自然資源の価値に関する膨大な統計があるにもかかわらず、その現状やどのように保護すべきかについては、実質的に手探りの状態にあります。気候変動への対策をより効果的に進め、同時に増え続ける人口を養い、海洋と淡水資源を守り、世界的な生物多様性の喪失を食い止めるためには、この情報のギャップを埋める必要があり、しかもそれを急いで行わなければなりません。
農業は世界最大の産業であり、10億人以上の雇用を生み出し、年間1.3兆ドルを超える食料を生産しています。しかし、耕作可能な土地が減少を続け、異常気象が予測可能な作物の生育期を混乱させ、気候変動によって収穫される作物の減少し、深刻な被害をもたらしており、食料生産はますます困難になっています。さらに、気候変動は収穫物の栄養価を低下させています。森林などの他の陸上自然資源も同様の状況にあります。森林は16億人の需要を支えていますが、報告によれば、毎年1,870万エーカーを失っています。
これは自然資源、生態系、生物多様性の喪失というだけでも十分に深刻ですが、それにとどまりません。現在の農業と土地利用に関する意思決定は、気候変動を直接的に助長しており、世界の温室効果ガス総排出量の約25%を占めています。農業は森林破壊の最大の要因の一つであり、森林破壊は温室効果ガスの人為的発生源の上位3つのうちの一つであり、その次に農業そのものが続きます。
これらの資源をより効果的に管理することは、地球上のすべての人々の福祉を向上させるだけでなく、地球そのものを改善する可能性も秘めています。これは大きな好機であり、生態系と土地をより適切に管理することで、増え続ける人口を養うと同時に、炭素排出量を大幅に削減できる可能性があります。ただし、この好機を生かすためには、地球の自然システムの現状、すなわちそれらがどのように変化しており、どの介入策が最も効果的であるかについて、より明確な全体像を把握する必要があります。この情報のギャップは、今後ますますAIを活用したソリューションによって埋められていくでしょう。
こうした理由から、マイクロソフトは昨年AI for Earthを創設しました。このプログラムは、生物多様性、水、農業、気候変動の分野で活動する人々に対し、マイクロソフトのAIの専門知識と技術を提供し、その取り組みを大規模に展開して、世界中で持続可能性を推進できるよう支援するものです。
森林管理は、技術中心のアプローチが迅速に成果をもたらすことを示す好例です。森林調査の手法は、1900年代初頭に北欧諸国で初めて導入された統計的サンプリング手法から、ほとんど変わっていません。調査チームは、巻尺、鉛筆、そして機器ではなく本物の紙の用紙を携えて森に入ります。多数の小さな「サンプル区画」において、各樹木の直径、高さ、樹種を測定し、森林全体の状況を推定します。
しかし、この調査をより良い方法で行うことを目指すスタートアップ企業も存在します。SilviaTerraは、AI for Earthの助成先であり、イェール大学森林学部在籍中に現状の手法に不満を抱いたことをきっかけに、ソフトウェアを用いたアプローチを考案しました。現在、同社のソフトウェアは衛星画像と機械学習を用いて森林を評価することができます。AIを活用したこのアルゴリズムは、森林を正確に評価するために必要な現地調査の量を大幅に削減し、新世代の「精密林業」の先駆けとなっています。同社の目標は、データライブラリと高性能なAIツールを構築し、米国の森林について、史上初めて最新の地図を提供することです。これは各樹木の詳細な情報を含むものです。この種の情報により、生物多様性、炭素固定、そして森林が提供するその他多くの生態系サービスに関して、データに基づいた環境管理が可能になります。
AI for Earthの研究者による取り組みは、コロンビア大学において、正確で詳細かつ最新の情報がなぜ重要であるかについて、さらに多くの示唆を与えています。生態学者のマリア・ウリアルテ博士と統計学者のティエン・ジェン博士は、異常気象が森林とその再生パターンに与える影響を研究しており、特に炭素固定能力への影響に着目しています。背の低い、若い、密度の低い森林は、古くて密度の高い森林に比べて効果が低いことが分かっています。ウリアルテ博士は最近、ハリケーン・マリアの後の森林被害を評価するために、チームをプエルトリコに派遣しました。コロンビア大学のデータサイエンス研究所に所属するウリアルテ博士とジェン博士は、今後、収集したデータ、リモートセンシング画像、測定値を用いて、この嵐による被害の詳細な推定値を算出する予定です。現在の基準データや、将来の森林調査の姿に関する先を見据えた見通しがなければ、計画立案者は森林の価値を過小評価したり、各国が炭素固定能力を過大評価したりする可能性があります。
このような取り組みは、地球規模でビッグデータの全体像を構築するうえで極めて重要です。私たちは、このような取り組みを行う組織がもっと増える必要があると考えており、AI for Earthの助成先の範囲が急速に広がっていることに大きな期待を寄せています。これまでに、47か国で活動する個人および組織に対して、147件の助成金を授与しました。
この取り組みによって、人間の創意工夫とAIを組み合わせることがいかに強力であり、この地球が求める迅速かつ効果的で世界規模の進歩を実現するためにどれほど強く必要とされているかを、俯瞰的に見ることができました。明るい材料として、センサー、衛星、ドローン、市民科学者、カメラトラップなど多くの情報源から流れ込むデータを収集・分析する技術は、すでに存在しています。クラウドとAIを活用すれば、これらすべてを正確かつ費用対効果の高い方法で処理し、これまで困難かつ高コストで不可能とされてきたことを実現できます。
土地被覆マッピングにおける進展は、その好例です。米国では、解像度30メートルの土地被覆に関する利用可能な最良のデータセットが、ほぼ7年前に最後に更新されました。（世界全体では、状況はさらに不完全です。）チェサピーク湾パートナーシップと連携し、チェサピーク・コンサーバンシーという小規模な非営利団体が、6万4,000平方マイルのチェサピーク湾流域において精密な保全を可能にするために必要なデータを提供する、より優れたモデルの構築に取り組みました。マイクロソフトは、コンサーバンシーのデータと地理空間ソフトウェアの大手であるEsriと協力し、米国全体の土地被覆地図をリアルタイムで生成できるアルゴリズムを構築しました。依然として多くの課題が残っていますが、Azureの専用コンピューティング基盤により、米国全土の地図を10分未満、かつ50ドル未満で作成できたという最近の成果には、大きな期待を寄せています。
AIは、地球上で何がいつどこで起きているかを把握できれば、行動がより容易かつ効果的になり、政治的な影響を受けにくくなるため、革命的な力となり得ます。技術革新のスピードは、気候変動の進行に追いつくことができる数少ないものの一つです。現在の土地利用の影響を監視し、シナリオをモデル化するためにAIの力を活用することで、おそらく史上初めて、土地、流域、生態系をより効果的かつ持続可能な形で管理するための適切な情報を手元に置くことができるようになります。
本記事は、世界経済フォーラムの「地球のための第四次産業革命」シリーズの一部です。このシリーズでは、革新的な技術が自然資源の管理方法や、気候変動および工業化によって生じるその他の環境課題への取り組みを、どのように変革し始めているかを探っています。
