Artificial Intelligence Methods in the Environmental Sciences pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Haupt, Sue Ellen (EDT)/ Pasini, Antonello (EDT)/ Marzban, Caren (EDT)

出品人:

页数:432

译者:

出版时间:2008-11

价格:$ 101.64

装帧:

isbn号码:9781402091186

丛书系列:

图书标签:

Artificial Intelligence
Environmental Science
Machine Learning
Data Mining
Environmental Modeling
Sustainability
Remote Sensing
Water Resources
Air Quality
Ecology

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具体描述

How can environmental scientists and engineers use the increasing amount of available data to enhance our understanding of planet Earth, its systems and processes? This book describes various potential approaches based on artificial intelligence (AI) techniques, including neural networks, decision trees, genetic algorithms and fuzzy logic. Part I contains a series of tutorials describing the methods and the important considerations in applying them. In Part II, many practical examples illustrate the power of these techniques on actual environmental problems. International experts bring to life ways to apply AI to problems in the environmental sciences. While one culture entwines ideas with a thread, another links them with a red line. Thus, a 'red thread' ties the book together, weaving a tapestry that pictures the 'natural' data-driven AI methods in the light of the more traditional modeling techniques, and demonstrating the power of these data-based methods.

《数字时代的生态智慧：环境问题的新视角与解决方案》在人类文明蓬勃发展的进程中，我们与自然环境的关系正经历着前所未有的深刻变革。气候变化、生物多样性丧失、资源枯竭、环境污染等一系列严峻挑战，不仅威胁着地球生态系统的稳定，也直接关乎人类自身的生存与福祉。传统的环境科学研究方法，虽然为我们认识和理解环境问题奠定了坚实基础，但在面对日益复杂、动态且海量增长的环境数据时，已显得力不从心。我们需要一种全新的思维模式和工具箱，来洞察问题的本质，预测未来的趋势，并设计出切实有效的应对策略。《数字时代的生态智慧：环境问题的新视角与解决方案》正是应运而生，它并非直接聚焦于某一种特定的技术手段，而是旨在勾勒出一幅宏大的蓝图，揭示如何整合现代信息技术、数据科学以及跨学科的智慧，为我们破解当下的环境困境提供新的思路和路径。本书的核心在于“智慧”，它强调的不仅仅是数据分析能力，更是从中提炼出深刻的洞察，并将这些洞察转化为推动可持续发展的切实行动。第一部分：认识数字浪潮下的环境变局本书的开篇，将带领读者深入审视数字技术如何重塑我们与环境的互动方式。我们不再仅仅是自然环境的观察者，也成为了信息的生产者和传播者。物联网传感器、卫星遥感、无人机监测、社交媒体文本，甚至是智能设备的活动记录，都在以前所未有的规模和速度生成着关于地球状态的海量数据。这些数据蕴含着关于大气、水体、土壤、生态系统健康、人类活动足迹等方方面面的宝贵信息，但如何从这片“数据海洋”中挖掘出有价值的“信息珍珠”，是摆在我们面前的首要课题。我们将探讨不同类型的环境数据及其潜在价值，例如：遥感数据：卫星图像提供了全球尺度的地表覆盖变化、森林砍伐、冰川融化、海洋污染等宏观视图。我们将讨论如何利用这些数据进行大范围的生态监测和评估。物联网（IoT）传感器数据：遍布各地的传感器能够实时监测空气质量、水质、土壤湿度、温度、噪声等微观环境参数，为精细化环境管理提供支撑。社交媒体与众包数据：公众在社交媒体上发布的关于环境事件（如非法倾倒、污染投诉、野生动物目击）的文本、图片和视频，可以作为一种重要的补充信息来源，帮助我们了解环境问题的感知和分布。模型仿真与预测数据：基于物理、化学、生物过程的复杂模型，能够模拟环境系统的演变，预测未来趋势，为政策制定提供科学依据。历史与文献数据：过去的科学研究、报告、统计数据，是理解环境变化长期趋势和原因的重要依据。然而，数据的丰富并不等同于智慧的涌现。数据本身是冷的，需要通过有效的分析和解读才能赋予其生命力。本书将指出，单纯的技术应用往往难以触及问题的深层根源，我们需要超越技术工具本身，去理解数据背后的生态过程、社会经济驱动力以及人类行为模式。第二部分：构建环境智慧分析的框架为了有效地从海量环境中提取智慧，我们需要构建一个坚实的分析框架。本书将重点探讨这一框架的关键组成部分：数据融合与整合：在实际应用中，环境数据往往分散在不同的平台、格式和采集方法之下。如何将这些异构数据有效融合，建立统一的数据模型，是进行全面分析的前提。我们将讨论各种数据融合技术，以及如何在保证数据质量和一致性的基础上，实现跨模态、跨尺度数据的有效整合。模式识别与趋势发现：环境系统中普遍存在着复杂的时空模式和关联。本书将介绍如何利用先进的模式识别技术，从看似杂乱的数据中发现隐藏的规律，例如识别环境污染的热点区域，预测极端天气事件的发生概率，或追踪生物入侵的蔓延路径。因果关系推断与机制理解：仅仅描述现象是远远不够的，我们需要理解导致环境问题的根本原因。本书将探讨如何通过统计学方法、实验设计以及仿真模拟，推断不同因素之间的因果关系，揭示复杂的生态相互作用和驱动机制。这有助于我们从源头上解决问题，而非仅仅处理表面症状。风险评估与不确定性量化：许多环境问题都伴随着高度的不确定性，例如气候模型预测的误差、数据采集的局限性。本书将强调风险评估的重要性，以及如何量化和管理这些不确定性，为决策者提供更加稳健和可靠的信息。在这个框架下，我们将不再孤立地看待某个环境指标，而是将其置于更广阔的系统背景中，去理解其与其他因素的相互作用，以及在时间维度上的演变过程。第三部分：创新性解决方案的驱动力《数字时代的生态智慧》的最终目标是驱动创新性的环境解决方案。本书将展示，如何将上述分析框架的产出，转化为切实可行的行动：预测性监测与预警系统：基于对历史数据和实时监测信息的分析，我们可以构建高度精准的环境预测模型，提前预警潜在的环境风险，例如洪水、干旱、森林火灾、空气质量恶化等，为及时采取应对措施赢得宝贵的时间。精准的环境管理与干预：传统的环境管理往往是粗放式的。通过对环境状况的精细化洞察，我们可以实现更加精准的管理。例如，在农业领域，可以根据土壤湿度和作物生长情况，实现精准灌溉和施肥，减少水资源和化肥的浪费；在污染治理方面，可以准确锁定污染源，进行有针对性的治理。生态系统服务评估与价值量化：生态系统为人类提供了不可或缺的服务，如清洁的水源、空气净化、土壤保持、气候调节等。本书将探讨如何量化这些服务的功能和价值，为环境保护的投入提供经济学依据，促使决策者更加重视生态系统的保护。可持续的资源利用与循环经济：通过对资源消耗模式的深入分析，我们可以识别效率低下的环节，优化资源配置，推动循环经济的发展，实现经济增长与资源消耗的分离。公众参与与环境意识提升：数字技术也为公众参与环境治理提供了新的渠道。例如，通过开发用户友好的环境监测APP，鼓励公众报告环境问题；通过可视化数据平台，向公众展示环境现状和变化趋势，提升公众的环境意识和参与度。本书将通过丰富的案例研究，从全球各地，涵盖从城市到乡村，从陆地到海洋的多个场景，展示这些创新性解决方案的实际应用。这些案例将不仅仅是技术的堆砌，更强调了跨学科合作、政策支持以及公众参与在推动可持续发展中的重要作用。第四部分：挑战与未来展望尽管数字技术为环境科学带来了前所未有的机遇，但也伴随着一系列挑战：数据隐私与安全：随着环境监测的深入，涉及大量个体行为和位置信息的数据，如何保障数据隐私和安全，成为亟待解决的问题。数据鸿沟与公平性：发展中国家和欠发达地区可能在数据采集、分析能力方面存在差距，导致环境治理的“数字鸿沟”，需要关注数据的公平获取和使用。伦理与责任：在利用人工智能等技术进行环境决策时，如何确保决策的公平性、透明度和责任归属，避免算法偏见，是重要的伦理考量。技术的可持续性与能源消耗：部分先进的数据分析技术本身也需要大量的计算资源和能源消耗，如何平衡技术发展与环境保护的需求，是需要深思的问题。《数字时代的生态智慧》的结尾，将不止步于现状，更将展望未来。我们相信，随着技术的不断进步和人类智慧的不断积累，我们将能够构建更加智能、更具韧性的环境监测与管理体系，最终实现人与自然的和谐共生。本书旨在激发读者对环境问题的深度思考，鼓励他们拥抱数字时代的机遇，运用创新的智慧，共同创造一个更加绿色、健康、可持续的未来。这不仅仅是一本关于环境科学的书，更是一份关于如何与我们赖以生存的地球和谐共处，以及如何利用人类的智慧应对全球性挑战的行动指南。