Xatoms 如何用 AI 与量子化学应对全球水危机

每年九月，纽约的气候周和全球公民周都会汇聚政策制定者、投资者和创新者，共同聚焦全球最紧迫的问题。

这也是思科系统公司（Cisco Systems Inc.）与全球公民组织颁发“全球公民奖：思科青年领导力奖”的时刻。思科与全球公民组织于2018年设立该奖项，旨在表彰运用技术助力终结极端贫困的青年领袖，而今年的获奖者或许拥有迄今最动人的故事。

Diana Virgovicova（如图）是Xatoms（发音为“X-Atoms”）的创始人兼首席执行官，这家总部位于多伦多的公司利用人工智能和量子化学设计可由阳光激活的材料，用于分解水中的污染物。该奖项附带25万美元资助，Xatoms是从2000多份申请中脱颖而出的。

气候周上大多数关于AI的讨论都聚焦于AI从地球索取的东西：电力、土地，以及日益增多的水资源。Xatoms提供了一个积极的反例，一个AI回馈社会的案例研究。

个人使命，而非市场机遇

大多数创始人寻找的是市场。Virgovicova则是艰难地发现了一个问题。她在斯洛伐克一个约800人的村庄长大，周围是大量使用农药的农场。“我14岁时生病了，”她告诉我。“我因为喝的水被诊断出卵巢癌。”

确诊后，她说服母亲去亚洲背包旅行。在印度的火车上，她听到了面临同样遭遇的女性们的故事。“我了解到，斯洛伐克有一个女孩生病了。印度有一个女孩正在遭受感染。非洲有一个女孩每天都要花很长时间寻找干净的水，”她说。“所以，我们需要找到解决方案，而这个问题主要影响着全球的女性。”

全球范围内，妇女和女孩每天花费2.5亿小时取水，是男性所花时间的三倍多。“男孩去上学，而女孩负责把一桶水带回家，她们很早就开始缺课，”Virgovicova解释道。“这是一个教育、经济和健康问题。”

而且这个问题还在加剧。“我们有20亿人无法获得清洁饮用水，而这个数字实际上还在增长，原因是洪水和气候变化，”她说。

攻克人人忽视的污染物

Xatoms比较有意思的一点是它选择切入的领域。许多水处理工作针对的是大肠杆菌等细菌，因为其影响立竿见影。Xatoms则瞄准更棘手的问题：农药、药物、永久化学品和重金属等复杂的工业污染物。

“我认为我们正在遗忘这些复杂的污染物，因为它们不会让我们明天就生病。它们会在10年后让我们生病，”她说。“它们会给我们带来慢性疾病。它们会导致不孕不育。”她提出了一个我未曾考虑过的观点：科学进步正在让情况变得更糟。

“我们能够制造更好的抗生素，但这些更好的抗生素更复杂，因此在水中也更难被破坏，”她说。这是传统处理方式并非为之设计的二阶问题，而这恰恰是先进计算设计的优势所在。

量子化学加AI等于速度

17岁时，Virgovicova在与斯洛伐克一位大学教授合作期间，使用量子化学软件设计了一种新分子，利用阳光分解水中的污染物。这项工作为她赢得了瑞典王室颁发的卓越文凭奖，以及多伦多大学的全额奖学金。

“这门科学令人兴奋之处在于，我们可以用计算机设计新材料，而不必在实验室里制造它们，”她说。“我们甚至可以在合成之前就看到这些材料、了解它们如何反应以及具有什么特性。”

量子化学获得的关注远少于量子计算，所以我请她解释一下。“量子帮助我们从根本上理解这些分子，包括分子内原子如何相互作用，”她说。“当我们了解了这些基本特性，我们就能理解是什么让每种分子擅长某件事，这有助于我们设计出更好的分子、更好的材料。”

产出是一种光催化剂粉末。“最初，它只是计算机中的一个分子，但我们能够在实验室中合成它，”Virgovicova说。“我们把这种光催化粉末放入水中。它将水分解为OH自由基，然后OH自由基摧毁污染物。”

由于它是一种催化剂，不会被消耗，因此少量就能处理“数百加仑”的水，她说。早期的光催化剂需要紫外线；她的设计可利用可见光，例如阳光或LED，从而无需昂贵的紫外线反应器。

AI是加速器。“如果不使用AI，我们需要十年时间，”她说。“我们可以在30天内完成。”这才是商业领袖们真正该关注的故事。材料发现历来缓慢、昂贵且局限于实验室，而Xatoms已将其转变为一条计算流水线。

帮助解决AI自身水问题的AI

这对技术买家来说意义重大。数据中心冷却消耗巨量水资源，而AI建设热潮正让情况雪上加霜。我问Virgovicova，Xatoms能否扭转局面。“数据中心里存在大量污染物问题，”她说。“数据中心的水必须完全洁净才能用于冷却，”她说。“我们能够利用这种催化剂帮助数据中心回用水。”

这是一个被低估的机会。超大规模云厂商和新型云厂商在水资源使用上面临越来越大的压力，而行业的应对措施主要集中于冷却设计。通过改进处理实现回用是另一种对地球更友好的解决方案。

并非一刀切

Xatoms与加拿大原住民社区合作，这些社区长期处于烧水通知之下，此外还在肯尼亚和南非开展业务。Virgovicova告诉我，目前业务足迹已包括日本和阿塞拜疆。每个合作项目都是量身定制的。

“我们采集水样。最近，我们把来自阿塞拜疆的水样一路运到了加拿大，”她说。“我们识别出污染物，然后确定这88种方案中哪一种最合适。”

客户定义结果。“有些客户想把黄色的水脱色。有些客户心里有特定的污染物，想要去除或减少它，”她说。

接下来是土耳其——联合创始人Kerem Topal Ismail Oglou的成长地——以及更广泛的中东地区，驱动力来自纺织制造业和石油天然气行业。她还在气候周期间会见了南非的水资源部长，之后将前往开普敦。

被评为世界经济论坛水韧性挑战赛全球获胜者，为大型企业打开了大门。“我们有机会与一些最大的《财富》500强公司交流，这帮助我们建立了试点项目和合作伙伴关系，”她说。

水资源长期资金不足

思科的资助正直接进入执行阶段。“我们有六个以上的重大项目即将启动，所以我们需要实验室工作的帮助，”她说。“我们需要找出制造更多材料的最佳方式。”目标是“尽可能快地将这项技术商业化”。

当我开玩笑说亿万富翁们在火星上找水，而我们这里的问题还没解决时，她指出了一个资金缺口。“气候风投资金中只有约3%流向水领域，”她说。水支撑着工业、农业，如今还有AI基础设施，但它仍然资金匮乏。

给下一代的建议

Virgovicova指导年轻创始人，尤其是科学和气候领域的女性，她的建议非常直接。“你走进的每一个房间，一开始总会有怀疑的声音，”她说。“知道如何展示自己、保持自信非常重要。只要你有真才实学，你就能真正证明所有人都错了。”她补充说，在《财富》500强CEO中女性仍然稀少，“如果我能做到，你也能做到。”

她最喜欢的一条建议是：“如果你专注于浇灌自己的草地，就不会在意别人的草地是否更绿。”而她希望消失的AI迷思是什么？“说它会毁灭世界。我认为它是改善世界的工具。”

最后的思考

思科利用这个奖项来强调一个它很少因此获得赞誉的观点：技术的价值取决于它为人们做了什么。Xatoms将这十年最受炒作的两项技术——AI和量子——应用于一个切实而紧迫的问题。

对技术领导者来说，有三个关键要点。第一，AI最大的回报可能来自科学发现，将十年的工作压缩到30天，可以重塑整个行业的经济格局。第二，AI的水问题有冷却设计之外的解决方案，数据中心建设者现在就应该评估处理和回用合作伙伴。第三，水资源值得获得远超目前的资金投入。

Virgovicova希望Xatoms在10年内成为“这些材料发现领域的全球领导者”，为全球多种有毒污染物提供解决方案。考虑到她从一个800人的村庄走到今天，我不会赌她输。

Zeus Kerravala是ZK Research（Kerravala Consulting的一个部门）的首席分析师。他为SiliconANGLE撰写了这篇文章。

图片：Zeus Kerravala