为了减缓气候变迁的步调,各国相继投入碳捕集和碳封存的研究。本周的水资源进展期刊(Advances in Water Resources)便报导指出,有科学家研发出一种新的人工智慧(AI)工具,可以比以往更快速、更精确地将二氧化碳等温室气体锁在岩层中。
碳捕集与储存係将发电厂排放的二氧化碳集中后重新导回地下,并加以储存的一种技术,可用于协助炼油、水泥和钢铁等产业脱碳并且实现其减排目标,而全世界目前在建设阶段的碳捕集与储存设施共有逾一百个。
在将二氧化碳注入岩层的时候,科学家们必须避免过度压力累积,否则可能会破坏地质构造,并将二氧化碳洩漏到岩层上方的含水层中,甚至洩漏到大气中。
而本次研发出的新方法,是透过一种名为U-FNO的新计算架构,它可以在不到一秒的时间内模拟碳储存过程的压力水平,协助科学家找到最佳的注入速率和位置。
科学家可以使用这种碳储存模拟器来选择正确的注入位置和速率,并且控制压力累积量,便能最大限度地提高储存效率,且确保注入过程不会破坏岩层。
相较之下,传统的碳封存模拟器耗时且计算成本高,而新的模拟器具备机器学习模型,不仅准确度接近,也能大大减少所需的时间和成本。
U-FNO系统是建立于U-Net网路架构和傅立叶神经算子网路架构(Fourier neural operator)之上,可以更准确地预测气体饱和度和压力累积量。与使用卷积神经网路(convolutional neural network)相比,U-FNO的准确度高出了两倍,而且仅需三分之一的训练数据。
透过U-FNO系统,科学家能够模拟岩层内的压力水平以及在注入的30年内二氧化碳将如何扩散。此外,透过使用GPU加速机器学习,研究人员亦可以在短时间内模拟许多注射位置。
U-FNO的研究员之一哈利里(Farah Hariri)对此评论道,透过这项研究,展现了人工智慧如何可以加速对抗气候变迁。