- Największe miasta Chin przez ostatnie dekady dusiły się od smogu
- Pekin na serio zabrał się do walki o czyste powietrze i wydał na to grube miliardy
- Inteligentny system IBM pomaga zarządzać jakością powietrza, zieloną energią oraz optymalizuje zużycie prądu dla przemysłu
Wtorek, 7 stycznia 2019, godz. 11.51. Stan powietrza w Pekinie – dobry, 34. miejsce w indeksie w skali od 0 do 500, gdzie 0 oznacza idealny. Kraków minutę później – miejsce 157., jakość powietrza „niezdrowa” (dane z odczytów w czasie rzeczywistym: World Air Quality Index Site Map).
Jeszcze trzy lata temu 21 milionów mieszkańców Pekinu wdychało tak brudne powietrze, jakby dziennie każdy z nich wypalał półtorej paczki papierosów bez filtra. Dziś jest już lepiej. Antysmogowe rozwiązania wspierają uczące się maszyny i superkomputery.
Cegła ze smogu
Trzydzieści lat niesamowitego wzrostu gospodarczego w 2010 roku wywindowało Chiny na drugie miejsce wśród gospodarek na świecie. Nic za darmo. Boom przemysłowy, urbanistyczny i wzrost populacji spotęgowały emisję spalin z kominów elektrowni zaopatrujących rozrastające się wielomilionowe miasta w prąd i ciepło.
W 2015 roku zanieczyszczenie powietrza osiągnęło w Pekinie apogeum. Gęsto-lepkie szare powietrze wykorzystał chiński performer o pseudonimie Nut Brother, zasysając je odkurzaczem przez 100 dni, by w końcu ulepić z niego cegłę.
Najgorzej z początkiem trzeciego milenium było w stolicy. Mimo propagandy rowerowej (nawet Katie Melua śpiewała w 2005 roku o dziewięciu milionach rowerów w Pekinie) i rozrastania się miejskich sieci wypożyczalni dwóch kółek, do źródeł smogu doszła kumulacja ruchu drogowego.
Najdłuższy korek na świecie powstał właśnie na drodze do Pekinu w 2010 roku. Zator miał 100 kilometrów długości i został wpisany do Księgi rekordów Guinnessa. Rozładowanie go zajęło dziesięć dni.
Swoje dodawały pyły z placów budowy wieżowców i fabryk oraz nawiedzające miasto burze piaskowe. Sytuacji nie ułatwiało położenie metropolii otoczonej z trzech stron przez łańcuchy górskie. Smog spowił miasto na dobre. Pekin z początkiem XXI wieku stał się jednym z najbrudniejszych miast na świecie.
Tajne zanieczyszczenia
Kilka lat temu stolica Państwa Środka przeszła w związku z tym gruntowne badania środowiskowe. Powstał raport, który zaraz po wstępnej publikacji władze Chin zdecydowały się utajnić, nadając mu klauzulę tajemnicy państwowej. Zrobiły to w obawie przed demonstracjami. Nie bez powodu. Na przykład w 2014 roku w jednym z gwałtownych wielotysięcznych protestów mieszkańców przeciwko budowie spalarni odpadów zostało rannych kilkadziesiąt osób, w większości policjantów.
Zanieczyszczenie osiągnęło apogeum w grudniu 2015 roku. Z powodu zbyt gęstego powietrza pozamykano wtedy lotniska i szkoły, nie funkcjonowała komunikacja miejska. Widzialność wynosiła 10 metrów.
Gęsto-lepkie szare powietrze wykorzystał chiński performer o pseudonimie Nut Brother, zasysając je odkurzaczem przez 100 dni, by w końcu ulepić z niego cegłę. To nie żart.
Władze miasta i państwa musiały zacząć reagować, by nie wytruć własnych obywateli – w 2012 roku z powodu chorób wywołanych zanieczyszczeniami powietrza w kraju zmarło milion ludzi. W efekcie chiński rząd zdecydował się w 2013 roku przeznaczyć astronomiczną sumę 275 miliardów dolarów na oczyszczanie powietrza w stolicy oraz gęsto zaludnionej prowincji Hebei.
Pieniądze poszły na zamykanie przestarzałych fabryk, wygaszanie rozpoczętych budów elektrowni węglowych oraz zmniejszenie liczby starych aut emitujących szkodliwe spaliny. Zainwestowano też w nowe technologie.
Chiny patrzą za horyzont
Pekin w 2012 roku wprowadził nowe standardy jakości powietrza. Dokładne mierzenie parametrów i stężeń zanieczyszczenia to jedno. Wyzwaniem było identyfikowanie jego źródeł i przewidywanie poziomów stężeń w celu ostrzegania mieszkańców. Jakość powietrza zmieniała się często i gwałtownie, zatem trudno było alarmować ludzi o konieczności zakładania masek antysmogowych lub pozostawania w domu.
– Kluczem do rozwiązania problemów ekologicznych jest nie tylko monitorowanie emisji, ale przyjęcie kompleksowego podejścia do zarządzania jakością powietrza i rozwiązanie problemu u podstaw – apelował wtedy Wu Qiang, profesor Uniwersytetu Tsinghua i członek Chińskiej Akademii Nauk.
Mój syn reaguje euforycznie, widząc błękit nad głową. Coś tak powszechnego dla poprzednich pokoleń obecnie w wielu miastach jest luksusem – mówi badaczka zaangażowana w projekt Green Horizons
Do tego zadania zaangażowano uczące się maszyny. Władze Pekinu w 2014 roku zdecydowały się na współpracę z IBM. Wystartowała obliczona na dziesięć lat inicjatywa Green Horizons.
Wykorzystuje ona technologię inteligentnego przetwarzania danych (cognitive computing) uzyskanych dzięki internetowi rzeczy (IoT – Internet of Things). Korzysta też z wcześniejszych doświadczeń Big Blue (Wielki Błękit – jak zwą koncern Amerykanie) w prognozowaniu pogody i modelowaniu klimatu.
Prowadzeniem projektu Green Horizons zajęło się laboratorium IBM Research China, angażując do tego 12 globalnych laboratoriów badawczych i superkomputery. Skupiono się na trzech sprawach najważniejszych dla likwidacji smogu: zarządzaniu jakością powietrza oraz zieloną energią oraz na optymalizacji zużycia prądu dla przemysłu. To obszary krytyczne dla zrównoważonego rozwoju Chin.
SI doradza urzędnikom
Na poziom zanieczyszczenia powietrza składają się m.in.: natężenie ruchu, wilgotność, emisja z kominów, kierunek i siła wiatru. Technologia IoT może dostarczać wielu cennych informacji, ale muszą być one umiejętnie przeanalizowane.
Właśnie w tym obszarze wsparcie sztucznej inteligencji okazało się najcenniejsze. Pekin rozpoczął jej wykorzystywanie do śledzenia źródeł zanieczyszczenia, identyfikacji i przewidywania zagrożeń na niespotykaną skalę.
System cognitive computing czerpie informacje ze strumieni danych w czasie rzeczywistym, które pochodzą m.in. ze stacji monitorowania powietrza, satelitów meteorologicznych, kamer obserwujących ruch uliczny, a nawet z serwisów społecznościowych.
Wcześniej z natłoku danych nie wyłaniał się spójny obraz. Teraz, wykorzystując moc obliczeniową superkomputerów, system analizuje informacje i automatycznie dostosowuje swoje prognozy, uwzględniając np. porę roku czy topografię. Naukowcy stworzyli mapy pokazujące dokładnie źródło zanieczyszczeń. Model przewiduje na przykład, skąd może napłynąć chmura zanieczyszczeń i jak szkodliwy ma potencjał.
Modele stworzone przez sztuczną inteligencję z 90-procentową trafnością kilka dni do przodu przewidują wydajność farm słonecznych i wiatrowych. Pozwala to lepiej prognozować ilość energii pochodzącej z tych źródeł, która w danym momencie może zasilić sieć lub zostać zmagazynowana.
Z początku dokładność modeli wynosiła 72 godziny przed wystąpieniem jakiegoś zjawiska, z rozdzielczością w skali ulicy. Maszyny, ucząc się, poprawiają dokładność i wydłużają okres prognoz. Obecnie SI jest w stanie przewidzieć trendy zanieczyszczeń w Pekinie na dziesięć dni naprzód w obrębie kilometra kwadratowego.
Narzędzie pozwala tworzyć hipotetyczne scenariusze, które mogą być pomocne dla miejskich władz w planowaniu różnych działań. Przykładem jest ograniczanie liczby kierowców na drodze czy czasowe lub trwałe zamykanie niektórych fabryk.
Dzięki pomocy SI firmy energetyczne i komunalne mogą lepiej wykorzystywać zasoby ludzkie, sprzęt i budynki oraz sieci przesyłowe. Można nawet przewidzieć potrzebę w zakresie konserwacji, zanim nastąpi awaria lub przestój. Pozwala to lepiej zaplanować pracę załóg i floty pojazdów.
Adres filmu na Youtube: https://youtu.be/iQAF8P4lMCE
Źródło: IBM Research / YouTube
Czysta energia dla Pekinu
Chiny sukcesywnie zwiększają inwestycje w energię odnawialną. W latach 2014-15 w Pekinie zamknięto duże elektrownie węglowe, a system IBM wspomaga zarządzanie energią ze źródeł odnawialnych.
Wykorzystuje on prognozy pogody, na które nakłada dane z tysięcy urządzeń. Farmy wiatrowe w rejonie Pekinu korzystają z kamer skierowanych w niebo, by monitorować chmury i obliczać ich potencjalny wpływ na blokowanie promieni słonecznych. Czujniki umieszczone na turbinach wiatrowych sprawdzają prędkość wiatru, wilgotność i ciśnienie powietrza.
Modele powstałe z tego połączenia z 90-procentową trafnością kilka dni do przodu przewidują wydajność farm słonecznych i wiatrowych. Pozwala to lepiej prognozować ilość energii pochodzącej z tych źródeł, która w danym momencie może zasilić sieć lub zostać zmagazynowana. Oszczędności idą w tysiące megawatów.
W 2017 roku wyłączono ostatnią elektrownię węglową w Pekinie. Obecnie 100 procent energii elektrycznej produkowanej w stolicy Chin pochodzi z czystych źródeł, takich jak gaz ziemny czy elektrownie wiatrowe. „Stolica jest pierwszym chińskim miastem zasilanym wyłącznie ‘czystą energią’” – podała wtedy chińska agencja informacyjna Xinhua.
Mamo, patrz, niebo!
Społeczeństwo się bogaci, Chińczycy przesiadają się do samochodów. Zużyte i zardzewiałe rowery miejskie zagracają obecnie pekińskie chodniki, a wypożyczalnie masowo bankrutują. Z drugiej strony władze wprowadzają do ruchu coraz większą liczbę samochodów elektrycznych – zgodnie z planem Rady Państwowej Chiny do roku 2020 roczna produkcja elektrycznych aut ma sięgnąć 2 miliony sztuk.
Według oficjalnych danych zimą 2018 roku powietrze w Pekinie poprawiło się najbardziej spośród wszystkich miast objętych radykalną kampanią ekologiczną rządu Chin. Dni z błękitnym niebem nad Pekinem są coraz częstsze.
– Mój syn reaguje euforycznie, widząc błękit nad głową. Coś tak powszechnego dla poprzednich pokoleń obecnie w wielu miastach jest luksusem – mówi badaczka Jinyan Shao z IBM China zaangażowana w projekt Green Horizons.
Inicjatywę IBM, największego informatycznego potentata na świecie, rozszerzono na inne chińskie miasta, a także na zanieczyszczone metropolie w Indiach i Republice Południowej Afryki.