小關(guān)對(duì)話特別欄目，本期對(duì)話北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng) 韓紅桂

本期《小關(guān)對(duì)話》將帶您探訪智慧環(huán)保北京實(shí)驗(yàn)室，了解AI技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。我們將對(duì)話北京工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院院長(zhǎng)、國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年科學(xué)基金項(xiàng)目獲得者、智慧環(huán)保北京實(shí)驗(yàn)室專任教師韓紅桂，共同探討智慧環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)前景。

以下為對(duì)話實(shí)錄

Q1：北京今夏雨水頻發(fā)，降水量增大給城市污水治理帶來(lái)很大壓力，如何通過(guò)AI技術(shù)提升污水處理廠高峰時(shí)期的效率？達(dá)到降本增效的效果？

現(xiàn)在很多AI技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在了污水處理過(guò)程中。近年，尤其是今年，北京市的降水量很大，在降水量很大的時(shí)候怎么提升污水處理廠的效率？主要還是在前端檢測(cè)，尤其需要在污水進(jìn)入管網(wǎng)以后能及時(shí)把這個(gè)信號(hào)傳遞到后端，同時(shí)，我們實(shí)際應(yīng)用在前端管網(wǎng)里的一些AI技術(shù)能進(jìn)行水質(zhì)、水量檢測(cè)。因?yàn)楸本?shí)際上地下管道還是很發(fā)達(dá)的，那么就可以通過(guò)前端提前調(diào)度污水量，使得每個(gè)污水處理廠的運(yùn)行能夠基本保持平穩(wěn)，對(duì)后期的運(yùn)行效果有很好的提升作用。

現(xiàn)在AI技術(shù)在污水處理過(guò)程中的檢測(cè)、優(yōu)化、控制這個(gè)三部分都已得到了實(shí)際應(yīng)用，智慧環(huán)保北京實(shí)驗(yàn)室的污水處理過(guò)程智能優(yōu)化調(diào)控技術(shù)系統(tǒng)已經(jīng)在全國(guó)的50多家企業(yè)成功應(yīng)用，使污水處理企業(yè)平均降低能耗5%左右，平均降低藥耗20%左右。

Q2：技術(shù)是第一生產(chǎn)力，近幾年人工智能技術(shù)突飛猛進(jìn)，AI技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域主要有哪些應(yīng)用？

以剛才講的污水處理過(guò)程中應(yīng)用的AI技術(shù)為例，現(xiàn)在智慧環(huán)保北京實(shí)驗(yàn)室在城市污水處理智能優(yōu)化運(yùn)行控制方面的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)獲得了國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。在環(huán)保領(lǐng)域，除了污水處理，實(shí)際上還有大氣的治理，固廢領(lǐng)域里電子垃圾的回收等，也就是國(guó)家提出來(lái)的打好藍(lán)天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)這個(gè)三個(gè)環(huán)保方向，AI技術(shù)在其中都有所應(yīng)用。

我們實(shí)際上在這個(gè)三個(gè)方向都有涉及，在污水處理這個(gè)方向，我們應(yīng)該是做得最好的。在電子垃圾的回收再利用產(chǎn)業(yè)里，我們目前也在承擔(dān)國(guó)家的重大任務(wù)，穩(wěn)步推進(jìn)其中的AI技術(shù)應(yīng)用和普及。我們現(xiàn)在也有一支團(tuán)隊(duì)在推進(jìn)AI大氣監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，現(xiàn)在在北京市的一些重點(diǎn)活動(dòng)前對(duì)大氣質(zhì)量的預(yù)測(cè)和監(jiān)督也比較精確。

Q3：大模型是近年AI發(fā)展的熱點(diǎn)和重要技術(shù)，AI大模型的應(yīng)用為環(huán)保領(lǐng)域帶來(lái)了哪些變化？請(qǐng)您分享一些典型案例？

智慧環(huán)保北京實(shí)驗(yàn)室研究AI大模型已有十幾年了，大模型概念還沒被廣泛提及的時(shí)候我們就已經(jīng)將其應(yīng)用在污水處理過(guò)程里面，以前我們主要針對(duì)的是單個(gè)工藝過(guò)程應(yīng)用，我們現(xiàn)在是在嘗試應(yīng)用于全流程。把多個(gè)工藝過(guò)程串連在一起時(shí)，AI大模型就起了很大的作用，大模型通過(guò)推理可以生成更好的運(yùn)行方式。

我們?cè)陔娮永厥詹鸾膺@個(gè)領(lǐng)域也承擔(dān)了國(guó)家的重大任務(wù)。廢舊電腦、廢舊家電、廢舊電池等多品類型號(hào)的電子垃圾，如何實(shí)現(xiàn)高精度的精細(xì)拆解？我們利用了AI大模型的技術(shù)，通過(guò)識(shí)別、通過(guò)精確定位，能夠達(dá)到多品類、多型號(hào)的廢舊電子產(chǎn)品的高效、精確拆解。

其實(shí)還有大氣監(jiān)測(cè)、土壤保護(hù)等領(lǐng)域，都已經(jīng)應(yīng)用了一些AI大模型技術(shù)。

Q4：人才是技術(shù)進(jìn)步的核心，智慧環(huán)保核心技術(shù)需要跨科學(xué)合作研究，各專業(yè)領(lǐng)域的人才和團(tuán)隊(duì)是如何合作的？如何激發(fā)人才活力和建立更好的協(xié)作模式產(chǎn)生科研成果？

不同的治理對(duì)象需要不同的處理工藝，也對(duì)應(yīng)不同的專業(yè)，比如說(shuō)我們剛才講污水處理，就需要環(huán)境領(lǐng)域中水體研究的相關(guān)專業(yè)；固廢拆解需要用到機(jī)械，固廢再利用又和材料專業(yè)相關(guān)。北工大有良好的科研協(xié)作環(huán)境，智慧環(huán)保北京實(shí)驗(yàn)室也和其他科研團(tuán)隊(duì)一起合作了很多項(xiàng)目，同時(shí)培養(yǎng)了跨學(xué)科人才，最典型的就是我們和彭老師（彭永臻）團(tuán)隊(duì)一起申請(qǐng)了國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體和中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)。通過(guò)這些團(tuán)隊(duì)協(xié)作的有力支撐，在我們的合作任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)秀人才的培養(yǎng)以及整個(gè)團(tuán)隊(duì)的成長(zhǎng)。我們的國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體支持經(jīng)費(fèi)有1000萬(wàn)，主要是支持在污水處理智能優(yōu)化運(yùn)行里面的原始創(chuàng)新，在此支持下我們確實(shí)也取得了很大的進(jìn)步。

同時(shí)我們也跟材料學(xué)院和環(huán)境學(xué)院合作承擔(dān)國(guó)家重大任務(wù)，目前有一個(gè)科技部的工業(yè)領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)就是自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、材料以及機(jī)械這四個(gè)專業(yè)一起承擔(dān)，專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)為4000萬(wàn)，實(shí)際上這么大的任務(wù)單一專業(yè)已經(jīng)無(wú)法完成，需要通過(guò)多個(gè)專業(yè)協(xié)同完成。?

Q5：智慧環(huán)保領(lǐng)域有哪些新的研究方向或技術(shù)趨勢(shì)值得關(guān)注？實(shí)驗(yàn)室在未來(lái)幾年的發(fā)展規(guī)劃有哪些？

智慧環(huán)保北京實(shí)驗(yàn)室圍繞四個(gè)研究方向進(jìn)行了規(guī)劃布局，第一個(gè)方向主要是做特征建模以及我們檢測(cè)用的儀器、儀表開發(fā)。第二個(gè)方向是做自主控制，也就剛才講的國(guó)產(chǎn)化自主控制，以及我們控制技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域里的精確控制。第三個(gè)是做了一些數(shù)字孿生，以及一些數(shù)字化的圖譜，有些場(chǎng)景實(shí)際上是人無(wú)法進(jìn)入的，所以我們只能通過(guò)數(shù)字孿生的方式把它展現(xiàn)出來(lái)。最后，也是現(xiàn)在這兩年比較火的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，尤其是通過(guò)工業(yè)互聯(lián)把多個(gè)場(chǎng)景以及多個(gè)運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行一個(gè)整體的優(yōu)化設(shè)計(jì)。事實(shí)上還有很多其他方向值得研究，主要受限于我們團(tuán)隊(duì)人員有限，也是受限于合作對(duì)象有限，所以我們現(xiàn)在目前就聚焦了這四個(gè)研究方向。

環(huán)保領(lǐng)域有個(gè)最大特點(diǎn)就是公益性，所以實(shí)際上這個(gè)領(lǐng)域是國(guó)家投入多，社會(huì)投入還是少一點(diǎn)，因此這個(gè)領(lǐng)域還是有很多研究方向有待開發(fā)，所以我們想的就是穩(wěn)扎穩(wěn)打，然后一步一步把我們現(xiàn)在有的技術(shù)做成熟，使其可以推廣應(yīng)用。然后通過(guò)人才把從原始創(chuàng)新到技術(shù)突破再到應(yīng)用這個(gè)鏈條打通，我們正在循序漸進(jìn)。

非常感謝中關(guān)村論壇，尤其是今年，帶著我們一起跟很多學(xué)者以及企業(yè)進(jìn)行交流。對(duì)我們的技術(shù)以及團(tuán)隊(duì)在外拓展幫助很大，后續(xù)我們也希望和中關(guān)村論壇繼續(xù)加強(qiáng)合作，一起把中國(guó)的智慧環(huán)保產(chǎn)業(yè)推向更高的高度。