新AI工具EcoSphere助力城市规划者有效减少建筑碳排放

碳排放继续创历史新高，加剧了全球气候不稳定并恶化了城市空气条件，影响了数十亿人的生活。尽管各国政府已经做出碳中和的承诺，但城市政策制定者在规模化实施减排策略方面依然面临巨大挑战。为了应对这一问题，圣母大学建筑学院、工程学院以及露西家族数据与社会研究所的研究人员开发了一款先进的人工智能工具——EcoSphere，旨在通过建筑层面的模拟和数据分析来帮助减少城市碳排放。 该项目的核心人物是圣母大学建筑学院研究助理院长明湖（Ming Hu），他专注于研究建筑环境中的隐含碳排放，这些排放通常在施工阶段产生，占能源相关二氧化碳排放的近40%，是城市可持续发展中的盲点。明湖与民事和环境工程博士生西亚瓦什·戈尔伯尼（Siavash Ghorbany）合作，利用芝加哥超过100万栋建筑的生命周期评估和翻新率数据，开发了一个详细的模拟模型。该模型和工具有助于识别未来减少碳排放的策略，尤其是针对建筑翻新和延长建筑寿命的措施。 研究人员生成了35万多种模拟情景，发现集中于翻新和延长建筑寿命的战略可以显著减少隐含碳排放，而新建筑的建设产生的二氧化碳排放量最多可达翻新项目的7,500倍。因此，明湖建议，建筑更新——无论是通过翻新还是谨慎的新建项目——都能有效减缓排放风险。然而，建筑规模的扩大可能会抵消潜在的碳节省，这突显了城市规划中应优先考虑翻新、保护和效率的重要性。 为了使这些数据更便于城市规划者和非专家用户理解，圣母大学的研究团队进一步开发了EcoSphere平台。这个平台结合了国家建筑数据库、隐含碳数据、Google街景和卫星图像，运用先进的机器学习技术生成可视化图形，展示了城市中各区域的碳排放情况及其经济成本。用户可以通过一个交互式的可视化仪表板深入了解模拟结果，包括潜在成本影响、驱动变量、减排策略的效果以及不同方案的成本和排放对比。 为了评估EcoSphere的有效性，研究团队在芝加哥和印第安纳波利斯进行了案例研究。结果显示，不同的建筑方法和政策决策可以显著影响城市的碳足迹和经济成本。 业内人士对这一工具的潜力表示高度肯定。明湖表示：“这些研究表明，详细数据和智能软件可以帮助城市规划者做出更明智的决策，推动绿色城市的建设。”而数据与社会研究所的联合主任马修·西斯克（Matthew Sisk）则指出，通过结合计算机视觉、地理空间分析和大语言模型，EcoSphere能够实时生成整座城市的碳排放概况，使可持续城市规划更加高效、智能和普及化。 圣母大学在建筑、环境工程和数据科学领域具有深厚的研究实力，此次开发的EcoSphere不仅是城市规划的重要工具，还可以在学校系统中作为教学工具，帮助学生了解碳排放对环境的影响。此外，EcoSphere还可以与智慧城市和数字孪生平台集成，实现实时决策和监测，政府部门可以利用它来预测长期政策效果并制定更有效的碳减排法规。