Trí tuệ nhân tạo với cuộc chiến chống biến đổi khí hậu

Vai trò của AI trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu

Là công nghệ có tính phổ quát, phục vụ nhiều ngành, AI hoàn toàn có thể tham gia giải quyết vấn đề BĐKH trên toàn cầu.

AI có thể làm cho các hệ thống như điện, giao thông, thành phố thông minh (TPTM) có hiệu năng cao hơn; cung cấp các giải pháp viễn thám, hệ thống giám sát tự động; cung cấp các dự báo chính xác và nhanh chóng hơn; hỗ trợ tìm ra quan hệ nhân quả và định lượng độ bất định các dự báo, qua đó giúp hiểu sâu sắc hơn các hiện tượng thời tiết... 

Theo một nghiên cứu gần đây của Công ty PwC cho Microsoft, công ty đang phát triển các sản phẩm học máy (ML) cho thị trường BĐKH, đến năm 2030, công nghệ AI có thể giúp cắt giảm 4% lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính trên toàn cầu.

Theo mô hình của Viện nghiên cứu Capgemini, AI ước tính sẽ hỗ trợ các tổ chức trong các ngành từ sản phẩm tiêu dùng, bán lẻ đến sản xuất ô tô và nhiều ngành khác nữa nữa hoàn thành tới 45% mục tiêu của Thỏa thuận Paris về BĐKH vào năm 2030. AI có khả năng sẽ giảm 16% lượng phát thải khí nhà kính.

AI có thể xử lý một lượng lớn dữ liệu phi cấu trúc như hình ảnh, đồ thị và bản đồ,… mở ra khả năng to lớn để dự đoán.

AI có thể xử lý một lượng lớn dữ liệu phi cấu trúc như hình ảnh, đồ thị và bản đồ, mở ra khả năng to lớn để dự đoán các động lực xung quanh mực nước biển dâng và các tảng băng trôi. Các nhà khoa học chuyên nghiên cứu khí tượng đã từng khai thác AI để hiểu nhiều hơn về những thay đổi phức tạp xảy ra khi nhiệt độ toàn cầu tăng. Các thuật toán nghiên cứu chuyên sâu cho biết về cách bão tác động đến rừng, giúp họ có thể dự đoán bão nhiệt đới và các loại thời tiết cực đoan khác, và chuẩn bị đối phó tình trạng lụt lội trong một thế giới nóng dần lên và mực nước biển được dự báo là sẽ dâng lên.

Sự nóng lên toàn cầu khiến các sông băng tan chảy và mực nước biển dâng cao (Ảnh: National Geographic)

Trên thực tế, AI đã được sử dụng để cảnh báo thiên tai ở Nhật Bản, theo dõi nạn phá rừng ở Amazon và thiết kế các TPTM xanh hơn ở Trung Quốc.

Các ứng dụng AI cũng có thể giúp thiết kế các tòa nhà tiết kiệm năng lượng hơn, cải thiện khả năng lưu trữ điện và tối ưu hóa việc triển khai năng lượng tái tạo bằng cách cung cấp năng lượng mặt trời và năng lượng gió vào lưới điện khi cần thiết.

Ở quy mô nhỏ hơn, công nghệ AI có thể giúp các hộ gia đình giảm thiểu việc sử dụng năng lượng - tự động tắt đèn không sử dụng hoặc chuyển điện từ các phương tiện điện trở lại lưới điện để đáp ứng nhu cầu dự kiến.

Từ việc cung cấp dữ liệu thời gian thực, tin cậy về lượng khí thải đến việc tập trung vào phòng chống thiên tai, các chuyên gia cho rằng AI là một công cụ quan trọng nhưng chưa được sử dụng nhiều trong việc bảo vệ hành tinh và đảm bảo một tương lai bền vững hơn.

Thời gian vừa qua, các chính phủ, công ty công nghệ và các nhà đầu tư đang thể hiện sự quan tâm ngày càng lớn đến việc nghiên cứu và ứng dụng AI, các công nghệ số vào việc dự đoán, ứng phó và giảm thiểu những tác động của BĐKH.

Theo đó, một lộ trình liên chính phủ về vai trò của AI trong việc chống lại sự nóng lên toàn cầu sẽ được khởi động tại Hội nghị thượng đỉnh về khí hậu COP-26 vào tháng 11 tới đây ở Scotland.

Tháng 6/2021, Rise Fund, một nhánh đầu tư của TPG (Texas Pacific Group), đã đầu tư 100 triệu USD vào một hệ thống dự báo dựa trên dữ liệu và AI do công ty khởi nghiệp Climavision có trụ sở tại Kentucky phát minh ra để dự đoán các kiểu thời tiết với độ chính xác chi tiết.

Watt Time, một tổ chức phi lợi nhuận về môi trường được thành lập bởi các nhà nghiên cứu của Đại học California tại Berkeley và các kỹ sư phần mềm của Thung lũng Silicon, đã và đang phát triển công nghệ để giảm lượng khí thải carbon dioxide. Giám đốc điều hành Gavin McCormick cho biết quá trình này bắt đầu bằng việc sử dụng AI để tạo ra dữ liệu chất lượng cao về lượng khí thải gây hiệu ứng nhà kính.

"Chúng tôi đã hợp tác với các tổ chức phi lợi nhuận am hiểu công nghệ khác để bắt đầu liên tục theo dõi lượng khí thải từ mọi nhà máy điện trên thế giới và cung cấp những dữ liệu đó cho công chúng", ông Gavin McCormick cho biết thêm.

Sasha Luccioni, nhà nghiên cứu tại Mila - Viện nghiên cứu AI hàng đầu thế giới cũng đang thực hiện một dự án sử dụng AI để mô tả hậu quả của tình trạng BĐKH. Cụ thể, dự án này chiếu trực quan các ngôi nhà và đường phố sẽ trông như thế nào sau tác động của các sự kiện liên quan đến khí hậu. Các hình ảnh sẽ đi kèm với thông tin về BĐKH, các hiện tượng thời tiết khắc nghiệt, những thay đổi cục bộ và toàn cầu, cũng như hành động cá nhân và tập thể để cứu hành tinh và ngăn chặn những tình huống ảo này có thể trở thành hiện thực với hy vọng rằng những hình ảnh này sẽ thay đổi nhận thức và thúc đẩy mọi người hành động để bảo vệ hành tinh.

Tác động của BĐKH trên toàn cầu đang ngày càng rõ ràng hơn qua mỗi năm. (Ảnh: Unsplash/Marcus Kauffman)

Trong khi dự án của Luccioni sử dụng AI để tác động đến thay đổi hành vi, thì Weathernews Incorporated của Nhật Bản đang sử dụng công nghệ này trong chương trình phòng chống thiên tai do UNESCO hỗ trợ.

Theo đó, hệ thống chatbot sẽ được triển khai ở Đông Phi trong năm nay. Hệ thống sử dụng công nghệ AI thông qua một ứng dụng nhắn tin để gửi những thông tin cảnh báo cần thiết cho người dân trước thảm họa và giao tiếp với họ trong và sau thảm họa. Dự án nhấn mạnh sự cần thiết của công nghệ để cứu sống người dân trong khu vực bị lũ lụt, lở đất, hạn hán và động đất.

AI không chỉ giúp con người chuẩn bị tốt để đối phó với hiện tượng BĐKH mà còn có thể giúp ngăn chặn được nó theo nhiều cách khác nhau.

AI làm chậm BĐKH theo cách nào?

Rõ ràng với sự phát triển mạnh mẽ của AI trong những năm gần đây khiến nhiều người đặt câu hỏi về cách thức công nghệ này có thể giúp cải thiện những mối đe dọa lớn nhất đối với nhân loại là BĐKH như thế nào? Dưới đây là một số cách hứa hẹn nhất mà AI đã có hoặc có thể tác động đến chiến lược chống BĐKH toàn cầu.

Cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng: Theo Viện nghiên cứu Capgemini, AI sẽ cải thiện hiệu suất sử dụng điện lên 15% trong 3 - 5 năm tới. Công nghệ ML cũng sẽ hỗ trợ hiệu quả trong việc sản xuất và phân phối điện, từ bảo trì tự động, giám sát rò rỉ đến tối ưu hóa tuyến đường dây điện.

Chẳng hạn như, hệ thống Deepmind AI của Google có thể dự đoán các kiểu gió trước 36 giờ để tối ưu hóa các trang trại gió. Hệ thống điện tạo ra một lượng lớn dữ liệu. ML có thể kết hợp thông qua dữ liệu này để hiểu, dự báo nhu cầu và sản sinh năng lượng nhằm giúp các nhà cung cấp năng lượng điện sử dụng tài nguyên tốt hơn, và lấp đầy khoảng trống bằng tài nguyên tái tạo đồng thời giảm thiểu chất thải.

Tối ưu hóa phát triển năng lượng sạch: Ở lưu vực sông Amazon, các nhà phát triển đập thủy điện thường phát triển từng đập một mà không có chiến lược dài hạn. Một nhóm nghiên cứu do Đại học Cornell dẫn đầu bao gồm các nhà khoa học máy tính, nhà nghiên cứu và nhà sinh học đã phát triển một mô hình tính toán AI để tìm địa điểm xây dựng các đập có thể tạo ra lượng phát thải khí nhà kính thấp nhất. Mô hình AI đã cho thấy một loạt các cân nhắc phức tạp nhằm giúp giảm lượng phát thải hơn những gì đã từng được xem xét trước đây.

Giúp cho việc giao thông hiệu quả hơn: 1/4 lượng khí thải CO₂ toàn cầu là từ lĩnh vực giao thông vận tải. AI là công nghệ cung cấp năng lượng cho các phương tiện tự hành và hệ thống giao thông thông minh ở một số thành phố. 

Việc áp dụng công nghệ này nhiều hơn nữa sẽ giúp giảm lượng khí thải trong tương lai. AI giúp tối ưu hóa các tuyến đường cho đội xe, tín hiệu giao thông và nhiều tiện ích khác. Tất cả những thay đổi này cộng lại sẽ tạo ra tác động đáng kể đến BĐKH theo chiều hướng tích cực hơn.

Giám sát môi trường: Thời gian vừa qua, có những đợt thời tiết khắc nghiệt gây ra thiệt hại và mất mát rất lớn. AI được sử dụng để nâng cao khả năng dự đoán và phản ứng thời tiết. Những thay đổi đối với các hệ thống phức tạp như mây che phủ và động lực của tảng băng đã gây ra một số thay đổi thời tiết cực đoan gần đây. 

Cỏ, cây cối và các thảm thực vật khác lưu trữ carbon, nhưng nạn phá rừng và nông nghiệp không bền vững sẽ thải carbon vào không khí. Đây cũng là một yếu tố góp phần vào BĐKH. Hình ảnh vệ tinh và AI sẽ giúp các chính phủ, nhà bảo tồn giám sát điều này chặt chẽ và hiệu quả hơn.

Tạo vật liệu carbon thấp mới: Sản xuất thép và xi măng chiếm 9% lượng phát thải nhà kính toàn cầu. Nếu AI có thể phát triển các vật liệu mới với các đặc tính tương tự, nhưng với lượng khí thải carbon thấp hơn có thể giúp làm chậm sự BĐKH. Theo đó, AI hỗ trợ các nhà khoa học bằng cách làm cho quá trình trộn các hợp chất hóa học khác nhau thành các tổ hợp chất chưa từng được thử nghiệm trước đây nhanh hơn, dễ dàng và thân thiện với môi trường hơn.

Không thể phủ nhận rằng AI cung cấp các công cụ mạnh mẽ để giải quyết vấn đề BĐKH trong các ứng dụng khác nhau - nhưng rõ ràng nó không phải là một viên đạn bạc. Bên cạnh những lợi ích mà công nghệ này có thể giúp chống BĐKH thì nó cũng có thể được sử dụng để gây hại cho khí hậu.

Khi nhiều công ty trong những lĩnh vực khác nhau bắt đầu sử dụng AI thì sẽ có ngày càng nhiều ý kiến lo ngại rằng công nghệ này sẽ chỉ làm trầm trọng thêm khủng hoảng khí hậu.

Theo một nghiên cứu của Viện Công nghệ Massachusetts, việc lưu trữ và xử lý dữ liệu cần thiết để đào tạo đầy đủ một thuật toán lớn có thể tiêu tốn một lượng năng lượng khổng lồ lên tới 626.000 pound (284.000kg) carbon dioxide. Các nhà nghiên cứu cho biết, con số này tương đương với gần 5 lần lượng khí thải trong vòng đời của một chiếc ô tô Mỹ.

Bên cạnh đó, theo Cơ quan Năng lượng quốc tế, các trung tâm xử lý và lưu trữ dữ liệu từ các hoạt động trực tuyến, chẳng hạn như gửi email và phát video trực tuyến, đã chiếm khoảng 1% việc sử dụng điện toàn cầu.

Ngoài ra, một số ước tính cũng cho biết máy tính sẽ chiếm tới 8% tổng nhu cầu điện năng của thế giới vào năm 2030, làm dấy lên lo ngại điều này có thể dẫn đến việc đốt cháy nhiều nhiên liệu hóa thạch hơn.

Virginia Dignum, một giáo sư về AI tại Đại học Umea của Thụy Điển, cho biết: "AI vừa là nhân tố thúc đẩy, vừa có khả năng là kẻ hủy diệt trong cuộc chiến chống BĐKH".

Theo bà Virginia Dignum, nhu cầu về kim loại đất hiếm để làm phần cứng có tác động hủy diệt, đồng thời bà cũng nhấn mạnh rằng bản thân AI "không phải là cây đũa thần và không phải là không có lỗi".

Các kết quả dự đoán thiên lệch cũng hoàn toàn có thể xảy ra, tùy thuộc vào các giả định được sử dụng trong dữ liệu đầu vào.

Tuy nhiên, nhằm cân bằng giữa lợi ích đạt được và những hạn chế của công nghệ này, một số nhà nghiên cứu AI cũng đang xem xét về sức ảnh hưởng của mô hình AI đến môi trường. Họ đang sử dụng một số công cụ để theo dõi nhu cầu năng lượng của các thuật toán hoặc thực hiện các bước bù đắp lượng khí thải. Khi chi phí của AI tăng lên, ngành công nghiệp cũng phải tìm hướng phát triển mới, sao cho các thuật toán tiêu tốn ít năng lượng hơn.

BĐKH là vấn đề được cộng đồng ưu tiên quan tâm hàng đầu. AI là công nghệ phục vụ cho rất nhiều ngành, giúp ích cho hoạt động dự báo, tự động hóa và tối ưu hóa. Việc ứng dụng AI giải quyết vấn đề BĐKH được đánh giá là hoạt động cấp thiết, cần được đẩy mạnh trong thời gian tới. Nhưng, điều quan trọng nhất vẫn là vai trò của con người, chỉ khi con người nhận thức đầy đủ được sự trầm trọng của BĐKH và có trách nhiệm hành động tập thể thì chúng ta mới đạt được mục tiêu mong muốn./.