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。

活學學活:搬家

我經常搬家,特別在香港樓價瘋狂上升的九十年代,最高紀錄是一年搬遷一次。因為房東趁著樓市的升勢只簽一年租約,待樓價上升到某一點便要租客遷走。

搬家其實有許多學問在其中。搬的當下難免要作出許多取捨,也有許多方面需要適應。我總是抱著一種歷奇與學習的心態,因為知道辛苦之後,常常有新的體會與領受。

前天九月三日,我參加了一個大型的「搬家團」,就是宏恩基督教學院全體老師遷到美孚新邨新校舍,一個全新裝修,佔地三萬呎,又有最新設備的校舍。我心中又驚又喜,驚奇短短三個月就夢想成真!在新學年,學生可以在更寬敞舒適的環境上課;喜就是禱告蒙應允,遠遠超越了我們的要求。

記得八年前,我首次與同事分享將要到「宏恩」工作,有關心我的同事提醒,這是冒險的一步。時至今天,許多困境都跨過了,見證了神的供應舆保守,更見證了同心協力的重要。我像一個小孩子般驚訝:「嘩!嘩!嘩!」像劉姥姥剛剛進入大觀園一樣,面對神的恩典而不斷讚嘆!

在收拾東西的當下,許多舊書會被捨棄。我們上了年紀的一代都是惜書、愛書之人,真是很難做到!不過時代在改變,特別在後疫情、AI、網課在應用之際,已經是數碼化、電子化的年代,我們不單要放下,更要向前。只是,在教育的工作上要有「情」,有「溫度」的教育是歷久常新的,而且不會佔用位置。在這次搬家行動中,全情投入瞓身工作而不計較的好同工,更是千金難求!

在搬家的過程中,要衷心多謝在後面黙默付出的僕人領袖!每天快到午夜了,還會收到工程進度的消息、搬家注意事項等溫馨提示。

黃葉仲萍博士

宏恩基督教學院教育及心理學系副教授兼系主任

活學學活:從AI的領悟與學習

近年,AI在教育、學習與應用上,給教育界許多啟示。AI提供了可能性,同時也響起了警報!

首先的擔憂是抄襲。因AI有收集資料與組織能力,它寫文章的能力比人強。不過它的數據應用是拿許多人的資料湊合而成,一經比對,自然知道是抄襲得來;所以教育界首先的反應是「阻止抄襲」。

可是,細心再想一想,抄襲是動機的問題;只要動機正確,AI的應用是有需要,又是不可逆轉的做法,重點在於怎樣善用這工具。就像許多新發明一樣,需要我們消化、合成與設立適當的倫理界限。

時至今天,AI在教學上的應用是肯定的,只不過界限的拿捏需要投入持久的努力。

追溯AI初期發展的階段,如果只能依賴操控的指令,它會學習得很慢,也不能够有很大的發展。由於英國密碼、邏輯學家艾倫·圖靈提出了一思想實驗:「機器能不能模仿人類的認知、學習過程,用邏輯推理來解決問題並作出決定?」他提出了著名的「圖靈測試」,用以評估機器是否能模仿人類思考並產出的能力。以這推論設計AI 需要有像人類的自學能力,時至今日,它像人擁有的自學能力,而且已經超越了初期研發人的想像了!但在教育上,卻有些失望,我們反而規範了學生自學,要求他們有一律性,像AI一樣,你輸入甚麼,他們便要輸出甚麼,反而像開了倒車般!

中國教育學家陶行知提倡人們積極投入生活,在生活的矛盾和鬥爭中選擇和接受「向前向上」的「好生活」。「生活即教育」是陶行知生活教育理論的核心,他強調生活本身的教育意義,反對傳統教育脫離生活而以書本為中心。他認為實際生活是教育的中心。他說:「生活與生活一摩擦便立刻起教育的作用。摩擦者與被摩擦者都起了變化,便都受了教育。」他主張教育應與生活緊密聯繫,生活所需的教育才是有價值和意義的教育。那AI與教育互動之下,又會產生甚麽呢?

陶行知主張傳統學校必須根據社會的需要進行改造。學校應通過與社會生活結合,一方面運用社會的力量促進學校進步,另一方面動員學校的力量幫助社會進步,使學校真正成為社會生活不可或缺的一部分。所以學校需要靈活地善用AI幫助學生學習,不能排除這改變。宏恩基督教學院已經把AI納入為教學的助力,學生需要擁有自主及負責任去完成他們學習的功課。

黃葉仲萍博士

宏恩基督教學院教育及心理學系副教授兼系主任

活學學活:學習之道

我在宏恩基督教學院工作踏入第八年,時間溜走得真快!因為這是一所新的私立大專院校,所以我也隨著學校經歷了許多第一次。歷奇也是學習,既緊張又興奮。

在校的第二年,我便做了一件「忽發奇想」的事。現在回頭看,對自己當日的衝勁都感到有點驚訝!究竟是哪裡來的熱情,驅使我帶著一班學生到沙漠裡去歷奇呢?當年心理學與商學院一行十多人直闖騰格理沙漠。

學生都有意想不到的收獲,而且發現了在沙漠居然有綠洲,而綠洲不是偶然出現,而是背後有人苦心經營,出錢出力,不言放棄,盡心盡力栽培植物,使之有機會札根、生長。

最近在宏恩基督教學院首次贊助的ISO(品質管理系統)&TQM(全面品質管理)國際會議上,首次聽到這位有心人的詳細學術報告,他就是「宏恩」校董會主席原樹華先生。無論是治沙工程、扶貧助學,還是支持與推進基督教精神在大專教育扎根成長,他都不遺餘力。

「宏恩」的教育目標可以用以下六個英文字母概括出來,其中包含的元素不單是學術成就,更重要是個人素養:

Commitment 承擔

Humility 謙卑

Resilience 堅毅

Integrity 誠信

Service 服侍

Teamwork 團隊精神

我們希望訓練學生朝向這六方面的標準進發,為社會訓練願意付出並勇於承擔責任的接班人;與這次TQM國際會議倡導的不謀而合。會議其中一主題是“Fostering Humanistic and Competence-Based Education for Resilient Organization in a VUCA(Volatility, Uncertainty, Complexity, and Ambiguity) World”,主講嘉賓是Prof. Palmira Lopez-Fresno(Professor Intellectual Capital and Talent Management,EAE Business SchoolBarcelona, Spain),她正正指出同樣的普世價值。在後疫情時代AI人工智能出現,許多工序會被人工智能及機械所取替,人要重整,特別是在人性不能被取代的領域,就是人的素質、思維、關係、合作性等要駕馭工作成就。這正正是學習之道!唐韓愈《送殷員外序》所言:「士不通經,果不足用。」人通達的素質是學習最珍貴之處。

黃葉仲萍博士

宏恩基督教學院教育及心理學系副教授兼系主任