世界每年向大氣排放510億噸溫室氣體。為了解決氣候危機(jī)，我們需要到2030年將這一數(shù)字減半，到2050年達(dá)到零。對于發(fā)電而言，僅美國就需要在未來12年內(nèi)將可再生能源能力提高10倍，這大致意味著將新增40萬臺風(fēng)力渦輪機(jī)和25億塊太陽能電池板。為了加快這一進(jìn)展，國會最近通過了《通脹削減法案》，其中包括數(shù)十億美元用于清潔能源項(xiàng)目。

作為一名機(jī)器人專家，我（作者，以下簡稱我）認(rèn)為這些枯燥、骯臟甚至危險(xiǎn)的任務(wù)是機(jī)器人可勝任的完美領(lǐng)域。然而，由于缺乏必要和緊急應(yīng)用的意識，應(yīng)對氣候變化的機(jī)器人專家比較短缺。以下是我的發(fā)現(xiàn)：如何找到機(jī)會幫助機(jī)器人對氣候變化產(chǎn)生影響。

我從頭開始打造的第一個(gè)機(jī)器人是SS MAPR，這是為水務(wù)部門打造的一艘用于收集多深度水質(zhì)數(shù)據(jù)的自動駕駛船。利用這些數(shù)據(jù)，可監(jiān)測河流污染并控制污染源。經(jīng)過六個(gè)月80小時(shí)不眠的工作，SS MAPR得以完成其首航，并從賓夕法尼亞州舒爾基爾河（Schuylkill River）底部收集了水樣和數(shù)據(jù)。對我來說，這是激動人心的一刻：所有的原型和編碼都指向了更快、更便宜地?cái)?shù)據(jù)訪問，從而推動了監(jiān)管行動的發(fā)展。我想制造更多的機(jī)器人來改善我們生活的環(huán)境。

2020年搬到灣區(qū)后，我被肆虐的野火驚呆了，我創(chuàng)辦了Nirva Labs，尋找氣候機(jī)器人的機(jī)會。令人驚訝的是，與我交談的許多創(chuàng)始人都對氣候技術(shù)中機(jī)器人專家的短缺表示贊同。這與機(jī)器人解決氣候問題的巨大潛力不成比例。我的親身經(jīng)歷證實(shí)了這些觀察 —— 我在世界上最大的機(jī)器人中心之一的灣區(qū)參加的所有機(jī)器人活動中，幾乎找不到任何人在研究氣候。根據(jù)PitchBook的投資數(shù)據(jù)，氣候機(jī)器人在過去五年中占機(jī)器人風(fēng)險(xiǎn)投資總額的不到1%。

為什么沒有更多的機(jī)器人專家研究氣候變化？在與一些同行交談后，我意識到從表面上看，氣候變化似乎不需要機(jī)器人發(fā)明——我們已經(jīng)有了大多數(shù)非機(jī)器人形式的解決方案。但這正是氣候變化需要機(jī)器人來完成重復(fù)工作的原因：擴(kuò)大現(xiàn)有解決方案的規(guī)模，以便我們能夠及時(shí)達(dá)到凈零。

使用機(jī)器人擴(kuò)大現(xiàn)有氣候解決方案

為了理解為什么機(jī)器人對于應(yīng)對氣候變化至關(guān)重要，我們應(yīng)該看看一個(gè)類似的案例：汽車行業(yè)。很長一段時(shí)間以來，汽車都是由人類制造的。1925年，組裝一輛福特Model T車型需要每個(gè)零件3.76秒的平均組裝速度。這是近40年來的常態(tài)，此前通用汽車公司（General Motors）推出了一種機(jī)器人手臂來協(xié)助裝配線。如今，組裝一輛豐田SUV每件大約需要2.04秒，與一個(gè)世紀(jì)前相比提高了46%，盡管組裝過程的復(fù)雜性也有了急速增加。

這是機(jī)器人在提高效率的同時(shí)，將人類從重復(fù)任務(wù)中解放出來的最佳選擇。氣候技術(shù)處于與早期汽車工業(yè)相似的狀態(tài)。總體氣候解決方案的大部分組成部分已經(jīng)存在（例如，太陽能和風(fēng)能發(fā)電機(jī)、電動汽車、熱泵），但需要迅速大規(guī)模部署，以便到2050年將510億噸溫室氣體排放量降至凈零。通過盡其所能，機(jī)器人可以通過實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，在加速應(yīng)對氣候變化方面發(fā)揮重要作用。

尋找氣候機(jī)器人的機(jī)會

氣候機(jī)器人有許多技術(shù)上可行的機(jī)會，可以對氣候產(chǎn)生影響，但如何真正做到呢？最好的方法是深入學(xué)習(xí)和理解現(xiàn)有氣候解決方案的生命周期，并確定自動化能夠如何加速它。但對于任何氣候解決方案，都必須注意其對氣候的總體影響：它是直接減輕或消除溫室氣體排放，幫助我們適應(yīng)氣候變化的影響，還是增強(qiáng)我們對氣候的理解？總體影響不僅涉及技術(shù)解決方案，還涉及其周圍的經(jīng)濟(jì)和政治力量。因此，必須在整個(gè)生命周期內(nèi)追蹤解決方案，并全面了解利弊。

可再生能源領(lǐng)域氣候機(jī)器人的機(jī)會

可再生能源部門是尋找氣候機(jī)器人機(jī)會的絕佳場所。與化石燃料相比，太陽能和風(fēng)能等能源已經(jīng)具有成本競爭力。機(jī)器人可以幫助消除限制其擴(kuò)張的瓶頸。

從可再生能源價(jià)值鏈的源頭開始，機(jī)器人可以幫助消除安裝太陽能和風(fēng)力發(fā)電場的勞動力瓶頸。例如，建造太陽能發(fā)電場最耗時(shí)、最危險(xiǎn)的任務(wù)之一是搬運(yùn)重物。能源巨頭AES開發(fā)了一種自動太陽能發(fā)電場建造機(jī)器人來解決這個(gè)問題。該機(jī)器人可以在預(yù)先準(zhǔn)備好的基礎(chǔ)上自動安裝太陽能電池板，工人無需起吊。它的速度也是人類的三倍，新的太陽能布局可以在相同的足跡內(nèi)產(chǎn)生兩倍的太陽能。這是戶外自主導(dǎo)航和機(jī)器人操縱器控制如何加快可再生能源轉(zhuǎn)型的一個(gè)很好的例子。

X LABORATORY

海上風(fēng)電場建設(shè)面臨著不同的挑戰(zhàn)，通常可以在4月到11月安裝，其余會受到限制，因?yàn)槎镜拇箫L(fēng)條件使得葉片安裝等高精度任務(wù)具有挑戰(zhàn)性。荷蘭公司X Laboratory開發(fā)了一種運(yùn)動補(bǔ)償技術(shù)，以在葉片安裝過程中保持起重機(jī)的穩(wěn)定，這可以提高風(fēng)速公差，從而將安裝天數(shù)擴(kuò)展至全年。該團(tuán)隊(duì)目前正在改進(jìn)技術(shù)，以彌補(bǔ)海浪造成的干擾，因此也可以在漂浮的船只上進(jìn)行安裝，而不是在海床上的自升式船只。這可能會使施工速度翻倍。這是魯棒機(jī)器人能夠解決的創(chuàng)造性和有效的氣候應(yīng)用。

另外，可再生能源設(shè)施需要日常維護(hù)以保持效率。隨著過去十年的快速擴(kuò)張，技術(shù)熟練的維修技術(shù)人員短缺。例如，檢查和修理陸上風(fēng)力渦輪機(jī)需要將一個(gè)人吊在離地面150米的地方，這只能由訓(xùn)練有素的繩索接入技術(shù)人員完成。許多風(fēng)電場運(yùn)營商不得不以高昂的成本從州外聘請技術(shù)人員，這推高了風(fēng)能的總體成本。

許多公司一直也在嘗試通過自動化來解決這個(gè)問題。像Unleash這樣的公司正在使用無人機(jī)來加速葉片檢查，而Aerones已經(jīng)開發(fā)了一種由繩索系統(tǒng)支撐的系留式無人機(jī)，該系統(tǒng)具有更大的有效載荷和更好的穩(wěn)定性。這將任務(wù)范圍從檢查擴(kuò)展到清潔、涂層和簡單維修。有時(shí)，對現(xiàn)有機(jī)器人進(jìn)行創(chuàng)造性的調(diào)整會帶來巨大的影響。

在整個(gè)可再生能源價(jià)值鏈中，還有更多的機(jī)器人機(jī)會。電池是可再生能源的重要緩沖區(qū)，可再生能源全天都在變化。然而，鋰和鈷等關(guān)鍵電池礦物短缺。像Impossible Metals這樣的公司正在研發(fā)機(jī)器人，從海底開采礦石結(jié)核，以緩解這種短缺。在電池壽命周期的另一端，學(xué)術(shù)界（橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室，Oak Ridge National Laboratory）和工業(yè)界（Posh Robotics）都在開發(fā)機(jī)器人，以重新利用退役的電動汽車電池，這些電池在壽命結(jié)束時(shí)仍有80%的存儲容量，可用于建筑儲能。機(jī)器人加速了這一過程，并減少了人類接觸有毒化學(xué)品和高電壓的途徑。

如何提供幫助

了解最新的氣候解決方案

對于現(xiàn)有解決方案的鳥瞰圖，Bill Gates的《如何避免氣候?yàn)?zāi)難（How to Avoid a Climate Disaster）》和John Doerr的《速度與規(guī)模（Speed and Scale）》都是不錯(cuò)的書籍。關(guān)注InsideClimateNews（https://insideclimatenews.org/）等頻道，可了解最新的氣候新聞。加入“Work on Climate（https://workonclimate.org/）”等在線氣候社區(qū)，結(jié)識志同道合的人，也能夠了解到他們正在做什么。

加入氣候機(jī)器人研究項(xiàng)目或公司

如果你想更直接地為解決氣候變化做出貢獻(xiàn)，你可以加入現(xiàn)有的氣候機(jī)器人計(jì)劃。Climate Change AI（https://www.climatechange.ai/）是一個(gè)活躍的機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）研究人員社區(qū)，致力于研究氣候解決方案。ClimateBase（https://climatebase.org/）為那些想要職業(yè)轉(zhuǎn)型的人提供了一個(gè)大型氣候技術(shù)工作委員會。要了解更多相關(guān)項(xiàng)目，請查看博客Nirva Labs（https://nirvalabs.com/），了解氣候機(jī)器人創(chuàng)始人和研究人員的報(bào)道。如果你更喜歡播客，Hardware to Save a Planet（https://hardwaretosaveaplanet.com/）采訪了致力于氣候變化硬件解決方案的人們，這些解決方案不僅限于機(jī)器人。

從自己開始

如果你已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)入更深層次的研究，那么也可以自己開啟一個(gè)公司或研究項(xiàng)目。你可以從接觸氣候從業(yè)者開始，詢問他們?nèi)绾螖U(kuò)大他們正在研究的解決方案。在開始構(gòu)建任何東西之前，嘗試充分了解他們的痛點(diǎn)。如果某個(gè)垂直領(lǐng)域已經(jīng)有機(jī)器人解決方案，不要放棄它！聯(lián)系已經(jīng)使用它的客戶，詢問他們希望如何改進(jìn)它。也詢問尚未開始使用它的顧客，并了解原因。通常，在一個(gè)垂直領(lǐng)域內(nèi)會有許多不同的客戶群體，這意味著更好的替代方案或差異化解決方案將占據(jù)剩余的市場份額。

氣候變化是我們這個(gè)時(shí)代最緊迫的問題，我們的時(shí)間不多了?！栋屠鑵f(xié)定》要求我們將全球變暖控制在1.5°C范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們必須在2030年前將排放量減少45%，并在2050年前實(shí)現(xiàn)凈零排放。但我們離這個(gè)目標(biāo)還很遠(yuǎn)。與此同時(shí)，《通脹削減法案》為擴(kuò)大現(xiàn)有氣候解決方案以實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)提供了動力。

機(jī)器人學(xué)家，現(xiàn)在是研究氣候機(jī)器人的最佳時(shí)機(jī)！讓我們共同利用技能來加速氣候解決方案的實(shí)現(xiàn)，及時(shí)達(dá)到凈零吧！

Sherry Chen是Nirva Labs的創(chuàng)始人，該組織提高了對氣候機(jī)器人解決方案的認(rèn)識，并鼓勵(lì)更多的工程師加入這一領(lǐng)域。她也是Chef Robotics的早期員工，為商業(yè)廚房的重復(fù)作業(yè)建造機(jī)器人。此前，她曾建造過一艘屢獲殊榮的水質(zhì)監(jiān)測自動駕駛船，教過解決最后一英里問題的配送機(jī)器人Nuro與行人安全互動，并在賓夕法尼亞大學(xué)進(jìn)行研究時(shí)發(fā)表了一篇關(guān)于基于ML的自動駕駛車輛互動規(guī)劃的論文.

編輯：黃飛