本文选自《工程》，《中国工程院学报》2020年第6期
资料来源:SDG项目:技术不确定性下的长期项目[J]。工科，2020，6 (6): 600-603。
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可持续发展目标是从涉及许多地区的广泛采访中提取的，并就目标的内容和2030年的目标完成期限达成了广泛共识。然而，如何实现可持续发展目标，尚无定论。就工程领域而言，有的工程项目耗时多年，有的甚至超过10年。如何在技术不确定的背景下管理长期项目，实现可持续发展目标？中国工程院学报《工程》发表了《联合国可持续发展目标——技术不确定性背景下的长期项目》，旨在督促工程师们将自己的项目管理经验和技术能力投入到最能拯救人类的工作中。本文主要描述了联合国可持续发展目标项目的独特之处，并将其与粒子物理学家在不确定性下开展的长期项目进行了比较，提出了一些值得工程师和政策制定者关注的关键问题。同时还引入了旨在克服技术难题的开放式科学计划。
一.导言
由全球15 000名科学家发出的第二份“对人类的警告”、“令人失望的”COP25会议(《联合国气候变化框架公约》第25次缔约方会议)和“严峻形势”联合国报告都表明，地球环境可以维持人类生存的时间比物理学家斯蒂芬·霍金预测的更长。本文的目的是敦促工程师们把他们的项目管理经验和技术能力投入到最能拯救人类的工作中去。本文主要描述了联合国可持续发展目标(SDG)项目的独特特征，将其与粒子物理学家在不确定性下开展的长期项目进行了比较，提出了一些值得工程师和政策制定者关注的关键问题，还介绍了一个旨在克服技术问题的开放科学计划。
二。联合国可持续发展目标-好消息和坏消息
联合国制定了17个可持续发展目标，其中169个分目标被称为“目标”。千年发展目标以前通常被认为是由“自上而下”的权威组织制定的，与此不同，可持续发展目标是从涉及许多区域的广泛访谈中提取的。就人民目标的内容和2030年的目标完成期限达成了广泛共识。然而，如何实现可持续发展目标仍无定论。此外，人们普遍认识到，利用当今的技术无法实现可持续发展目标。在未来，废物减少、排放净化、回收利用、地球工程、生态系统恢复、清洁技术和能源效率方面的创新将对人类产生巨大影响，并将对实现可持续发展目标至关重要。
。有的项目需要很多年，有的甚至超过10年。它们的成功完成依赖于项目开始时不存在的技术。如果实现这个项目主体设计所需要的技术在很长时间内都没有出现，那么管理这类项目的关键就在于灵活性，即灵活调整项目计划或随时启动备用设计方案。至于技术本身，项目负责人必须决定是被动等待所需的进展，还是主动支持和参与其开发。以可持续发展目标项目为例，技术在不确定条件下进行的项目与传统的固定技术进行的短期产品开发项目有很大不同。事实上，实现可持续发展目标的时间只剩下10年了，欧盟已经做出了到2050年实现二氧化碳“净零排放”的进一步承诺。《经济学人》指出，为了实现后一个目标，人类将需要采用“创造性的新技术”来回收二氧化碳。
在通往2030年和2050年的道路上，绿色技术、生产成本和资金来源、生产者和消费者的接受程度以及其他许多社会、政治和人道主义因素都存在不确定性。
。第三，如何实现可持续发展的目标从事“原子粉碎”和too 空粒子探测的物理学家所面临的项目困难，与我们实现可持续发展目标所面临的困难非常相似。本节列出了对上述项目有指导意义的相似之处和不同之处。首先，建造下一代粒子加速器和实现可持续发展目标有明显的相似之处。
粒子物理设施的规划与建设需要花费很长时间。例如，欧洲核子研究组织（法语：Conseil Européenn pour la Recherche Nucléaire；英语：European Organization for Nuclear Research）所计划的未来环形对撞机（FCC）项目将至少需要30年的时间才能完成。Lucibella写道：“这样一个庞大的项目，面临着各种技术、经济和政治挑战，有些挑战相对容易克服，有些则较难。”我们可以将它同实现可持续发展目标所需的10年时间（乐观地讲）进行比较，后者也面临着类似的挑战。与气候变化倡议一样，下一代粒子加速器或地下粒子探测器的设计是一项需要跨国合作的工作。Gilchriese等提到，在加拿大、中国、西班牙、美国、日本、法国、印度和意大利均建设有当代探测器开发项目的合作站点。粒子物理发展项目和可持续发展目标项目都涉及多个组件类别。对于可持续发展目标项目，它涉及所有受气候变化影响的人、政府和企业。对于未来周长100 km的环形对撞机，需要综合考虑土地所有者、考古学家、建筑公司、政府资助的机构、仪器开发者和各领域物理学家的意见。文献中提到:“CERN发起的未来环形对撞机研究是一项国际合作，涉及全球135个研究机构和大学以及25个行业合作伙伴。”上文已经概述了补救环境问题的未来关键技术。对于粒子探测，“下一代暗物质和粒子衰变实验需要探测器、靶和屏蔽材料达到前所未有的辐射纯度水平，一些高灵敏实验需要在HPGe探测器射线谱仪中进行”。对于加速器来说，“工程挑战包括设计一个足够强的磁体用于巨型粒子加速器的储存环，容纳粒子束发射的同步加速器辐射，以及推断未来20年计算机技术的发展”。如果这些技术没有在项目规划范围内实现，那么粒子探测设施的建设就没有意义。
这两个项目的成本都极高。未来，环形对撞机最终将耗资240亿欧元，与可持续发展目标项目可能消耗的数万亿美元相比，只是“小巫见大巫”。
上述两个项目的财务不确定性也很大。物理学家担心统治者无法保持30年对项目的兴趣并持续投资，这对他们来说很可能是一个无底洞。对项目成功至关重要的专业人士可能会辞职、退休、死亡或投身于能获得更直接回报的项目。从可持续发展目标的角度来看，商业经济体的激励措施是不恰当的，它们倾向于支持环境污染，而不是在环境修复方面的支出。
物理学家和环境学家在他们各自的项目元素之间进行权衡和合作。
。Gilchriese等指出，粒子探测器可能“与核不扩散运动具有协同作用”，并且“为中微子物理学所建设的大型地下探测器亦可被用于重子数反常（baryon number violation）的相关研究”。相较于其他设计，加速器或检测器的每种设计替代方案均有特定的优势以及相应的短板。一个关于项目要素“权衡”的具体实例是“下一代（吨级）无中微子双β衰变实验可能面临着G2/G3规模的暗物质对于空间的竞争”。本文的下一节将重点关注可持续发展目标项目中与之类似的取舍和协同作用。理想的组织结构对于可持续发展目标项目和粒子物理项目也是一个挑战。“将现有的所有地下设施部署在一个伞式组织中，可以更好地提高美国的测量能力”。实现可持续发展目标的重要组织(尽管还不可能实现高效协作)包括地方政府、商业圆桌会议、世界经济论坛和《巴黎协定》的签署国。可持续发展目标项目没有具体的项目经理，是否应该设立这个项目经理尚无定论。最后，与加速器项目类似，可持续发展目标项目甚至可能给人类生存带来问题。物理学家已经考虑了用于搜索希格斯玻色子的大型强子对撞机是否有产生吞噬地球的黑洞的风险。但最后学者认为不会有这种风险，事后看来，确实如此。
可持续发展目标项目和粒子研究项目的相似性令人惊讶。尽管如此，两者之间还是有很大的不同。其中一个区别在于设计备份计划的想法。“未来环形对撞机的最终设计与设计紧凑型直线对撞机或CLIC的平行工作背道而驰。”露西贝拉指出，“一旦两个设计都完成，CERN只会选择其中一个。”同样，正如Gilchriese等人所说，“tons 0νββ实验的地下深度要求取决于相应技术的选择，所以目前还不完全清楚。”
虽然人们会说我们只有一个星球，所以没有其他设计方案可以选择，但是我们的星球确实有地理和文化的多样性。这使得这些实验成为可能。菲利普斯等人阐明了这类实验的哲学基础。本文稍后将讨论其实际意义。
与粒子物理相关的所需技术大部分已经完全定义，只需要不断提高工程水平和生产技术。对于可持续发展目标项目，虽然我们可以提出问题，但我们不知道未来哪些具体技术可以回答这些问题，我们希望实现根本性的科学突破。
加速器的设计将在明确的操作规范指导下进行，同时会有明确的科学目标(一定程度上附加政治或国防利益)。然而，对于可持续发展目标，尽管我们提出了一些进展指标，但其定义仍然模糊。可持续发展目标项目涵盖社会、经济、环境和政治目标的所有方面。
为实现可持续发展的环境目标而采取的任何措施都会对一些根深蒂固的既得利益造成经济损害。
四。对可持续发展目标项目的建议
Gilchriese等人提出识别粒子探测器的“夹点”。这些是“世界上有限的测量基础设施，也是未来G3暗物质实验的空室，可以探测不可约中微子背景”。应该注意的是，这些“夹点”不是未来的技术，也不是可以快速获得的任何数量的资源。可持续发展目标的要点包括改变政治家和商人的思维和心理，以及农业、消费和其他人的习惯。然而，更适合工程解决方案的是在可持续发展目标的权衡中表达的“夹点”。
目前，有大量文献详细阐述了可持续发展目标之间的协同作用和权衡，尽管这些文献很少就如何处理这些目标提出建议。Lusseau和Mancini之间的+/–相互作用的映射显示了一个令人高兴的结果，表明大多数couplet相互作用具有积极的性质，即当你朝着目标X前进时，你也会推进目标y，然而，相当多的相互作用是消极的。在后一种折衷方案中，有些是本地的-- A国的工作机会越多意味着A国的污染越严重--而其他的则是非本地的。例如，在位置A的学校中使用信息技术越多(促进SDG 4，“素质教育”)，地球另一边的童工就越多(设定SDG 8，“体面的工作”)，因为众所周知，童工挖掘电子平板电脑中使用的金属。五.地理和文化多样性
在消除饥饿(T2.1)和能源生产目标之间可能存在一些权衡，特别是在依赖生物燃料扩大能源获取的国家(T7.1，T7.2)。创新和可持续的农业实践有助于提高农业生产率(T2.3)和产生可再生能源(T7.2)。例如，在斯里兰卡，将椰子与Gliricidia(一种快速生长的固氮豆科树木)杂交的做法极大地提高了农业产量，并提供了可持续的生物能源原料。在上面的摘录中，Mainali等人确定了斯里兰卡的可持续发展目标平衡方案(用T7.1代表SDG 7下的第一个目标)。他们表明，通过改变农业生产模式，这种权衡被有效地减少了。他们认为，同样的解决方案可能对世界其他地方有帮助，因为那里的气候、土壤条件和饮食习惯允许这样做。
围绕地方可持续发展目标的权衡，我们可能会问:在所有可持续发展目标的权衡中，当地人占多大比例？一个特定的取舍其实是很多局部之间的取舍吗？也就是说，这种权衡是否适用于世界大部分地区？如果有，是不是有些地方不成立，或者权衡更小？如果发现这种取舍其实是一种异常的情况(上面例子中的斯里兰卡)，那么为什么会出现异常呢？是因为当地的地理条件还是当地的人类活动？如果可以确定异常地区的因果关系或做法，那么这种关系或做法是否可以推广到其他地区以减缓全球气候变化？
我目前正在领导一个美国-欧洲-中国研究联盟，希望回答这些问题。该联盟目前由中国科学院、新墨西哥大学和欧洲OKRE天文台组成。在概念验证阶段，将使用文本挖掘和机器学习工具来识别并尝试解释上面定义的“异常”。我们希望通过更全面的项目进一步开发人工智能工具，并辅以全球人类信息网络——由参与可持续发展目标研究的学生和土著人组成——来最大限度地利用异常情况实现可持续发展目标的权衡。
不及物动词技术预测
假设一个矩阵，并使用其中的条目来表示当前衡量的可持续发展目标之间的相互作用的大小(正、负、零或未知大小)。同时，考虑logistic(或类Sigmoid)曲线，该曲线代表与特定可持续发展目标的权衡相关的技术领域中专利(或其他进展指标)的增长。曲线的参数可能表示技术进步快或慢，但无论如何，相互作用矩阵在随后的每个时间段都会发生变化。在S曲线参数的局部化范围内，我们可以从理论的角度提出问题:迭代会收敛到没有负项的矩阵吗？可持续发展目标能否按时实现？如果不是，矩阵结构的哪些方面阻碍了及时收敛？
回答了这些问题之后，我们就可以开始实际实施、监测和有选择地鼓励“减少负面可持续发展目标之间相互作用的技术”(TRNI)。
七。工程和政策影响
通过比较可持续发展目标的工作和粒子物理设施的规划，本文强调了实现可持续发展目标的“项目”的特点，这些特点突出表现在成本高、时间跨度长和技术不确定性上。可持续发展目标的研究人员和决策者最好与“以前做过这种事”的物理学家进行交谈。然后，本文提出了实施可持续发展目标的高杠杆战略，即注重可持续发展目标之间的权衡。资源无法同时被用于所有可持续发展目标，但必须从某处开始实现这些目标。由于可持续发展目标是通过与多个组成群体的对话制定的，并且每个可持续发展目标对其中至少一些群体是至关重要的，因此可持续发展目标的任何任意优先级工作都会遇到组成者的抵制。首先关注最严重的权衡是有科学依据的，因此可能更容易为所有利益攸关方所接受。“可持续发展目标3和12被确定为121个国家中的最佳平衡”。由于世界上约有200个国家，这一说法意味着其中约80个国家中，可持续发展目标3和12的取舍较少。这意味着，正如我所定义的，异常确实存在。发现并解释这些异常对于工程学、人工智能、农学、人类学等学科的研究都非常重要。当可持续发展目标X与可持续发展目标Y呈现负向互动时，通过专利的增加来预测x-y的TRNI似乎是明智的。这些关键词与这两个可持续发展目标相关。这是一个信号，表明围绕这些专利的工程工作将对实现可持续发展目标产生实际影响。
从政策的角度来看，本文的逻辑是指一个国家或一个省份不应该将单一的可持续发展目标作为关键战略，或者在减少碳排放方面过于关注其“国家目标”，因为这样做会忽略对其他目标可能产生的负面影响。相反，至少应该同等重视减少政策中可持续发展目标的权衡(当然，应该加强可持续发展目标的协同)。
紧急TRNI应该享有政策优先权，每个负责任的政府都偏爱它们，并提供补贴或奖励。
拯救地球应该比优先发放专利更重要。因此，我们欢迎以开放科学的形式分享思想、数据、部分成果和合作。
注:本文内容略有调整。如有需要，请查看原文。
改编自原著:
弗雷德·菲利普斯。SDG项目:技术不确定性下的长期项目[J].工科，2020，6 (6): 600-603。未来城市生活垃圾全过程处理工程。热点:利用负排放技术减缓气候变化
创造科技未来微信微信官方账号ID :CAE-Engineering注:论文反映研究成果进展，不代表中国工程科学杂志观点。
