German Environment Agency 塑造可持续的数字化 德国联邦环境署的讨论文件 出版说明 出版方: 德国联邦环境署（Umweltbundesamt） 地址：Wörlitzer Platz 1 06813 Dessau-Roßlau, 德国 电话：+49 340-2103-0 传真：+49 340-2103-2285 邮箱：buergerservice@uba.de 网址：www.umweltbundesamt.de/en /umweltbundesamt.de/en /umweltbundesamt 编辑截止日期：2019年6月 编辑团队: Sylvia Veenhoff, Matthias Koller, Kora Kristof, Evelyn Hagenah 参与编写: Dorothee Arenhövel, Dr. Christopher Blum, Dieter Cohors-Fresenborg, Martina Eick, Evelyn Hagenah, Bianca Herrmann, Christian Hoyer, Claudia Kiso, Matthias Koller, Regina Kohlmeyer, Doris Meurer, Tina Mutert, Marina Köhn, Lisa Frien-Kossolobow, Juri Krack, Dr. Kora Kristof, Christian Löwe, Andreas Lorenz, Douglas Martyn, Matthias Menger, Dr. Ines Oehme, Marco Schäfer, Inke Schauser, Ulrike von Schlippenbach, Dr. Christian Schneider, Dr. Thomas Schultz-Krutisch, Dr. Christian Schweitzer, Dr. Cornelia Sedello, Christoph Töpfer, Sylvia Veenhoff, Dr. Julia Vogel, Ulrike Wachotsch, Ralf Weiss 新闻编辑: Marinela Potor 中文版终审编辑与排版： 赵丽智，国际合作部门，德国联邦环境署 图片: 第1页（封面）：www.depositphotos.com/@ lightsource 第17页: www.fotolia.de/© tiero 第22页：www.depositphotos.com/@ jamesteohart 第24页：www.depositphotos.com/@ iakovenko123 第27页：www.depositphotos.com/@ zhuzhu 第29页：www.depositphotos.com/@ Joykid 第32页：www.depositphotos.com/@ HighwayStarz 第34页：www.fotolia.de/© artens 第37页：www.fotolia.de/© FLIsom 第39页：www.depositphotos.com/@ alexraths 第41页： www.depositphotos.com/@ budabar 第43页：www.depositphotos.com/@ budabar 第45页：www.depositphotos.com/@ Wavebreakmedia 第49页：www.depositphotos.com/@ pariwatlp 第49页：www.depositphotos.com/@ Goodluz PDF文件下载: https://www.umweltbundesamt.de/en/publications ISSN 2363-832X Dessau-Roßlau, 2019年9月 该中文译本由“中德环境伙伴关系项目” 组织编译， 项目受德国联邦环境、自然保护和核 安全部(BMU)和中国生 态环境部(MEE)共同监 督，由德国国际合作机构(GIZ)负责 实施。 塑造可持续的数字化转型 德国联邦环境署的讨论文件 4 目录 图片目录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 表格目录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 略缩语目录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1   发展现状 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2   确立数字化为环保发展的新重点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 3    “战略前瞻”——尽早识别数字化带来的机遇和风险 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 4   围绕数字化的环境政策行动 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 4.1 环境友好和资源节约型的信息与通信技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.2 可持续性和联网的基础设施 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 4.3 循环经济中的数字化和环境保护 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 4.4 工业生产的数字化转型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 4.5 数字化与企业环境管理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 4.6 绿色消费 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 4.7 可持续的出行与物流 4.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 4.8 环境兼容的能源基础设施4.0. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 4.9 数字化与环境友好型化工 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 4.10 绿色农业 4.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.11 资源节约的水管理4.0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 4.12 数字环保教育与可持续发展教育 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 5   服务于环保政策和行政管理的数字化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 5.1 数字化、环境监测与信息 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.2 电子政务和公民参与 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 6   展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 7   参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5 图片目录 图 1 人工智能对社会的影响 p. 14 图 2 2018年德国ICT的销售额（按行业） p. 19 图 3 更换的大家电在总更换购买中的占比（%） p. 20 图 4 产品在广义循环经济中的生命周期 p. 25 图 5 到2030年将有多少辆新车实现完全的自动化？ p. 35 图 6 农业领域对数字应用的兴趣 p. 42 表格目录 表 1 德国私人家庭的ICT配备情况 p. 18 表 2 自动化的阶段 p. 34 6 略缩语目录 AR 增强现实 BMU 德国联邦环境、自然保护和和核安全部 BMVI 德国联邦交通和数字基础设施部 BMWI 德国联邦经济和能源部 BNE 可持续发展教育 BSI 德国信息技术安全局 ERP 企业资源规划软件 GEOSS 全球地球观测系统 HDE 德国贸易协会 IKT 信息和通信技术 （ICT） INSPIRE 欧盟空间信息基础设施建设指令 IoT 物联网 ISO 国际标准化组织 IT 信息技术 KI 人工智能（AI） KMU 中小型企业 (SMEs) MR 混合现实 ÖPNV 短途公共客运交通 PKW 乘用车 REACH 化学品注册、评估、许可和限制法规（欧盟化学品法规） SDG 可持续发展目标 (2030年议程) SOS 传感器观测服务 UBA 德国联邦环境署 UN 联合国 UNESCO 联合国教科文组织 VDI 德国工程师协会 VR 虚拟现实 WBGU 德国“全球环境变化”科学咨询委员会 WLAN 无线局域网 7 前言 数字化已深入社会生活的方方面面。人工 智能、大数据、虚拟现实等数字技术的快速发 展，也将确保数字化在未来发挥更大的作用。 因此，围绕着数字化的社会性讨论，不应仅限 于技术和经济方面，更应考虑其对生态和社会 的影响（例如对隐私的日益威胁），这一点变得 愈发重要。除了广泛讨论的数据保护与伦理、 社会问题（例如关于自动决策系统的透明度和 准许问题），与此同时，还应关注数字化对生态 环境直接和间接的影响，及其对制定环保政策 的意义。数字化在助力环境气候保护和资源节 约方面充满潜力，但也存在着风险。若我们低 估了此类风险，甚而完全忽视了该问题，数字化 将有可能对环境造成负面影响。如果要避免上 述情况，并且同时要充分发挥数字化为环保领 域创造的机遇和积极作用，必须从数字化进程 的开端起，就将环境和可持续性纳入考量，并 融入实践中去。 社会中所有的利益相关方，例如企业、科研 教育机构、民间社会组织等，都需要应对数字 化的各个方面，并配备相应的能力和设施。这 也适用于德国联邦政府、相关联邦各部及其下 属机构。因此，德国联邦环境署（UBA）也需要 系统性地分析数字化为环境保护所带来的机 遇与风险。依据其座右铭“为了人与环境” ，UBA 希望借助此讨论文件，阐明在特定行动领域中， 数字化在环保和健康方面带来的挑战和机遇， 并为UBA前瞻性的政策咨询确定行动方案和 研究需求。因此，本文件旨在推动数字化在促 进环境保护和社会可持续发展方面的发展和 应用。 发展现状 1   9 1 发展现状 发展现状 数字化是当前的发展大势，反映在各个领 域的发展之中，例如工业生产的数字化转型、 在线交易、共享平台、物联网（IoT）、自动驾驶 汽车、大数据、人工智能及加密货币等区块链 应用。数字化从根本上改变了我们的居住、学 习、交流、生产和消费模式，也改变了社会的组 织形态。因此，数字化也催生了政治、经济、社 会、生态、文化和伦理方面的全新挑战。对此， 社会各界展开了广泛的讨论。然而，数字化对 环境和资源所造成的积极和消极影响，目前 在此类讨论中尚未得到足够的重视。一些研究 （WBGU，2019）表明，数字化既提供了环境 保护的新机遇，但也伴随着潜在的风险，必须 引起环保政策制定者的关注。环境保护应在数 字化的开端就纳入考虑范畴。数字化往往伴随 着生产结构、基础设施和消费模式的根本性转 变，这使得从一开始就选择可持续的解决方案 成为可能。 一方面，数字化可以直接应用于环境保护 和环境政策，例如通过卫星数据来提高数据 的可用性。数字解决方案也有助于提高执法效 率，为相关方带来便捷的服务。数字化也为企 业和家庭提供了多种多样的选项。随着经济、 生产、贸易和消费的数字化和互联互通，例如 物联网的日益普及，流程优化和效率提升得以 有更多的可能，这有助于减少资源（原材料、能 源）的使用，降低对环境和人类健康的负面影 响。此外，数字化转型不仅局限于传统的价值 链和生产流程，而且体现在一系列新增市场。 这些市场的价值链迥然不同，也会对人类和环 境产生相应的影响。随着增强现实、混合现实 和虚拟现实的发展，市场中涌现了一批批的新 设备，它们可以将环境问题更直观、更具体地展 现出来。 另一方面，随着数字化的发展，人们对网 络产品、传感器和网络基础设施和计算中心的 需求激增，而这类产品和设施的生产及使用会 消耗大量的原材料和能源，尤其体现在对稀有 和特种金属需求增长，建设相应的基础设施和 运营扩能的计算中心时，也会产生大量额外的 能耗（DE-UZ 2015 / 161）。据最新的估计，到 2025年，欧洲境内将会有17亿台联网的家用电 器。此外，智能手机和个人电脑等传统的信息与 通信技术产品数量也将继续增长（Hinteman等 人，2018）。为此，欧洲境内新增的能源需求长 期来看将超过70太瓦时/年，这相当于目前意大 利所有家庭的能耗总量。 总之，为了推动数字化在环保方面发挥作 用，并尽可能避免其负面影响，应制定前瞻性 政策，在负面环境影响出现之前尽早行动。数 字化本身并不是目的，数字化的发展应以可持 续目标为指导，例如符合德国联邦征服所制定 的德国可持续战略（Bundesregierung，2016）德 国联邦总理默克尔明确指明了德国现代化的行 进方向：“有了可持续性原则，基本意味着我们 社会的发展有了定义和指标。” 确立数字化为环保 政策的新重点 2   11 2 确立数字化为环保政策的新重点 确立数字化为环保政策的新重点 当前德国的政策充分认识到了数字化转 型的重要性，首先体现在《2014-2017年数字议 程》（Bundesregierung，2014）中。该议程涵盖 了七项措施，从基础设施扩建到数字安全，到 数字经济和数字化劳动，同期出台的还有《数 字战略2025》（BMWi，2015）。德国联邦政府 （CDU; CSU; SPD，2018）的联合执政协议强 调了数字化的重要意义，为此还在总理府专门 设立了一个负责数字化的国务秘书职位。2018 年，德国联邦政府发布了《国家人工智能战 略》（Bundesregierung，2018），并计划在2019 年介绍涵盖广泛的区块链发展战略（BT-Drs. 19/7286）。在欧盟层面，欧盟委员会于2015年 开启了一项战略措施，旨在建立欧盟内部的数 字市场，并在2017年5月公布了针对战略的中期 评估（Europäische Kommission，2017）。2019 年5月，德国联邦环境、自然保护和核安全部 （BMU）公布了其数字政策议程的要点，并针 对保护环境、气候、自然的数字化发展目标做 出了初步建议。环境部计划开展大规模的讨 论，到年底决议通过一项环保政策领域的数字 议程（BMU，2019b）。 德国政府已将数字化定义为事关未来发 展的重要议题。尽管如此，数字化为环境保护 带来的机遇和挑战至今很少在政府计划和战 略部署被明确提及。为了填补这一空白，德国联 邦环境署（UBA）致力于研究和阐释数字化对 可持续发展所带来的机遇和挑战。德国联邦环 境署在开展对数字化和环保关系的研究课题 中，主要关注以下问题： ► 数字化带来哪些新的发展趋势？ ► 这些新趋势会带来那些文化、社会和经济上 的变化？ ► 数字化为加速和塑造社会向可持续方向转 型提供了哪些机会？ ► 数字化发展过程中会产生哪些额外的环境 影响、生态威胁和资源需求，同时在哪些方 面也有助于为环境减负，提供环保机遇？ ► 哪些行动战略和工具能够将数字化向环境 友好和资源节约的方向塑造？ ► 哪些行动战略和工具有助于积极推动环境 兼容和资源节约型的数字化发展？为此，需 要先推动怎样的社会变革？ “战略前瞻”——尽 早识别数字化带来 的机遇和风险 3   13 3 “战略前瞻”——尽早识别数字化带来的机遇和风险 “战略前瞻”——尽早识别数字化带来的机遇和风险 数字化是我们时代的发展大势 （megatrend）。大趋势是指引起社会与经济深 远变革的趋势（Behrendt et al，2015）。大趋势 下往往融合了一系列各种各样的趋势，它们共 同构成了大趋势的整体图景。数字化大势的首 要特点是产品、物品、服务和社会的互联互动， 处理器和网络速度加快，并涌现了一系列新技 术和新方案，例如大数据在众多领域的使用和 日渐增多的虚拟化应用等（如电竞体育）。 数字化囊括的各种趋势正以不同的速度进 行，它们在不同程度上改变着我们的社会，并对 环境产生了广泛的影响。因此，围绕着数字化 产生了高度动态的研究领域。该研究领域需要 关注数字化所有新的发展内容，尽早判别其对 环境的风险或机会，并推动相关的环境政策的 制定。这些任务无疑都充满着挑战。 为此，德国联邦环境署采用了“地平线扫描 （Horizon Scanning）”工具，来识别对环境产 生重要影响的发展趋势。该工具可以在该趋势 初步发展，且人们对其环境影响知之甚少时， 尽早预测其未来的发展趋势。自九十年代开始 发展的移动电话技术已经向我们清晰地展示， 那些利基技术（niche technology）如何一跃成 为主流技术。在彻底改变人类生活方式的同 时，这类技术一方面加重了环境的负担（例如 更多地开采钶钽铁矿），另一方面也起到了为环 境减负的作用（例如共享经济）。与此同时，那 些因社会经济或社会技术的变化造成的间接 环境影响却很难识别，它们需要及时的政策干 预。这类间接影响包括数字化对公民消费模式 的改变，数字化使得快递运输量增加，从而间 接地损害了环境。“地平线扫描”旨在尽可能早 地发现环境保护相关的数字化发展形式。目前 由于这类发展趋势还未得到（系统的）研究， 这种扫描评估工作可以帮助联邦环境署和德国 联邦环境、自然保护和核安全部及早发现、干 预和引导数字化的可持续性发展。. 德国联邦环境署的战略前瞻研究有关数 字化的议题目前包括以下内容。根据我们的分 析结果，在讨论数字化对环境所形成的机遇和 风险方面，这类议题具有很高的相关性。 ► 人工智能（AI）和可持续性 ► 区块链 ► 虚拟现实（VR）和增强现实（AR） ► 平台经济——电子商务（E-Commerce）商业 模式中的垄断问题 ► 数字时代，通过算法进行行为控制 ► 工业车间外的机器人技术 ► 卫生健康部门的技术化和数字化 ► 3D打印 14 3 “战略前瞻”——尽早识别数字化带来的机遇和风险 图 1 人工智能对社会的影响 技术奇点 “技术奇点”理论认为，到达一个特 定时间点后，机器可通过人工智能（KI） 快速进行自我改善。 未来主义者雷·库兹韦尔（Ray Kurzweil）认为计算机将在2029年 超越人类智慧，从而达到技术奇点。 第四次 工业革命 教育系统 教育服务日益趋向数字化（例如，通过 MOOC或moodle等学习平台来教学） 教育系统必须提供更多适合于终身学 习的服务，符合全职工作人员的学习 需求。 机器人 社会系统 使用机器人替代雇员的做法将大幅降 低税收收入。因此，欧盟议会议员玛 迪·德尔沃（Mady Delvaux）建议征 收机器人税。 针对工作薪酬流失的情况，人们讨论 是否建立普适的基本收入制度。荷兰、 肯尼亚、印度、瑞士、芬兰和法国正在 做初步尝试。 来自技术行业 的意见： 十八世纪末： 从农业社会过渡到工业社会 二十世纪初： 机械化、电力普及和产品量产 二十世纪末： 数字技术和计算机引领的数字化革命 二十一世纪： 互联网引领的第二波数字化革命 1962 企业Unimation推出第一款液压操作 的工业机器人 1970 斯坦福研究院（Stanford Research） 开发了第一款移动式的自动机器人。 1997 第一台移动式的机器人降落在火星上。 2017 联合国讨论实施 自动武器禁令， 即所谓的“杀 人机器人”禁 令。 “人工智能比核武器更具有威胁性。” 埃隆·马斯克（Elon Musk） “高效的人工智能可能是人类迈出的 最重要一步，或者是最可怕的一步。究 竟如何，我们无法预知。” 斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking） “人工智能不久便能让我们的生活变 得更高产和更具有创意。” 比尔·盖茨（Bill Gates） 资料来源：Debating Europe 人工智能的例子表明，政治决策对研究成果 有着急切的需求。人工智能对于环境和可持续性带 来的危险和机遇，在目前的研究中还未得到全面的 探讨。与此同时，欧洲目前正就创新政策和促进政 策开展大范围的讨论，旨在确定人工智能的未来发 展方向。从环境的视角来看，这是从社会生态角度 塑造未来人工智能的机会。重点应关注数字化的 整体发展是否有助于实现《2030年议程》（Agenda 2030）（G.A. Res. 70/1，2015）中的全球可持续发展 目标（SDG）。对于不符合全球可持续发展目标要 求的人工智能应用，将不予考虑。由此， “战略前 瞻”的结果可以给政治决策提供参考。 围绕数字化的环境 政策行动 4    16 4 围绕数字化的环境政策行动 围绕数字化的环境政策行动 数字化已经几乎深入了社会的方方面面。 因此，我们必须将数字化确立为跨领域的环境 政策综合议题，由政府、企业、科研和公民社 会共同参与。这对政府的行动提出了很高的要 求，这不仅需要环境部内部的协调，也需要与 其他联邦部门以及政治、经济和社会领域的利 益相关者协同合作。 数字化是一场异常活跃的变革，新的创新 成果源源不断地涌现，新产品不断地现身市 场，全新的社会实践也成为现实。我们应尽早 识别这类因数字化而形成的变革，不间断地从 环境和资源角度对其进行评估，提出建设性的 批评意见。面对数字化所形成的环境负面影 响，应本着预防原则消除此类影响，使数字化 变革符合可持续发展的目标。数字化在环境 和资源保护方面的潜力则应尽力挖掘，充分使 用。 环境政策的作用是以绿色和资源友好的方 式设计数字化的核心、信息和通信技术（ICT） 及相关ICT基础设施（章节4.1）。ICT技术的进 步为基础设施的控制和联网提供了新的可能性 （章节4.2）。 此外，数字化改变了生产、消费和经营的 方式（循环经济）。我们需要探索数字化为循 环经济带来的机遇（章节4.3），并从环保的角度 严格监控工业生产的数字转型（章节4.4），发 挥数字化在企业环境管理中的潜力（章节4.5）， 充分利用消费4.0带来的机遇，并及时纠正数字 化引起的非可持续的消费模式（章节4.6）。 除此之外，还有一系列环境政策领域因为 数字化正在经历重大的变化。因此，也需要对 其带来的风险和为环境带来的机遇进行严格 的监测。这些领域包括：交通出行（章节4.7）、 能源基础设施（章节4.8）、化工（章节4.9）、农业 （章节4.10）和水管理（章节4.11）。 最后，数字化也在塑造着社会中的知识、 技能和行为模式。章节4.12展示了在一个日渐 数字化的世界中，如何更好地开展环保教育和 可持续发展教育。 . 17 4 围绕数字化的环境政策行动 4.1   环境友好和资源节约型的信息与通信技术 数字化的现状与发展 数字化指的是从模拟流程到数字流程的 转型。根据该定义，数字化早在二十世纪中叶 便已拉开了序幕，在二十一世纪，随着设备的 联网，数字化以更大的规模和更快的速度地 在生活和经济的各个领域普及开来。这一发 展的基础是数字基础设施，即信息与通信技术 （ICT）。ICT不仅涵盖智能手机、智能家电和 工业机器人等终端设备，也包括传输技术及网 络、各类传感器以及数量庞大的计算中心。 智能产品和服务逐步深入社会、科学、经 济和政治领域，其数量不断增长，应用场景也 日渐丰富。1998年，德国拥有家用电脑的家庭 数量占比为38.7%。到2018年，该比例已上升至 90.4%。过去十年间拥有网络接口的家庭数量 变化更能体现出数字化强劲的势头：1998年， 拥有网络接口的家庭占家庭总数的8.1%，2018 年则达到了92.7%。 人工智能的例子表明，政治决策对研究成 果有着急切的需求。人工智能对于环境和可持 续性带来的危险和机遇，在目前的研究中还未 得到全面的探讨。与此同时，欧洲目前正就创 新政策和促进政策开展大范围的讨论，旨在确 定人工智能的未来发展方向。从环境的视角来 看，这是从社会生态角度塑造未来人工智能的 机会。重点关注数字化的整体发展是否有助于 实现《2030年议程》（Agenda 2030）（G.A. Res. 70/1，2015）中的全球可持续发展目标（SDG）。 18 4 围绕数字化的环境政策行动 表 1 德国私人家庭的ICT配备情况 信息与通信技术 1998 2003 2008 2013 2018 总家庭数 （1000） 36,703 37,931 39,077 40,032 40,596 家庭占比%（配置ICT的家庭比例） 个人计算机 38.7 61.4 75.4 85.2 90.4 台式 – 58.2 62.1 53.3 44.2 便携式 – 10.7 34.7 65.2 81.2 便携式电脑、笔记本电脑和上网本 – – – – 73.9 平板电脑 – – – – 47.5 打印机（包含多功能一体机） – – – 73.7 75.2 网络接口 8.1 46.0 64.4 80.2 92.7 固定（例如数字用户线路DSL或者有线网） – – – – 86.7 移动（例如智能手机、路由器） – – – – 56.0 电话 97.6 98.7 99.0 99.8 99.9 固定电话 96.8 94.5 89.7 90.5 84.9 移动电话（手机、智能手机） 11.2 72.5 86.3 92.7 96.7 其中：智能手机 – – – – 77.9 台式传真机（包含多功能一体机）) 14.8 20.7 2007 23.8 – 导航仪 – – 20.7 46.3 45.8 资料来源：德国联邦统计局 对于不符合全球可持续发展目标要求的人工智 能应用，将不予考虑。由此， “战略前瞻”的结 果可以给政治决策提供参考。 智能手机在消费者中的迅速普及充分体现 了数字化的飞速发展。2013年，大部分的家庭 还未接触到智能手机，到2018年，智能手机已 进入德国77.9%的家庭（Destatis，2019）。这一 变化揭示了ICT新技术的普及速度之快。个人 家庭如此，整个基础设施系统也不例外。2003 年至2013年期间，德国信息技术（IT）计算中 心的所占面积增长了42%，增至约180万平方米 （Hintemann等人，2014）。 德国每年对计算中心的投资额大约为八十 亿欧元（Hintemann等人，2014）。德国是欧洲 拥有最多计算中心的国家，并在世界范围内排 名第三。德国ICT行业的从业人员总数目前已 经超过一百万人，在全球的年销售额达到2280 亿欧元，在全球位列第五位。销售额分配如下： 19 4 围绕数字化的环境政策行动 图 2 2018年德国ICT的销售额（按行业） 46% 远程通信 54% 信息技术 0% 20% 40% 60% 80% 100% 资料来源：Bitkom Research 信息技术行业2018年的销售额占当年德国ICT 销售额的54%，通信行业的销售额则占到了46% （PI，2018）。 该行业目前的增加值总额超过了化工、制 药和机械制造等传统行业。数字化的速度往往 与ICT的创新有直接的关系。因此，我们应关注 的核心问题是：如何将数字化创造的价值与资 源消耗脱钩。那么，仅关注数字化进程的直接 和区域性的影响是远远不够的，我们需要整体 性的研究，将数字基础设施及其全球效应一同 纳入考虑。ICT如今已经成为其他经济行业的 引领者，它一方面提供了大量的经济潜力，同时 也暗藏着生态风险。 数字化在环保方面创造的机遇和挑战 一方面，ICT的制造、运营和废物处置都需 要消耗能源和自然资源。另一方面，数字化可节 省耗材（电子储存代替打印）、减少交通（信息 调取不受地点限制）、加速与优化流程，这些都 能减少资源的消耗。 更好地设计ICT有助于抵消其对电力和 原材料增加的需求，从而最高效地利用数字 技术。例如，通过ICT优化家电的能源分配， 或使用按需加载资源的算法对无线局域网 （WLAN）进行能源优化。德国联邦经济与能 源部（BMWi）的研究表明，若运用算法按需调 节无线局域网，在服务质量和性能相同的情况 下，最高可节省15%的能源（BMWi，2014）。 使用ICT也能降低计算中心的能耗。智 能设备可以降低计算机的电压，或者让计 算机的冷却变得更为高效，从而提升其能效 （BMWi，2014）。 然而，ICT也会对环境造成一系列的负面 影响。ICT不同组件的制造和应用——例如终 端设备、传感器和传输技术都是典型的能源密 集型产品。此外，这类技术还需要大量的稀有 和特种金属，比如钴、钕、钽、银或金。这类金 属材料的开采往往对人类和环境有危害，而且 开采地通常位于社会福利和环保标准较低的国 家。制造组件的国家也大多有较低的环保和社 会福利标准。 另外，设备的使用寿命也非常短，这主要 是用户行为所导致的。出于技术革新或其他的 原因，德国消费者更换电子设备的速度往往高 于实际所需。即便设备依旧运行良好，消费者 仍更倾向于提前更换新设备（UBA，2015）。 此外，ICT设备会陈旧过时，废旧的电子、 电器设备由此增加，造成了额外的环境负担。“ 陈旧过时”指的是产品的自然老化，以及企业或 工业故意加快产品的淘汰周期，迫使消费者购 买新设备。产业领域将“陈旧过时”划分为以下 三种类型（UBA，2015）。 材料的陈旧过时：使用质量低劣的材料， 使产品损耗过快。 20 4 围绕数字化的环境政策行动 图 3 更换的大家电在总更换购买中的占比（%） 3,50 5 年及以下 40 35 30 25 20 15 10 5 0 5 年及以下6–10 年 2004 2012/2013 6–10 年11 年及以上 11 年及以上 0,84 2,30 16,70 4,37 6,70 36,80 11,60 16,70 8,30 1,25 3,80 18,30 4,30 8,50 29,00 8,40 18,30 原来的设备已损坏 原来的设备有故障/运行不稳定 原来的设备虽然能运行，但我/我们希望购置更好的设备 根据更换原因和使用年限分类 2004: 家电总数 n=2712; 2012: 家电总数n=5664 资料来源：生态研究所（Öko-Institut），波恩大学：依据GFK数据计算的结果 功能的陈旧过时：产品的技术要求变更过 快，导致消费者必须购买新版本产品。例如，软 件系统更新限制了旧版智能手机的功能，使得 旧版产品无法再继续使用。 经济上的陈旧过时：不再进行为保持产品 功能所需的维修，因为生产新产品比维保的成 本更低。 数字化的另一负面影响是新型数字化服务 引起的“回弹效应”，这种效应尤其体现在简化 生活的数字化服务中。便捷地访问流媒体激发 了有关视频的大量消费。在线观看视频的流量 占据移动通信数据总流量的80%左右。 在德国，数据流量在一年之内将近翻了 一番。这意味着私人家庭和计算中心的能耗 都会增加。在未来，随着增强现实、混合现实 （MR）和虚拟现实等技术的进一步应用，将 对所用数据流量形成更为巨大的影响。根据思 科最新发布的《视觉网络报告》，2017年至2022 年，虚拟现实和增强现实的通信量将增加十二 倍（Cisco，2019）。而通信量的增加的前提是 通信基础设施和计算中心的大规模扩建。另一 大挑战在于互联网无国界限制的特质，数据传 输，例如发送电子邮件，可以在全世界范围内进 行。 21 4 围绕数字化的环境政策行动 德国拥有的计算中心数量到目前为止只 是一个估计值，因为目前德国还未实行计算中 心登记制，这使得施行措施非常困难，因为冗 余和产能过剩的情况难以确定。德国联邦环 境署的初步研究表明，目前服务器的平均利用 率值仅为5%到10%。这意味着运营中的服务 器高于实际所需，那么建造、运营和维保服务 器所需的资源消耗也高于所需。减少服务器 数量，提高其利用率，才是真正的可持续之举 （UBA，2018b）。 归根结底，流程和结构的数字化、机器和 产品的网络化，究竟能为环境减负，还是加重 了环境的负担，要回答这一问题，必须同时考 虑ICT终端设备、基础设施、网络、微传感器和 计算中心在生产、应用和处置各个环节所产生 的环境影响。 德国联邦环境署的行动方案 德国联邦环境署的首要任务在于：研究 ICT带来的机会和挑战，并在此基础上助力可 持续的ICT的应用。在此过程中，主要的挑战 是要考虑数字化在设备、服务和ICT基础设施 方面的资源消耗情况，并据此评估该应用或产 品是否值得推广。理想情况下，应用和产品应当 符合《德国可持续战略》的目标以及《德国气 候保护计划2050》（BMU，2019a）及《德国资源 效率计划》（ProRess，Bundesregierung，2016） 等环保政策中的基本规定。因此，针对每一个 新的发展都应权衡利弊，首先检验该发展是否 有助于节约资源，然后须具体分析数字化应用 是否符合可持续性和气候保护的要求，是否真 正值得为此增加能源及资源的消耗。 德国联邦环境署已在可持续ICT领域开展 了多年的研究，也将在该领域继续耕耘。研究 内容主要包括开发测量和评估ICT的能源和资 源效率的方法、为ICT的环境影响评价进行数 据分析和制定环保的替代方案。德国联邦环境 署在这方面的研究领域主要包括： ► 硬件、软件和技术基础设施的变更及其潜在 的环境效益和负担 ► 软件对ICT设备的使用年限和生命周期所产 生的（全球性）影响 ► 云计算、快速增长的计算中心与网络基础设 施对环境的影响 ► 为特定的计算中心和环境相容型软件设置 环保标识，例如很多公司共享服务器（主机 托管）的计算中心 ► 移动通信的网络基础设施，特别是5G的影 响 另外，德国联邦环境署还积极参与计算中 心的国际及欧洲标准的制定工作和ICT产品相 关的《生态设计指令框架》的讨论。这些工作 十分关键，因为这类技术推动和影响着其他领 域内的数字化发展。所遵循的目标则是塑造可 持续的ICT全生命周期。 22 4 围绕数字化的环境政策行动 4.2   可持续性和联网的基础设施 数字化现状及其发展 数字化可以实现基础设施的控制和联网。 如今，基础设施部门的众多流程已经完成了自 动化，其中包括发电厂或污水处理厂的控制。 自动化最新的发展依赖于广泛的数据收集和 分析评价，聚焦于跨部门的互联互通。借助ICT 可实现对基础设施领域内流程、数据和功能的 智能控制（UBA，2018d）。其最新的应用领域 包括将地方热力供给与垃圾处置系统互联、可 根据用电需求自动调节的智能能源网络以及 供水网络中的产能领域等。此类技术也可以应 用于预警空气污染或洪灾的传感器。城镇区域 的“智慧城市”已形成了丰富的内涵，包含了移动 出行、能源、水/污水和废弃物等领域基于ICT 的地方性解决方案。一些地方政府在其智慧城 市战略中已经将气候、环境和资源保护的项目 纳入考虑范畴。然而，总体而言，以环境保护和 可持续性主题为目标的整体性方案仍不多见。 目前的讨论很少涉及数字联网的基础设施 新技术和新理念对能源和资源消耗所产生的 影响，也鲜有研究涉足如何发挥ICT、智能控制 系统在基础设施的发展过程中的减排潜力。 为环境带来的机遇和挑战 基础设施的智能联网蕴藏着保护环境和 气候的巨大潜力。改进基础设施的控制系统能 够大幅降低能量流和材料流，从而减少其能源 及资源消耗。评估（实时）数据有助于了解基 础设施的使用情况，在此基础上进行优化，并 提供定定制化服务。在能源转型和交通转型的 大趋势下，跨部门的基础设施联网变得愈发重 要。目前已经有将可再生能源馈入交通体系的 具体方案，也有将污水处理厂与地方能源供给 相结合的方案。应系统地推进此类理念和方案 的发展，普及其应用，从而充分发挥它们的环 保潜力。除了配备相应的技术条件外，该领域 的重要挑战还主要在于：如何在智能联网中采 集和分析众多参与者的生产计划以及各自流程 管理的特点，以优化资源、提升环保水平。 将部门不同、功能各异的的基础设施进行 智能联网，有助于保障乡村地区的公共服务， 缩小城乡生活质量的差异。新型的智能物流可 以结合货物和垃圾清运功能，改善乡村地区的 货品供给。智能运输能够避免空载情况，减少 因供货运输而形成的交通堵塞。 联网的基础设施也助力了全民参与，例如 利用网络或App应用程序，可以实现公民意愿 的实时反馈，实现线上投票选举，有助于改善 政治决策过程的公民参与。 23 4 围绕数字化的环境政策行动 在一个互联互通的未来，我们必须考虑数 字化在各个方面的影响。除了经济角度，我们 也必须从生态、社会福利和制度方面来全民考 虑其影响。各地区应因地制宜地制定解决方 案，考虑到不同的居地理环境（大城市/小城 市、边缘地区）和条件（气候、基础设施配置 等）。除了讨论数据安全性、基础设施服务须 惠及所有人民外，还应关注关键基础设施。这 类关键基础设施一旦发生故障停机或损坏， 可能造成长时间的供给不足，对公共安全产 生巨大的损害，或造成其它有深远影响的后果 （BSI，年份不详）。 德国联邦环境署的行动方案与政策 德国联邦环境署认为接下来几年，应重点 在以下方面展开行动：整体地评价联网的数字 基础设施方案与智能应用产生对环境、对社会 和人民生活方式所产生的影响。探讨过程中既 要考虑正面影响，也不能忽视其负面影响。 在分析直接和间接影响后，还需要对基础 设施进行全生命周期分析。一般来说，技术类 的基础设施需要高额投资，一旦建成，就确定 了未来几十年的发展路径。因此，需要考虑其 路径依赖性和长期环境影响。目前，多地在未 来几年内和几十年内将扩建和改建基础设施 （UBA，2018d），因此亟需研究创新性基础设 施的解决方案，并研究其对能源和资源消耗的 影响，以及分析这类设施是否能够适应变化的 框架条件（气候变迁、人口发展）。只有制定可 持续、保护环境、节约资源、韧性和公民参与的 发展方案，未来的基础设施才能真正具有智慧 的特性。 在本研究报告中，德国联邦环境署将针对 不同城市和地区层面，探讨重要的研究问题， 为联邦政府、联邦州和地方提供政策建议。其 核心问题包括： ► 在基础设施领域的数字化进程中，应如何纳 入环保和可持续性视角，才能促进环境兼 容、资源节约、保护气候的废物处置系统的 建设？ ► 基础设施的数字服务可以为城乡平衡发展、 保障乡村地区公共服务等方面做出哪些贡 献？ ► 考虑到新技术的能源和资源需求，也考虑 到“回弹效应”所产生的间接影响，基础设施 的数字化究竟怎样影响了资源和能源消耗？ 在什么条件下，“智慧方案”能够降低能源和 资源消耗？ ► 如何设计网络、基础设施和硬件，才能让数 字化真正服务于可持续发展？应怎样搭配已 建成的基础设施和新建基础设施，来兼顾 环保和韧性？应当关注哪些利益相关方，以 及技术、组织和费用上的问题？ 针对上述问题，德国联邦环境署将加强对 于可持续联网基础设施在环境问题上机会和 风险的评估分析。 24 4 围绕数字化的环境政策行动 4.3   循环经济中的数字化和环境保护 数字化现状及其发展 节约资源、避免垃圾的产生、高效利用材 料、充分地回收和再利用材料，从而形成闭环 的材料流，这些都是可持续循环经济的核心目 标。欧盟正从战略角度出发，讨论“循环经济” （Circular Economy）更为宽泛的内涵，其应不 仅仅局限于垃圾分类和回收。 其指导原则是：在经济循环中，要尽可能 地资源节约、保护环境和气候。同时，产品和材 料在首次使用后，仍然保持较高的使用价值。 在此，我们将产品的整个生命周期视为一个循 环。从设计、规划、产品的生产与使用，通过维 修来延长其使用寿命，再到循环再利用，使材 料能够重新回流到高价值的应用领域，循环经 济的理念应该贯彻周期的始终。若材料无法被 高价值利用，则应拓展到其他的应用领域，或 进行能量回收。应尽可能避免材料的丢弃与运 输，降低相应的交通运输量。 数字化已经在循环经济的一些领域生根 发芽，特别是在废物处置领域，主要用于路线 规划或废物的数量计算。在循环经济中，数字 化进程的重点是优化垃圾处置物流，提供有关 （废旧）产品组成的信息，该信息应涵盖产品 直至处置阶段的整个生命周期。 数字化发展也改变了材料流和废物流。目 前，电子部件、设备和传感器的使用量在不断 增长，家电等原先不归类为数字产品的商品，如 今也加入了越来越多的信息技术组件。这些产 品在使用寿命到期后都将成为废品，处置其中 部分产品，则需要新的材料回收再利用技术。 例如，纺织品本不属于电子设备，但智慧纺织品 则须按废旧电子设备进行处理。而智能洗衣机 须在粉碎之前也需要取出其中的电子部件。 与此同时，数字技术的发展也有助于我们 及早识别和处理环境风险。此处既蕴藏着改善 环境的机会，也存在着危害环境的风险。 25 4 围绕数字化的环境政策行动 图 4 产品在广义循环经济中的生命周期 1 4 2 3 材料加工产品设计 再制造 预处理 （二次）售卖 或租赁 回收，分拣二次原料，副产品 闭环回收 回收的材料 外部循环 回收利用&能源回收（最小化） 修理 使用阶段 组装 组件生产 共享平台 作为服务 的产品 方法/杠杆 循环供应链 产品生命周期外延 共享平台 作为服务的产品 修复&回收利用 资料来源：埃森哲 环保方面的机遇和挑战 循环经济（广义定义）的数字化对于环境 而言，可谓机遇和风险并存。将产品进行全生 命周期管理，从开始便将其纳入循环经济的考 虑范畴，并采用新技术，在产品研发的初期先 设置好参数，确保产品在其全生命周期中实现 更高的可持续性。在精密规划生产工艺时，可 借助3D打印等技术节省材料，减少对环境的不 利影响。 在产品的使用阶段，推广线上共享模式与 商品的再利用也很重要。数字应用能更好地协 调和优化此类模式和方案。消费者可通过这 类服务转售产品，或以低廉的价格购置二手产 品，从而延长产品的整体使用寿命。同样地， 若能在研发阶段便考虑到从家门口到材料回收 再利用的收集和处置问题，并提供数字技术支 撑，也可极大提高物流环节的可持续性。 26 4 围绕数字化的环境政策行动 在处置环节中，对废物和二级原材料的有 效收集和管控也可大幅提升物流效率。例如， 自动化的物流和营销平台、联网的回收和商品 交易系统能够根据废物和二级原材料的情况， 更精准、更高效和更迅捷地对接供给与需求。 此外，还可以采用能显示实时收集量的智能回 收箱。 针对小范围的废物流，数字化应用让原先 费时费力的废物处置更具有经济性，从而提高 了人们回收和再利用的意愿。数字化还能在产 品信息方面发挥作用：通过维修来延长产品的 使用寿命，有目的地拆解和分拣，特别是针对 复杂废旧产品的拆解和分拣。在这些情况下， 都需要获得相应的信息才能实现高质量的修 理、处置与回收再利用。通常需要的信息包括： （废旧）产品或废品中部件、材料、杂质和污染 物的位置、数量和拆解信息。 在充分确保数据安全的条件下，数字化可 以利用“材料护照”集中整合产品的信息，使得 从生产到供货和使用再到处置的全流程设计 更为高效，节省更多的资源。然而，其实现还存 在诸多挑战：产品迈入报废阶段的几年前就要 确定未来传递给他方的产品信息，并设计信息 的生成和获取方案，使其可以保留数年。3D打 印等数控增材制造工艺使备件的生产朝着个 性化和高效的方向发展，从而进一步延长了产 品的使用寿命。但也制造了新的难题：3D打印 使用的某些合成材料无法回收（UBA，2018a）， 那么个性化的部件该如何按规定实现高质量的 回收和再利用？ 总体而言，在避免废物产生、设计更为高 效和资源节约的材料流方面，还有相当大的潜 力有待挖掘。与此同时，我们也须考虑数字化 的回弹效应。例如，在日益增长的网上贸易领 域，应谋求最简洁的包装（参见行动领域“环保 的消费4.0”）。另一项挑战在于如何对数量攀升 的智能设备进行高质量的回收再利用，以及如 何回收稀有和特种金属。 德国联邦环境署的行动方案和政策 若要以更宽泛的定义来理解循环经济，并 利用好数字化带来的种种机会，并识别其潜在 的环境压力，首先需要系统化地认识数字化的 潜力和风险。 这些认识有助于资源保护和避免垃圾的产 生，加强德国废物经济和循环经济的竞争力。 具体目标包括以下几点： 1. 应利用数字技术优化垃圾处置和回收再利 用等流程，提高循环效率。 2. 数字化还可以利用于单独收集、富含有用材 料的废弃物。它们的产生量很少，只有通过 数字化才能实现循环利用和优化。在产品的 生命周期循环阶段，仍有挖掘潜力的领域包 括节约材料的数字化制造工艺（例如3D打 印）和数字技术支持的可持续应用场景（例 如分享平台或第二生命（second-life）回收选 项）。 3. 信息流包括内容和传送形式，其设计应符合 信息接收者的需求。信息应涵盖产品的使用 和处置阶段，旨在加强产品的维修、维护、 拆解、处理和回收再利用。 德国联邦环境署致力于识别数字化在循 环经济中所具有的潜力，支持这类潜力的挖 掘，促使到目前为止尚未符合（广义上的）循环 经济要求的数字化向有利的方向发展。 27 4 围绕数字化的环境政策行动 4.4   工业生产的数字化转型 数字化现状及其发展 环境因素（包括数字化对工业生产安全的 影响）在工业生产的数字化转型（简称为工业 4.0）中很少被谈及，或者只有对上述主题浅尝 辄止的观察和研究，关注点大多仅限于材料效 率或能源效率。 德国目前针对工业4.0举办的活动和开展的 研究工作将重点放在机器和设备制造上，包括 自动化技术和电气工程。核心主题为技术和数 字领域的标准化，以及企业内部——企业各领 域之间、跨企业的从地方到全球范围生产及服 务网络之间的“兼容性”。另一大焦点则在于工 业4.0典型的模式和应用渐增的人工智能。正在 开展的上述活动其主干部门汇集在所谓的“工 业4.0平台”，或者与该平台紧密合作。. 环保方面的机遇和挑战 工业4.0，即工业生产的数字化转型，开创 了流程优化、智能联网和数据管理领域的全新 可能，利用互联网等现代通信技术，增强自身 在地方市场乃至全球市场上的灵活性。在向工 业4.0的转型过程中所诞生的这些全新行动领 域也可移植到环境领域，既带来了机遇，也潜 藏着威胁。 流程优化方面尤其受益于创新性的工业 4.0技术和应用。优化潜力不局限于生产流程， 也存在于与生产相关的其他流程，比如废水和 废气处理。这意味着，传统的环保技术和能源 技术设备及物流也可挖掘数字化的潜力。扩大 使用传感技术，再配合实时的数据传输和处 理，这两种技术的结合将颠覆传统的流程。由 此一来，流程变得更加透明，便于及时调整和 有的放矢地进行控制。 在工业4.0和环保背景下，特别具有未来发 展潜力的重点领域包括：资源效率（材料和能 源）、二次原料和回收、流程链条和可追溯性、 化学制品和危险物质管理、产品和消费信息， 以及数据和数据管理。 工业数字化变革的“盈利”（例如可减少的 耗材和能耗）在生成流程中相对于数字化“成 本”（数字化本身必需的材料和能源花费）到底 占比多少，以及该占比今后又将发生怎样的变 化，这是大家最为关心的核心问题。然而，到目 前为止，尚无有理论依据、容许推敲的预测，还 缺少产业应用实践和实践研究方面的经验数据 作为支撑。 在当前这个时间点上，将实践应用中所获 得的、与环境相关的认知提早融入到工业4.0模 式的设计中，并尽早与尚处于发展阶段的技术 进行整合，可以让我们未雨绸缪，提前决定未 来的正确方向。除了相关研究，应积极促进和 引导“工业4.0和环境”方面的实践应用，这一点 尤为重要。 28 4 围绕数字化的环境政策行动 随着数据提供和数字化的不断加强，针对 人和环境的威胁也渐渐浮出水面，工业生产 必须在发展的开端便重视这类威胁。在数字 化大踏步向前发展的同时，利用具有自我学习 功能的软件，可避免流程理解上的缺失，或防 止出现对流程失控的情况。日益增强的数字化 也牵涉到越来越多的参与方，或者造成这些参 与方及他人有时违规访问系统数据，并操纵流 程的危险。实时数据处理难免会有人为干扰因 素，这也是该框架内日渐重要的关注主题。 德国联邦环境署的行动方案和政策 总体而言，到目前为止，人们对环保主题 的审视依旧太少，甚至完全忽视该主题，包括 工业生产数字转型背景下数字化对工业生产 安全的影响。因此，德国联邦环境署长久以来 一直致力于创建实践案例，获得关于“工业4.0 和环境”主题的初步实践认识。德国工程师协会 （VDI）资源效率中心2016年发起的研究项目“ 工业4.0提升资源效率——为制造业中小企业 带来的发展潜力”拉开了对上述复杂主题领域 研究的序幕，德国联邦环境署也参与了此次研 究项目。 伴随着数据可用性的逐步提高，对工业4.0 所有领域中的信息存量和对流程、流程链条、 流程状态、产品、材料流、能源消耗等方面的 了解将得到明显改善。环境、资源效率和可持 续性相关数据的智能汇总、组合和分析评价 也对环境保护有所助益。德国联邦环境署已 经就“数据”主题和相关内容开启了一项“工业 4.0中的环境数据”研究项目。除此之外，数字 转型也是“设备安全和故障预防”方面“新的危 险来源”。在德国联邦环境署的支持下，设备安 全委员会为此修订了SFK-GS 38指南“防止未 经授权干扰的措施”，参考了《塞维索指令III》 （Seveso-III）和《第12份德国联邦污染防治法 执行条例》（BimSchV，2000）的要求及该引证 阶段的最新技术发展情况。联邦信息安全管 理局（BSI）和联邦环境署合作，将于2019年开 始一项旨在分析工业4.0对设备安全影响的研 究项目。该研究项目有助于进一步提升安全技 术，确定可避免发生故障或限制故障影响的措 施（设备安全操作的最佳实践案例）。 以订单为导向、灵活和联网的生产是工业 4.0的标志性特点，这类生产发生于全球的生产 和服务网络之中。因此，标准化和规范化十分重 要，德国联邦环境署也相应致力于该主题的研 究。机构从2016年开始活跃于工业4.0标准化委 员会的专家小组中，参与制定了《工业4.0标准 化路线图》的第三版内容。除此之外， 联邦环 境署关注新型技术的发展（例如数字双胞胎） 和产业相关领域出现的新型商务模式，检验了 这些发展所带来的机遇和威胁。 世界逐步加深数字化和联网化的同时，德 国联邦环境署发起并推进关于“工业4.0和环境” 与“设备安全”的主题活动，进一步扩大规模， 增强与伙伴方的合作，通过研究项目和实践应 用获得对上述问题的深刻认识，在环保政策层 面用所获得的真知灼见为高要求的技术发展保 驾护航，并建立相应的安全技术。 29 4 围绕数字化的环境政策行动 4.5   数字化与企业环境管理 数字化现状及其发展 企业环境管理是一家企业或组织整体管 理的一部分。其流程和责任制度应当符合社会 的环保要求及法律规定。通过有效管理，尽早 识别在环保领域的机遇和风险。 企业环境管理包括能源和材料消耗、排 放、土地使用，以及废物和废水。员工上班路程 和供应商企业的行为等对环境产生的间接影 响也应纳入考量范围之中。企业环境管理的目 标是改善信息流，节省成本和促进环境保护。 数字变革对上述所有方面都将产生显著的影 响。 一方面，自动化、移动计算或软件工具等数 字化趋势已经在企业的环境管理中发挥作用。 另一方面，增强现实和虚拟现实、大数据、区块 链、云计算、物联网或人工智能等应用刚刚处 于起步阶段。利用区块链技术可实现整条供应 链的环保相关数据传递，这方面的试点项目极 少，而且项目的规模不大。 区块链技术原则上能够使供应链更透明， 货物流也更容易追溯。一旦将信息输入区块 链，这些信息内容就无法再发生改变，这有效 地预防了蓄意篡改和人为操纵，也让所有参与 方可以清晰地了解货物的流动情况。从对环境 的助益角度来看，供应链中与环境相关的活动 30 4 围绕数字化的环境政策行动 可通过区块链记录下来，生产商、认证方、再加 工企业、贸易商和消费者能以更为透明的方式 获得上述数据。 与此同时，此技术可以有效改善环境标准 的遵守情况和检验工作。尤其针对那些尚未对 货物进行来源标识的领域，比如纺织业和化妆 品行业。到目前为止，大数据只是用在环境危险 分析的少数案例中。通过使用和分析水、土地、 大气污染或天气和气候数据等环境状况的实 时数据，可以完成对气候变迁的情景分析。 在企业上报方面，企业财报已经可以联 机，并实现了自动化的读取和分析评价。而在 企业的环境和可持续性上报领域却仍然缺少 标准和可比性。各种类型和规模的企业目前正 在使用“企业资源规划软件ERP”，以控制企业 的方方面面，从成本控制和会计，到订单处理、 材料经济和生产，再到研究和开发工作。而在 环境、能源和可持续性管理的数字化支持方 面，企业大多使用单独的软件解决方案，这些 软件无法接入或几乎无法与企业核心的ERP系 统连接，从而导致这类流程无法整合到数字化 的企业环境管理系统之中。 环保方面的机遇和挑战 数字化一方面为企业环境管理带来新的 机遇，有助于提高透明度和确保环境标准的遵 守。而另一方面也存在潜在的回弹效应，尤其 是企业环境管理加大对数字技术的使用后会 造成资源消耗量的增长。数字化带来的机遇主 要集中在以下领域： ► 企业的环境控制 ► 价值链的上下游管理 ► 在企业中贯彻环保要求 更为完善的测量技术、传感技术和设备的 联网可在环境控制方面提供更多数据，数据的 提供速度也能有所提高。如此一来可实时显示 控制相关的参数，方便企业更迅捷地识别发展 趋势，快速介入。例如，我们可以利用上述技术 监测一台设备的能耗，马上识别出能耗的提高 并相应采取应对措施。 价值创造链上下游的环境管理则能在供应 链中利用区块链技术，提供更为完善的客户环 保行为数据，同时在一件商品生命周期完结时 提供更高质量的环境影响信息。 在此基础上，企业能够在环境管理方面以 目标为导向地设定措施，为消费者提供更有效 的环保信息（比如在驾驶车辆时提供燃料节省 的信息）。数字技术也能帮助企业更好地遵守 环保方面的法规要求。 设备运行状态或排放信息的快速提供和 内容完善，能让企业更快识别超过限值的情 况，或者在前期采取手段避免发生类似的情 况。另外，环境管理的数字化发展还可以满足 设备可直接、实时地向有关部门报告数据。 因此，企业环境管理的数字化能够为实现 更加可持续的工业4.0贡献一份巨大的力量（参 见行动领域：“工业生产的数字化转型”）。数 字化预计将降低建立、运维和认证环境管理系 统的花费和成本，有助于这类系统的进一步普 及。 31 4 围绕数字化的环境政策行动 同时，数字化也为环境管理开辟出新的行 动领域。它可以更好地追踪和分析跨区域、跨 媒介的环境影响以及回弹效应，提升企业环境 管理的整体水平。 一个直观案例便是移动办公：工作时间和 工作地点变得愈发灵活化。在某些方面，该变 化趋势具有积极的生态效应，但也需要投入大 量的硬件为基础。 移动办公将电力和热力消耗转移到雇主影 响范围以外的领域。个别情况下可能会加大对 环保的负面影响。比如，雇主方注重使用绿色 环保电力，而员工居家办公，则无法保证自家用 电为绿色电力。 德国联邦环境署的行动方案和政策 德国联邦环境署将通过研究工作、对话形 式的活动和企业支持措施，推动数字化为企业 环境管理做出贡献，同时也将展示如何借助环 境管理来降低数字化生产可能造成的环境破 坏和环保威胁。 在可持续生产的原则下，德国联邦环境署 致力于分析数字化和联网可能带来的机遇和 威胁，制定利用发展机遇和避免威胁的战略方 针。具体而言，联邦环境署将与ERP系统的开 发企业进行交流，商讨如何让这些系统更好地 反映环境相关的数据、目标和流程，从而将环 境管理更高效地整合到企业的中央控制系统 之中。 除此之外，联邦环境署还将在研究中采集 涉及环境控制、合规性管理、风险管理、供应链 管理、利益相关者管理、生产和人力资源管理 系列主题的数字化“应用案例”，力求结合实践， 提出建议。 32 4 围绕数字化的环境政策行动 4.6 绿色消费 数字化现状及其发展 数字变革不仅改变了产业，也改变了市场 的发展动力、消费行为及其对环境的影响。这 一改变亦可称作为消费4.0。德国联邦政府将消 费4.0定义为“新型的消费流程，数字化在此对 报价、偏好形成、搜索过程和购买决策及其在 市场和人类日常生活中的实现起到了根本性的 影响作用”（Bundesregierung，2019）。 消费者行为也在各个层面发生了改变。 德国消费行为最为显著的一大变化涉及到 采购行为。零售业的年收入逐步走低的同 时，德国线上贸易却在激增。德国贸易协会 2019年（HDE，2019）的线上监测器（Online- Monitor，2019）显示，2018年德国线上贸易的 增幅为9.1%。协会称，目前市场还远未达到饱 和状态。越来越多的线上交易采用数字支付形 式。加密货币等加密手段的应用逐步扩大，提 高了对计算性能的需求，由此产生的资源和能 源需求也随之升高（de Vries，2018）。 特别值得我们深思的是随着数字化进程 而改变的消费者角色。产品的超个性化和3D打 印等新技术将最终消费者逐步深入地集成入 产品的生产过程之中。消费者由此成为了生产 性消费者，生产和消费之间的界限慢慢消失。 消费者建立自身的消费网络，例如基于数字化 的共享经济平台，在该平台上进行服务和商品 的分配及交换，从而让消费变得更加可持续。 从电器和电子二手产品到旧服装，线上物物交 换平台为二手产品寻找新的主人，代替了原先 的丢弃处置模式。这样做有效地延长了物品的 使用寿命，减少新产品的购买量。根据经济合 作和发展组织的调查，2015年5月到2016年5月 期间，欧盟28国的1.91亿消费者在共享平台上至 33 4 围绕数字化的环境政策行动 少完成了一次交易。德国联邦经济及能源部称， 德国所涉及的共享平台消费主要是移动出行和 居住（BMWi，2018）。 消费4.0领域的上述改变和其他与数字化 息息相关的结构、技术和文化变革已经对我们 的消费社会产生了巨大和深远的影响，也影响 了社会可持续发展的潜在设计。 环保方面的机遇和挑战 消费4.0有利弊两面，既有利于进一步普及 环保产品和服务，也存在增加资源密集型消费 的危险。为了评估消费行为因数字化而对环境 产生的利弊影响，理解用户行为十分重要。因 为消费4.0的效应在一定程度上取决于消费者 的行为。产品随买随到或个性化广告等市场营 销新手段提高了整体消费水平。 与此同时，数字平台能改善可持续替代方 案的可发现性，提高这类方案的可视度，使生 产流程愈发透明化，并利用“智能手机的QR快 速反应标签”等数字环保标识促进消费者采用 资源节约型的消费模式。在私人家庭中，使用 智能设备的消费者行为可降低能源和水需求。 当然，这里也必须考量智能设备所运用的数字 技术本身有多大的资源需求量，以及它们所产 生的温室气体排放情况。德国联邦环境、自然 保护和核安全部就私人家庭的节能提出了各类 建议（“好言说服”），罗列了一系列技术，方便消 费者为待机设备断电节能（BMU，2016）。 同样地，共享经济也为可持续型的消费4.0 提供了发展潜力。数字化P2P（点对点）平台为 私人共享汽车、需求物品的共享，甚至居住空 间的共享铺设了基础。其前提条件是：共享平 台须扎根于可持续的消费（消费4.0）。消费4.0 中的每一次成本-效益分析应始终探究具体的 用户行为，并在此基础上权衡其对环境的利与 弊。 德国联邦环境署的行动方案和政策 当前的政策设计和影响机制在可持续消 费的促进和社会实现方面遭遇了新的瓶颈。为 解决这一瓶颈，首先需要理解用户行为和电子 商务的工作原理，以便建立所需的环保政策框 架条件和激励机制。此外，用户也须具备可持 续消费4.0相关的扎实的知识基础。联邦政府 还颁布了可持续消费的国家计划。移动出行、 食品、居住和家庭、工作和办公、服装及休闲和 旅游业领域均将贯彻环保政策的核心理念及 可持续消费的具体行动方案。同时，需加强该 领域的研究力量（Bundesregierung，2017）。德 国联邦环境署重点致力于研究数字化在以下领 域所产生的影响，包括：消费水平及消费行为、 消费和生活方式的改变、消费者信息、消费者 教育和咨询的机会，以及电子商务领域的环境 标识。 在分析环境影响时，应考察和评价风险和 机会两者，在此基础上为打造可持续的产品和 消费者政策提出建议。机构当前开展的项目主 要针对消费者的数字能力、可持续消费的数字 和社会创新，以及简约型消费观的问题，此外 也涉及到生态化的网购应用，并结合了数字化 进程中的资源节约、可维修性和回收再使用问 题。. 34 4 围绕数字化的环境政策行动 4.7   可持续的出行与物流4.0 数字化现状及其发展 移动出行和物流也因数字化正经历着一场 深刻的变革。其主要变革包括数字移动出行服 务，例如信息技术支持的共享服务（共享汽车、 共享单车、共享摩托），基于App应用程序的按 需运输服务（共乘、专车、网约车平台），以及通 信技术支持的短途公共客运交通的车队管理。 物流4.0的数字化则表现为大数据、人工智能或 物联网，以及利用ICT将物流联网的举措。 大数据在物流过程的联网中发挥着重要作 用。物联网和人工智能的应用场景包括带有自 动化智能的设备（例如摄像头或探测器）和机 动车的车载辅助系统。 工业4.0的另一领域是信息物理系统（CPS） ，机械组件通过网络和信息通信技术互相连 接。移动出行和物流4.0领域覆盖面最为广泛的 潜在变革便是：自动驾驶。 维多利亚交通政策研究所（Victoria Transport Policy Institute）2019年的一项影响 研究（Litman，2019）描绘了2020年至2030年期 间自动驾驶对城镇和运输参与方所形成的初 步影响。 至于影响规模究竟将有多大，目前对此还 很难给出预测数据。麦肯锡咨询公司针对该发 展设置了一个极具颠覆性和一个颠覆性较弱的 未来情景。在颠覆性很小的情景中，2030年全 自动乘用车（Pkw）的保有量占全球机动车总数 表2 自动化的阶段 驾驶任务的自动化 Automation level  tasks 完全自动化 根据应用情况，系统接管不 同的驾驶任务。驾驶员能够（ 但非必须）接管对机动车的 操控。 高度自动化 系统接管了大部分的驾驶任 务。驾驶员无须监控系统，但 是系统可以要求驾驶员介入。 部分自动化 系统在某一时间段内或在特定 情况下接管驾驶任务。驾驶员 必须监控系统，并做好介入的 准备。 仅依靠驾驶员驾驶 始终由驾驶员完成所有的驾 驶功能。 资料来源：自动化程度的分类依照德国联邦道路研究院 （Bundesanstalt für Straßenwesen）的定义（BMVI，2015） 35 4 围绕数字化的环境政策行动 图 5 到2030年将有多少辆新车实现完全的自动化？ 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 颠覆性程度高 的情景 科技公司进军汽车商业领域 高端汽车厂³ 新进技术公司的 汽车生产能力逐步提升 众多品牌涌入 汽车商业领域 严重车祸让自动驾驶的价值感受 和公众形象在消费者心目中骤降， 接受度下降。 颠覆性情景的影响因素 监管的挑战， 更为安全和可信的技术解决方案， 消费者接受度，支付意愿 ¹部分自动化的汽车：驾驶员偶尔控制。 ²全自动汽车：车辆完全自控制 ³原始设备制造商（OEM） 颠覆性高 快速 全面 充满活力 颠覆性低 逐步 不完整 有限制 受消费者青睐的 车型开始普及 技术/监管壁垒， 限制了汽车商业领域的 新进企业 部分自动化¹ 部分自动化 完全自动化² 完全自动化 颠覆性程度低 的情景 自 动 驾 驶 商 用 车 辆 的 市 场 占 比 ，% 2020 2025 2030 2035 2040 资料来源：麦肯锡公司 不到5%。而在颠覆性程度高的情景分析中，世 界范围内的全自动乘用车市场份额达到了15% （Gao等人，2016）。 数字化对移动出行和物流领域的影响如 今已经显现。数字出行服务改变着个人的移动 出行方式。 城镇中的交通出行与自备车脱钩，移动出 行服务的数字化应用日渐发展成为替代方案。 德国联邦交通和数字基础设施部（BMVI）发 布的《德国的移动出行》交通状况报告显示， 德国大都市中有14%的家庭至少有一名成员使 用共享汽车，尽管到目前为止这一现象主要见 于城镇区域。自有乘用车的情况也反映了一样 的发展趋势。根据交通状况报告，德国大都市 地区的无车家庭比例为42%（BMVI，2017）。 物流领域的数字化也在不同层面上改变着 运输链条和运输动机。智能的车队管理软件逐 步接手了路线、运输链条和运输道路的规划工 作。数字化和智慧移动出行及物流服务既为实 现更高效、资源更节约的运输添砖加瓦，也带 来了环保的新隐忧。 36 4 围绕数字化的环境政策行动 环保方面的机遇和挑战 不论是移动出行，还是物流4.0，两者都蕴 藏着使运输和交通变得更为高效和更为节约 资源的潜力。然而不确定的是，信息技术基础 设施和所需机动车的生产所要求的资源消耗 在多大程度上会造成更为沉重的环境负担。有 证据表明（Pratsch，1975），环境减负与共享汽 车相关。通过数字化，麻省理工2017年的一项 调查研究（Anderson，2017）对上述源自二十世 纪七八十年代美国的认识进行了更新补充和验 证。有证据表明，在当前对类似出租车数字业 务（专车服务，网约车外包服务）的（无）监管 下——例如优步（Uber）和纽约来福车（Lyft） 的服务，机动车行驶里程、能耗、排放和交通堵 塞情况都有极大的增长。反之，交通方式划分 中，短途公共客运交通的使用率呈现下降趋势 （Schaller，2018）。 有关德国监管的问题，研究计划 “RechtSInnMobil”（UBA，2018c）不久后将公布 调查结果，其中也包含颁布以环保为导向的《 客运法》的建议。物流4.0的确具有节能潜力， 比如通过更高效的路线规划或机动车的智能 辅助系统来节省燃料和降低二氧化碳排放。 而另一方面，信息通信技术的需求量增 加，宽带的使用量提升，也使能源和材料的用 量随之上升。 自动驾驶将在多大程度上造成公共交通 向乘用车交通转移的效应，“机器人出租车” 方案是否也适用于公共交通，这些问题亟待 回答。除此之外，我们不清楚线上交易相较 于固定地点的线下交易将产生哪些生态影响 （B2B，B2C），以及物流信息技术系统中存在 哪些生态方面的优化潜力（物流4.0）。 2015年的一项调查研究表明，环境积极 效应与消极效应之间的量比关系还很难确认 （Greenblatt等人，2015）。该研究报告的作者 认为，移动出行的数字化转型对排放的影响介 于温室气体减排80%和排放增加三倍的区间之 内。这一巨大的结果差异归因于该领域的信息 数据采集匮乏，也揭示了进一步开展研究工作 的必要性。 德国联邦环境署的行动方案和政策 因此，联邦环境署计划未来在该领域开展 进一步的研究。第一项“交叉关系的案例研究” 聚焦“物流、（线上）贸易、生产”的关联。 而基础研究项目“交通的数字化——环境 和气候方面的潜力和风险”目前致力于研究“机 器人出租车”对于短途公共客运交通和整个交 通体系的影响程度。 未来的研究项目应侧重于促进数字化在交 通领域的应用：实时控制交通流，并鼓励多人 乘载的机动车，高效监测个人出行的行驶状态 （包括停车时间）。通过监控引导，至少可减少 因寻找停车位而引起的交通量。 除此之外，就网购和店内消费的环境影 响，也须建立初步的研究。下一步，联邦环境署 将提出一系列针对监管框架的建议，以期充分 利用交通领域数字化所带来的环保和气候保 护方面的裨益，同时降低风险。 37 4 围绕数字化的环境政策行动 4.8   环境兼容的能源基础设施4.0 数字化现状及其发展 退出核能，扩大可再生能源的使用，实现气 候保护的目标：多年来，有关环境保护和能源 之间关系的讨论从未停歇。数字化的重要性给 予该讨论一项新的议题，即：通过智能电网实 现智能的能源联网。该问题聚焦于未来愈发波 动性的可再生能源发电与用能端的智能联网。 《2014年-2017年数字议程》（Bundesr- egierung，2014）谈及了智能网络的建设、当 前分配网络的现代化改造和基础设施的扩建 （尤其是储能设备）。《能源转型的数字化法 案》已于2016年9月2日起正式生效（Bundesr- egierung，2014）。 该法案通过引入新的数字化测量和控制 网络——智能测量网关——定义了智能测量 系统的技术最低标准。数字化的测量和控制系 统作为赋能者，构成了柔性模式、柔性产品和 柔性市场的基础，同时也有助于可再生发电的 追溯。另外，小型的分布式发电厂也能因此降 低结算成本，能源数据可借助数字技术实时调 取，通过人工智能和大数据等应用改善控制。 38 4 围绕数字化的环境政策行动 立法领域的另一块基石是《信息技术安全法》 （BSIG），用以确保能源部门数据传递的控制 和数据保护。 能源基础设施的智能联网，尤其针对可再 生能源发电的波动电力，对电网的柔性和容量 提出了新的要求。可相互通信的智能网络一方 面能有效促进能源更为高效的使用，另一方面 也须审视该技术可能产生的回弹效应。 环保方面的机遇和挑战 恰恰在这方面——能源效率和可能出现 的回弹效应之间，存在着能源4.0在环境方面的 机遇和风险。智能电网有助于（特别是针对可 再生能源）实现更为高效和节约的用能（Hu等 人，2014）， 也就是说，有助于节能，并可长期降低家 庭和工业的能源需求。另外，我们也可以考虑 消费者自行发电，发展数据驱动的商业模式， 或者利用智能网络和楼宇自动化手段实现能源 需求的最小化。 结合了可再生能源发电后，在能源获取、资 源使用和能耗方面将存在改善环保的大量潜 力。尤其值得关注的是扩大社会经济效应时能 效提升的空间和可能出现的回弹效应。数字技 术借此改变消费者的行为，从而形成更大的社 会变革。例如，用于存储可再生能源的新型氢 能电池和其与电动汽车的结合，将改变人们对 运输交通工具的选择。 然而，在将这些领域的数字化作为影响深 远的未来发展主题时，人们却很少明确谈及数 字化对于环境和气候保护所带来的机遇和风 险。比如，智能电网方案需要新建基础设施，这 无疑要消耗额外的资源。 另一个方面则涉及到可再生能源发电在长 距离传输过程中的能源损耗。智能电网的运营 和维保最终会导致能源需求的上升。此外，还 存在非法侵入（Disabler）数字化测量和控制系 统的风险。 该领域存在潜在的回弹效应风险，需要相 应开展研究工作，以便我们能更好地评估对环 境的利弊影响。 德国联邦环境署的行动方案和政策 德国联邦环境署计划对能源领域数字化 做量化研究和整体性的审视，尤其应关注气候 保护方面可能形成的影响。此外，还应开发出 机遇和风险的评估方法，并将这些方法移植到 甄选出的应用案例上，例如运用在智能测量表 的推广上。 根据这些应用案例的成果，环境署将针对 能源行业数字化的不同应用领域总结出行动建 议，给予相应的评估结果。 39 4 围绕数字化的环境政策行动 4.9   数字化与环境友好型化工 数字化现状及其发展 数字化让化学制品的生产变得更为迅捷、 特别和高效。对于化学制品的安全性评估而 言，化工产业的数字化进程意味从原先的价值 创造链转变为价值创造网络，当然，这也对生 产流程和销售市场产生了影响。化工产业将上 述各类数字化应用归纳成一个概念，即：“化学 4.0”。 化工产业的许多企业借助数字流程对自 身的生产设施做了自动化改造。在此，大数据 （Big Data）的使用在各个领域都起到了最为 重要的推动作用，并且涵盖了从原材料获取到 产品设计、生产和消费再到废物处置的各个流 程阶段。 我们不仅能通过智能传感器来控制设备， 也能通过对大数据的分析评价有的放矢地操 控设施。实时数据越充裕，产品及所需化学制 品的生产和使用就更精准和更环保。 这类新应用和可能性也催生出新的工作领 域、商业模式和具有经济效益的新兴市场。化 学制药行业的企业因此规划在未来几年里为 数字化项目和新型数字化商业模式注入超过 十亿欧元的投资（VCI，2017）。 环保方面的机遇和挑战 化工产业的数字化不但创造了新的商业模 式，定义了新的工作范围和提供了新的服务内 容，也改善了产品、化学制品、材料及能源的替 代结构。这里包括了资源节约型的化学制品租 赁服务。所谓的化学制品租赁指的是制造商或 进口商并不售卖化学制品，而是将化学品功能 或化学制品本身作为一种服务提供给买家。使 用后，提供方将取回化学制品并负责对回收物 质进行符合环保要求的处理或废物处置。这样 做有助于优化化学制品的使用，提高资源效率 （OECD，2017）。化学行业的数字化可促进其 产品跨领域的应用，从根本上提高环保质量。 然而，要实现上述目标，基本数据和信息应旨 40 4 围绕数字化的环境政策行动 在提高化学制品对于人和环境的安全性，这些 数据和信息的传递也应贯穿整个流程和价值 创造链条，并涵盖单件产品。传递的信息包括 化学制品、材料和产品的温室气体排放估值、 资源消耗和交通运输（长途运输可能性估值）， 以及改善已知高危化学品的可追溯性。这一方 面的努力也可提高所用资源和工艺流程链条的 透明度。若能追溯和检验化学品的资源消耗量 和工艺流程链条，这无疑对于评估化学4.0对人 类和环境的影响而言是一大增值。 此外，旨在深入了解材料的化学组成（例 如复合材料）、改进特定规定对于材料危险 特征的可追溯性等的改进措施也能提高化学 制品的材料回流比例。例如，废物管理领域 的智能技术可根据欧盟化学品法规（EU-VO 2006/1907 / EG）REACH《化学品注册、评估、 许可和限制法规》，针对工业化学品的管理， 就农药（农药和杀虫剂）、肥料、药品，洗涤剂 和清洁剂及纳米材料生成重要的数据，从而使 化学制品和资源的使用更加有效和安全。数字 技术也能优化工作流程，使文档记录变得更加 便捷，从而提高企业环境管理和环境报告的质 量。除了上述优势，也不容忽视正在加剧的现有 环境问题，以及即将产生的全新环境风险。 德国联邦环境署的行动方案和政策 化学品安全性因化学行业的数字化进程 而面临着一系列的挑战，挑战涉及到方方面 面，针对参与方和企业的政策框架条件应当在 此发挥促进和监管的作用。很重要的一点是， 化学专业的培训和再教育必须教授数字化的内 容，并且在教学中强调可持续性的重要性。 除了化学制品本身和危险物质管理及一般 数据管理之外，环保政策的重点主题还应涵盖 资源效率（材料和能源）、二次原料和回收、可 追溯性，以及产品、应用和消费者信息。 数字技术提高了可用数据的数量，也孕育 出各种不同的行动方案。随着化学4.0的数据 可及性日益增强，（短时内的）数据和信息联网 有助于我们在上述重点领域收获更多的新知 识。为此，政策框架的设立必不可少，以确保 所有参与方都能访问这类数据。数据和信息在 量和质上的提高，以及环境相关重点领域内的 数据联网程度提升，有助于通过实践变革而对 生态、资源效率和可持续性产生积极的影响。 《欧盟化学品注册、评估、许可和限制法规》 （REACH）已经将关注点瞄准上述的重点领 域，消费者信息因此得到改善，数据的操作和 收集连同重要信息的访问有了长足的进步。若 要在数字化进程中进一步提高化学制品的安 全性，我们就要始终保证化学品各方面信息系 统的联网，并容许信息系统在这些不同领域得 以应用。 尽早识别机会和风险，并相应做出应对， 化学领域的数字化由此可在环保、健康、教育 和食品领域发挥积极的作用，并在这些领域提 高可持续性，以实现整个行业的化学品安全保 障。1 1 文中化学制品的概念主要指物质和混合物。文中的“材料”和“产品”概念涵盖了其 他组合形式的化学制品。 41 4 围绕数字化的环境政策行动 4.10   绿色农业4.0 数字化现状及其发展 机器人挤奶，无人机丈量农田，自动驾驶 的飞机控制农药和灌溉：与社会发展大潮一 样，从种植业到畜牧业，农业也深受数字化 的影响。德国信息经济、通讯和新媒体协会 （Bitkom）对德国农户进行的一项调查问卷表 明，三分之二的受访者认为数字化为他们的企 业带来了未来发展的契机（Bitkom，2016）。 当前已有将近40%的农户正使用高科技的 农业机械，51%的农户运用数字化的自动喂养 机。数据采集、传输和处理领域的发展异常迅 速。绝大部分的农场主有意愿提供企业数据， 以期减少行政官僚的花费，简化流程。 在种植业中发挥重要作用的精细农作技术 及畜牧业流程的自动化得到了广泛的应用。从 企业经济学的角度来看，农业的数字化可以提 高效率和生产力。 2016年9月13日德国农民协会主席团的一份 意见书中写道：“农业生产的数字化是一场孕育 着无限机会的发展大潮，为资源节约、保护气 候的农业经济发展及有利于动物健康的畜牧 业工艺提供了巨大的应用空间”（DBV，2016）。 若以可持续农业4.0的角度来看数字化发展，可 以发现，该进程的机遇和风险并存。 环保方面的机遇和挑战 未来，可精准调配的资源使用无疑蕴藏 着环境保护的巨大潜力。例如，精细农作有利 于更为精准地播种，精确施肥（同时减少施肥 量），以及更高效地控制农田的灌溉，从而降低 肥料、农药和动力燃料的用量，减少环境的负 担。 另一方面，农业与其他领域一样面对着数 字化的种种挑战，包括数据主权、数据保护和 负面社会影响的问题。因此，在全社会范围的 讨论和在立法过程中，应始终将农业纳入考量 范畴。 将数字化运用到哪种类型的农业，这是在 改善农业环境影响的过程中起到关键作用的一 大问题。若一味不问利弊的推行，数字化只会 让单纯关注效率和产出、损害环境的农业生产 方式愈演愈烈。极端情况下，节约的资源甚至会 导致密集农作的规模进一步扩张（回弹效应） 。倘若在数字化管理中不明确强调应降低农业 所造成的环境影响，未来农业用地的多样性 将遭到削弱。此外，肥料用量过度的现象之所 以存在，往往并非源于肥料的控制不够精准， 而是归因于超过土地比例的过度密集型饲养。 这个问题无法借助数字化来解决。另一方面， 数字转型也的确为造就一个农业产出稳定、兼 具生态功能的农业系统提供了丰沃的土壤。借 助可反映地貌、营养成分、土壤状态和气候的 可用数据，即便是非常复杂或小规模的种植系 42 4 围绕数字化的环境政策行动 统，我们也能轻松对之了如指掌。轮作、间作和 土地耕作方法能以最佳方式适配当地的实际 条件。轻便机器人可自动完成工作步骤，同时 减少土地耕作对环境造成的伤害。未来在实现 对田间单株植物的准确识别后，我们能够在促 进农作物生长的同时，保留无害的杂草，根除有 害的伴生植物。而在畜牧业方面，更为完善的 数字化控制下的动物健康系统可减少药物的 使用，从而降低对环境的干预和负面影响。 德国联邦环境署的行动方案和政策 数字化只能成为改善农业环境影响的工 具，带动必要的农业结构转型，建立多功能、可 持续、适配周围生态系统的农业体系。与此同 时，进一步的发展不得为少数大企业所左右， 不能以这些公司的经济目标（部分目标相互矛 盾）为推动力量。 为了防止形成市场垄断，避免农户对于少 数几家肥料、种子和技术企业集团的依赖，必 须在传感技术、数据传输、数据处理和决策支 持领域确保有多样化的参与方积极参与。除此 之外，农场主也应当获得技术专有知识方面的 培训和进修机会，加深他们对数字技术的认 识。要长效实现上述目标的前提是设立关于数 据主权的明确法规和私营企业规定，建设服务 于大数据（Big Data）的独立基础设施，开展独 立研究，提供咨询和资质培训服务，建立开放 型的数据模式，以及在农村地区保证稳定的网 络覆盖。 图 6 农业领域对数字应用的兴趣 84% 感兴趣 37% 48% 58% 60% 11% 0% 20% 40% 60% 如果能因此获得经济补偿 如果能通过此方式支持科研 如果能与其他公司匿名比较 如果这意味着 更简化的行政流程 我原则上同意 1% 不了解 15% 不感兴趣 资料来源：德国信息经济、通讯和新媒体协会（Bitkom）的研究项目 43 4 围绕数字化的环境政策行动 4.11   资源节约的水管理4.0 数字化现状及其发展 “水管理4.0”概念涵盖了水管理领域中大数 据、模拟技术或人工智能等数字技术所形成的 各类变革。水管理包括超过百个泵站组成的、 用以调控大城市水务和废水系统的复杂网络。 数字化在建设可持续和资源节约型水管理体系 方面可以发挥重要的作用，有助于应对这一系 列的未来挑战。正因为应用范围十分广泛，目 前还无法估算出数字化在该领域可为公民和环 境带来福祉的潜力大小。 借助智能水表，在为水厂和废水处理厂的 泵和机组配备数字化基础设施后，我们可以发 现水供给和废水处理供给网络及消费者所面 对的可能问题，并通过按需控制显著提高上述 设备的能效。 在谈水管理的数字化进程时，同样绕不开 跨部门数据收集和数据使用的全面变革问题。 举个例子，水管理领域的集成式数据采集能够 提供关于地下水营养成分更为细致的信息。数 字化为该领域提供的多维度解决方案仍在起 步阶段，还未真正实施或还未着手实施。 44 4 围绕数字化的环境政策行动 环保方面的机遇和挑战 水管理如今面临着气候变迁、人口变化和 与时俱进的技术革新所带来的新挑战。挑战包 括暴雨灾害，以及须从废水中去除的新的污染 物质。现今的供水和下水系统设计应当尽可能 灵活，能够根据短期变化做实时调整，并结合 预测做好应对准备。为此，下水系统、水处理、 降水与流域管理领域的各类基础设施应当联 网，形成一个整体系统。 该系统须包含所有必需的元素，并将它们 有机地连接起来。此外，地方基础设施也应考 虑如何将“水管理4.0”系统集成到其他新型的城 镇结构中，或者让两者连接成为网络。水管理 与农业等其他领域的结合一样十分重要，这决 定了数字化是否能为改善环境做出贡献。要完 成上述任务，除了可信的数据基础、信息技术 工具、智能和联网的设备控制系统之外，数据 保护和系统保护也非常关键。随着系统复杂性 的不断提高，上述问题的重要性与日俱增。 德国联邦环境署的行动方案和政策 数字化能够改善资源使用，促进水管理的 绿色发展。在此重要的一点是，水管理的发展 不能将邻近产业（例如农业）和部门挂钩挡在 门外。须确保水管理目前取得的骄人成绩即便 在面对未来挑战（灾害性降水增多，人口变迁） 时依旧得以续写，并且能够进一步提高效率和 实现更大范围的普及。与此同时，水管理的相 关数据应服务于能源部门或城镇空间的改进 措施，或在其他行政管理层面找到用武之地， 同时也可以考虑在此基础上创建新型服务。环 保政策可以通过设立跨部门的数据应用框架 条件和定义使用目标，为实现上述目标奠定坚 固的基石。德国联邦环境署在此担负着协调的 任务，应在不同利益集团中间扮演中间人的角 色。 45 4 围绕数字化的环境政策行动 4.12   数字环保教育与可持续发展教育 数字化现状及其发展 传统的环境教育遵循着一个理念，即：教 育人们如何带着责任意识地对待环境和自然 资源。1992年在里约热内卢举行的世界大会 上诞生了《21世纪议程：联合国可持续发展》 （UN，1992），环境教育随之发展，现已根植于 国际教育运动“可持续发展教育”（ESD）之中。 联合国教科文组织在最新发布的ESD文件《可 持续发展教育》（UNESCO，2019）中定义了到 2030年可持续发展相关教育的开展流程。除了 接触和认识各种不同的生活现实、改善经济增 长和可持续性两者的平衡关系之外，数字技术 也成为规划的重要组成部分。例如，课堂教学 领域的智能解决方案有助于节约能源。当然， 数字化并没有卸下教师肩上的责任：须重点关 注节能这一基本原则本身。新技术是通往目标 道路上的有利工具，但使用的前提是，我们应 当带着批判性的眼光审视这些技术是否满足可 持续性的要求。 可持续发展教育首先应当赋能于人，让可 持续性的意识根植在生活方式中，塑造未来的 能力是可持续发展教育的核心。环境教育和可 持续发展教育已经在传统的教育领域深埋下 根基，如：学校组织的实践项目周活动、校外教 育机构举办的非正式宣传活动。 德国联邦政府“全球环境变化”科学咨询委 员会（WBGU）在关于“大转型”的专家意见报告 （WBGU，2011）中也强调了研究和教育机构 开展转型和变革教育的重要性。除了教授以可 持续性为导向的知识之外，旨在保护气候的数 字技术及这类技术的研发、应用、评判和普及 也应纳入教学内容之中。在此，我们必须考察 数字产品及服务可能产生的全球性和社会效 应，以及它们对于气候的影响，同时开发新型 的可持续数字解决方案。 这一点非常重要，因为教育正因数字化进 程而经历着巨变。教学工作越来越多地走到了 线上： 网课、大规模在线开放课程、网络研讨 会、虚拟学院、Moodle课程、学习类的应用程 序App和校园云（HPI，年份不详）只是数字化 教学环境的几个例子。信息检索也逐步向线 上转移，借助搜索引擎、网络数据库或者线上 图书馆。以上种种为数字化的环境教育和可 持续教育开拓了丰富多样的应用领域。幼儿 园、中小学、大学和休闲娱乐场所都可以使用 数字化的教学产品。路德维希堡师范学院、 班贝格大学和德国青年旅社管理中心的项目“ 觅得多样性——利用移动媒体探索生物多样 性”项目（https://biodivlb.jimdo.com/）为下榻 46 4 围绕数字化的环境政策行动 青年旅社的青少年和儿童提供智能手机和平 板电脑上的生物多样性游戏。线上游戏《景观 消消乐》以游戏的方式讲述了可持续的土地 使用（https://www.letsmap.de/letsmap/index. php）。 在成人教育和进修课程领域，数字化通过 线上课程和数字教育项目呈现了数字环境教育 和可持续发展教育的新天地。 环保方面的机遇和挑战 我们看到了改善环境的契机，也看到了 其潜藏的风险。数字教育服务一方面让更多人 能够接触到环境教育并从中受益，在理想情 况下，用户能够增长见闻。然而，这类数字服 务需要消耗更多的资源。机构必须添置或更 换新的信息通信技术设备，《德国数字协定》 （BMBF，2019）也指出了技术更新的必要性。 同时还必须改进和稳定宽带网络的访问。上 述措施都将增加材料和能源的消耗量。但另一 方面它也能节约材料，因为数字服务可以替代 我们原先使用的一部分材料，从而达到节省木 材、水资源和能源的效果。目前，关于数字化、 数字环境教育及其对环境的影响这三者的研 究项目寥寥无几。通过数字化措施来评价教学 和个性发展，这一点也十分重要。 德国联邦环境署的行动方案和政策 未来几年的研究重点主要放在两大问题 上：一、教育数字化所形成的生态损益核算， 二、新的数字和线上课程专家并没有经过专 业的师范教育，因此需增强教学部分，以达到 平衡。我们建议在此可以借鉴创意学、神经生 物学和脑科学的跨学科方法。有人会问，二进 制编程中的学习是否真能培养面对转型和对 待不确定性时所需的塑造能力和多义性理解 能力，这样的学习是否会造就非黑即白的无 差别思维模式？各类研究指出，学习是创造意 义和开发自我评价系统的一种积极的脑过程 （Gebauer等人，2005）。只有这样才能提高和 发展社会能力，其中就包括对于尝试和即兴创 作的欲望和信息。 认识到数字媒体和应用在教育领域带来的 裨益之余，我们不能把数字化简化为技术配置 和技术驾驭，而应该将“数字化引领社会变革” 作为专业话题来探讨，并积极参与这场转型的 塑造。因此，环境教育数字转型的各种形式和 矛盾都需要我们批判性的探索。 这意味着，应从生态设计、淘汰废弃和 简约消费等资源节约的角度来看数字教育 技术，并将这些议题融入学习内容，与学生 一同探讨这类话题。另一项挑战在于如何让 数字化转型符合联合国的“可持续发展目标” （UNESCO，2019）。例如，怎样的数字环境教 育才能兼顾环境保护和向所有人平等开放的可 及性（不让任何人掉队），最终实现自身的可持 续？ （在存在相应技术前提条件的情况下）学 校的环境教育应充分利用数字化带来的各种 可能，同时也须加强学生的数字能力。因为只 有当学生理解了技术背后的机制，他们才能追 问这些技术的可持续性问题。教师的数字能力 一样需要得到加强，同时也有必要与教师一同 探讨和评价可持续发展教育的适用性。总的 来说，我们应充分反思数字环境教育和可持续 发展教育，将技术潜力与教学结合为有机的整 体。 服务于环保政策和 行政管理的数字化 5   48 5 服务于环保政策和行政管理的数字化 服务于环保政策和行政管理的数字化 数字化不仅为第四章聚焦的环境政策行动 领域带来了环境和气候保护方面的机遇和风 险。在对数字化做整体性的探讨时，政府环保 部门本身也是数字化行动目标的一部分，这是 因为数字化也改变了环境政策与行政管理部门 的工作方式，牵涉其在数字化世界中高效开展 工作的问题。 这些部门不仅应在自身工作中利用好数字 化创造的机会，也应将将其利用在与市民的沟 通上。在这方面，数字化为稳定持续且可信的 数据收集、分析和评价创造了新的可能。与此 同时，虚拟现实和增强现实等数字技术不仅保 证公众可以获取环境相关的信息，还提供了信 息获取的新体验，从而促进了对话，加强了人们 的环保意识。 然而：数字化不仅仅只是工具，环保部门 必须始终在工作中贯彻可持续发展的理念。要 做到这一点，所有进程都应从一开始就关注环 境保护的问题。另外，环保部门须审视自身的 工作方式，从数据采集到数据分析利用再到对 外宣传的过程中，应始终注重环境保护、数据 保护和公民参与，并积极建立可持续的工作模 式。其中最为主要的是环境监测和环境信息， 以及“电子政务”领域。 49 5 服务于环保政策和行政管理的数字化 5.1   数字化、环境监测与信息 数字化现状及其发展 环境监测及信息系统一般需要收集、筛选 和分析大量的数据。随着数字化的发展，上述 任务越来越多地依靠数字技术来完成。在环境 监测和环境信息的数字化方面已有基本的法 律框架，其中包括《环境信息法》（UIG，第1条 第1款）、《信息自由法》（IFG，第11条第3款）、 《电子政务法》及《开放数据法》（EGovG，第 12a条），以及旨在实施所谓《INSPIRE欧盟空 间信息基础设施建设指令》（欧盟指令2007/2/ EG）的《地理数据访问法》（GeoZG，第1条） 。此外，还存在一系列欧盟专业指令和各国相 应的实施法案。国家和欧盟层面的框架立法 重点关注欧洲范围内的地理数据基础设施建 设，“传感器观测服务”（SOS）几乎实时地在线 上传输测量网络（例如联邦和联邦州的空中测 量网络）的数据。地理数据基础设施负责监测 数据提供和利用的统一和简化。未来，远程卫 星遥感技术将在环境监测的数字化过程中发 挥更大的作用。欧盟哥白尼计划（Copernicus- Program）中的“哨兵卫星系列”（Sentinel）及与 之挂钩的各项服务如今已在输送大量重要的 信息。 这些信息有助于检验农业等领域欧盟指令 的遵守情况。环境监测领域的数字化（比如通 过欧盟空间信息基础设施建设指令）确保了数 50 5 服务于环保政策和行政管理的数字化 据在欧洲范围内的可比性。数据提交逐渐告别 了欧盟国家主动提供的模式，而是由欧盟委员 会或者欧盟环境署来“提取”。卫星远程遥感具 有地区覆盖面大和复现率高的特点，无需对数 据进行额外的处理。 环保方面的机遇和挑战 尽管环境监测和环境信息一直以来都依赖 数据（数字信息），但是数字化对环境监测进 一步发展的贡献是不言而喻的。随着远程遥感 系统的传感技术、小型卫星、带有微型传感器 的无人机技术、无线和移动传感网络及系统的 发展，市民知识普及活动（市民科学）的开展， 以及（自动化）数据分析、评价和展示方案的改 进，对环境参数进行全球性持续采集将成为可 能。但不可控制的小型卫星是潜在问题，这类 小型卫星一开始的设计就注定它们将作为“宇 宙垃圾”滞留在运行轨道中，对其他飞行器造成 威胁。. 数字化有助于提高环境信息和知识传播 的效率，扩大传播的影响范围，可以有针对性 地传播到相应的目标群体。环境信息可以通过 社交某媒体网络或智能（家居）助手更快地使 消费者知悉。未来，新型的网络工具将使环境 信息的呈现朝着互动、叙事、综合主题和个性 化的方向发展。增强现实和虚拟现实等技术革 新（通过虚拟现实眼镜将信息以数字形式呈现 在视野之内）能够让环境信息的感知有更高的 质量。 然而，新的传播渠道也可能造成用户信息 过载。若信息深入用户的日常生活，他们可能会 觉得自己遭到了操纵，被左右了思想和行动。（ 环境）信息的私人供应商涌现，加剧了竞争，这 也是不小的挑战。 德国联邦环境署的行动方案和政策 联邦环境署针对环境监测确定了一系列不 同的行动方案。第一项任务是借助数字技术有 针对性地采集环境相关的数据，同时提高数据 的质量。卫星传感器的进一步发展在此起到了 非常重要的作用。更高的分辨率和更广阔的光 谱频道结合了相应的原位信息后，能够进一步 改善环境监测的质量。 此外，德国联邦环境署的网站上已经有较 多的环境信息（电子版手册和联邦环境署的网 上数据库），提供了所有环境主题相关的信息。 我们在此用一些例子直观地说明。在德国联邦 环境署的网站上，公众可以找到德国环境核心 指标的概览，以及当前空气污染物浓度的详细 信息。2019年夏天还将推出一款环境空气质量 的App应用程序。“项目集锦”（Tatenbank）一栏 则汇聚了全国各地的气候保护项目，收录了大 批旨在应对气候变迁的最佳实践案例。污染物 排放和排向索引及专门为此设立的网站“www. thru.de”整合了不同来源的污染物排放、垃圾处 置和排放信息。 我们的目标是向公众和决策者更快、更高 效地提供现有信息。为此，我们采取了一项重 要举措，通过国际项目来实现欧洲范围内统一 的环境监测，比如在实施欧盟空间信息基础设 施建设指令（INSPIRE，EU-RL 2007/2/EG） 51 5 服务于环保政策和行政管理的数字化 的过程中，为欧洲建立统一的地理数据基础设 施。INSPIRE指令旨在在欧洲范围内统一数据 的采集和评价。 到目前为止，欧洲国家仍然各自为政，采用 不同的方法。然而，一旦遇到紧急事件，人们需 要尽可能迅速地完成环境信息的跨国传输。例 如2010冰岛的火山爆发事件，许多国家都依赖 于天气和环境空气质量的数据。在缺少统一标 准的情况下，各国决策者需要花费大量时间来 解读所需的数据。为了能在类似情境下更为迅 速地采取行动，欧盟须建立统一的环境监测标 准。德国联邦环境署也参与了该项目。 第三，数字化可以加强有针对性的监 测。在德国国内，德国地理平台（Geoportal Deutschland）以地图服务和元数据的形式提供 了联邦环境署地理数据基础设施（https://gis. uba.de/ website/umweltzonen/index.html）的 环境监测结果。联邦环境署同样也活跃在世界 的环境监测舞台上，因为上述数据也会传输到 GEOSS门户（全球地球观测系统）。在哥白尼 欧盟地球观测计划中，卫星数据的当前体量估 计为每年10PB（DLR，年份不详），这些待处理 的庞大数据量需要云解决方案的助力。 如果负责数据处理的计算中心满足绿色环 保信息技术的规定，这将对二氧化碳减排起到 积极的作用（参见行动领域：“环境兼容和资源 节约型的信息与通信技术”）。这方面的主要挑 战包括如何确保数据质量，解决巨大数量数据 的处理，以及高效计算中心、算法和软硬件产 品的开发和运营。 第四，数字化能够让数据的提供和传播做 到因人而异，有的放矢，在与社会人群的对话 中加入新的理念和内容。德国联邦环境署将 在其信息服务中逐步补充新功能和新的信息 内容。机构的研究计划重视用户期待和用户体 验，从而确保影响范围的最大化和针对不同用 户群体的信息传播实现最优化。此外，中期研 究计划（包括具体的应用实例）将分析虚拟现 实和增强现实在环境信息传播方面的潜力。德 国联邦环境署已经通过自身的网站和社交媒 体平台与公民、科学家、决策者和其他目标群 体开展交流，向他们介绍机构的工作情况并提 供环境信息。 第五，联邦环境署以不同的媒介形式，提 供充足、有理有据和可信的数据及分析结果， 以抵御公共讨论和辩论中蓄意操纵和错误信息 （比如社交机器人，社交媒体中以偏概全或不 充分的信息）的风险。第六，便捷的数据访问和 数据可比性可简化环境法规的执法，降低数据 获取的花费，也让数据解读更为简单。此外，公 众也能更便捷地参与环境相关的决策。 52 5 服务于环保政策和行政管理的数字化 5.2   电子政务和公民参与 数字化现状及其发展 “电子政务”（E-Government）的名称表示， 数字化不单单影响着企业和市民社会，也逐步 改变了公共行政，以及行政部门与个体之间的 相互关系。改变之一是技术解决方案的应用， 包括线上展示平台、数据和文档的接口、电子 邮件联系、社交媒体和电子办理流程。但电子 政务的目标远远不止于此。 电子政务旨在设立通畅的数字流程，更 快、更高效、更安全和更经济地完成公共政务。 流程变得更迅捷，交流更简便通畅，行政的整 体质量和效率由此得到提升。而对于公民和企 业而言，他们有了与公共管理部门联络的新途 径。因此，电子政务除了提升效率之外，也创造 了参与政策设计（数字民主）和提高民主决策 过程及行政管理行为透明度的新可能。电子政 务是德国联邦政府数字化战略的核心组成部 分。《电子政务法》（德国联邦议会公报，BT- Drucksache 17/11473）是一部旨在促进电子行 政管理和修订其他规定的法案，它连同2013年 起针对联邦、联邦州和地方的其他法律规定一 起构成了行动基础，旨在简化和促进行政管理 过程中的电子通信，提供更为便捷、用户友好 和更为高效的数字行政服务。该法案的核心主 要包括：: ► 规定行政部门必须建立电子通信渠道，包括 电子结算； ► 通过发布电子官方通告和公告单履行信息发 布义务； ► 规定必须对流程做文档记录和分析的义 务； ► 规定行政部门必须建立可读数据库，并管理 相应的“开放数据”. 环保方面的机遇和挑战 行政部门的数字现代化改革能够有效助 力环保措施的落实。据德国联邦政府称，用电 子账单代替纸质账单这一项措施就能减少一 半相关的二氧化碳排放，每年在联邦层面可以 减排大约6000吨二氧化碳（德国联邦议会公 报，BT-Drucksache 17/11473）。 通过整合行政服务、优化行政流程和改善 管理方面的合作，也能够减少对环境的负面影 响。比如： ► 环境法规的执法和履行环境政策的报告义 务改为统一的线上登记流程（例如“流程数 据加速器P23R”的发展）； 53 5 服务于环保政策和行政管理的数字化 ► 为公民、科学界和企业提供数字信息服务和 平台，促进公民科学项目的开展及项目的联 网； ► 制定方案，以改善公民在立法过程的政治参 与及协助工作。 重要的是，在为电子政务的整体架构寻找 解决方案时，须考虑到现有宪法原则及欧洲和 国家的法律基础，这类解决方案至少能够减少 既有的模拟和数字双结构，保障用户友好性、 数据主权与安全（Maas，2018）。 德国联邦环境署的行动方案和政策 数字化有助于实现便捷的公众参与。采用 数字服务后，公众能够更为简便地获得评估环 境相关决策所需的信息，例如借助《环境影响 评估法》规定的线上公开信息。 联邦环境署在一些执法过程中为申请人和 责任方提供基于网络的解决方案，帮助他们履 行义务（比如德国排放贸易管理局（DEHSt） ，《德国电池法》（BattG）和《德国废弃电子 电气设备法》（ElektroG），原产地证明登记簿 （HKNR））。另外，德国联邦环境署也为联邦 政府环评部门的审批流程提供支持，加强公众 参与。联邦环境署借助联邦层面的环境影响评 估门户（www.uvp-portal.de），与联邦审批部门 进一步完善该门户网站。公众参与的线上形式 为公众发表意见提供了便捷的途径。 数字化有助于地方上的环保和环保规划 措施的实施，包括地方政府的土地管理和地方 气候变迁应对效应的模拟。联邦环境署将在未 来几年为地方政府继续开发更多的数字服务， 包括开设网站“www.aktion-fläche.de”，建设”城 镇仪表盘”（urban dashboard），开发针对气候 应对活动的、跨政府部门的数字支持和集成式 的控制和评价模式。 移动应用（“App”）的规划和开发是数字服 务的一大分支。除了已经推出的主要针对专业 用户的危险物质防控App之外，还可以考虑为 普通民众和消费者设计移动应用服务，或者设 计一款嵌入气候数据的App，加强关于气候变 化问题的民众意识。这款App应用程序一旦与 个人行为联系到一起，就能计算出个人的资源 消耗足迹，针对个人的环保行为提出专门的建 议。 环保部门在2019年初组织了由德国联邦 环境、自然保护和核安全部倡议的“黑客松 （Hackathon）”活动，该活动的受众为积极致 力于环保的青少年。这项举动无疑是联邦政府 开拓的一条创新之路。旨在开发为环境减负的 应用，尤其是移动应用程序App的设计和开发。 政府部门已计划继续组织类似的活动。 未来，德国联邦环境署也将在电子政务领 域加强数字化间接环境效应的早期识别、观 察、评价和设计工作，进一步确保数字化有的 放矢地发展和合规的设计，加强环境保护和环 保政策的立法。这也包括深入考察环境保护和 （不足的）数据保护之间的关系，以及是否应 设立更具法律保障和用户友好性的、公开透明 的许可模式，将其作为自动化读取和获得行政 管理数据的依据。 展望 6   55 6 展望 展望 数字化对于环境保护及其政策而言，利弊 兼具。目前有关数字化的社会讨论大多只聚焦 于经济和法律方面，而联邦环境署希望能加强 公众对数字化在环境方面影响的意识。 我们致力于识别数字化的发展趋势和潜 能，确定其在各个领域所蕴藏的机遇和风险。 数字化逐渐融合不同的领域（例如耦合的基础 设施），产生矛盾的环境效应（比如智能测量表 的节能效果vs控制技术所需的原材料和能源） 。因此，必须考虑各趋势的共同作用及其相互 影响。在此基础上，我们可以通过环境政策塑 造可持续的数字化，将其有的放矢地运用于环 境保护。 数字化对于联邦环境署而言并非陌生的 领域，联邦环境署已在开展一系列的活动。我 们在研究工作、科学的政策咨询和执法过程中 一直坚持数字化的战略思想，在环境署提供的 信息和数据服务及其他活动中都在践行数字化 的应用。 在该领域继续开展能力建设也是一大重 要任务。联邦环境署认为，数字能力（“数字素 质”）是本机构所有员工未来必须具备的关键 能力。 数字化具有多样性和复杂性，发展十分迅 速。我们将致力于加强与经济界、科学界和公 民社会的交流，充分利用数字化提供的契机， 将其服务于可持续的发展，同时避免数字化对 环境产生危害。 参考文献  7   57 7 参考文献 参考文献 Anderson, M 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