根据国际能源署（International energy Agency）的数据，建筑物的供暖和照明需要大量能源：占全球能源消耗的18%。造成这一问题的原因是，许多建筑物的暖通空调系统已经过时，对天气变化的反应缓慢，这可能导致严重的能源浪费。
一些科学家和技术专家希望人工智能能够解决这个问题。目前，人工智能本身的能源密集型特性引起了人们的极大关注：例如，微软（Microsoft）承认，它的人工智能开发已经危及了它们的气候目标。但一些专家认为，人工智能也可以通过帮助提高大型建筑的能效，成为解决方案的一部分。2024年的一项研究估计，人工智能可以帮助建筑物减少至少8%的能源消耗和碳排放。用人工智能实现暖通空调系统现代化的早期努力已经取得了令人鼓舞的成果。
“到目前为止，我们主要是为了方便或工作而使用人工智能，”该研究的合著者、劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的资深科学家周楠（音）说。“但我认为人工智能在提高建筑效率和低碳方面有更大的潜力。”
人工智能应用的一个例子是百老汇45号，这是一栋建于1983年的32层办公大楼，位于曼哈顿市中心。Cammeby’s International的执行副总裁阿维施隆（Avi Schron）说，多年来，这栋大楼的温度都是靠基本的恒温器控制的，这可能会导致效率低下或能源浪费。Cammeby’s International拥有这栋大楼。施隆说：“当时没有提前思考，没有逻辑，也没有与天气变化的联系。”
2019年，纽约市颁布了第97号地方法律，对办公楼的温室气体排放制定了严格的规定。为了遵守这一规定，施隆委托创业公司BrainBox AI开发了一个人工智能系统，该系统从建筑物上的传感器获取实时读数，包括温度、湿度、太阳角度、风速和占用模式，然后就如何调节这些建筑物的温度做出实时决策。
BrainBox AI的首席执行官萨姆·拉马多里（Sam Ramadori）表示，大型建筑通常有数千台暖通空调设备，所有这些设备都必须协同工作。他说，有了公司的技术，“我知道未来，所以每隔五分钟，我就会向大楼里的每一个小泵、风扇、马达和阻尼器发送数千条指令，以解决未来使用更少能源、让它更舒适的问题。”例如，百老汇45号的人工智能系统如果预测到冷锋在几个小时内到来，就会开始逐渐使大楼升温。如果周围的热传感器注意到太阳已经开始照射到建筑物的一侧，它将关闭这些区域的热阀。
Cammeby报告称，在使用BrainBox AI 11个月后，该建筑的暖通空调相关能耗降低了15.8%，节省了4.2万多美元，减少了37吨二氧化碳当量。施龙说，租户更舒适，因为暖通空调主动响应温度变化，安装简单，因为它只需要软件集成。“它找到了钱，也帮助了环境。最棒的是，安装它并不需要很大的提升，”施龙说。
BrainBox的自主人工智能系统现在控制着全球4000座建筑的暖通空调，从夫夫店到Dollar Trees再到机场。该公司还开发了一款名为Aria的生成式人工智能助手，允许建筑设施管理人员通过文本或语音控制暖通空调。该公司预计Aria将在2025年初广泛使用。
几位科学家也看到了这一领域的潜力。在加州的劳伦斯伯克利国家实验室，周和她的同事们在ChatGPT引起公众关注的几年前就开始研究人工智能对建筑效率的潜在影响。今年，他们发表了一篇论文，认为人工智能/暖通空调的集成可以使能源消耗和碳排放减少8%到19%，如果辅以积极的政策措施，甚至可以减少更多。这篇论文认为，人工智能可能有助于减少建筑物从设计到建造、从运营到维护的生命周期的每个阶段的碳足迹。它可以预测暖通空调组件何时可能出现故障，从而可能减少停机时间和昂贵的维修费用。
周还认为，许多建筑物中的人工智能系统可以帮助区域电网变得更有弹性。越来越受欢迎的可再生能源，如风能和太阳能，经常产生不均匀的电力供应，产生高峰和低谷。她说：“这些建筑可以通过转移或释放能量，或对价格信号做出反应，从而真正发挥作用。”例如，这将有助于在需求激增时减轻电网的压力。
事实证明，世界各地的其他努力也令人鼓舞。在斯德哥尔摩，一家公司在教育设施的87个HVAC系统中安装了人工智能工具，每15分钟调整一次温度和气流。一项研究发现，这些系统每年减少64吨二氧化碳当量，用电量减少8%。马里兰大学环境能源工程中心刚刚发表了一项研究，认为人工智能模型的预测能力可以显著降低复杂暖通空调系统的功耗，特别是那些室内和室外设备。
随着全球变暖，高效的冷却系统将变得越来越重要。工程公司WSP的建筑性能顾问Arash Zarmehr表示，实施人工智能是“所有设计师和工程师的必要举措”。他说：“所有的工程师都知道，人为控制暖通空调系统会降低效率。”“人工智能可以帮助我们实现建筑的真正脱碳。”
尽管具有潜力，但人工智能在建筑效率方面的应用面临着挑战，包括确保安全和租户数据隐私。还有一个更大的问题，即人工智能对环境的整体影响。一些批评人士指责人工智能行业将这样的项目作为粉饰其巨大能源使用的一种方式。国际能源机构预测，人工智能正在推动数据中心电力需求的大幅增长，从2022年到2026年，这一需求可能会翻一番。本周，加州大学河滨分校和加州理工学院的科学家发表了一项研究，称到2030年，人工智能发电厂和备用发电机造成的空气污染可能导致美国每年1300人过早死亡。该研究的合著者任少雷在一份声明中说：“如果你的家人患有哮喘或其他健康问题，这些数据中心的空气污染可能正在影响他们。”“这是一个我们急需解决的公共卫生问题。”
周承认，在她和她的同事开始写这篇论文后，人工智能数据中心的能源使用量“急剧增加”。“它能在多大程度上抵消我们在论文中提出的减排，需要未来的研究，”她说。“但在没有做任何研究的情况下，我仍然认为人工智能对我们有更多的好处。”
