一、保护北极环境安全
人工智能在北极的应用有利于各国加强合作，协同应对北极存在的环境安全风险。首先，人工智能技术将实现观测传感器对该地区的充分覆盖。海域感知软件可用于监测水面船舶交通的情况，ISR系统中的数据可用以探察地貌及海平面以上及以下的异常，保持北极全域环境安全稳定所需的态势感知。其次，人工智能技术有助于加强北极地区的信息共享。在依靠人工智能建立的信息共享系统中，共享的数据可以被任何一个接收国家处理，并在数据整合之后，将发现任何北极环境异常迹象通报给其他国家或社区。最后，人工智能作为一项协作技术促进了北极圈内国家合作应对北极环境安全问题。人工智能与机器学习技术能发挥类似虚拟实验室的作用，允许多个变量同时运行，可以更快、更安全地模拟北极社区实时场景，并且这些变量可以由北极利益相关者和权利持有者(right-holders)实时修改，提供强大的态势感知，有利于政策制定者理性决策，减少不确定性。例如，它可用于更好地识别北极人类赖以生存的水源并建立保护水源或减轻水源损失的系统，保证未来的长远使用。换句话说，有效保护北极环境安全的关键是通过人工智能使利益相关者和权利持有者密切合作，人工智能可根据用户需求进行风险评估，既依靠一定的科学技术水平，也依赖于国家之间的合作，将运营商、利益相关者、权利持有者代入数据驱动的场景，开发出准确的数据模型，为北极环境安全采取适当的保护措施，比如，为预测永久冻土变化的后果，应增强土壤的复原力并制定干预措施。
二、保护北极生物多样性
无冰期的延长迫使北极熊等动物增加了在陆地的停留时间，人工智能技术能帮助专家使用无人机测算北极保护动物的数量，通过卫星对北极熊进行无线电跟踪，并探测动物的位置与活动轨迹，避免其与人类进行危险接触。俄罗斯使用大型无人机研究北极熊和其他动物的种群，统计北极熊或海象等大型野生动物数量，小型无人机则用于执行探索北极熊居住的洞穴等本地任务。
美国Polar Bears International团队使用人工智能技术和雷达系统搭建的熊雷达(bear-dar)，能监测任何靠近人类居住社区的动物，为人类使用非致命威胁手段进行驱赶预留了充足时间，降低了对濒危动物造成伤害的风险。相较于探测北极熊的传统雷达，bear-dar不仅难以被北极熊发现，而且使用和维修的成本较低。除了能避免人类活动对北极熊的干扰，bear-dar能使研究人员在恶劣的天气条件下追踪北极熊，标记北极熊的洞穴，记录其出现和活动频率，从而增进对北极熊习性的了解。此外，阿拉斯加渔业科学中心也开发了人工智能系统，用以监测在北极海冰航测期间拍摄的冰海豹、北极熊和其他哺乳类海洋动物，在降低了图像存储需求的同时，也可以更迅速地评估北极哺乳动物种群，制订更有效的保护计划。
三、维护北极文化遗产安全
气候变化间接地破坏了北极原住民的文化遗产。盗猎者从解冻的冻土土地上“掠夺”猛犸象牙以及其他自考古遗址挖掘出来的历史文物。一些具有精神文化和历史研究意义的文物正在被盗取或被毁坏，使当地社区的文化安全面临风险。
北极圈内国家使用经人工智能改良的遥感技术，持续进行有关文化遗产保护和数据留存的研究，可帮助北极社区、考古学家和其他遗产保护从业者预判可能存在的自然或人为风险。人工智能技术通过实地测量并收集北极的时间、空间数据，可对北极濒危文化遗产保护政策的制定进行分析和规划，评估潜在风险。配备无人车和无人机的遥感系统能够提供高达厘米级的超高空间分辨率，并与保护地规模和文物结构相匹配。将北极社区的专业知识应用于遥感系统和无人设备，可以提高北极文化遗产保护领域的安全性和应对复杂情况的能力，这将使数量有限的考古学家和文化遗产保护的专业人士高效、安全地分配资源。此外，在火灾、暴风雪、犯罪等极端事件中，人工智能保留程序和访问协议可以防止遗产地数据丢失并阻止犯罪分子的非法访问。
四、保障北极社区的生存安全
人工智能对北极社区生存安全的影响主要体现在三个方面：保障食物安全、升级基础设施和增强执法能力。仅依赖军事主导难以满足这些需求。
（一）拓展北极食物供应链
根据因纽特极地理事会(InuitCircumpolarConference)《粮食安全完整技术报告》(见下图1)规定，北极的粮食安全是一个多层次相关联的系统。粮食主权处于粮食安全的核心位置，而获取粮食的方式构成了保护粮食安全的最外层防线。
图1
北极原住民社区面临粮食安全的多重威胁，包括食品供应商抬高物价以及气候变化给当地狩猎活动带来的挑战。在食物运输方面，空运几乎是将食物运送至北极偏远社区的唯一办法，由于难以更换损坏的运输和配送设备零件，交货通常需要数周时间以及高额的配送成本。这导致北极地区，特别是农村地区的食品价格居高不下，而低收入水平使食品问题更加复杂。例如，冰岛等偏远国家始终面临粮食安全风险，多达一半的粮食需要进口，地缘政治问题和自然灾害如火山爆发都可能影响食物供应链的稳定。
人工智能技术有助于解决粮食安全问题。近年来，亚马逊、谷歌、阿尔法等在线零售商已经开始利用人工智能，致力于研制用于送货、运输的无人机，向偏远地区运送了比以前更多的食品和物资，大幅优化供应链。除了改善运输方式，人工智能还可以帮助北极原住民实现食物来源的多样化。地热能可为配备有人工智能和机器人的温室提供能源，一些国家如冰岛及一些大型公司如微软正在使用这种温室技术生产出肉类。另外，PolArctic在加拿大努纳武特因纽特人社区试点了将原住民知识、卫星数据、科学研究和人工智能结合起来的科研项目，通过定位未被发现的捕鱼地点、改变鱼类养殖的气候环境等，指导原住民发展可持续和适应性强的海洋养殖方案，避免食物来源的单一化。
（二）升级北极安全需要的基础设施
1.应急搜救设施
人工智能可为北极地区提供必要的紧急服务。北极地区拥有大约四百万永久居民，人口密度非常低。随着北极旅游业的发展和资源的进一步开采，越来越多的人涌入北极，这使北极发生重大意外事故和受到自然灾害影响的可能性上升，由此产生的生活废物也需要智能机器人的清理。目前，搜救行动受到多种因素的阻碍，包括卫星成像受阻、GPS定位错误、长时间的黑夜以及港口、机场、医疗中心和急救主要指的是美国阿拉斯加和加拿大北部的因纽特人。例如，在加拿大北部，一包饼干的售价是18.29美元，一串葡萄28.58美元。一盒婴儿奶粉26.99美元，人员数量不足。
人工智能不仅可以优化地面基站的信号，还可用于改善新兴北极基础设施如医院、港口的建设，提供北极地区所需的紧急服务。一方面，人工智能系统可以帮助医疗前哨站分配工作人员，配备额外的机器人工人、医生和其他劳动力，并应用人工智能驱动的自主浮动平台。机器人在海陆空巡逻时可以快速向急救人员发出救援警报，为野外伤员提供最优的治疗方案，使用自主破冰船和空运机开辟前往救援地点的道路，往往比人工搜救活动更有效率。另一方面，搜救系统可以通过人工智能以及机器学习技术进行优化，提高多种应用程序的态势感知能力。例如，在搜救行动中，结合周围船只的雷达和声呐获取的洋流数据，人工智能系统可以交叉引用数据点，通过将卫星图像与其他传感器的数据相结合进行数据处理，找到值得调查的异常值和异常情况。在无人机和直升机航拍镜头的辅助下，搜救团队可以更全面地了解实际情况，规划搜救直升机的最优返回路径，寻找最大数量的救生艇。人工智能技术可对所有北极可用数据进行审查和分类，以确保搜救船只在短时间内收到正确的信息，为搜救行动提供便利。
2.通信与网络设施
搭建信息和电信基础设施是联通北极与外界的桥梁。尽管北极正在铺设光纤电缆，但由于卫星、微波和其他互联网服务价格昂贵、速度缓慢，而且覆盖范围有限，北极地区的通信仍不顺畅。人工智能不但能降低通信成本，为北极当地居民提供负担得起的互联网服务，还可以扩大互联网在北极的覆盖范围。
“智能”人工智能浮标可以在海洋中创建无线网络，利用洋流将其重新定位到需要的地方，地面上的设备则可以部署在陆地上的网络中。这些智能浮标和传感设备还可以追踪水中或地面上的运动，帮助迷路的旅行者有效定位。在空中，谷歌的ProjectLoon能构建智能气球网络模型，从平流层传输互联网连接;在近地轨道更高的地方，成群的小卫星也可以在空中提供类似的网络。GPS等全球导航卫星系统对于船舶和飞机定位的态势感知可能会受到太阳耀斑等因素的干扰，降低极地高纬度地区的卫星能见度，而自主飞行的无人机可以增强卫星信号。此外，人工智能技术可以帮助提高钻井和采矿作业的效率和安全性，新的推进系统可最大限度地减少螺旋桨推进器在水中受到的阻力和干扰。
（三）增强各国在北极地区的执法能力
人类活动日益增多的北极面临犯罪和恐怖主义问题。随着气候变暖，未来西北航道的开辟既可以用于食品和其他合法货物的运输，也可能被跨国犯罪分子用于贩卖人口、毒品走私以及其他非法运输，以致各国不得不在数千千米外的边境预防犯罪。自911事件以来，加拿大和美国担心随着北美大陆安全重心的南移，北极很可能被恐怖分子当作北美的新入境点。因此，两国正在加强对该区域的监视和拦截非法入境的能力。
北极地区人类活动的增加也意味着涌现更多的暴力犯罪，包括凶杀案件、性暴力案件等，这意味着北极地区需要强有力的执法能力。人工智能技术的出现，为执法机构预防犯罪开创新时代。其一，人工智能提高在协调预防和减少犯罪方面的资源分配效率。人工智能可以通过资源分配确定和识别相关的犯罪模式，综合警车或步行巡逻、物理路障、警报、紧急服务和急救人员的响应时间等安排，形成最合理的预防犯罪方案。其二，人工智能可通过分析元数据以检查犯罪预防工作的有效性。根据预防犯罪计划的范围和数量，收集分析并突出显示财务记录、地理空间图像、监控录像、社交媒体等数据，确定最优措施。复杂精细的算法应用帮助研究人员梳理数据，以获得各种犯罪预防计划的效用和影响的准确指示。其三，人工智能可以增强执法能力。人工智能视觉工具被用于帮助美国海岸警卫队规划军事任务，自动分析海上图像，为海岸警卫队和林肯实验室联合开发的寒冷地区成像和监视平台(CRISP)增加了打击非法捕鱼的有效力量。
文章来源：节选自《人工智能发展对北极安全态势的影响和中国参与》，原刊于《中国海洋大学学报(社会科学版)》2024年第1期
作者：董跃，中国海洋大学法学院教授；盛健宁，中国海洋大学法学院硕士
