物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是如何讓環(huán)境可持續(xù)性發(fā)展？

水的影響

水資源短缺在2019年被世界經(jīng)濟(jì)論壇組織列為未來(lái)十年全球潛在風(fēng)險(xiǎn)最大的問(wèn)題之一。水資源短缺會(huì)導(dǎo)致部分人們的根本需求得不到滿足，對(duì)水量或水質(zhì)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)，用戶之間的糾紛、不可逆轉(zhuǎn)的地下水枯竭以及環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響。全球三分之二的人口（40億人）每年至少有一個(gè)月生活在嚴(yán)重缺水的條件下。

相對(duì)而言，很少有物聯(lián)網(wǎng)解決方案會(huì)對(duì)用水量產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響，但是一旦實(shí)施，可能會(huì)產(chǎn)生非常重大的影響?？偟膩?lái)說(shuō)，預(yù)計(jì)到2030年，物聯(lián)網(wǎng)解決方案將對(duì)用水量產(chǎn)生接近2300億立方米的積極影響。如圖9所示，大約35％的影響將來(lái)自于改進(jìn)的智能（水）電網(wǎng)運(yùn)行?？傮w來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的大部分節(jié)水能力將通過(guò)一系列農(nóng)業(yè)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，包括作物監(jiān)測(cè)和管理（26％）、遠(yuǎn)程過(guò)程控制（19％）和改善的資產(chǎn)監(jiān)測(cè)（15％）。物聯(lián)網(wǎng)解決方案的節(jié)水總體概況如圖9所示。

圖9

制造、部署和處理

如果不考慮上游和下游資源的影響，任何關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)可持續(xù)性影響的分析都是不完整的。在本節(jié)中，我們將考慮制造物聯(lián)網(wǎng)解決方案所需的增量資源（包括每個(gè)設(shè)備的額外硬件，以及相應(yīng)增加／減少的設(shè)備出貨量）。

在制造階段，到2030年，物聯(lián)網(wǎng)的影響是全球用電量增加34太瓦時(shí)，如圖10所示。

此外，到2030年，物聯(lián)網(wǎng)將導(dǎo)致制造設(shè)備使用燃料用量增加3太瓦時(shí)，建筑物聯(lián)網(wǎng)解決方案將致使水能源消耗增加約1．12億立方米的用水量。

更重要的是，物聯(lián)網(wǎng)解決方案的分配和部署將增加額外53太瓦時(shí)的燃料用量，如圖10所示。燃料使用量的增加是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備裝運(yùn)重量增加的結(jié)果，同時(shí)也是設(shè)備數(shù)量增加的結(jié)果。

當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)將導(dǎo)致電子垃圾的增加，包括每臺(tái)設(shè)備額外的硬件和設(shè)備出貨量水平的提高。預(yù)計(jì)到2030年，總體影響將會(huì)達(dá)到65．7萬(wàn)噸，全球預(yù)計(jì)將處理7470萬(wàn)噸電子垃圾，這意味著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的電子垃圾增量大約占其中的0．9％。

圖10

圖11

CO2的影響

電力消耗影響和燃料消耗影響（包括在制造、部署和運(yùn)營(yíng)階段）的預(yù)測(cè)可以結(jié)合起來(lái)，生成物聯(lián)網(wǎng)解決方案對(duì)二氧化碳排放影響的預(yù)測(cè)。正如物聯(lián)網(wǎng)解決方案對(duì)電力和燃料消耗的凈影響可見(jiàn)，對(duì)二氧化碳的凈影響也是非常有益的。到2030年，物聯(lián)網(wǎng)解決方案將使二氧化碳排放產(chǎn)生約10億噸的凈效益。物聯(lián)網(wǎng)解決方案對(duì)二氧化碳排放的總體影響如圖11所示。

圖11

圖12顯示了在節(jié)省二氧化碳方面最有效的物聯(lián)網(wǎng)解決方案。排名最高的是車(chē)隊(duì)管理（Road Fleet Management），占28％，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和發(fā)電分別占9％，車(chē)輛租賃、租賃共享與道路交通監(jiān)控占6％。

圖12＆圖13

值得注意的是，物聯(lián)網(wǎng)解決方案對(duì)二氧化碳的影響在世界各地存在顯著差異，這取決于特定國(guó)家或地區(qū)如何發(fā)電。圖13按地區(qū)說(shuō)明了物聯(lián)網(wǎng)智能電網(wǎng)發(fā)電設(shè)備的影響?？稍偕茉窗l(fā)電比例較高的地區(qū)對(duì)二氧化碳排放的總體影響較低，而烴基發(fā)電比例較高的地區(qū)對(duì)二氧化碳排放的總體影響較高。

其他的可持續(xù)性新興技術(shù)

除了物聯(lián)網(wǎng)，在不久的將來(lái)，還有一系列其他新興技術(shù)將會(huì)影響企業(yè)終端用戶。主要包括

●人工智能

●數(shù)據(jù)共享

●分布式賬本（包括區(qū)塊鏈）

●人機(jī)界面

●產(chǎn)品生命周期管理

●機(jī)器人流程自動(dòng)化

在本節(jié)，我們將分析這些新興技術(shù)的可持續(xù)性，以及與之相關(guān)的影響。

電力的影響

從第一個(gè)層面來(lái)看，除物聯(lián)網(wǎng)之外的新興技術(shù)對(duì)能源的影響是嚴(yán)重消極的。如圖14所示，這些技術(shù)消耗的電量接近節(jié)約能源的8．8倍。

圖14

但這并非全部事實(shí)。首先來(lái)說(shuō)，總體能源消耗最大的包括加密貨幣，特別是區(qū)塊鏈。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)高度創(chuàng)新的技術(shù)，但它的操作是一項(xiàng)高度加工密集型的任務(wù)，因此這項(xiàng)技術(shù)消耗了大量的電力。我們預(yù)計(jì)，到2030年，區(qū)塊鏈將消耗超過(guò)400太瓦時(shí)的電力，這幾乎相當(dāng)于今天法國(guó)90％的電力消耗。

如圖15所示，不計(jì)分布式賬本技術(shù)在金融服務(wù)（包括加密貨幣）中的應(yīng)用，非物聯(lián)網(wǎng)新興技術(shù)消耗的能源約為節(jié)能的1．7倍。人工智能是最具影響力的技術(shù)。

圖15

總的來(lái)說(shuō)，雖然企業(yè)部署新技術(shù)有望帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益，但這些預(yù)期的成本節(jié)約并不一定轉(zhuǎn)化自直接的電力節(jié)約。

從單個(gè)用例層面來(lái)看，對(duì)凈電力消耗最具負(fù)面影響的解決方案往往是那些急需處理，又需要穩(wěn)步部署以確保合規(guī)或數(shù)據(jù)優(yōu)化的具有密集型操作流程特性的解決方案。最具負(fù)面影響的用例（不包括區(qū)塊鏈）如圖16所示。

圖16

燃料的影響

新興（非物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)在節(jié)能方面的潛力不僅限于電力，還包括燃油節(jié)約，如圖17所示。一旦把節(jié)省的燃料和節(jié)省的電力加在一起，就新興技術(shù)對(duì)能源的整體影響而言，結(jié)果就是一個(gè)凈效益。

實(shí)際上，從物聯(lián)網(wǎng)之外的新興技術(shù)所得的凈結(jié)果來(lái)看，是將大量以前的碳?xì)浠衔锶剂舷挠秒娏ο乃娲目沙掷m(xù)發(fā)展的角度來(lái)看，這可能更加有益，因?yàn)榕c碳?xì)浠衔锶剂希ɑ蛱細(xì)浠衔锶剂咸娲罚┫啾?，可再生能源更容易提供電力。人工智能再一次成為最具影響力的技術(shù)。

圖17

水的影響

新技術(shù)的應(yīng)用還可以節(jié)約用水，因?yàn)樗鼈兛梢栽谧罱K用戶組織群體內(nèi)部實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)營(yíng)效率的提升。實(shí)際上，對(duì)技術(shù)的投資往往會(huì)節(jié)約成本，減少就業(yè)人數(shù)，并減少最終用戶整體可持續(xù)性的足跡（當(dāng)然，這些會(huì)被電力消耗和科技硬件投資的提升所抵消）。

圖18

如圖18所示，在用水量方面受影響最大的行業(yè)包括制造業(yè)、農(nóng)業(yè)和發(fā)電。

CO2的影響

一項(xiàng)關(guān)于（非物聯(lián)網(wǎng)）新興技術(shù)對(duì)二氧化碳影響的分析表明當(dāng)加密貨幣被排除在分析之外時(shí)，收益約為成本的4．7倍。然而，單一加密貨幣應(yīng)用的二氧化碳成本約為所有其他新興（非物聯(lián)網(wǎng)）技術(shù)收益的7倍。這些結(jié)果如圖19所示。

圖19

在用例層來(lái)看，它是被最廣泛采用、處理密集的應(yīng)用程序，旨在提高合規(guī)性或減少凈二氧化碳排放方面的風(fēng)險(xiǎn)。從終端用戶的角度來(lái)看，像欺詐檢測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)分析和威脅檢測(cè)這樣的用例對(duì)于最終用戶都是有價(jià)值的，但是基于它們是處理密集型的，通常在實(shí)際結(jié)果方面收效甚微（從可持續(xù)發(fā)展的角度來(lái)看）。二氧化碳排放方面最具負(fù)面影響的非物聯(lián)網(wǎng)用例如圖20所示。

圖20

非物聯(lián)網(wǎng)新興技術(shù)的一些應(yīng)用在凈二氧化碳影響方面具有顯著的益處，如圖21所示。最有益的用例往往涉及與真實(shí)世界物理過(guò)程的交互。

圖21

例如“X即服務(wù)”，包括主動(dòng)和預(yù)先的資產(chǎn)維護(hù)，以確保其運(yùn)營(yíng)的效率且不出問(wèn)題。這將減少維護(hù)行程并且改善這些資產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)控，從而提高日常維護(hù)效率。

庫(kù)存管理、運(yùn)輸優(yōu)化和供應(yīng)鏈審計(jì)都包含在內(nèi)，從某種程度上提高物理物流網(wǎng)絡(luò)的效率，從而減少燃料的使用。

本文對(duì)一系列新興技術(shù)及其對(duì)可持續(xù)性的影響進(jìn)行了廣泛的分析，這些數(shù)字背后有許多復(fù)雜的動(dòng)態(tài)因素。在本節(jié)中，我們將研究其中一些潛在的動(dòng)態(tài)。

區(qū)域差異化影響

采用新技術(shù)可能產(chǎn)生的任何影響都會(huì)有顯著的區(qū)域差異。首先，許多技術(shù)解決方案取決于它們部署到的環(huán)境影響而不同。例如，冰島部署的物聯(lián)網(wǎng)和人工智能作物灌溉系統(tǒng)與海灣國(guó)家部署的類(lèi)似系統(tǒng)相比較顯然，由于這兩個(gè)地方的氣候差異很大，這兩個(gè)系統(tǒng)的用水量（以及相關(guān)的技術(shù)節(jié)約）預(yù)計(jì)會(huì)有很大差異。因此，在這種情況下，新技術(shù)對(duì)海灣國(guó)家的影響預(yù)計(jì)將顯著大于冰島。

除此絕對(duì)影響之外，還要考慮這種影響的程度不同。諸如挪威和冰島的用水壓力最小，而加利福尼亞和海灣各州的用水壓力最大。因此，即使世界各地的節(jié)水預(yù)期是相同的，在某些如嚴(yán)重缺水的地區(qū)的作物灌溉系統(tǒng)也獲得更大的“凈效益”。

還有其他新技術(shù)的應(yīng)用也存在類(lèi)似的變化，明顯的變化例如復(fù)雜的HVAC系統(tǒng)，不那么明顯的例如在不同擁堵程度的城市部署的交通管理系統(tǒng)。

對(duì)不同地區(qū)的影響

另一個(gè)考慮因素是供應(yīng)鏈的全球性。部署在冰島的一套先進(jìn)的暖通空調(diào)系統(tǒng)可能原本是在中國(guó)制造的，然后在兩個(gè)地點(diǎn)之間運(yùn)輸。在這種情況下，在整個(gè)生命周期中，暖通空調(diào)系統(tǒng)在中國(guó)制造過(guò)程中以及中國(guó)和冰島之間的運(yùn)輸中消耗能源并產(chǎn)生排放。但最終，冰島將從該系統(tǒng)的操作和持續(xù)使用中獲得節(jié)省能源的收益。

然而，冰島幾乎100％的電力來(lái)自可再生能源（主要是水力發(fā)電，還有大量地?zé)岚l(fā)電）。因此，即使HVAC系統(tǒng)的部署將降低冰島的電力消耗，但這種減少的可持續(xù)性收益幾乎為零節(jié)省的能源來(lái)自可再生資源。與此同時(shí)，在中國(guó)制造該系統(tǒng)（約65％的電力來(lái)自碳?xì)浠衔铮┖瓦\(yùn)輸該系統(tǒng)（使用碳?xì)浠衔锶剂希┧牡哪芰慨a(chǎn)生了“凈成本”使其收益趨于“0”。

因此，一個(gè)先進(jìn)的HVAC解決方案在冰島制造在中國(guó)部署，可能比在中國(guó)制造在冰島部署對(duì)地球更有利！

時(shí)間差異

如果設(shè)備的能源消耗對(duì)時(shí)間沒(méi)有固定要求，并且可以轉(zhuǎn)移到一天中可再生能源發(fā)電比例較大的時(shí)間段，那么這些能源消耗對(duì)可持續(xù)性影響的區(qū)域差異可能會(huì)減少。例如，電動(dòng)車(chē)電池可以在風(fēng)力發(fā)電比例較高的晚上充電，或者在太陽(yáng)能發(fā)電比例較高的白天充電。所以在丹麥（風(fēng)力大但日照少）最好在晚上給電動(dòng)汽車(chē)充電，而在海灣地區(qū)（陽(yáng)光充足但風(fēng)力?。┳詈迷诎滋旖o電動(dòng)汽車(chē)充電。

為任何連接設(shè)備供電的理想方法，取決于在不影響效用的情況下及時(shí)轉(zhuǎn)移電力消耗的程度、設(shè)備的使用模式、任何特定地點(diǎn)的發(fā)電能力，以及發(fā)電能力的管理方式。

消費(fèi)者的選擇

數(shù)據(jù)表明，絕對(duì)數(shù)量連接的消費(fèi)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將起到主導(dǎo)作用。正如前面所討論的，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)消費(fèi)設(shè)備比未聯(lián)網(wǎng)的同類(lèi)設(shè)備消耗更多的電力。因此，消費(fèi)者的選擇將在新技術(shù)的凈可持續(xù)性影響中發(fā)揮相當(dāng)大的作用。在某種程度上，這樣的選擇是雙面的消費(fèi)者可以決定是否升級(jí)到8K超高清電視。但影響深遠(yuǎn)的選擇也會(huì)日漸顯現(xiàn)有了新電視，消費(fèi)者可以決定在電視節(jié)目播出時(shí)實(shí)時(shí)觀看，也可以使用追劇服務(wù)點(diǎn)播。前一種方法對(duì)可持續(xù)性的影響遠(yuǎn)小于后一種方法（后者涉及專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器容量）。如果消費(fèi)者決定觀看點(diǎn)播節(jié)目，那么他們可以進(jìn)一步?jīng)Q定是否觀看8k超高清質(zhì)量的節(jié)目，或通過(guò)SDTV觀看任何其他質(zhì)量的節(jié)目。顯然，消費(fèi)者選擇的質(zhì)量越低，他的決定對(duì)可持續(xù)發(fā)展的影響就越小。

人口的影響

應(yīng)該指出的是，對(duì)于能源和資源節(jié)約的主要積極影響來(lái)自于過(guò)去人們所實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)化對(duì)整個(gè)過(guò)程效率的提升。但作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，全球人口可能在未來(lái)至少40年里都將不斷增長(zhǎng)。這可能會(huì)涉及到資源的大量使用。無(wú)論是人們花費(fèi)為期三天的時(shí)間在陶藝或油畫(huà)上成為藝術(shù)家，還是他們抓起鎬頭和鏟子從事“凱恩斯主義”工作，由于他們參與活動(dòng)所導(dǎo)致的消耗也將繼續(xù)。在本文分析中，我們沒(méi)有考慮這些較長(zhǎng)期的宏觀趨勢(shì)。然而，如果要使97億人口就業(yè)不足的盛行趨勢(shì)得到遏制，那么進(jìn)入一個(gè)超高清的虛擬現(xiàn)實(shí)世界意義將不同凡響。

其他目標(biāo)

新興技術(shù)還可以用于支持可持續(xù)性之外的目標(biāo)。例如，實(shí)施能夠追溯商品來(lái)源的解決方案可以帶來(lái)重大好處，從簡(jiǎn)單的質(zhì)量和原產(chǎn)地驗(yàn)證到追溯電子設(shè)備原材料的來(lái)源，以確保關(guān)鍵要素（例如金、鈷和鉭），不是從沖突地區(qū)采購(gòu)的，也不是使用童工或受到某種人權(quán)侵犯的勞工開(kāi)采的。

在這種情況下，分布式賬本技術(shù)很可能是特別有用的，它通過(guò)不可篡改和可查詢記錄，能夠有效的抽象出個(gè)別供應(yīng)鏈中的系統(tǒng)復(fù)雜性。廣泛利用這些做法能夠消除消費(fèi)者與上游可能發(fā)生的不道德做法之間的責(zé)任認(rèn)定問(wèn)題，從而抑制購(gòu)買(mǎi)不道德方式開(kāi)采或制造的產(chǎn)品。

不斷發(fā)展變化的背景

值得注意的是，在不斷發(fā)展變化的背景之下，許多技術(shù)供應(yīng)商都在努力提高其業(yè)務(wù)的能源效率（包括網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)），而且新技術(shù)的部署正在導(dǎo)致人類(lèi)行為習(xí)慣的改變。

新技術(shù)使人類(lèi)行為發(fā)生了多種變化，從在家辦公（節(jié)省通勤和辦公大樓的能源消耗）到視頻會(huì)議（取代潛在的國(guó)際旅行）。人工智能視頻分析和資產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控等技術(shù)增加了可遠(yuǎn)程執(zhí)行的工作類(lèi)型，包括運(yùn)營(yíng)管理，甚至遠(yuǎn)程質(zhì)量保證等。

全球Covid－19大流行加速了這些變化，并會(huì)給工作實(shí)踐帶來(lái)永久性的變化。大流行還可能導(dǎo)致供應(yīng)鏈的結(jié)構(gòu)調(diào)整和多樣化。新冠肺炎疫情的全面影響尚待觀察。

此外，監(jiān)管和合規(guī)措施可能進(jìn)一步改變可持續(xù)性的動(dòng)態(tài)。碳稅將成為低碳國(guó)家的“進(jìn)口稅”，激勵(lì)供應(yīng)鏈的進(jìn)一步重組。還有能源、可持續(xù)發(fā)展和企業(yè)治理（ESG）舉措將進(jìn)一步激勵(lì)公司專(zhuān)注于可持續(xù)性發(fā)展。