在台灣地區降雨分布不均的情況下,水資源管理長年面臨著一些嚴峻的挑戰,最近還好在清明節前後下了幾場局部豪雨,稍微解決了因為數月降雨不足而出現的水資源供應緊張問題。為了能夠幫助提升諸如此類水資源管理的效率與效益,世界各國無不積極在研究發展人工智慧(AI)於水資源管理的應用。

傳統的水資源管理模式往往依賴人工巡檢與經驗判斷,難以應對複雜多變的環境因素。AI 的引入,將為水資源管理帶來革命性的轉變,它透過機器學習、深度學習與物聯網(IoT)技術,能夠從海量數據中提取經驗,實現從「被動應對」到「主動預測」的廣泛應用。

AI可以從多方面協助水資源管理,提升其效率與永續性,首先是利用歷史數據和氣候訊息,進行氣象預測與水文模擬,並根據季節和人口等變化因素研判用水需求,最適化動態調整發電、灌溉、飲用水等供水策略,以減少水資源浪費。其次是可以更準確地預測降雨模式、水流量、河川水位、水庫存水量、洪災或乾旱等自然災害,幫助決策者提前制定災防應對策略、水庫放水策略、人員疏散計畫或人工造雨計畫等。再者是透過學習土壤濕度、天氣條件和作物需求,可建立AI智能灌溉系統,最適化灌溉用水量。再則是可運用AI分析供水管網的數據,快速定位可能的漏水點或水管老化問題,及時進行維修以避免水資源流失。此外,AI技術能即時分析來自感測器或衛星的數據,監測水資源中的污染物,迅速發現問題並提出改善建議,確保供水安全。另外,AI能根據用戶的用水模式提供用戶行為分析與個性化建議,如適時啟動節水措施等應對策略,以提升整體用水效率。

儘管 AI 在水資源管理中展現了巨大潛力,但在實際推廣中仍面臨以下挑戰:第一是數據品質與可取得性,AI 的效能高度依賴高品質的數據,但在許多開發中國家,基礎感測設施的缺乏限制了AI的應用,且數據的規模與品質往往不足以訓練出穩健的模型。第二是模型的可解釋性,水資源決策往往涉及公共安全與社會公平,黑盒化的 AI 模型若無法提供合理的解釋,難以獲得決策者的完全信任,這也帶來了倫理上的考量。第三是在地化的適應性,不同地區的水文特徵、基礎設施條件與社會經濟背景差異巨大,AI 模型必須經過嚴謹的在地化訓練與驗證,才能確保其有效性與適用性。

可以樂觀預期隨著AI技術的發展,未來的感測器將具備初步的數據處理能力,能更快速地對突發事件做出反應,減少對雲端運算的依賴。同時AI技術的更深度發展,將在虛擬空間中建立實體水循環系統的精確模型,實現更精準的監測、預測與最適化,從而達到最佳化的水資源配置與管理。

 

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