Neurale netværk skal forudse næste uges luftforurening
Igen i år samledes virksomheder, ngo’er og byer til Smart City Expo i Barcelona for at sætte fokus på, hvordan data, borgerinddragelse og automatisering kan tackle de dilemmaer, som den moderne storby står over for i den evige kamp for bæredygtig vækst.
Luftforurening er et af de centrale dilemmaer. Forurenet luft kræver årligt millioner af liv, og mange storbyer har svært ved at leve op til krav fra politikere, borgere og lovgivning om at forbedre luftkvaliteten hurtigt og betydeligt.
Læs også: Kinesisk luftforurening overskrider WHO's grænse – 56 gange
Det internationale konglomerat Siemens præsenterede ved messen deres bud på en løsning.
De har udviklet et program til lidende storbyer, der kan prognosticere, hvor og hvornår koncentrationen af sundhedsskadelige stoffer vil overskride fastlagte grænseværdier, og vise, hvilke direkte tiltag der skal til for at forhindre det. Programmet er blandt andet blevet testet i den stærkt forurenede by Stuttgart.
»Når borgmesteren kan se, at byens borgere vil ånde dårlig luft næste tirsdag, så er det nu muligt at handle. For eksempel kan man indføre en forureningsafgift den dag og samtidig gøre offentlig transport gratis, mens man sætter dele af den industrielle produktion på pause,« siger Klaus Heidinger, der er it-chef i Siemens.
Læs også: Nyt kort viser den europæiske luftforurening lige nu
Det har fået navnet CyPT Air og fokuserer på, hvordan udledningen af sundhedsskadelige stoffer fra især trafikken kan håndteres kortsigtet. Derfor skal systemet bruge både løbende vejr- og trafikdata samt målinger fra et net af luftforureningssensorer spredt ud over byen. Data fodres til et selvlærende system baseret på neurale netværk.
Det er en videreudvikling af Siemens’ City Performance Tool, der blandt andet er blevet brugt i København og Aarhus til at hjælpe byerne med deres klimaambitioner.
En katastrofal situation
Tirsdag formiddag er værdierne for kvælstofdioxid og ultrafine partikler inden for grænserne ved en gadenær sensor i London. Når it-chef Klaus Heidinger går fem dage frem i tiden, er prognosen mindre lovende. Tre dage senere er den, med Klaus Heidingers ord, »fuldkommen katastrofal.«
Derfor trykker han sig ind på dagen og vælger ‘forureningsafgift’. Ejere af ældre dieselbiler vil hermed få en betydelig bøde, hvis de kører ind i en bestemt zone af byen den dag. Grafikken på skærmen signalerer nu en mindre katastrofal situation.
Læs også: Londons smog dræber næsten 9500 mennesker årligt
Prognoser for luftforurening er ikke ligefrem et nyt koncept, men ifølge Klaus Heidinger giver det neurale netværk systemet en præcision, der adskiller det og muliggør de konkrete kortsigtede tiltag. Luftforurening er svær at forudsige, blandt andet fordi vejret spiller en betydelig rolle. Vindforholdene er ekstremt vigtige, og mens solskin afhjælper problemet med kvælstofdioxid, så skyller regn atmosfæren fri for de fine partikler.
»Problemet er, at ingen by eller borgmester vil træffe en beslutning baseret på 30 procents sikkerhed. For hvis man igangsætter et tiltag mod partikelforurening, og det så regner, så bliver borgerne hurtigt utilfredse. Det centrale spørgsmål er, hvor præcist systemet vil være, og vores forskning viser, at når systemet får en god mængde historisk data, så vil det have en præcision på 70 til 90 procent for 3 til 5 dage frem,« siger Klaus Heidinger.
Programmet fokuserer på trafikken; den eneste mulighed, hvis man vil forhindre sundhedsskadelig forurening på kort sigt.
»Hvis du er tvunget til hurtigt at sænke luftforureningen i din by, så bliver du nødt til at fokusere på trafikken. Hvis baggrundsforureningen fra bygninger, træafbrænding, produktion og så videre derimod skal ned, så må hele byen lukkes,« siger Klaus Heidinger.
Byerne er pressede
Ud over at skade borgernes helbred og byernes økonomiske aktivitet, så medfører for høj luftforurening også juridiske problemer. Programmet er målrettet vesteuropæiske byer, der skal overholde EU's grænseværdier for blandt andet ozon, svovldioxid, kvælstofdioxid og ultrafine partikler. Grænseværdierne for især de to sidste indikatorer bliver dog konstant overskredet i byer som London og Stuttgart
London implementerede i sidste måned en forureningsafgift, der i løbet af de næste år vil vokse i omfang. Storbritanniens højesteret har nemlig krævet større indsats for at overholde EU-lovgivningen, mens store bøder venter, hvis ikke koncentrationerne falder.
Borgere og organisationer har også sagsøgt adskillige byer i Tyskland for ikke at overholde lovgivningen. I Stuttgart fik et søgsmål om bandlysning af dieselbiler i byen medhold. Det komplette forbud må vente på grund af en ankesag, men i mellemtiden har byen meldt ud, at de vil forbyde de værste dieselosere på dage med slem forurening.
Læs også: Massiv luftforurening i Stuttgart får borgmester til at bønfalde bilister om at tage bussen
Det er her, Klaus Heidinger ser muligheder: moderne, ressourcestærke byer med den rette infrastruktur, et godt datagrundlag og dårlig luft.
Efterspørgsel i Kina
Infrastrukturen er altafgørende. Som eksempel på et effektivt tiltag nævner Klaus Heidinger forureningsafgiften i London. Her identificeres bilernes type – og dermed, hvilke udledningskrav de lever op til – automatisk af trafikkameraer i byen, så bøder kan opkræves af de værste forurenere. Den løsning kræver en vis infrastruktur, og det samme gør prognoserne, som lever af konstante målinger fra sensorer samt historisk data.
Læs også: London: Ny afgift på dieselos viser allerede resultater
Det vil kræve investeringer de fleste steder, mens mange af byerne med de allerværste problemer slet ikke er på Siemens’ radar. ‘Smarte’ løsninger kræver nemlig et stærkt fundament.
»I byer som New Delhi for eksempel er problemet, hvor man skal få data fra. Hvis ikke vi får ordentlig data, så kan vi ikke lave ordentlige analyser i vores prognoser. Garbage in, garbage out,« siger Klaus Heidinger.
Læs også: Tyk smog får New Delhi til at bremse byggeprojekter
Vesteuropæiske byer er dog ikke den eneste målgruppe; muligheder byder sig også længere østpå. I Kina er det kommunistiske parti tvunget til at fokusere mere og mere på millionbyernes massive luftforureningsproblemer. Derfor er de mange kæmpebyer nu under pres.
»Jeg har haft møder med kinesiske borgmestre. Her taler vi om byer med 10-15 millioner indbyggere. Den kinesiske regering har fortalt dem, at de skal sænke luftforureningen, således at grænseværdierne overholdes 80 procent af årets dage. Og de ved ikke, hvordan det skal lade sig gøre. Så det vil vi hjælpe dem med,« siger Klaus Heidinger.
Siemens betalte for transport og hotel i forbindelse med Ingeniørens besøg ved Smart City Expo i Barcelona
