空氣品質已成為非洲最重要的公共衛生議題之一。空氣品質差全球每年造成的死亡人數比愛滋病毒、結核病和瘧疾的總和還要多。這只是冰山一角。空氣污染會降低人們的工作效率，因為他們會感到頭痛和疲倦。

以印度為例，貧窮地區空氣品質。印度惡劣的空氣品質對其國內生產毛額的影響約為1000億美元每年。

空氣品質差的健康風險是眾所周知的。但建立監測站定期測量的成本一直很高。

我是一個粒子物理學家，以及威特沃特斯蘭德大學對撞機粒子物理研究所所長和iThemba 加速器科學實驗室，南非的一個單位美國國家研究基金會。作為我們技術轉移活動的一部分，我們推出了南非空氣品質監測聯盟是一個由多學科科學家組成的團隊，與政策制定者有著密切的聯繫，並且對改善南非的空氣品質感興趣。

我們決定在南非首次創建一個具有成本效益的空氣品質監測系統基於感測器、物聯網和人工智慧。我們把這個系統命名為空氣。

我們的 25 人團隊擁有 20 多年的粒子物理學家經驗，涉及感測器、通訊和人工智慧。在粒子物理學中，我們創建複雜系統具有不同的技術和不同的學科。粒子物理學包括電氣和資訊工程，數據科學和人工智慧等。

只有130個大型空氣品質測量站在南非。他們只測量車站附近的空氣品質。這就是為什麼我們需要在這些站點周圍建立由 Ai_r 系統組成的經濟高效、密集的網絡，以測量更廣泛區域的空氣品質。

我們的願景是在南非各地放置數以萬計的此類設備。

使用人工智慧

Ai_r 由一系列小盒子組成，製作成本約為 100 美元。這些盒子可以安裝在任何建築物的窗台上，在那裡採集空氣樣本並這些數據即時回饋到雲端。建模和預測是透過與雲端結合的人工智慧進行的。

人工智慧不會魔法。它是科學家控制來執行任務的一堆數學工具。它集成數據集，從數據中學習並創建自動模型。這節省了大量的資源。

在空氣品質監測中，人工智慧將從這些感測器產生的大量數據中學習，然後做出預測。例如，Ai_r將能夠告訴我們天氣變化對空氣品質的影響，以便我們知道哪些地區的空氣污染更嚴重。

沒有人工智慧，想出一個具有成本效益的系統來監測空氣品質並為我們提供預測是非常困難的。

測量約翰尼斯堡的空氣質量

在測量空氣品質時，目標是確定熱點（空氣品質最差的地方），而不僅僅是城市的平均空氣品質。

空氣污染嚴重的熱點可能非常靠近空氣品質較好的冷點。出於公共衛生原因，我們需要了解並能夠預測任何一天哪裡的空氣品質會較差。這是我們能夠說服當局製定遏制受影響嚴重地區空氣污染的方法的唯一方法。

我們已經推出了大約20個新設備索維托和布拉姆方丹約翰內斯堡，接下來的幾個月還將有 120 多個。這兩個地區每天都有數以萬計的車輛駛過，空氣污染的風險很高。

我們還在現場安裝了空氣品質感測器威特沃特斯蘭德大學和iThemba實驗室。我們與豪登省教育部達成協議，在索韋托地區的學校部署這些設備。私人 Netcare 集團旗下的醫院也同意託管空氣品質設備。

有一個公共儀表板在我們的網站上您可以看到我們收集的所有資料。

該項目是於 2024 年 6 月推出。政府對此反應非常積極，我們現在正在將該系統整合到南非官方空氣品質評分系統中，南非航空品質資訊系統。我們也得到了約翰內斯堡市的大力支持，以進一步部署。

Ai_r系統措施顆粒物2.5。這些都是極其微小顆粒污染物質，如灰塵、污垢、煙灰或煙霧。這些顆粒物的問題在於人們會吸入它們。它們進入人們的血液，可能導致心臟病、癌症和其他疾病。這就是為什麼顆粒物的量通常為 2.5用作基準全球空氣品質。

它是如何運作的

空氣品質設備裝在一個盒子裡。它有一個小型雷射器，可以向空氣中發射光。根據光的散射和反射方式，您可以測量顆粒物的濃度。然後，測量結果被發送到盒子內的微型計算機，該計算機每五分鐘通過天線通過物聯網技術與存儲數據的基於雲端的系統進行通訊。因此，再也沒有人需要在那裡收集空氣品質樣本了。

我們也優化了這些設備，使其耗電量非常少。在停電的情況下，這些設備具有經濟高效的電池，可持續使用數天。它們非常容易維護。它們可以負擔得起在南非推廣的費用。

現有網路將持續發展，到 2024 年底成為非洲最大的經濟高效的自動化空氣品質測量系統。

我們確實需要衡量污染並找出其嚴重程度，以便能夠非常有效地針對問題領域設計緩解策略。目標是改善受影響最嚴重的人的空氣品質空氣污染。

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