Những công nghệ trí tuệ nhân tạo giúp bảo vệ môi trường

Ngoài các chính sách bảo vệ môi trường và khí hậu của các quốc gia cũng như ý thức của từng người dân, thì nhân loại còn đang có một niềm hy vọng khác là công nghệ trí tuệ nhân tạo (AI) vốn đang trở thành tâm điểm của sự chú ý toàn cầu. Vậy Ai có thể giúp được gì cho môi trường?

Các thiết bị chạy bằng năng lượng mặt trời có thể ghi lại tiếng cưa máy cách xa tới 1,5 km, giúp các kiểm lâm dễ dàng phát hiện ra lâm tặc. Ảnh: Rainforest Connection

Cứu cây xanh nhờ “kiểm lâm” AI

Phá rừng và thay đổi mục đích sử dụng đất gây ra hơn 10% lượng khí thải nhà kính toàn cầu. Cây cối hấp thụ carbon dioxide (CO2) và lưu trữ nó trong thời gian dài, và khi chúng bị đốn hạ, phần lớn lượng CO2 đó sẽ thoát ra ngoài bầu khí quyển.

Để hạn chế khai thác đất bất hợp pháp, tổ chức phi lợi nhuận Rainforest Connection đã gắn các cảm biến giám sát âm thanh vào cây để "nghe trộm" khu rừng xung quanh và truyền âm thanh đó theo thời gian thực trên nền tảng điện toán đám mây.

Dữ liệu được phân tích bởi một mô hình học máy (ML) đã được đào tạo để nhận dạng âm thanh liên quan đến hoạt động khai thác gỗ trái phép, chẳng hạn như tiếng cưa máy hoặc xe tải. Cảnh báo sau đó được gửi đến các cơ quan chức năng.

Theo trang web của tổ chức phi lợi nhuận, gần 600 thiết bị này, được mệnh danh là "người bảo vệ", đã được cài đặt ở 35 quốc gia, từ Brazil đến Indonesia, Congo đến Philippines. Họ nói rằng các những thiết bị này đã thu thập hơn 107 triệu phút dữ liệu âm thanh, bao phủ hơn 400.000 ha đất.

Một báo cáo gần đây ước tính rằng bằng cách trao quyền cho các cơ quan chức năng sử dụng các công cụ AI để ngăn chặn việc phá hủy các khu rừng nhiệt đới, các chính phủ có thể lưu giữ được khoảng 29 tỷ tấn khí thải vào năm 2030. Để so sánh, lượng khí thải CO2 liên quan đến năng lượng trên toàn thế giới là khoảng 37 tỷ tấn vào năm 2022.

Giảm lượng khí thải carbon của thép

Các vật liệu như thép và xi măng là những thành phần quan trọng trong xây dựng. Nhưng chúng cũng là nguồn phát thải lớn CO2, do vậy nên ưu tiên khử cacbon cho các ngành này. Chỉ riêng sản xuất thép đã chiếm khoảng 1/4 lượng khí thải nhà kính từ lĩnh vực sản xuất.

Gần đây, công ty Fero Labs đã làm việc với 5 nhà máy thép của Mỹ và sử dụng AI để giảm tới 1/3 lượng nguyên liệu được sử dụng làm hợp kim. Phần mềm tối ưu hóa dựa trên AI của Fero Labs học hỏi từ dữ liệu lịch sử để giảm tối thiểu vật liệu bổ sung mới trong việc luyện thép và hợp kim.

Theo một báo cáo của Hiệp hội Đối tác Toàn cầu về Trí tuệ Nhân tạo, Fero Labs đã ngăn chặn khoảng 450.000 tấn khí thải CO2 ước tính mỗi năm bằng cách giảm việc khai thác, nấu chảy và vận chuyển các hợp kim này.

Nếu được chia tỷ lệ cho toàn bộ ngành công nghiệp ở Mỹ, báo cáo ước tính tiết kiệm được 11,9 triệu tấn CO2 hàng năm. Điều đó tương đương với khoảng 1/4 lượng khí thải carbon hàng năm của Thành phố New York.

Giảm lãng phí năng lượng bằng Internet vạn vật

Với 7,5 triệu dân, Hồng Kông là một trong những nơi đông dân nhất thế giới. Tại trung tâm tài chính này, việc sử dụng năng lượng trong các tòa nhà chịu trách nhiệm cho khoảng 60% lượng khí thải carbon của thành phố. Và khoảng 1/4 tổng lượng điện tiêu thụ đến từ hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí trong các tòa nhà thương mại.

Công ty thiết kế Arup đã đưa ra một ứng dụng AI có tên là Neuron sử dụng các cảm biến 5G và Internet vạn vật để thu thập dữ liệu theo thời gian thực từ hệ thống quản lý năng lượng của tòa nhà. Sau đó, nó sử dụng một thuật toán để phân tích dữ liệu này và tối ưu hóa hệ thống sưởi ấm và làm mát, cũng như đưa ra dự đoán về nhu cầu năng lượng trong tương lai của tòa nhà.

Theo báo cáo của Hiệp hội Đối tác Toàn cầu về Trí tuệ Nhân tạo, những tinh chỉnh này có thể tiết kiệm 10-30% năng lượng sử dụng trong một tòa nhà thương mại điển hình.

Chống săn trộm bằng thuật toán

Săn trộm và hủy hoại môi trường sống khiến số lượng tê giác giảm dần trong suốt thế kỷ 20. Hầu hết các loài hiện được coi là có nguy cơ tuyệt chủng chủ yếu sống sót trong các khu bảo tồn, nhưng chúng vẫn là mục tiêu săn bắt để lấy sừng.

Vòng đeo chân theo dõi chuyển động của tê giác, giúp thu thập dữ liệu về cách các loài động vật cư xử trong các tình huống khác nhau. Ảnh: SP

Công ty Rouxcel Technology có trụ sở tại Nam Phi đã phát triển vòng đeo hỗ trợ AI vừa với mắt cá chân của tê giác để giúp các nhóm bảo tồn dễ dàng xác định vị trí của động vật và theo dõi hành vi của chúng trong thời gian thực.

Các thuật toán của công ty sử dụng công nghệ học máy (ML) để phát hiện khi một con vật biểu hiện các kiểu chuyển động bất thường: Chẳng hạn như một tín hiệu cho thấy nó có thể đang lo lắng nếu những kẻ săn trộm đến gần. Sau đó, nó sẽ gửi cảnh báo đến các trung tâm điều hành động vật hoang dã và các đội chống săn trộm. Các thiết bị đang được sử dụng tại các địa điểm khác nhau từ Kenya cho đến Nam Phi.

Canh tác thông minh nhờ AI

Nông nghiệp dễ bị tổn thương trước biến đổi khí hậu, do nhiệt độ thất thường, các hiện tượng thời tiết cực đoan thường xuyên hơn và sâu bệnh xâm lấn. Tất cả những điều này đều gây rủi ro cho năng suất cây trồng.

Đồng thời, chính lĩnh vực nông nghiệp cũng góp phần gây ra vấn đề: Nông nghiệp, lâm nghiệp và sử dụng đất tạo ra khoảng 18% lượng khí thải CO2 toàn cầu. Và một thực tế nữa là tưới tiêu nông nghiệp chiếm 70% lượng nước được sử dụng trên toàn thế giới. Ngoài ra, phân bón và thuốc trừ sâu được sử dụng trên đồng ruộng cũng có thể làm ô nhiễm nước ngầm và các con sông.

Công ty khởi nghiệp Agvolution có trụ sở tại Đức đã phát triển một hệ thống AI dựa trên dữ liệu từ các cảm biến chạy bằng năng lượng mặt trời theo dõi môi trường xung quanh cây trồng. Các thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ và độ ẩm của đất trên cánh đồng, trong khi các thuật toán đưa ra các khuyến nghị chính xác về sức khỏe của cây trồng và chính xác lượng nước và phân bón cần sử dụng. Công ty cho biết điều này có thể tăng hiệu quả kinh tế và sinh thái lên tới 40%.

Siêu máy tính có thể giúp dự báo hướng di chuyển của các đám mây, qua đó có thể giúp lưới điện duy trì sự ổn định tốt hơn. Ảnh: PA

Siêu máy tính dự báo các đám mây

Tăng cường năng lượng tái tạo là một bước quan trọng trong quá trình chuyển đổi khỏi nhiên liệu hóa thạch. Tuy nhiên, việc đảm bảo lưới điện ổn định trở nên khó khăn hơn với năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và điện gió, một khi chúng chiếm tỷ lệ lớn.

Khi các đám mây di chuyển trên các tấm pin mặt trời, nguồn điện có thể bị ngắt đột ngột. Đó là một vấn đề đối với nhiệm vụ cân bằng lưới điện và ngăn chặn sự cố mất điện. Để lấp đầy bất kỳ sự thiếu hụt nào, họ cần có nguồn dự trữ phát điện chạy ngầm để có thể nhanh chóng tăng cường khi có nguy cơ thiếu điện. Và những trữ lượng này thường đến từ nhiên liệu hóa thạch.

Tuy nhiên, vấn đề này có thể được giải quyết nhờ các siêu máy tính được trang bị công nghệ AI. Tổ chức phi lợi nhuận Open Climate Fix đã hợp tác với National Grid của Vương quốc Anh và sử dụng AI để cung cấp bức tranh chính xác về cách các đám mây đang di chuyển, qua đó giúp các nhà máy điện mặt trời biết trước sự thiếu hụt ánh sáng. Hiện, Open Climate Fix cũng đang áp dụng các mô hình này một số quốc gia ở Nam Âu và đang chạy thử nghiệm ở châu Á.

Hoàng Hải (theo DW, LHQ)