衛星資料+演算法給世界上每座發電廠加臺監控，“切爾諾貝利式”資訊壁壘可以被打破嗎？

大資料文摘出品

作者：宋欣儀

一直以來，資本與政治兩相博弈，大量發電廠汙染排放物監測困難，精確的資料獲取無門，民眾和NGO等公益組織也有心無力。

一家名為WattTime的非營利性人工智慧公司正在致力於消除這種資訊不對等。

WattTime打算使用衛星影像來實時精確跟蹤世界上每個發電廠的空氣汙染（包括碳排放）動態，並且向世界公開資料。也就是說，不再只有監管機構和政治家能看到這些資料，任何一個公民都可以上網獲得他們所在地區最髒的發電廠的排放清單。

這是件大事情。

WattTime執行董事Gavin McCormick說，“目前有太多的電力公司對汙染排放資料保密。”不僅僅是公司，大部分國家也不會公開自己的碳排放資料。

現在基本上只有美國和中國會實時公開發電廠的排放量，歐盟沒有，日本也沒有。在許多地方，排放報告的欺詐行為非常猖獗，一些國家根本不會在煙囪水平進行排放測量。 

那麼，獲取這些資料很難嗎？其實不然。

太空正在發生一場革命。當你抬頭眺望星空的時候，還有成千上百顆衛星正在注視著你。根據聯合國外太空事務局（UNOOSA）統計，截至2019年年初，有4987顆衛星正在地球軌道上執行，其中710顆被用於地球觀測。地球觀測衛星檢查著地球的所有微小的變化，從溫度到森林面積到冰蓋覆蓋面。

其中最著名的是Landsat，美國NASA的陸地衛星計劃。從1972年7月23日發射第一顆衛星以來，Landsat衛星上的儀器已經獲得了數百萬張地球的影像。這些影像存放在美國和世界各地的Landsat接收站，是全球變化研究和農業，地圖學，地質學，林業應用的獨特資源。資料都是公開的，可以通過美國地質調查局（USGS）的“EarthExplorer”網站檢視。

圖片來源：Shutterstock

地球檢測衛星使用遙感技術提供了廣泛和全球化的資料。其中有關地理空間的資訊，被使科學家用於預測物種的分佈，能夠比野外工作提供的傳統資料更大規模地檢測自然和人為導致的變化。而且更準確。Landsat中的不同波段具有不同的光譜範圍，可提供高度差異化的應用，從生態學到地緣政治，最常見的是被用於土地覆蓋率的確定。

而WattTime計劃使用這些衛星資料，包括公眾可用的衛星資料（如歐盟的哥白尼和美國的Landsat），以及一些收費的私營公司（如Digital Globe）的資料，來檢測全球所有大型發電廠的溫室氣體和其他汙染物的排放。希望可以通過公佈真實的排放水平，為公民提供可信的資料以便改變目前的環境監管趨勢。

這個計劃已經得到了谷歌的支援，Google.org的總裁Jacquelline Fuller說，“我們很高興能夠支援WattTime的工作，我們已經看到AI如何幫助我們完成日常任務和旅行，我們相信它有助於解決世界上一些最大的人道主義挑戰，實現更大的社會影響。”

太空革命其實是更廣泛的數字革命的一部分，這場革命貫穿於從製造到金融的各個部門 。被用於預測分析和遙感的雲端計算，衛星影像的公共性，資料可用性的覆蓋範圍，再加上人工智慧和機器學習的進步將對環境監測產生深遠的影響。

WattTime使用最新的影像處理演算法來處理所得的發電廠排放跡象。從各種不同波長的感測器收集到資料以後，然後可以通過各種演算法處理影像以檢測汙染跡象。WattTime已經實現，通過識別可見煙霧追蹤大量汙染，通過紅外成像識別煙囪羽流或冷卻水排放的熱量。 Gavin McCormick補充說公司現在還在開發能夠直接追蹤二氧化氮排放的感測器。馬上，通過煙霧，熱量和NO2，我們就可以獲得世界上每個發電廠準確的實時排放資訊。

在此前，WattTime就曾經推出了自動減排（AER）的方案證明了這一點。該解決方案使用先進的機器學習技術處理煤電廠的商業和公共衛星影像，利用過去，現在和預測的電網排放資料和機器學習演算法，使智慧裝置能夠及時調整其能源使用，選擇更加清潔的能源。該分析通過開發可操作的煤電氣候情景分析，將資產水平資料變為現實可靠的決策意見。

圖片來源：Google

對發電資產的經濟分析對工廠來說至關重要，因為工廠通過其生產和通過關稅和批發價格銷售的電量獲得大部分收入。然而，在歐盟和美國以外的許多電力市場中，工廠利用率的資料往往非常落後過時，不可靠或根本不可用。市場，政府和資產所有者無法或不願意提供精細和及時的資料，以至於全球發電的化石燃料需求持續增長。《巴黎協定》中要求到2040年實現相對快速淘汰煤炭。但是決策者需要足夠的資料支援以確保有序和經濟上合理的逐步淘汰。資料和建模是決策的核心。

WattTime的AER軟體從不同的發電廠和電網運營商資料中提取資訊，以計算哪些時刻具有較低的邊際排放率。然後，它通過雲與註冊AER的個人智慧裝置進行“對話”。該軟體系統可以讓這些裝置知道何時使用電力，何時不會自動減少排放。

該軟體可以靈活地能源從被浪費的地方“轉移”到更需要的地方。例如，大多數人認為冰箱總是消耗電力。但事實上，冰箱只需每隔30分鐘左右就會發生少量冷卻，從而消耗能量。在任何30分鐘的視窗內，電網的邊際排放量都會有很大差異。它可能在前5分鐘內由一個非常髒的邊緣發電廠提供動力，而第二個5分鐘將由一個非常乾淨的電力供應，如風力或太陽能農場……反之亦然，AER的工作原理是將電力消耗與清潔時間同步，但始終確保在特定裝置按照其設計執行所需的任何限制範圍內。 

目前，建模精度還受到許多因素的影響，包括：由於雲層覆蓋而導致的不可用影像、植物之間溫度的差異、植物的大小等。儘管如此，用於預測美國和歐盟工廠容量因子的模型的平均精度分別達到了91％和92％，這些結果表明，使用衛星影像估算容量因子的定量方法是可行的。隨著衛星影像質量的提高，這一方法將成為督促投資者，政策制定者和活動家從使用化石燃料到清潔能源發電過渡中的有力的催化劑。

WattTime是一家非營利組織，目前是落基山研究所的子公司。 它擁有良好的合作伙伴和可靠的財務支援。 儘管規模很小，但它很有可能成為最透明的汙染資料全球資訊中心。

“像我們這樣的小團隊可以通過使用新興的人工智慧遙感技術，逼迫勢力強大的汙染者承擔起他們應有的責任是非常不可思議的。更棒的一點是，我們通過資料可以讓大多數公司，政府和環保主義者團結起來，站在同一邊。我們很高興看到，現在已經有很多負責任的團體已經開始使用先進的資料來自願減少排放。”執行董事Gavin說。

除了谷歌的支援，目前加入WattTime的還有非營利組織Carbon Tracker，一個分析能源轉型的經濟影響的智庫，它也是第一個開展基於衛星的電廠監測的組織。

Carbon Tracker是一個獨立的金融智庫，對能源轉型對金融市場的影響以及對高成本，碳密集型化石燃料的潛在投資進行過深入分析。它創造性地提出並推廣了包括“碳泡沫”、“不可燃碳”和“擱淺資產”等概念，描述了化石燃料專案的持續發展與應對氣候變化之間的不相容性。

還有世界資源研究所（WRI），它是一個全球性環境與發展智庫，其研究活動致力於研究環境與社會經濟的共同發展。WRI是一家跨越60多個國家的全球性研究機構，在巴西，中國，歐洲，衣索比亞，印度，印度尼西亞，墨西哥，美國等地設有辦事處。它正在將研究成果轉化為實際行動，在全球範圍內與政府、企業和公民社會合作，共同為保護地球和改善民生提供革新性的解決方案。

如果缺乏對於生活足夠的警覺，可怕的事情發生的時候我們就會措手不及。

HBO《切爾諾貝利》劇照

1986年4月26日的凌晨，烏克蘭境內的切爾諾貝利核電站4號反應爐發生爆炸，8噸多強輻射物質隨風飄散，事故產生的輻射線劑量相當於廣島長崎兩顆原子彈總和的100倍。這是一座號稱有史以來最安全的核電站，這是一次人類史上最嚴重的核電事故。31人當場死亡，上萬人由於放射性物質的長期影響而重病或死亡，至今仍陸續有被放射線影響而導致畸形的新生兒出生。

雪崩中，沒有一片雪花意識到這是一場災難。圍觀的群眾沒有看到爆炸，只看到了火花。所有的東西都在發亮，他們鼓掌說，真美啊。輻射物如雪花般落下，在四月微涼的夜風裡，嗅著帶有金屬味道的空氣，孩子們歡呼，在死亡的塵埃裡翩翩起舞。完全沒有任何防護措施的消防員，抱著英雄主義的幻夢衝進火災現場。他們以為是普通的火災，他們甚至用手撿地上的石墨烯。現場的總工程師看著已經爆表，讀不出準確數值的測量儀器，說了一句，“不算太糟。”

事故後的34小時，政府才開始撤離群眾。事故一週後蘇聯政府還不知道事態的嚴重，普里奇亞季還在大張旗鼓地歡慶五一節，直到瑞典政府發來訊息“輻射雲飄到了我們這裡！”

而比無知更糟糕的，是謊言。士兵被派遣、居民被疏散、房屋被遺棄、生活的程式突然被阻斷。直升機飛上天空，大量軍事車輛沿路行進，小道訊息和流言四起，但最重要的事所有人卻都三緘其口，不敢問——到底發生了什麼？每個人都想知道真相，理解所發生事件的意義：“地裡的土豆成熟了，卻不讓我們收穫，擠出來的牛奶只能倒在地上。”，“這裡的一切明明這麼美好，我們為什麼要走？”

試圖封鎖事故訊息的蘇聯政府

研究員拿著輻射測量儀記錄各地的實際輻射量，但數值是個祕密，只有克里姆林宮的人能夠看到。“請告訴我們到底有多少輻射量？” “沒有問題，只要記得飯前洗手就好了。”

我們總會把類似切爾諾貝利這樣的事情，歸入與我們無關的極端事件的集合裡，那裡面還有各種戰爭，災難與事故。但是可怕的事情總是悄悄發生，我們的敵人無處不在。根據最新的全球空氣狀況報告，空氣汙染是全球第五大死亡風險。每年造成500萬人的早期死亡和1.47億年的健康生命損失。國家還在不停建造發電廠，公民們一無所知，他們一邊呼吸著汙染，一邊為發電廠工作，當著自己的掘墓人。

上週末，夏威夷的感測器傳回了歷史性的一個記錄——地球大氣中的二氧化碳濃度（CO2）在人類歷史上第一次超過百萬分之415（ppm）。

我們對這個數字毫無概念，就像我們對當年的900噸石墨和2萬噸倫琴的木然無知一樣。一個網友在氣象學家Eric Holthaus的推特下評論說：“這難道是什麼新聞嗎？”

“不僅僅是有記載的歷史，不僅僅是自1萬年前農業發明以來，是從人類存在於數百萬年以來，我們從未見過這樣的星球。”Holthaus這樣回答。如果碳汙染在我們的大氣層中不斷變厚，那麼越來越多的熱量將被困在地球上，地球會成為一個有毒的星球，雲層破碎，海洋成為來自地獄的熱浪，持續沸騰直到蒸發。超過400ppm是一個歷史性的時刻，現在是我們抓住韁繩的最後機會。

1986年，美國建立了TRI計劃（Toxic Release Inventory,），成立了一個跟蹤所有美國工業設施有毒排放的資料庫，資料完全公開。它在1990年作為《汙染預防法》的一部分得到了修訂。

TRI已經被證明是美國曆史上最有力的環境法規之一。通過簡單地向公民，非營利組織和州政府提供資訊，就可以對汙染排放最嚴重的工廠施加壓力。在該法案實施後的五年內，美國工業有毒物排放量下降了近一半。

正在排放汙染物的工廠，和切爾諾貝利核電站的劇照驚人地相似，圖片來源：GETTY IMAGES

TRI被學者們稱為“民粹主義的最大最小化（populist maximin regulation）監管”，這與傳統的命令和控制監管有所不同。首先，政府機構的作用不再是制定和執行標準，而是為公民，利益集團和企業提供豐富的資訊，以幫助解決環境問題。其次，標準不是根據專家風險分析設定的，而是公眾自己願意接受的標準。另外，排放者採取汙染預防和減少措施的壓力主要來源於公眾，而不是正式的機構標準或政府制裁。最後，這些資訊使公眾注意力集中在最糟糕的排放者身上。TRI在美國啟用了民粹主義的maximin監管，資訊公開化之後帶來的是自下而上的激進主義的浪潮。 

類似地，WattTime的資料也可以被用來在全球範圍內組織公民對最大碳排放國施加壓力。那些汙染者和騙子將會被暴露，任何公司，任何國家，都無法隱藏或捏造數字，公眾將知道如何找到真相。而一旦我們知道汙染者在做什麼，就會停止讓他們逃脫。我們相信技術幫助消除我們的資訊壁壘之後，切爾諾貝利的悲劇不會再重演。