IBM訪(fǎng)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(yōu)慮起自身的健康來(lái)。

　　在一年以前，IBM 研究院推出了 Green Horizon項目，雷鋒網(wǎng)此前也做過(guò)報道。Green Horizon 利用IBM的機器學(xué)習技術(shù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(IoT)，從大數據中挖掘從天氣到污染指數的一系列海量信息，以反復的迭代及自適應的調整系統，鍛造出世界上最為精確的能源和環(huán)境預測系統。

　　IBM 首先把試點(diǎn)城市選在了南非的約翰內斯堡，與當地的研究機構進(jìn)行協(xié)作。面對不斷惡化的大氣環(huán)境及氣候變化，它們又會(huì )做出怎樣的嘗試呢?日前，駐該機構的 IBM 科學(xué)家 Tapiwa Chiwewe 與 IBM的 Chris Sciacca 進(jìn)行了一次訪(fǎng)談，雷鋒網(wǎng)摘編如下，未經(jīng)許可不得轉載。

　　Tapiwa Chiwewe

　　Chris Sciacca(下稱(chēng) Sciacca)：

　　目前這個(gè)環(huán)境預測系統進(jìn)行到了怎樣的階段?

　　Tapiwa Chiwewe(下稱(chēng) TC)：

　　此前試點(diǎn)城市能夠成功預測明天的環(huán)境狀況，不過(guò)經(jīng)過(guò)我們的努力，能夠將這一時(shí)間延長(cháng)到七天。

　　Sciacca：

　　那么，這個(gè)預測系統目前達到了怎樣的精度?

　　TC：

　　現在能夠達到 10 km*10 km 的空間分布率，而如果能增加更多的計算源，這一數字還能提升到 1 km*1 km 的高分辨率。

　　Sciacca：

　　如果要用預測結果做決策，精度要達到怎樣的水平?

　　TC：

　　如果這些判斷要用于決策的話(huà)，準確度能達到 70% 以上(包括一些明顯的、肉眼可排除的錯誤)就可以稱(chēng)得上是很不錯的結果了。而預測污染指數為環(huán)境提供公共預警信號肯定是大有裨益。

　　Sciacca：

　　我們都知道，在一天內或者一個(gè)地點(diǎn)中污染物的數量不可避免地會(huì )存在一定波動(dòng)，那么這一數字與預測結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 )造成強烈影響的天氣狀況(如強風(fēng)、降雨、低氣壓等)能夠在幾個(gè)小時(shí)內迅速改變污染指數。而空氣質(zhì)量的預測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整，因此誤差的規模就會(huì )減小很多。

　　Sciacca：

　　目前階段及未來(lái)，我們是否能準確判斷污染源?

　　TC：

　　污染源對于預測系統而言是另一個(gè)全新的命題，因為它需要對每個(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)。但它需要大量的數據源模型，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 )相對簡(jiǎn)單。

　　Sciacca：

　　要讓這個(gè)系統順利運轉，我們需要什么樣的支持?

　　TC：

　　實(shí)時(shí)傳感器的數據當然必不可少。日常的天氣預測可以以三天為界，并通過(guò)在線(xiàn)站點(diǎn)進(jìn)行分析與整合。

　　Sciacca：

　　數據的來(lái)源是什么，又是如何進(jìn)行收集的?

　　TC：

　　數據源于三個(gè)南非的空氣監測網(wǎng)絡(luò )，為約翰內斯堡、Thswane及瓦爾河監測中心。在三個(gè)網(wǎng)絡(luò )點(diǎn)間，有 21 個(gè)監測站，按照南非空氣質(zhì)量數據中心的要求收集數據。我們準備將這一功能增加到 IBM 的 The Weather Company 商業(yè)計劃中。

　　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)指標的原因?可否簡(jiǎn)單理解為，這三項為最“簡(jiǎn)單粗暴”的判斷標準?

　　TC：

　　在監測之時(shí)，那些容易對人類(lèi)、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)量管理計劃，明確首要關(guān)注的污染物，考慮所可能造成的危害，對干預策略的有效性進(jìn)行判斷，以控制空氣污染。

　　Sciacca：

　　約翰內斯堡的哪些信息能夠作為數據源?

　　TC：

　　數據的質(zhì)量會(huì )以多種形式從不同站點(diǎn)收集，包括讀數記錄、采樣間隔的時(shí)間、還有讀數的準確性。這些都受監測站設備維護狀況的影響。

　　Sciacca：

　　后續將有什么研究計劃?

　　TC：

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

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