更加強(qiáng)硬的減排措施，否則到2030年將面臨全球變暖2.5—2.9℃。且到2030年，全球碳排放量必須下降28%—42%，才能達(dá)到《巴黎協(xié)定》中控制全球變暖氣溫在1.5—2℃的目標(biāo)”［1］。因此，中國作為全球環(huán)保事業(yè)的推動者，實(shí)現(xiàn)了碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)，將會是全球碳減排工作的強(qiáng)勁助力。但相較于發(fā)達(dá)國家，中國要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)愿景面臨了更緊迫的時(shí)間、更嚴(yán)峻的轉(zhuǎn)型任務(wù)以及更高端的技術(shù)創(chuàng)新要求，因此，新的生產(chǎn)方式是實(shí)現(xiàn)這一宏大目標(biāo)的必經(jīng)之路。

在2023年7月，習(xí)近平總書記在全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會上發(fā)表重要講話，強(qiáng)調(diào)“要狠抓關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，實(shí)施生態(tài)環(huán)境科技創(chuàng)新重大行動，培養(yǎng)造就一支高水平生態(tài)環(huán)境科技人才隊(duì)伍，深化人工智能等數(shù)字技術(shù)應(yīng)用，構(gòu)建美麗中國數(shù)字化治理體系，建設(shè)綠色智慧的數(shù)字生態(tài)文明”［2］。人工智能在構(gòu)建新型高效的清潔能源體系，整合大數(shù)據(jù)、監(jiān)測碳排放量，規(guī)劃碳中和的總體進(jìn)程等方面都發(fā)揮著不可估量的作用，為生態(tài)平衡、環(huán)境保護(hù)帶來了新的機(jī)遇。

一、人工智能與“雙碳”目標(biāo)

現(xiàn)在正處于信息化的時(shí)代，人工智能已經(jīng)發(fā)展為一門獨(dú)立的學(xué)科，并應(yīng)用于多種領(lǐng)域，深度學(xué)習(xí)、機(jī)器算法等人工智能技術(shù)正處于關(guān)鍵發(fā)展階段，人工智能技術(shù)具有速度快、效率高、決策力強(qiáng)的優(yōu)勢，成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的重要驅(qū)動力。

（一）人工智能及其主要技術(shù)特征

人工智能，是基于計(jì)算機(jī)科學(xué)，與計(jì)算機(jī)、心理學(xué)、哲學(xué)等多學(xué)科交互協(xié)作型的綜合學(xué)科，是模擬、延展和拓展人的智力的思維、方式、技術(shù)及綜合系統(tǒng)的新型技術(shù)科學(xué)，致力于研究出能夠模擬人類思維大腦作出反應(yīng)和決策的智能機(jī)器，即研發(fā)以前只有人類才能完成的任務(wù)，現(xiàn)在通過機(jī)器操作也能實(shí)現(xiàn)。人工智能技術(shù)主要包含機(jī)器人、語言圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等，是依據(jù)算法來理解人類的目標(biāo)或?qū)崿F(xiàn)既定目標(biāo)的智能技術(shù)。這一數(shù)字技術(shù)可以實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)，對目標(biāo)對象作出決策、執(zhí)行響應(yīng)和任務(wù)。大數(shù)據(jù)+深度學(xué)習(xí)、人機(jī)協(xié)同增強(qiáng)智能、自主智能系統(tǒng)成為當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)。

國務(wù)院頒布的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》提到，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，在數(shù)字技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新理論新技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)社會的更新訴求的驅(qū)使下，人工智能具備快速處理、“自主操控、跨界融合、人機(jī)協(xié)同、群智開放”［3］等技術(shù)特征。

首先，人工智能是基于快速的數(shù)據(jù)整合體系和高速的操縱運(yùn)作能力來處理大規(guī)模和多維度的數(shù)據(jù)，高效是人工智能的一大優(yōu)勢，大大地提高了人類的工作效率和高密度的工作量。

其次，人工智能技術(shù)能和其他領(lǐng)域緊密結(jié)合，是人工智能的特征之一。比如，物聯(lián)網(wǎng)是將各種設(shè)備處置與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)智能化管理和互通的網(wǎng)絡(luò)。人工智能通過與傳感器和嵌入式系統(tǒng)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)分析和預(yù)測，從而為物聯(lián)網(wǎng)中的自動化控制、智能家居、智慧城市等領(lǐng)域帶來更高效、安全和可持續(xù)的解決方案。

最后，群策力是智能技術(shù)的一大特色，以人工智能為基礎(chǔ)形成互動式的資源協(xié)作，建立大規(guī)模的知識資源的共享與開放，實(shí)現(xiàn)群智型知識框架建造。人工智能的技術(shù)特征展現(xiàn)其速度快、效率高、決策力強(qiáng)的優(yōu)勢，對數(shù)據(jù)的高效整合和分析，并能夠利用龐大的知識庫，及時(shí)處理偏離設(shè)定的意外，根據(jù)要求對設(shè)定目標(biāo)的情況作出決策和調(diào)整，人工智能的獨(dú)特優(yōu)勢，使得在與其他領(lǐng)域的融合中呈現(xiàn)出高度的契合性。

（二）“雙碳”目標(biāo)及其主要路徑

“雙碳”目標(biāo)的實(shí)質(zhì)是要在2030年前達(dá)到“碳達(dá)峰”，在2060年前達(dá)到“碳中和”。“碳達(dá)峰”指在某個(gè)節(jié)點(diǎn)，二氧化碳含量達(dá)到最高峰，然后慢慢回落，逐步降低；“碳中和”是指企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人將在一定時(shí)間內(nèi)，直接或間接方式產(chǎn)生的溫室氣體排放總量，通過種樹養(yǎng)護(hù)、改造能源、減少排放等方式，抵消自身產(chǎn)生的溫室氣體排放量，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的“零排放”，即產(chǎn)生和排放抵消。

實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)是廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會變革，正確把握發(fā)展路徑才能高效實(shí)現(xiàn)這一變革。首先碳代替，采用清潔能源取代傳統(tǒng)化石能源，比如用電、用熱和用氫替代等，從源頭減少高污染能源的應(yīng)用。其次碳減排，把暫時(shí)不能轉(zhuǎn)型為新能源的行業(yè)例如建筑、基礎(chǔ)設(shè)施、交通等傳統(tǒng)工業(yè)通過減少二氧化碳排放量、減少活動中產(chǎn)生的能源、提高器械效能等方式實(shí)現(xiàn)二氧化碳排放量減少的目的。再者碳封存，將大量需要排放的二氧化碳通過集中收集、特殊技法等操作使其儲存為另外的形式且不釋放到大氣中，從而達(dá)到不增加大氣中碳濃度的效果。例如，用化學(xué)或地球化學(xué)反應(yīng)吸附或捕集大氣中的二氧化碳，并進(jìn)一步封存或利用，主要包括直接空氣捕獲（DAC）和加速礦化兩大類。直接從空氣中捕集并封存，是采取工程手段從大氣中直接捕捉二氧化碳并儲蓄起來，把碳存放在深層地下；加速礦化則是加速礦物的風(fēng)化，讓大氣中的二氧化碳與硅酸鹽礦物反應(yīng)形成碳酸鹽巖，把碳存放在礦化物里。最后碳循環(huán)，通過化學(xué)或者生物手段對大氣中已釋放的二氧化碳進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)換、再利用。

目前主流方式為人工碳轉(zhuǎn)化和森林碳匯。人工碳轉(zhuǎn)化是通過化學(xué)或生物手段將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)品或燃料。森林碳匯是指通過植樹造林等增加綠化比例的方式，增加吸收、儲存大氣中二氧化碳的能力，從而減少碳排放量。

二、人工智能助力“雙碳”目標(biāo)的內(nèi)在邏輯

我國實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)歷經(jīng)艱難險(xiǎn)阻，減排中和時(shí)間短、國際壓力大，并存能源結(jié)構(gòu)偏煤、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏重、運(yùn)輸結(jié)構(gòu)失衡、科技支撐能力偏弱、碳匯條件偏差等短板。如今處于信息化的繁榮期，“雙碳”迎來了重大機(jī)遇——人工智能。人工智能的加盟恰好彌補(bǔ)了“雙碳”發(fā)展中新興技術(shù)的缺失，為“雙碳”的政策完善、數(shù)據(jù)收集、進(jìn)程預(yù)測等多維度方向都帶來了蓬勃的生機(jī)。

（一）人工智能政策演進(jìn)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的內(nèi)在契合性

針對人工智能所印發(fā)的政策文件，多次提及到與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的交融協(xié)作，要以“五位一體”總體布局作為人工智能發(fā)展的指導(dǎo)思想，將智能技術(shù)應(yīng)用到生態(tài)建設(shè)的各個(gè)方面。首先，涉及人工智能規(guī)劃、規(guī)范的文件里要求人工智能重視人需，以達(dá)成人類永續(xù)發(fā)展。例如，在《新一代人工智能倫理規(guī)范》中提出，人工智能此類技術(shù)要增進(jìn)人類幸福指數(shù)，堅(jiān)定以人為本，堅(jiān)持生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，強(qiáng)化人類共同體的倫理規(guī)范要求；在國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提到，人工智能帶來了環(huán)境保護(hù)的新機(jī)遇，要構(gòu)建人才、制度、文化融合的生態(tài)系統(tǒng)，圍繞治理中的難題推進(jìn)智慧城市、交通、環(huán)保的智能化，建立智能監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)平臺，尤其對突發(fā)環(huán)境危機(jī)和污染物排放進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的智能化。

其次，在人工智能具體發(fā)展政策中，強(qiáng)調(diào)智能技術(shù)要在環(huán)保領(lǐng)域發(fā)揮自身的優(yōu)勢，做好監(jiān)測、分析、修復(fù)等的工作。例如，在《國家林業(yè)和草原局關(guān)于促進(jìn)林業(yè)和草原人工智能發(fā)展的指導(dǎo)意見》提出，要建立生態(tài)保護(hù)、修復(fù)、管理的人工智能應(yīng)用體系，充分利用智能機(jī)器人、部署傳感器等智能技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)對草原、森林等環(huán)境的污染和災(zāi)害做好預(yù)警工作，建立自主操控系統(tǒng)指揮草原、濕地的修復(fù)以及森林護(hù)林植樹的工作；在國家發(fā)展改革委等五部門聯(lián)合印發(fā)的《國家新一代人工智能標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》中強(qiáng)調(diào)，人工智能行業(yè)的跨領(lǐng)域應(yīng)用要以市場為主導(dǎo)，與行業(yè)引導(dǎo)和政府支持相結(jié)合，根據(jù)行業(yè)建設(shè)的需要，建立技術(shù)體系支撐，在智能能源領(lǐng)域，要求規(guī)范能源在開發(fā)利用、生產(chǎn)消費(fèi)全過程的融合智能應(yīng)用，統(tǒng)一規(guī)劃和頂層設(shè)計(jì)相結(jié)合，研究重點(diǎn)設(shè)計(jì)概念模型、體系構(gòu)架以及評價(jià)優(yōu)化等多方面；在智能環(huán)保領(lǐng)域，聚焦環(huán)境監(jiān)測技術(shù)、資源管理平臺、污染物排放預(yù)測系統(tǒng)等相關(guān)方面建立智能網(wǎng)絡(luò)平臺和研究標(biāo)準(zhǔn)。

最后，在人工智能與各產(chǎn)業(yè)的具體應(yīng)用中也突出強(qiáng)調(diào)了人工智能等數(shù)字技術(shù)要立足重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型，致力于能源的改造。例如，在《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》中指出，要立足不同產(chǎn)業(yè)需求，大力推進(jìn)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，提高全要素生產(chǎn)力。

創(chuàng)新發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)和智慧水利，把人工智能技術(shù)深度應(yīng)用于種植業(yè)、漁業(yè)等領(lǐng)域，以流域?yàn)榛締卧獙λ闇y量和調(diào)度作精準(zhǔn)化管理；要加快推進(jìn)智慧能源建設(shè)應(yīng)用，促進(jìn)能源在各個(gè)環(huán)節(jié)的智能化升級，推動其發(fā)展清潔新能源，使能源結(jié)構(gòu)趨向合理、綠色化；在新華社發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》數(shù)字化發(fā)展一章中也強(qiáng)調(diào)了，數(shù)字技術(shù)促進(jìn)社會生活方式和公共服務(wù)的創(chuàng)新化，在能源應(yīng)用場景中，智能升級煤、油、電領(lǐng)域的用能信息采集、能源可用情況分析，以實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷儲互動、多能協(xié)調(diào)和能源需求的合理調(diào)度。總之，在人工智能的相關(guān)政策中，或是國家的重要文件，人工智能都與生態(tài)環(huán)境保護(hù)緊密聯(lián)系在一起。

（二）人工智能算法推演環(huán)境變化，提高新能源生產(chǎn)效率

據(jù)統(tǒng)計(jì)“能源消費(fèi)總量和一次能源生產(chǎn)總量在2005年后持續(xù)快速躍升。2019年，我國能源消費(fèi)總量為48.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，一次能源生產(chǎn)總量為39.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤”［4］，是全球第一大能源消費(fèi)國和生產(chǎn)國。可見，能源的改造與轉(zhuǎn)型已經(jīng)迫在眉睫。人工智能技術(shù)可以推演自然環(huán)境的變化，包括氣候變化、水質(zhì)變化、土地及植被的變化等，可以更有效地規(guī)劃能源設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和位置，我們可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法來預(yù)測環(huán)境變量，如溫度，濕度，風(fēng)度和風(fēng)向等，可以收集數(shù)據(jù)、作出調(diào)整，增加對新能源的資源收集以及減少污染物對新能源的資源破壞，由此可以提高新能源生產(chǎn)的效率。

首先，氣候監(jiān)測，利用衛(wèi)星系統(tǒng)提供的高精度定位服務(wù)和通信能力，可以實(shí)現(xiàn)對大氣污染源、傳輸途徑和受影響區(qū)域等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。例如，將多傳感器融合與導(dǎo)航定位、智能控制技術(shù)結(jié)合起來，主要作業(yè)于在以風(fēng)能或太陽能為主的工廠、基地中，人機(jī)協(xié)作再根據(jù)算法推算風(fēng)速、風(fēng)力或太陽強(qiáng)度、光照時(shí)長，使能源儲備更加科學(xué)化和精準(zhǔn)化。

其次，水質(zhì)監(jiān)測，基于遙感數(shù)據(jù)和地面觀測數(shù)據(jù)，通過智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)參數(shù)如溫度、溶解氧、PH值、濁度等的監(jiān)測和評估，由此根據(jù)算法推演，選擇在潮汐能、海洋表面與深層之間的熱循環(huán)等新能源充裕的海洋、湖泊等水段，實(shí)施精準(zhǔn)搜集。

最后，土壤污染監(jiān)測，基于遙感衛(wèi)星的智能技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對土壤污染源、污染程度和影響范圍等信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測和評估。便于分析土壤中污染物的成分，分解出可供循環(huán)再利用的物質(zhì)，在生活固體垃圾、工業(yè)廢料中提取微生物，利用微生物發(fā)電或制作微生物電池，解決智能電網(wǎng)中常規(guī)能源供應(yīng)不足的問題。此外，植被監(jiān)測，通過對范圍內(nèi)原始森林的監(jiān)測和數(shù)據(jù)收集，利用“光學(xué)遙感測量所得的植被指數(shù)（VIs），可用于估算基于光吸收的生態(tài)系統(tǒng)過程的速率”［5］，推算出區(qū)域內(nèi)是否適合種植植被以及種植何種植被，增加太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿刃履茉吹纳a(chǎn)效率。

總之，人工智能技術(shù)對環(huán)境的預(yù)測和推算，能更快地整合數(shù)據(jù)，推演氣候變化，有助于新型能源的貯備和應(yīng)用效率，加快對傳統(tǒng)能源的改造與升級。

（三）人工智能助推碳吸收觀測和規(guī)劃智能化、精準(zhǔn)化

碳吸收是把二氧化碳等溫室氣體固放，并保存起來的過程，主要由生態(tài)碳匯和人工固碳兩部分組成。一方面，生態(tài)碳匯的范圍涵蓋了森林、草地、海洋、耕地、土壤等各個(gè)方面的碳儲存力，森林的碳匯能力占生態(tài)碳匯的很大一部分，因此是天然的碳儲存工具，樹木將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，然后存儲在樹干、樹根等部分。人工智能技術(shù)可以收集、分析、推測森林等生態(tài)系統(tǒng)的土壤營養(yǎng)狀態(tài)、植被覆蓋率以及水質(zhì)情況，對生態(tài)系統(tǒng)的生長發(fā)展加以評估和預(yù)測或者建立模擬服務(wù)，模擬生態(tài)系統(tǒng)遇到的重大災(zāi)害，及時(shí)規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)并優(yōu)化生態(tài)環(huán)境狀況，促進(jìn)生態(tài)碳吸收的能力。

例如人工智能領(lǐng)域的遙感技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)可以對生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行更加精準(zhǔn)的估算。主要包括“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)和隨機(jī)森林等方法，人工智能基于遙感技術(shù)取得各種植被狀態(tài)數(shù)據(jù)，加上地面調(diào)查，通過分析植被的空間分類和時(shí)間序列，測算森林生態(tài)系統(tǒng)的生物量分布，進(jìn)而獲得碳的時(shí)空分布，實(shí)現(xiàn)大面積森林生態(tài)系統(tǒng)碳儲量的估算”［6］，有利于充分利用海量數(shù)據(jù)，分析內(nèi)部關(guān)系，提高數(shù)量估算的精度。

另一方面，常見的人工固碳方法包括碳捕集、封存技術(shù)以及碳礦化。CCUS、等碳捕集技術(shù)是在“碳捕集與封存（CCS）技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合中國實(shí)際，增加二氧化碳利用環(huán)節(jié)后首次提出的技術(shù)概念，具體指將碳源排放的低濃度二氧化碳進(jìn)行分離捕集，提純?yōu)楦邼舛鹊漠a(chǎn)品后運(yùn)輸?shù)角‘?dāng)?shù)牡胤酱娣呕蜓h(huán)利用，制造燃料、化學(xué)品、碳酸鹽產(chǎn)品等”［7］，而人工智能不僅提高了固碳技術(shù)的精準(zhǔn)性，提高了碳匯能力。

不但可以利用深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法對碳捕集技術(shù)有一個(gè)大的提升，對捕集技術(shù)要使用的新材料進(jìn)行升級和優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高碳捕集和封存技術(shù)的準(zhǔn)確率和吸附能力，而且可以利用人工智能的技術(shù)對地下巖層或地表巖石碎塊的分布點(diǎn)和穩(wěn)定性進(jìn)行勘測，形成全面的數(shù)據(jù)分析，以確定二氧化碳注入的穩(wěn)定性和保存性。總之，人工智能技術(shù)對碳吸收的能力的監(jiān)測和對影響碳吸收的環(huán)境、技術(shù)都起到了重要的作用，使碳匯的規(guī)劃更加智能化和精準(zhǔn)化。

（四）智能系統(tǒng)整合碳中和發(fā)展數(shù)據(jù)，綜合評估發(fā)展水平

碳中和，即達(dá)成碳排放量的“收支抵消”，指的是企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人單位時(shí)間內(nèi)，直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放，由植樹護(hù)林、減少碳排放等形式進(jìn)行抵消，實(shí)現(xiàn)零碳排放。可見涉及領(lǐng)域之廣，數(shù)據(jù)之冗雜，必須利用人工智能技術(shù)，通過傳感器、監(jiān)測技術(shù)等手段，收集相關(guān)數(shù)據(jù)——能源的消耗程度、新型污染物的排放分布及重點(diǎn)領(lǐng)域等，再經(jīng)由智能系統(tǒng)根據(jù)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出碳排放和碳吸收的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)并綜合評估發(fā)展的程度，以便及時(shí)調(diào)整方向。

第一，在工業(yè)領(lǐng)域，通過智能技術(shù)監(jiān)測工業(yè)中能源的使用情況和工業(yè)污染物的排放情況，減少對傳統(tǒng)化石能源的消耗，要突破煤炭技術(shù)的制約，研發(fā)清潔高效的節(jié)能技術(shù)。包括“高參數(shù)發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)、煤電與可再生資源耦合發(fā)電技術(shù)、 煤電煙氣污染協(xié)同治理技術(shù)、碳捕捉與封存技術(shù)”［8］等。

第二，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的甄別、播種、匯總、規(guī)劃，基于在不同環(huán)境下農(nóng)業(yè)種植、養(yǎng)護(hù)的應(yīng)用場景，根據(jù)多源數(shù)據(jù)融合的全過程決策支持方法，構(gòu)建“田間作物、溫室、畜禽、水產(chǎn)等領(lǐng)域全產(chǎn)業(yè)鏈條的決策管理和智能控制模型，利用云-邊-端的架構(gòu)”［9］，形成農(nóng)業(yè)智慧系統(tǒng)。監(jiān)測農(nóng)業(yè)施肥、播種、生長的情況，實(shí)現(xiàn)對農(nóng)業(yè)碳排放的把控，同時(shí)通過新型農(nóng)業(yè)種植技術(shù)，擴(kuò)大種植面積，提高產(chǎn)量，提高農(nóng)作物的碳吸收能力。

第三，在建筑領(lǐng)域，人工智能技術(shù)對建筑物的能源消耗、材料應(yīng)用進(jìn)行監(jiān)測，以評估建筑物的碳足跡和能源污染能源，通過監(jiān)測，制造出新型清潔的能源材料，鼓勵(lì)建造低耗能環(huán)保的建筑物。據(jù)統(tǒng)計(jì)，若達(dá)到超低能耗建筑標(biāo)準(zhǔn)，超低能耗建筑“每年能夠節(jié)約一次性能源835 000kWh，相當(dāng)于減少碳排放350噸。國家林業(yè)局研究，一棵樹每年可以吸收并儲存4到18千克二氧化碳，按此計(jì)算，減少350噸二氧化碳排放相當(dāng)于種植了19 445棵樹”［10］。

第四，在生態(tài)領(lǐng)域，基于遙感技術(shù)的人工智能系統(tǒng)對森林、海洋、沼澤、土壤的自然環(huán)境的碳匯量構(gòu)成數(shù)據(jù)分析平臺，監(jiān)控具體的碳匯量。現(xiàn)在，人工智能技術(shù)發(fā)展的速度很快，在綜合數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，機(jī)器學(xué)習(xí)算法也設(shè)置了一套程序，去評估發(fā)展的程度和水平，在掌控整個(gè)碳中和的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，根據(jù)碳中和發(fā)展的總體布局和要求，作出相應(yīng)的調(diào)整。總之，人工智能對碳中和整體過程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和監(jiān)控，有助于對已有體系的評價(jià)分析，把握我國預(yù)估的目標(biāo)時(shí)間，根據(jù)評價(jià)的結(jié)果，及時(shí)調(diào)整和優(yōu)化整個(gè)碳中和的進(jìn)程。

三、人工智能助力“雙碳”目標(biāo)的具體路徑

人工智能技術(shù)為低碳轉(zhuǎn)型開辟了新的路徑，科學(xué)賦能碳達(dá)峰、碳中和發(fā)展進(jìn)度中政策、技術(shù)、監(jiān)測、人才等方面的缺失，增強(qiáng)智能化決策水平、加速能源體系改造、提升全面監(jiān)測的一體化以及培養(yǎng)智能型人才投身環(huán)保事業(yè)，推進(jìn)“雙碳”發(fā)展進(jìn)程。

（一）政策：多方聯(lián)動協(xié)同處理“雙碳”政策中智能決策缺失的境遇

智能決策是集體或個(gè)人借助智能技術(shù)和工具，由設(shè)定好的目標(biāo)進(jìn)而對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行建模、分析并最終得出決策的過程。在此過程中規(guī)約不可抗力、突發(fā)意外等不確定的因素，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)決策，處理根據(jù)時(shí)代變化而涌現(xiàn)出來的生產(chǎn)、生活問題。

一方面，在“雙碳”的政策發(fā)布中缺少對智能決策的要求，例如，在《碳達(dá)峰碳中和標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》中只強(qiáng)調(diào)了要把國家標(biāo)準(zhǔn)和各行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)籌協(xié)調(diào)起來，建立聯(lián)合共同組去細(xì)化各行業(yè)的“雙碳”目標(biāo)體系；在《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022—2030年）》中明確說明了各類低碳技術(shù)的開發(fā)，既要考慮整體，也要兼顧局部；在《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)2030年前碳達(dá)峰行動方案的通知》中強(qiáng)調(diào)了重點(diǎn)行業(yè)和領(lǐng)域的配套設(shè)施政策，國家和行業(yè)聯(lián)動起來把碳達(dá)峰的目標(biāo)投入到經(jīng)濟(jì)社會的全過程中。

另一方面，根據(jù)王卓妮等人的研究發(fā)現(xiàn)，“各省份“雙碳”工作進(jìn)展不一，指標(biāo)設(shè)定模糊，考核指標(biāo)設(shè)定主動性不足，量化不足。同時(shí)，各省份面對的碳達(dá)峰壓力不同，但目標(biāo)相同”［11］。可見，社會各界在政策的目標(biāo)要求下，由于信息缺失、更新不及時(shí)、國家和地區(qū)存在差異以及各地之間也存在碳排放與碳吸收發(fā)展程度的不同等原因，社會各界實(shí)現(xiàn)“雙碳”的政策還存有一定的難度。政策中也沒有明確提出通過智能技術(shù)和工具去聯(lián)動國家和各行業(yè)，利用智能技術(shù)分析、規(guī)劃低碳工作的運(yùn)行。因此，社會各界應(yīng)當(dāng)聯(lián)合起來去破解這一境遇，加強(qiáng)各界的智能決策聯(lián)合。

首先，政府應(yīng)該投入大量的資金去鼓勵(lì)相關(guān)單位對智能決策算法的研究和開發(fā)，在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)需要智能技術(shù)支撐的，國家要不惜資金和人才的投入；其次，各省市要依據(jù)智能決策和各地情況的不同，整合各地的碳足跡數(shù)據(jù)，根據(jù)國家發(fā)布的政策調(diào)整各地的任務(wù)量；最后，各企業(yè)應(yīng)當(dāng)以身作則，“積極培育一批低碳科技領(lǐng)軍企業(yè)，錨定碳達(dá)峰、碳中和的近期目標(biāo)和長遠(yuǎn)發(fā)展需求”［12］，瞄準(zhǔn)綠色制造重點(diǎn)領(lǐng)域，打造綠色發(fā)展、綠色低碳的產(chǎn)業(yè)鏈，與國家、各省市出臺的政策聯(lián)動起來，形成智能系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)、資源的實(shí)時(shí)分析而調(diào)整發(fā)展的進(jìn)度。

（二）技術(shù)：深度學(xué)習(xí)等智能技術(shù)賦能，推進(jìn)能源體系改造

深度學(xué)習(xí)，這一術(shù)語的根源可追溯到對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的深入探索。其核心思想在于，通過細(xì)致研究數(shù)據(jù)的低層級特征，逐步揭示并推導(dǎo)出其高層級的屬性類別，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)內(nèi)在分布與排列屬性的精確分析。深度學(xué)習(xí)等智能技術(shù)的核心使命，便是賦予機(jī)器類似人類的學(xué)習(xí)與分析能力。這些技術(shù)的潛力巨大，若加以妥善運(yùn)用，便有望使機(jī)器能夠自主地進(jìn)行智能化決策與操作，這將加快能源體系的改革，涵蓋“減少能源消費(fèi)總量為核心的‘節(jié)能’，提高能源利用率的‘增效’，以及可再生能源為主要渠道的‘替能’”［13］。

首先，對傳統(tǒng)能源的改造。傳統(tǒng)能源由于本身的不可再生性，越采集就會越少，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國“2021年石油和天然氣的凈進(jìn)口量分別為7.56（億）和1.82億噸標(biāo)準(zhǔn)煤， 對外依賴度分別高達(dá)72.7%和39.6%”［14］， 可見，傳統(tǒng)能源面臨著嚴(yán)重不足的危機(jī)，因此智能技術(shù)要廣泛收集可再生的新能源資源的所在地，對不同能源進(jìn)行分析，使得新能源可以盡快投入產(chǎn)業(yè)建設(shè)當(dāng)中，保護(hù)不可再生資源的同時(shí)，推進(jìn)新能源的應(yīng)用。

其次，根據(jù)能源供需，進(jìn)行智能調(diào)度。利用人工智能技術(shù)學(xué)習(xí)和分析能源使用模式，優(yōu)化能源生產(chǎn)和需求。在供給端，深度學(xué)習(xí)智能算法根據(jù)全國不同區(qū)域及不同行業(yè)對能源應(yīng)用的數(shù)據(jù)，智能分配不同地區(qū)、不同行業(yè)的能源量，并積極地使用新能源去代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源。在需求端，建立監(jiān)控平臺，反饋各個(gè)領(lǐng)域?qū)嶋H的能源用量，作出評價(jià)，根據(jù)發(fā)展的總體趨勢和大致走向，進(jìn)一步系統(tǒng)決策能源的供需調(diào)度。例如，“機(jī)器學(xué)習(xí)的智能算法被廣泛應(yīng)用于求解能源調(diào)度的最優(yōu)方案，如正余弦優(yōu)化算法、基于柔性行動器-評判器框架的深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)方法等，提高了調(diào)度精準(zhǔn)性”［15］。

最后，降低能源設(shè)備的維護(hù)成本。人工智能技術(shù)聯(lián)合大數(shù)據(jù)構(gòu)建“多維數(shù)字化儲能生態(tài)系統(tǒng)，在線狀態(tài)評估、故障預(yù)警、儲能電站運(yùn)維策略優(yōu)化及其與電力調(diào)度的智慧互動”［16］，由此對能源設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以及時(shí)考察設(shè)備的運(yùn)行情況，有預(yù)防地進(jìn)行提前的部署和維護(hù)，則會降低設(shè)備運(yùn)行的成本。此外，要利用深度學(xué)習(xí)等算法對能源系統(tǒng)的智能管理，包括能源材料的獲取，能源價(jià)格的定位，能源項(xiàng)目的投資和生產(chǎn)能源帶來的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益計(jì)算……以實(shí)現(xiàn)智能技術(shù)對能源的科學(xué)管理。

（三）監(jiān)測：人工智能技術(shù)助推碳排放檢測——天地空一體化模式

碳監(jiān)測是根據(jù)海量觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)由組建模型、分析實(shí)證等手段對二氧化碳等溫室氣體排放總量的統(tǒng)計(jì)，再依據(jù)收集的碳匯總量和生態(tài)系統(tǒng)整體運(yùn)轉(zhuǎn)情形、變動趨勢點(diǎn)狀圖，以便管理和預(yù)防氣候變化過程的突發(fā)狀況、極端天氣。我國目前已經(jīng)建立起了以環(huán)境碳排放量、生態(tài)碳匯量、排放源等的監(jiān)測為主的監(jiān)測模式。但是，根據(jù)調(diào)查研究，目前，我國“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)面臨著信息不透明、碳排放計(jì)量不準(zhǔn)確、監(jiān)管難度大等問題。原因在于“碳監(jiān)測評估制度和體系尚不完善，在實(shí)施過程中面臨著碳數(shù)據(jù)‘難采集、難追溯、難核算’等問題”［17］。因此，需要建立天、地、空一體化的智能模式。

首先，天是指衛(wèi)星遙感技術(shù)對全局系統(tǒng)的監(jiān)控和觀測，對森林、氣候等大范圍的全面動態(tài)監(jiān)測；其次，地是指地面調(diào)查和樣方調(diào)查，利用氣象站監(jiān)測區(qū)域氣候條件、災(zāi)害天氣、水文站評估水資源狀況和水質(zhì)情況以及利用相機(jī)記錄植被生長周期的不同特點(diǎn)，估算產(chǎn)量；最后，空是指無人機(jī)遙感技術(shù)，對重點(diǎn)區(qū)域的中小范圍觀測，通過圖像識別和覆蓋，對生物多樣性、植被覆蓋率、生態(tài)修復(fù)等有精確的觀測，有利于重點(diǎn)區(qū)域的精準(zhǔn)化管理。生態(tài)修復(fù)還會“有效保護(hù)和系統(tǒng)修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)，提升生態(tài)系統(tǒng)中植被、土壤、海洋等碳庫的固碳能力和碳匯增量，鞏固提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能”［18］。同時(shí)，收集統(tǒng)計(jì)年鑒、統(tǒng)計(jì)局的社會數(shù)據(jù)。天地空一體化的模式可以建設(shè)碳排放監(jiān)測的數(shù)據(jù)大平臺，在高效整合資料，可以系統(tǒng)掌握碳排放發(fā)展趨勢的同時(shí)，也提升了碳排放監(jiān)測評估的準(zhǔn)確性，將更便于碳足跡的勘探和碳的捕集與封存和后期工作的展開。

（四）人才：設(shè)立智能型和環(huán)保型學(xué)科，培養(yǎng)綜合人才

早在2021年，人力資源管理局、市場監(jiān)管局、國家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布了多項(xiàng)新職業(yè)，“碳排放管理員”已經(jīng)被列為國家職業(yè)中。“十四五”期間中國需要的“雙碳”人才達(dá)到數(shù)百萬之多，人才存在較大缺口，要改變?nèi)瞬湃笔У默F(xiàn)狀問題。

一方面，政府加強(qiáng)政策引導(dǎo)，完善“雙碳”人才培養(yǎng)的頂層設(shè)計(jì)，基于現(xiàn)有的“雙碳”人才政策框架基礎(chǔ)，統(tǒng)籌全局，開展系統(tǒng)性和引領(lǐng)性的研究和設(shè)計(jì)。要明確“雙碳”人才培養(yǎng)的目標(biāo)和路徑，并通過財(cái)政、稅收等手段為“雙碳”教育提供資金扶持，鼓勵(lì)更多的教育機(jī)構(gòu)和企業(yè)參與到“雙碳”人才培養(yǎng)中來。督促教育部門和相關(guān)部門開設(shè)智能型和環(huán)保型的綜合學(xué)科，設(shè)置相關(guān)的專業(yè)，完善從基礎(chǔ)教育到高等教育的“雙碳”教育體系，確保學(xué)生在不同階段都能接觸到相關(guān)的知識和技能。同時(shí)，積極宣傳“將綠色低碳理念深度植入各層級、各學(xué)科教育體系，增強(qiáng)各級領(lǐng)導(dǎo)干部實(shí)施綠色低碳型發(fā)展的能力”［19］，建立職業(yè)培訓(xùn)體系，為在職人員提供相關(guān)方面的繼續(xù)教育和培訓(xùn)。

另一方面，眾多企業(yè)要面對傳統(tǒng)工業(yè)轉(zhuǎn)型附帶的短期陣痛以及技術(shù)上的“卡脖子”問題，對人才的要求要精益求精，設(shè)置碳積分考核體系，提高人才在企業(yè)中解決問題的能力。鼓勵(lì)企業(yè)積極參與“雙碳”人才培養(yǎng)，通過設(shè)立獎學(xué)金、提供實(shí)習(xí)機(jī)會等方式支持雙碳教育。各行業(yè)應(yīng)提供豐富的實(shí)踐機(jī)會和平臺，讓雙碳人才能夠在實(shí)踐中不斷成長和積累經(jīng)驗(yàn)。例如，可以設(shè)立雙碳實(shí)踐基地、開展雙碳項(xiàng)目合作等。基于國家“雙碳”目標(biāo)的根本要求，結(jié)合不同區(qū)域、不同行業(yè)、不同階段的具體發(fā)展現(xiàn)狀和規(guī)劃，加快研究進(jìn)程。同時(shí)，企業(yè)還可以與高校、研究機(jī)構(gòu)等合作，共同開展這方面的研究和項(xiàng)目開發(fā)。針對不同領(lǐng)域人才培養(yǎng)的目標(biāo)需求，加強(qiáng)對原有的營、經(jīng)、文、法、工、理相關(guān)學(xué)科和專業(yè)的改革，以適應(yīng)“雙碳”目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)需求，要豐富專業(yè)形式，通過打造“雙碳”微專業(yè)、暑期考核等形式，構(gòu)建多樣化的“雙碳”人才培養(yǎng)模式。

總之，培養(yǎng)雙碳型人才需要國家、社會以及各行業(yè)共同努力，形成合力。只有這樣，才能培養(yǎng)出更多具備雙碳素養(yǎng)的人才，為推動我國經(jīng)濟(jì)社會綠色低碳發(fā)展提供有力支撐。

四、結(jié)語

人工智能和“雙碳”目標(biāo)的結(jié)合是時(shí)代發(fā)展潮流與現(xiàn)實(shí)需求所趨，智能技術(shù)應(yīng)用到生態(tài)環(huán)保領(lǐng)域，是對碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)在智能技術(shù)上的強(qiáng)有力彌補(bǔ)和支持，利用人工智能技術(shù)高效掌握碳足跡信息，增強(qiáng)數(shù)據(jù)的說服力和可靠度，進(jìn)而向綠色低碳貢獻(xiàn)堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持與精準(zhǔn)的進(jìn)度預(yù)測。“雙碳”目標(biāo)是系統(tǒng)性的大變革，亟需社會各界協(xié)同參與，人工智能技術(shù)是促進(jìn)各行業(yè)發(fā)展的利器法寶，以智能化趨勢為指引，以科技創(chuàng)新為動能，以行業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、能源體系升級為著力點(diǎn)，堅(jiān)信人工智能對“雙碳”領(lǐng)域的深入賦能，將大大推進(jìn)中國的“雙碳”目標(biāo)進(jìn)程，為實(shí)現(xiàn)全人類的可持續(xù)發(fā)展傾注活力。

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［19］武漢大學(xué)國家發(fā)展戰(zhàn)略研究院課題組.中國實(shí)施綠色低碳轉(zhuǎn)型和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的路徑選擇［J］.中國軟科學(xué)，2022（10）：1-12.

〔責(zé)任編輯：劉陽〕