環保珠璣集 ~ 在環保工程中善用人工智慧(AI)

文:鄧允明博士│英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)、英國特許環境師(CEnv )

近年來,人工智能(AI)技術迅速發展,為許多領域帶來革命性變化,環保工程也不例外。今年初,中國初創公司“DeepSeek”以相對低廉的成本開發出媲美“OpenAI”的先進AI模型,引發全球關注。特首李家超也在《施政報告》中強調,應廣泛應用AI提升創新科技水平,並推動環保等領域的發展。不過,AI應用在環保工程中既帶來巨大潛力,也面臨諸多挑戰。試從正、反兩面分析AI在環保工程中的角色,並以聖經價值觀作為反思的框架。

一、AI在環保工程中的應用與優勢

環保工程涉及水、空氣、土地及其與人類、其他生物和物質之間的相互關係。AI技術可以通過以下方式來優化環保工程:

1. 智慧水處理與水資源管理:AI通過物聯網(IoT)感測器實時監測水質數據(如pH值、濁度、化學需氧量等),可預測水質惡化趨勢並及時發出警報。此外,AI能動態調整水處理參數(如曝氣量、化學藥劑投放量),在確保水質達標的同時,最大化能源效率。AI還能預測供水管網的漏水點,減少浪費水資源。

2. 智慧廢棄物管理:通過計算機視覺技術,AI能自動識別和分類垃圾(如塑膠、紙類、金屬),提升回收效率。同時,AI可分析歷史數據與實時信息,動態規劃垃圾車收運路線,以減少燃油消耗與碳排放。

3. 空氣品質與污染溯源:AI結合氣象數據、交通流量、工廠排放資料和衛星遙測數據,建立精準的空氣品質預報系統,有效預測污染物擴散情況。當出現污染時,AI能反向模擬污染源位置,為環保監察提供可靠依據。

4. 能源效率與碳管理:AI智慧能源管理系統能因應建築物的使用習慣與天氣數據,自動調控空調、照明等系統,實現節能目標。此外,AI能預測風力與太陽能發電的輸出,幫助電網調度員平衡供需,提高綠色電力(即是太陽能、風力、水力、地熱、生質能等可再生能源發電產生的電力)使用率。企業也可利用AI盤查碳排放熱點,模擬減排策略的效果。

5. 生態監測與保護:AI通過分析相機陷阱、水下麥克風、無人機影像等數據,自動辨識物種、統計數量,監測瀕危物種活動。同時,AI能偵測衛星影像中的非法砍伐與採礦活動,實現即時預警。

二、AI在環保工程中的挑戰與弊端

儘管AI在環保工程中具有巨大的潛力,但其應用之時於技術、經濟、社會與倫理方面均面臨諸多挑戰:

1. 數據依賴與品質問題:AI模型的預測高度依賴數據的準確性和完整性。如果環境數據(如水質、空氣質素)不準確或有偏差,AI輸出的結論便可能導致錯誤決策。

2. 黑盒子問題與可解釋性:許多AI模型(如深度神經網絡“Deep Neural Networks, DNN”)是複雜的「黑盒子」,其決策邏輯難以解釋。這使得環保工程師難以信任AI,並且出現問題之時難以追究責任。

3. 技術通用性與適應性:在特定環境中訓練的AI模型可能無法直接套用於其他條件不同的場景(如不同水質的污水處理廠),導致性能下降。

4. 高成本與資源不平等:AI系統的開發、部署與維護需要巨額資金支持,可能加劇資源不平等分配。富裕國家與大型企業能夠負擔先進AI技術資金,而發展中國家與小型社區則被邊緣化,形成「環保科技鴻溝」。

5. 能源消耗與電子垃圾:訓練大型AI模型需要消耗大量電力,若能源來自化石燃料,則可能加劇碳排放。此外,AI硬體(如伺服器、感測器等)的製造與廢棄處理會帶來資源消耗與電子垃圾問題。

6. 社會與就業衝擊:AI自動化可能取代傳統環保作業崗位(如垃圾分類、現場監測),引發失業問題。同時,公眾可能對AI的決策(如垃圾轉運站選址)不信任。

7. 環境不公義與倫理風險:如果訓練數據存在偏見,AI的決策可能放大社會不公。例如AI可能建議減少低收入社區的垃圾清運頻率,加劇環境不公義。此外,AI系統可能成為網絡攻擊目標,導致災難性環境事故(如污水處理廠關閉)。

8. 法律與責任歸屬:當AI系統的自主決策導致環境事故之時,責任應該由開發公司、工程師還是企業承擔?這在法律與倫理上仍然是灰色地帶。

三、從聖經價值觀反思 AI 在環保工程中的角色

聖經教導我們,神是創造的主宰,人類是受祂所託管理地球的管家。AI作為一種工具,應當在這一框架下被使用,以實現更忠心的管理及更公義的社會。

1. 神的主權與管家職分:「地和地上所充滿的,世界和住在世上的,都是屬於耶和華的。」(詩篇24:1)萬物屬於神,人類只是管家。AI應當被用於「修理」和「看守」神所託付的創造界(創世記2:15),例如通過優化資源配置從而減少浪費,或通過監控系統防止污染。

2. 愛鄰舍與追求公義:「世人哪!耶和華已經指示你甚麼是善,他向你所要的又是甚麼;無非是要你行公義,好憐憫,謙虛謹慎與你的神同行。」(彌迦書 6:8)使用AI時必須考量其對社會的影響,確保其不會加劇環境不公義;並要使益處惠及所有人,特別是弱勢社群。

3. 謙卑與避免傲慢:「在滅亡以先,必有驕傲;在跌倒以前,心中高傲。」(箴言 16:18)人類的知識和能力總是有限,AI不能解決人類的罪性帶來的所有問題。我們必須避免「技術救世主」的心態,要謹慎評估AI的風險,並將其置於人類監管之下。

4. 透明與問責:「凡行真理的,就來接近光,好顯明他所作的都是靠著神而作的。」(約翰福音 3:21)AI的決策過程應盡可能透明並可以解釋,以實現責任與問責。開發者、部署者與使用者都應該清楚界定其角色與責任。

5. 安息與解脫重複性勞動:「六日之內,你要作你的工;但第七日你要安息,好使你的牛和驢可以歇息,並且使你婢女的兒子和寄居的也可以有時間喘息一下。」(出埃及記23:12)AI使人從重複性勞動中解脫,可以從事更有創造性、關係性與靈性的活動。然而,我們不應該無止境地榨取資源,反而要讓大地與人類有歇息的機會。

四、結論

AI在環保工程中的應用已不再是未來式,而是現在進行式;它能夠將環保工程從「被動反應」推向「主動預測與優化」,實現更聰明、更有效率的環境保護。不過,我們必須謹慎面對其挑戰,確保技術的發展符合聖經的教導:以神為中心、以公義為原則、以謙卑為態度、以愛鄰舍為目標。最終,AI應當被用作履行管家職分的工具,幫助人類更忠心地管理神所託付的創造界。我們使用AI的目的不是為了取代神,而是為了彰顯祂的榮耀,使人和萬物都得益處。

環保珠璣集 ~ 冰川

冰川長年堆積,起源於高寒陸地,由層層堆疊的結晶冰、積雪及部分的岩石和沉積物等形成;因重力和自身重量影響之下沿斜坡向下移動,是如同「河川」般的巨大流動固體和液體混合物。冰川是地球上最大的淡水資源,除海洋以外,那是最大的天然水庫;七大洲都有冰川存在。

冰川分兩種,就是山嶽冰川及大陸冰川。受重力作用移動的冰川稱為「山嶽冰川」或「谷冰川」,世界上最大的山嶽冰川位於中國青藏高原上;受冰層之間的壓力影響而移動的冰川則稱為「大陸冰川」或「冰帽」。這種冰川覆蓋面積龐大的地面,最大的大陸冰川是南極洲。冰川從冰蓋中心向四周流動,最後流到海洋崩解。現時,南極洲的平均冰蓋面積隨著地球暖化而不斷縮小。

溫室效應在高緯度及高海拔地區分外明顯,因此地球上的冰川正以駭人的速度消失。冰川的水流入海洋,使海平面上升、令沿海地區遭遇海水氾濫的可能性大大增加。冰川直接流入大海令巨型冰山增多,已流入大海浮在水中的冰山融化後,卻不會增加海平面水位。不過高山上的冰川,融解後會流向山腳,形成河流。這些山嶽冰川、冰河,水流量不穩定,當大幅度融雪時,便造成水災;其餘時間卻造成旱災,加劇自然災害。冰川也改變了區域水文(Regional hydrology),造成地區氣候變化。

《自然》雜誌有一篇文章報告(註1),運用當代高科技的獨立高精度(Spatiotemporal resolution)測量結果,提供了全球完整且一致的冰川質量變化估計。在2000年至2019年間,冰川每年質量損失為267±16吉噸(gigatonnes),相當於觀測到的海平面上升的21±3%。由冰川質量損失的速度解釋了6%到19%觀測到的海平面上升加速是由冰川融化產生,又確定在過去二十年裡,冰蓋外圍以外的冰川變薄率實際上是翻了一番。這些結果有助地方和區域範圍內的水資源和冰凍圈風險管理,也有助全球範圍內的海平面上升緩解措施的設計,以及幫助制定適應性政策。

我記起2019年8月18日有一則很有趣的新聞:冰島舉行了一場特殊追悼會,紀念該國因全球氣候變暖而消失的第一座冰川,名字是「奧克冰川」(Okjokull),位於冰島西部火山附近。奧克冰川受氣候暖化影響,冰雪覆蓋面積逐年萎縮,自身重量無法促使冰川移動,在2014年遭冰島氣象局取消其冰川「地位」。我祈望人人都能夠重視全球暖化情況。

「我要以公平為繩尺,公正為砝碼;冰雹將掃滅謊言的避難所,洪水會淹沒藏身處。」(以賽亞書28:16-17)

鄧允明博士
英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)
英國特許環境師(CEnv )

註1:Nature,volume.592,pages726–731(2021)

環保珠璣集〜山火與氣候變化

今年6月,加拿大魁北克省等地發生超過430場山火。山火產生的濃煙除了影響加拿大多倫多和首都渥太華等城市之外,更南移至美國密西根州等近五湖區的州分和紐約州的部分地區,使空氣受到極嚴重的污染。6月7日,紐約空氣質素指標已達到「危險級別」。這也是上世紀60年代以來當地最差的空氣質素,導致美國東海岸和中西部地區空氣污染指數升高。執筆撰寫本文時,據報道指,加拿大全國已有超過270萬公頃土地被燒焦,是過去10年同期燃燒面積平均值的10多倍,經歷了有史以來最嚴重的災情。

加拿大魁北克省、亞伯達省和新斯科細亞省今年都經歷了創紀錄的高溫,亞伯達省部分地區5月的平均氣溫比往年高出12攝氏度以上。大西洋地區持續受到嚴重乾旱影響,經歷有記錄以來最乾旱的4月。同時,由於森林管理措施和預警能力不足,導致林地表面可燃物大量堆積,加速山火蔓延。在極端乾燥的條件下,以及在大風時期,發生山火的風險便大大增加。

山火往往是由人類活動或閃電等自然現象引起,隨時隨地可能發生。但有一半山火不知道如何開始?叢林野火因大自然的情況定期發生,但在全球暖化、氣候變化的影響下,山火變得頻密,出現得更早,持續的時間變得更長,火勢更加猛烈和無法預測。全球暖化正影響地球,使其產生更多極端天氣。叢林野火發生的關鍵在於氣候暖化加劇,並延長土地乾旱時間,這打造了一發不可收拾的「最佳環境」。加拿大全國範圍爆發如此厲害且頻繁的山火是極不尋常的現象,更加表明加拿大正在受氣候變化影響。有人估計,到了2050年,山火燒毀的森林面積將會翻一番;值得我們反思全球暖化的問題。

山火煙霧是空氣的污染物,微顆粒物對公共衞生構成威脅,增加呼吸氣道疾病或心臟病病發的風險。嬰孩、孕婦和老年人更容易受到煙霧和灰燼影響。煙霧灰燼還可能導致眼睛、鼻子、喉嚨和肺部受刺激,可導致肺功能下降、肺部發炎、支氣管發炎、哮喘發作、心血管疾病(如心臟衰竭)等病惡化。山火還會在空氣中釋放大量汞,這可能導致所有年齡層的人出現語言、聽力和行走障礙、肌肉無力和視力衰退等問題。

據加拿大媒體報道,失控的山火已迫使超過3萬人離開家園。山火除了導致空氣質素惡化外,還會造成經濟損失;破壞交通、通訊、電力和天然氣服務及用水供應,導致財產、農作物、資源、動物和人命損失。

加拿大的山林大火使我聯想到聖經啟示錄第八至十章,這三章經文講及「七號」。七位天使分別吹七枝號,神的審判便臨到世上。七號從神而來,是對敵基督的審判。吹響七枝號過程中,很多時伴隨著火。大火從天上落下來,告訴我們審判的權在神手中,提醒我們要時刻警醒,不要陷於罪惡誘惑當中。吹響第一枝號前,天上寂靜,告訴我們要忍耐;神選擇沉默,但神並沒有忘記祂的子民。但在第七位天使要吹第七枝號的日子,神的奧秘就要成全了;正如神向祂僕人眾先知所宣告的(啟10:7)。神在預備新天新地的過程裡,我們要學會忍耐,經歷患難;從而建立基督的國度,等候仇敵國度被神審判。

鄧允明博士
英國特許水務及環境管理學會會員(MCIWEM)
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環保珠璣集~綠色投資經濟

第27屆聯合國氣候變化大會(COP27)下月舉行,大家自然關注到COP26簽訂《格拉斯哥氣候公約》後各國的減碳排放的進度,以及各國在使用可再生能源取締石化燃煤的情況。減少使用高碳排放量的污染能源,無疑是減排最直接的方法,然而運用科技,例如碳捕獲、利用和封存 (CCUS) 、提升發電效率和能源轉換、終端能源轉換等等、亦可以幫助減排從而緩解全球暖化。

可是,運用和研發這些科技,包括使用再生能源的技術,需要大量的金錢投資。除了各國政府直接注資外,如何將商業的資金以及企業投資引導至綠色項目,都是減碳成功與否的重要一環。發行綠色債券,例如與可持續發展表現掛鈎的貸款,或者其他金融工具,都是其中的方法。此外,協助企業在核心業務、物流運輸、 供應鏈等事情減排,亦有關鍵性作用。

促進綠色投資讓投資者獲得更全面的企業減排資訊,協助企業設定減排目標和披露可持續發展準則和實行情況是必需的。今次COP27會議的其中一個焦點就是檢視可持續發展披露準則的實行情況。國際財務報告準則基金會(IFRS Foundation)在COP26宣佈有意建立一套幫助企業披露可持續發展資料的準則,所以今次會議應該有更多細節落實,讓投資者獲得更全面的企業減排資訊作參考,從而作出有利環保的投資。

現行的氣候資訊披露準則大部分採用溫室氣體核算體系(GHG Protocol)的核算標準;根據源頭,排放分成三個範圍,包括範圍一:生產過程中直接排放;範圍二:所購能源的間接排放;範圍三:源自企業價值鏈上、下游的活動 (包括投資)的排放。香港是財經型社會,金融機構對碳排放的影響大部分來自向經濟活動提供資金,其投資、貸款和承銷活動所產生的排放量遠遠比企業本身的直接或採購能源的間接排放量高。經濟型的社會,要有效減排,將重點放在範圍三,把資金投放在綠色項目、減少對污染項目的放貸、並多運用綠色金融工具是很合理的策略。

「你的財寶在哪裡,你的心也在哪裡。」〈馬太福音6:21〉

鄧允明博士
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