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2016年10月中旬，中國環(huán)護(hù)部官員僅在北京就查處了5處非法垃圾焚燒點(diǎn)和數(shù)十萬輛超標(biāo)排放車輛。這是自前一年冬天污染高峰以來發(fā)布的首個(gè)空氣質(zhì)量黃色預(yù)警。政府要求關(guān)閉電廠，并對(duì)北京的工廠和道路交通進(jìn)行管制。

今年，政府和相關(guān)部門將配備來自IBM和微軟的預(yù)測工具，這兩款工具去年已經(jīng)經(jīng)受過嚴(yán)格的測試。北京市政府使用的是IBM工具，其數(shù)據(jù)來源較為傳統(tǒng)，比如北京35個(gè)官方多污染物空氣質(zhì)量監(jiān)測站，以及監(jiān)測成本低但分布更為廣泛的來源，像環(huán)境監(jiān)測站、交通系統(tǒng)、氣象衛(wèi)星、地形圖、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)甚至社交媒體等。微軟系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)來自全國3000多個(gè)站點(diǎn)。無論是IBM還是微軟的工具，都結(jié)合了傳統(tǒng)的大氣化學(xué)物理模型和機(jī)器學(xué)習(xí)等數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工具，以便在更短的時(shí)間里做出更好的預(yù)測。

黃進(jìn)（Jin Huang，音）是IBM中國研究院（北京）的環(huán)境工程師，也是“綠色地平線”計(jì)劃的項(xiàng)目經(jīng)理，他說：“我們的優(yōu)勢或者說不同之處在于把這些來源都綜合在了一起。”IBM的3天預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)80%以上，7~10天預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率約為75%。目前，微軟正向環(huán)保部提供48小時(shí)預(yù)報(bào)，截至2015年，在北京地區(qū)其6小時(shí)預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率達(dá)到75%，12小時(shí)準(zhǔn)確率為60%。

歐洲哥白尼大氣監(jiān)測服務(wù)機(jī)構(gòu)（位于英格蘭雷丁）主任、大氣科學(xué)家文森特-亨利?樸奇（Vincent-Henri Peuch）表示，如何以最佳方式把物理模型和機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合起來為空氣質(zhì)量預(yù)測服務(wù)，是“一個(gè)研究熱門”。他補(bǔ)充道，二者結(jié)合是正確選擇：兩種模型都有可取的優(yōu)勢，而且不會(huì)相互排斥。IBM現(xiàn)在在新德里和約翰內(nèi)斯堡提供組合模型，北京的創(chuàng)業(yè)公司AirVisual也提供商業(yè)化的機(jī)器學(xué)習(xí)增強(qiáng)版預(yù)報(bào)。

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在降低細(xì)顆粒污染水平方面，北京可以說取得了一些成功：據(jù)他們發(fā)布的結(jié)果，相較于2014年水平，2015年下降了6%。政府一方面具有降低空氣污染的壓力，另一方面也承受著避免經(jīng)濟(jì)增長下滑的壓力。IBM的預(yù)測工具包含一個(gè)措施模擬裝置，例如，關(guān)閉一兩天城市逆風(fēng)方向上的工廠或減少道路車輛。黃進(jìn)說：“這款工具能夠預(yù)估每種干預(yù)會(huì)產(chǎn)生的排放結(jié)果和經(jīng)濟(jì)結(jié)果。”

AirVisual、IBM和微軟都在提高其軟件的通用化程度，以適應(yīng)不同地區(qū)的要求，一方面這需要整合不同地方的物理模型，另一方面也需要調(diào)整輸入數(shù)據(jù)類型及其不斷變化的參數(shù)。例如，約翰內(nèi)斯堡僅有8個(gè)監(jiān)測站，而北京卻有35個(gè)。不過，依然“有機(jī)會(huì)重新利用他們在南非開發(fā)的寶貴資產(chǎn)”，新成立的IBM約翰內(nèi)斯堡研究實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)工程師塔皮瓦?M?齊韋韋（Tapiwa M. Chiwewe）如是說。

2016年，英屬哥倫比亞大學(xué)的一支研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表文章表示，每種設(shè)置可能都需要自己的機(jī)器學(xué)習(xí)類型。他們通過研究發(fā)現(xiàn)，多種學(xué)習(xí)類型的計(jì)算量取決于它們預(yù)先包含多少數(shù)據(jù)和在運(yùn)行期間向程序輸入了多少數(shù)據(jù)。只有幾年空氣質(zhì)量歷史數(shù)據(jù)的城市（例如北京）和具有多年歷史數(shù)據(jù)的城市，各自適用的最佳方案不盡相同，這也給努力為其城市選擇恰當(dāng)系統(tǒng)的官員提出了一個(gè)挑戰(zhàn)。樸奇警告說，如果不采用同一地點(diǎn)的完全相同的數(shù)據(jù)集，很難對(duì)不同模型進(jìn)行比較。

要把空氣質(zhì)量降到世界衛(wèi)生組織建議的水平，全球各大城市還有很長的路要走。《柳葉刀》上刊登的文章《2015年全球疾病負(fù)擔(dān)研究》稱，2015年，大氣顆粒物——不包括煙草煙霧——耗費(fèi)了1.031億失能調(diào)整生命年（衡量人類生命質(zhì)量和長度的標(biāo)準(zhǔn)），成為第六大有害疾病風(fēng)險(xiǎn)因素。因此，它也成為政府和企業(yè)的重要治理目標(biāo)。一項(xiàng)預(yù)測顯示，在今后5年里，空氣質(zhì)量監(jiān)測市場每年將增長8.5%，達(dá)到56.4億美元。似乎也可以說，空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)市場也將增長。

作者：Lucas Laursen