24歲發Nature!她用AI破解能源轉型“密碼”

　　隨著全球氣候變化問題的日益嚴峻，各國紛紛加快能源轉型的步伐，尤其是清潔能源的開發與利用成為焦點。兩年前，24歲的復旦大學博士生王怡靜作為第一作者的論文《加速中國光伏發電和風電的能源轉型》在《自然》(Nature)上發表，揭開了中國碳中和目標的最佳路徑。2年后，已成為博士后的她將最新研究成果結合全球能源轉型的熱點問題，提出利用AI技術優化全球太陽能與風能布局的新方法，助力實現2050年全球碳中和目標。

　　厚積薄發：從0到Nature

　　讀博的前四年，王怡靜沒有發表過任何論文。有同學已發表多篇文章，可王怡靜還處在建模階段，“當時我連文章還沒開始寫，壓力特別大。”她說。

　　王怡靜的導師是復旦大學環境科學與工程系青年研究員王戎。受他的啟發，直博期間，王怡靜以交叉視角圍繞二氧化碳排放開始研究，涉足大氣物理、化學、經濟學和計算機模擬等多領域，先后開展“中國點源和非點源排放對人口遷移的響應”等多個研究課題。

　　但科研路上充滿“黑暗時刻”。“有段時間，我幾乎陷入了自我懷疑，建模失敗、數據不理想、實驗方向不斷調整，感覺所有科研人會經歷的低谷我都經歷了。”王怡靜回憶。

　　她一遍遍調試代碼，尋找問題的根源。有一次，她耗費數周得出的數據結果拿給王戎老師看，被一句“還不夠好”打回重做。“心里很沮喪，但手上的工作沒有停。”她用一個下午重新調整模型設計，到了晚上，結果意外變得完美，“中午還覺得完全沒有希望，到了晚上突然間看見了光明。”

　　2024年夏天，王怡靜作為第一作者的論文《Accelerating the energy transition towards photovoltaic and wind in China》(《加速中國光伏發電和風電的能源轉型》)在《自然》(Nature)上發表。

　　“發表成果時，回頭看看，那份多年的堅持與付出，其實都有意義，科學研究是一樣非常美妙的事情。”她感慨地說。

　　這項關于高分辨率中國太陽能和風能布局優化的研究，首次從能源系統統籌的角度提出中國加速發展光電和風電、實現2060年碳中和目標的最優路徑，并揭示了中國太陽能和風能資源的潛力和成本。

　　“我們根據多年太陽輻射和風速的小時空間數據，綜合考慮國家行政區劃、土地類型、氣候條件、等空間地理信息，同時基于五種不同的電廠形態分布和電廠各組件成本，優化出2767個光伏電廠、1066個陸上風電廠和11個大型海上風電廠的空間分布和建造規模，并基于技術學習對成本的影響優化各電廠的建造時間。”

　　論文為國家實現2060年碳中和目標提供了全面的路線圖，不僅確定了具體的光伏和風電場選址，還優化了儲能和特高壓線路的布局。

　　從中國到全球：用AI繪制清潔能源的未來藍圖

　　《自然》的高起點是動力，更是壓力。博士后入站后，王怡靜感到“這是從學生慢慢蛻變為一個獨立的科研工作者的過程。以前只需專注在科研這件事上就好了，成為博士后，則需要有多件事情并行。”

　　王怡靜形容自己是典型的“P人”，“計劃總趕不上變化，只要馬上開始行動就好。”一旦確定研究方向，就迅速投入尋找文獻、數據和方法，邊做邊完善。

　　她將博士期間的研究視野擴展到全球，專注于“基于AI技術的全球太陽能與風能發電優化方案”的研究。

　　這個項目著眼于構建網格化的全球光伏電站和風電場布局模型，從空間和時間兩個維度優化可再生能源系統。

　　王怡靜解釋道：“利用高分辨率的氣象和地理數據，結合深度學習算法，最大化太陽能和風能的利用效率，同時最小化度電成本。”

　　“從全國到全球，變量更多，計算復雜度更高。”她說，“不僅要考慮技術參數，還要整合政策環境和國際合作。”

　　王怡靜希望研究成果能為全球的能源政策提供科學依據，服務于國家在氣候治理中的戰略需求。

　　為了實現更精確的預測，她前往法國巴黎交流學習，將中國模型與法國環境與氣候科學實驗室(LSCE)的嵌套大氣化學和碳循環模塊耦合，通過AI模擬全球能源和氣候系統的動態變化。

　　導師王戎：亦師亦友的引路人

　　導師王戎在王怡靜成長過程中扮演了關鍵角色。他強調，科研不僅是技術問題，更關乎社會責任，一定要做對國家和老百姓有用的事情，尤其是面對碳中和這樣的重大課題。“王老師的純粹熱愛和執著影響了我很多。”王怡靜說。

　　“王戎老師對科學研究非常仔細，而且經常給我新的想法。”她充滿敬佩之情，“他總能看到科學問題的關鍵所在，而且悉心地與學生交流。有一次我拿一堆圖給王老師看，他看了之后，指出其中一張圖的一個數據有問題。”這種與生俱來的敏銳和豐富的經驗讓王戎老師成為她科研路上的引路人。

　　王戎不僅在學術上要求極為嚴格，還總是鼓勵學生主動思考和大膽嘗試。王怡靜在博士初期曾屢次遇挫，但王戎從未因此降低標準。“他說失敗很正常，只要敢于嘗試和反思，解決問題只是時間問題。”

　　“王老師不僅是一位出色的科研導師，更是生活中的好朋友。”王怡靜回憶起導師帶團隊去動物園春游時的畫面，“他心態很年輕，和我們像朋友一樣。”她還提到，王戎酷愛打籃球，即使晚上工作到很晚，也要在吃飯前擠出時間運動一下。“他的熱愛和毅力令人欽佩。”

　　對于女生在科研中的發展，王戎一直持支持和激勵的態度。“王老師一直鼓勵我們，要在科研上做出卓越成就。他經常用顏寧等女科學家的故事來激勵我們，強調做科研只為責任，科研只看付出，不看性別。”王怡靜說：“王老師經常鼓勵我，‘不試試怎么知道不行呢?’，他不僅教給我科研的方法，還教會我自信和堅持。”(來源：上海科技 作者：藍悅)