浸大俊彦
运用人工智能完善灾害管理
2022年1月4日
2017年9月,飓风「艾玛」以每小时达285公里的最高持续风速,增强成最高级别的五级飓风,横扫加勒比海岛屿和美国东南部地区。飓风在佛罗里达州登陆后,造成灾难性破坏,包括摧毁建筑物屋顶,沿海城市水浸,并造成至少84人丧生。
在飓风吹袭当地数天前,翟炜博士刚抵达佛罗里达大学,开始修读研究生课程,而这次致命风暴带来的影响与当局的应变方案,都让他留下深刻印象。
四年后,他成为浸大地理系助理教授,就改善灾害管理展开研究。他说:「亲眼目睹飓风和洪水等灾害如何影响沿海地区的居民,令我体会到城市规划师可在灾害管理上担当重要的角色,协助政府制定灾害应对措施,并改善极端天气事件发生时社会出现的不公平现象。」
以人为本的方式
要改善灾前防范和善后工作,先要评估公众对自然灾害的风险和损害有何观感。为此,翟博士一直研究应用人工智能来加强了解人们如何看待灾害及其造成的损失。
他与团队正探讨Google街道景观图片於灾害评估中的运用,希望藉这项研究了解人们如何透过这些图片所显示的现场情况来评估灾情。翟博士说:「目前使用的技术如遥感影像,一般以卫星图像从远距离来评估灾区的损毁程度,但这未能反映人们实际上如何理解受灾情况。我们的研究采取以人为本的方法,从灾民的角度来了解他们对灾情的观感。」
团队采用深度学习模型分析Google街道景观图片,进行自动灾后损毁评估。研究发现这些图片可提供遥感影像未能侦测的状况,如记录建筑物外墙、窗户和门的损坏情况。当灾区整体受损程度较低时,采用街道景观图片可作出快速和准确的评估,为人道救援组织和灾害管理人员提供重要资料,有助他们制定善后方案。
通过社交媒体评估情境感知
翟博士认为,灾害管理的另一重要范畴在於解决各社区对灾后重建的需求,因此社区对现场境况的洞察力(又称情境感知)可让救灾机构掌握情况,从而采取行动来稳定潜在风险,并减少弱势社群承受进一步损失,令救灾资源及援助的分配可以更公平。
由於受灾地区的交通和通信受阻,救灾人员在收集社区情境感知时难免遇上挑战,但翟博士相信新科技能够解决当中部分难题。他说:「我们应用人工智能技术,分析标签了地理位置的社交媒体内容,从而了解到身处灾区的用户面对灾难的实时反应。相对目前做法如访问受灾者或进行灾后检讨,采用人工智能让我们可以收集到更多人对灾情的态度,并得知他们关注什么事项。」
翟博士与团队在研究中采用以机器学习为本的自然语言处理技术,对社交媒体帖文进行文本情感分析。他说:「这类用户原创内容结合其社会人口资讯,有助我们评估哪些社区在灾难发生时会容易受到伤害。决策者如透过从社会公平的角度来理解情境感知,可以更快速、更准确地制定应变措施。」
加强城市灾害防控的能力
翟博士在中国内地小镇成长,自幼已对大城市的发展和功能充满好奇,并有兴趣探索如何通过城市规划来改善社会公平问题。他在清华大学获得城市规划硕士学位后,负笈佛罗里达大学,先后取得电脑工程硕士学位和城市与区域规划博士学位。
他说:「我在进行一项城市规划研究时,发觉有需要应用上电脑工程技术,於是决心学习电脑程式设计和新科技,以完成我的研究。」他当时并没有电脑科学的背景,全凭坚强的意志、对科研的热情,以及来自精通电脑的朋友的帮助,终成功取得电脑工程硕士学位。「学习电脑工程科技於我是一次有趣而且收获丰富的经验,对我目前的研究工作很有帮助。」
翟博士的研究方向为城市规划及极端天气事件,因此他今年加入浸大后,特别期待与地理学两个分支「人文地理学」和「自然地理学」的研究人员合作。另外,他最近与新闻系宋韵雅博士进行了跨学科研究合作,探讨社交媒体上有关灾害的错误资讯和修正。
翟博士认为,香港在应对台风方面有充分准备,亦已制定有效的应变计划,不过由於香港是沿海城市,未来有可能面临海平面上升的威胁。他目前正研究海平面上升会如何影响楼价,可为气候变化对城市发展的影响提供新见解。谈到推动他研究的动力时,他说:「我觉得从事科研工作非常有意义,能够协助决策者和灾害管理人员部署更好的应对方案,提升灾害防控能力,真真正正能贡献社会。」