Changement climatique : comment l’intelligence artificielle peut-elle venir en aide?
Alexandre Lacoste Alexandre Lacoste
26 septembre 9 min

Changement climatique : comment l’intelligence artificielle peut-elle venir en aide?

L’été 2019 nous a donné certains des exemples les plus clairs de la façon dont le changement climatique transforme notre monde. Le mois de juin le plus chaud de tous les temps a été suivi du mois de juillet le plus chaud de tous les temps – qui s’est également avéré être le mois le plus chaud jamais enregistré. Les scientifiques ont commémoré le premier glacier islandais à perdre son statut de glacier et prédit que le pays se retrouvera sans glaciers dans 200 ans. Et des feux de forêt sans précédent ont fait rage dans l’Arctique normalement gelé, projetant un nuage de fumée presque la taille de l’Europe.

Le rapport de 2018 du Groupe international d’experts sur l’évolution du climat nous donne un horizon temporel précis : 20 ans. D’ici deux décennies, nous devons atteindre l’objectif « zéro émission nette » en matière de gaz à effet de serre si nous voulons éviter les conséquences potentiellement catastrophiques des changements importants de la température mondiale.

Cet horizon de 20 ans est également utile pour trouver des solutions. Certains sont à long terme, et dépasse l’horizon de 20 ans, tandis que d’autres sont réalisables avant la fin de cette période. Et pour avoir des répercussions sur le changement climatique, nous devons procéder à des changements radicaux au cours des 20 prochaines années.

Pour beaucoup de gens, la lecture de ces titres soulève une simple question : que pouvons-nous faire? Manger moins de viande et faire du vélo pour se rendre au travail ne semble pas suffisant, et le défi est immense. En tant que scientifique de l’intelligence artificielle (IA), je sais que l’apprentissage machine peut nous donner de nouvelles perspectives sur des problèmes difficiles. Je voulais savoir comment l’IA peut aider à atténuer l’incidence du changement climatique, alors j’ai contacté quelques collaborateurs proches, et cela s’est transformé en un projet beaucoup plus important que nous ne le pensions.

Rassembler les scientifiques

NeurIPS 2018 a été l’occasion d’accueillir les meilleurs scientifiques de l’IA du monde à Montréal pour l’une des principales conférences du domaine. Cependant, il peut sembler qu’il se passe plus de choses en coulisses que dans la salle de conférence elle-même.

Lors d’un dîner professionnel informel sur le changement climatique et les interventions en cas de catastrophe, j’ai rencontré le chercheur américain David Rolnick, actuellement boursier postdoctoral à l’Université de Pennsylvanie. Nous avons convenu que l’IA pourrait avoir un effet important sur les changements climatiques si nous réunissions la collectivité pour élaborer des solutions, et qu’il y avait encore du travail à faire pour répondre à la question clé de ce que nous pouvons faire.

Nous avons rapidement réuni un groupe de personnes partageant les mêmes idées et décidé d’organiser un atelier lors de la Conférence internationale sur l’apprentissage machine (ICML) en juin 2019 pour entendre des scientifiques du monde entier parler de ce que l’IA peut faire pour aider à résoudre le problème du changement climatique. Afin d’orienter la discussion, Dr. Rolnick nous a proposé d’élaborer un livre blanc compilant les commentaires de sommités mondiales dans ce domaine. Nous voulions savoir : quels sont les leviers les plus importants qui impliquent l’IA et que nous pouvons utiliser pour avoir une incidence sur le changement climatique?

Ce qui a commencé comme une discussion lors d’un dîner s’est terminé par un document de 55 pages (avec 42 pages de références supplémentaires), intitulé « Tackling Climate Change with Machine Learning » (Lutter contre le changement climatique grâce à l’apprentissage machine), avec 22 auteurs dont moi-même et Yoshua Bengio, cofondateur d’Element AI, et récipiendaire du prix Turing, Andrew Ng, cofondateur de Google Brain, Demis Hassabis, fondateur de DeepMind, et Jennifer Chayes, cofondatrice de Microsoft Research. Nous avons publié ce document le premier jour de l’atelier de l’ICML et il a fait l’objet d’une couverture dans des publications majeures telles que National Geographic, MIT Technology Review, The Verge, et India Times.

Notre atelier a été un succès, avec la participation de professeur Bengio, Ng et autres, dont Claire Monteleoni, professeure d’informatique à l’Université du Colorado, dont les travaux de recherche pionniers en science des données et en informatique climatique ont contribué à jeter les bases de notre réflexion. C’était le premier atelier sur le changement climatique organisé lors de l’une des principales conférences d’apprentissage machine, et vous pouvez visionner un enregistrement de l’événement entier.

Les résultats

L’IA peut avoir une incidence sur la lutte contre le changement climatique de nombreuses façons. Cela dit, ce n’est pas une solution miracle. Il n’y a pas de solution unique pour résoudre le problème du changement climatique d’un seul coup, et l’IA n’est pas une panacée pour la planète. De nombreux types de solutions et d’actions seront nécessaires pour réduire l’ampleur et s’adapter aux effets du changement climatique, et nous devons travailler en parallèle sur de nombreuses approches différentes.

Dans notre article scientifique, « Tackling Climate Change with Machine Learning », nous avons couvert un large éventail de domaines où l’IA peut aider à réduire les émissions de gaz à effet de serre, comme l’énergie, les transports et l’agriculture, et où elle peut faciliter l’adaptation aux conséquences du changement climatique. De nombreuses solutions aux changements climatiques ne bénéficieraient pas de l’IA; nous nous sommes concentrés sur celles qui pourraient en tirer parti. Les auteurs de chaque section ont recueilli les commentaires d’experts dans chacun de ces domaines. Nous avons inclus une discussion sur la façon dont l’IA peut aider à informer les individus et les décideurs politiques, car bon nombre de ces solutions nécessitent l’intervention des gouvernements, des ONG et de la société civile.

Nous avons inclus dans notre document de nombreux exemples précis où l’IA peut aider à trouver des solutions aux changements climatiques. Spécifiquement, l’IA peut accélérer la recherche et les expérimentations dans plusieurs domaines, permettant aux scientifiques de découvrir de nouvelles approches et de tester de nouvelles idées au moyen de logiciels. Cette recherche accélérée peut être utile dans de nombreux domaines, y compris la science des matériaux, où les scientifiques s’efforcent de découvrir de nouveaux matériaux comme les batteries de prochaine génération et les combustibles solaires qui peuvent mieux stocker ou exploiter l’énergie provenant de ressources naturelles variables.

La télédétection est un autre domaine où l’IA pourrait avoir une incidence. Les satellites recouvrent maintenant la Terre, mais il y a beaucoup de travail à faire pour utiliser ces images afin de suivre des indicateurs importants comme la densité forestière, la biodiversité des écosystèmes ou le rendement agricole. Les systèmes d’IA pourraient regrouper toutes ces informations pour assurer un suivi constant des indicateurs environnementaux dans le monde entier, afin que nous puissions mieux nous adapter aux changements climatiques. De plus, puisque les gaz à effet de serre interagissent par définition avec la lumière, les satellites équipés de caméras qui voient au-delà de la portée de la vision humaine pourraient nous fournir en quelques heures des renseignements plus opportuns et plus localisés sur les émissions.

Les autres utilisations potentielles sont nombreuses : agriculture de précision, réduction des émissions provenant de la production de ciment et même de la fusion nucléaire – où l’IA peut aider à accélérer l’expérimentation pour contrôler les réactions de fusion. Déjà, l’IA est utilisée pour détecter les fuites de méthane dans les procédés industriels, optimiser l’acheminement des marchandises, réduire la consommation d’énergie des bâtiments et prévoir la production d’électricité renouvelable.

Nous espérons que notre document constituera un point de départ pour les personnes qui cherchent à appliquer l’IA à l’atténuation des changements climatiques et à l’adaptation à ces changements, et qu’il sera utile pour notre public, notamment les chercheurs, les ingénieurs, les entrepreneurs, les entreprises établies et les décideurs.

Pour ceux et celles qui souhaitent appliquer l’IA au changement climatique et qui veulent faire quelque chose, nous fournissons une feuille de route : apprendre, collaborer, écouter et déployer. À l’aide du document, déterminez vos compétences et découvrez comment elles peuvent être utiles. Trouvez des collaborateurs et d’autres experts avec qui travailler. Écoutez ce que vos collaborateurs ont à dire et recueillez suffisamment de commentaires pour vous assurer que votre travail aura l’incidence souhaitée. Et assurez-vous de déployer votre travail là où son incidence peut être réalisée et maximisée.

L’avenir de l’IA et le changement climatique

Je pense que l’IA et le changement climatique représentent un domaine de recherche vital, mais trop souvent négligé, au potentiel énorme. Notre atelier et notre document contribueront, je l’espère, à attirer l’attention sur l’important travail déjà accompli dans ce domaine et à encourager de nouvelles approches. Nous devons trouver des solutions à forte incidence et veiller à ce que nombre d’entre elles puissent être mises en œuvre d’ici 20 ans.

Pour moi, la mesure la plus importante dans ce domaine n’est pas le nombre de citations, ni la taille du réseau d’une personne, ni le nombre de coauteurs que l’on peut trouver. C’est une question d'impacte : combien de tonnes d’émissions de gaz à effet de serre évitons-nous? Comment construisons-nous des outils d’adaptation au changement climatique? Comment apportons-nous des changements et comment pouvons-nous élargir leur portée?

La collaboration est essentielle. Pour trouver des solutions efficaces, il faut une coopération entre les experts de l’IA et d’autres intervenants qui travaillent dans des domaines liés aux changements climatiques.

Pour en savoir plus, veuillez consulter notre site web, qui comprend les contributions et les vidéos de l’atelier de l’ICML, un lien vers le document sur nos discussions nos autres initiatives. Impliquez-vous avec nous et faites-nous part de vos idées sur l’IA et les changements climatiques en nous envoyant un courriel ou en vous inscrivant à l’infolettre.

Nous organiserons un atelier à NeurIPS 2019 et sommes toujours à la recherche de nouvelles personnes et idées dans notre communauté en croissance.