人工智能驱动的欧盟能源安全与可持续发展政策制定：一种精确、可解释、可验证的聚类分析方法

《Energy, Sustainability and Society》：Sustainable and secure energy development of the European Union: artificial intelligence-based approach for policymaking

　　本研究针对欧盟2050年脱碳战略实施过程中的能源政策制定复杂性，提出了一种基于人工智能（AI）的决策支持方法。研究人员利用聚类分析（K-means算法）对欧盟27个国家的13项能源安全指标（如CO2排放、能源进口依赖度、可再生能源占比等）进行十年期（2013-2022）数据分析，构建出精确、可解释、可验证（PEP）的能源安全分类模型。研究成功将欧盟国家划分为8个具有显著特征的能源安全集群（如"中度稳定型"、"高值下降型"等），并开发了人工神经网络（ANN）分类器（准确率达98.15%）。该成果为欧盟及其成员国制定差异化能源政策提供了科学依据，特别是在地缘政治动荡背景下实现能源安全与脱碳目标的平衡具有重要实践意义。

　　

随着欧盟将2050年实现碳中和确立为战略目标，欧洲大陆正面临前所未有的能源转型挑战。这个被称为"欧洲脱碳"的进程不仅涉及能源结构的根本性重构，还需要平衡经济竞争力、社会福祉和地缘政治风险等多重因素。特别是在新冠疫情和乌克兰危机后，欧盟能源供应格局发生剧烈变化，俄罗斯天然气断供导致能源价格飙升，多个成员国出现能源贫困现象。传统政策制定方法难以应对如此复杂的多维数据动态变化，而人工智能技术的应用又面临结果可信度不足的障碍。正是在这样的背景下，Mirjana Radovanovic等研究人员在《Energy, Sustainability and Society》上发表了一项创新性研究，提出了一种基于人工智能的能源政策制定新范式。

本研究采用了三个关键技术阶段：首先基于13个关键指标构建能源安全（ES）综合评估模型，通过归一化处理和加权计算（公式1）得到每个国家年度ES值；其次运用K-means聚类算法对欧盟27国十年期数据进行无监督学习，通过比较3-8个集群的划分效果确定最优分类方案；最后开发三层人工神经网络（ANN）分类器（14个输入神经元对应13个指标加年份变量，32个隐藏层神经元，8个输出层神经元），使用80%数据进行训练并在剩余20%数据上验证模型性能。

研究结果部分通过系统的数据分析和可视化呈现了重要发现。

聚类分析结果显示，将欧盟国家划分为8个集群最具解释力。其中集群0（包含捷克、克罗地亚、爱沙尼亚等9国）表现为"中度稳定型"，ES平均值-2.116，方差最小（0.071），表明这些前东方集团国家在能源转型过程中保持了相对稳定。

集群3（比利时、爱尔兰、希腊等6国）被标记为"低值微降型"，ES平均值-3.552，2020年后多数国家出现下降趋势。集群4（丹麦、法国、罗马尼亚）虽然ES平均值最高（-1.293），但呈现持续下降态势，被归类为"高值下降型"。

集群5（保加利亚、德国、立陶宛等4国）为"中度下降型"，ES平均值-2.797。特别值得注意的是集群7（卢森堡和葡萄牙）是唯一呈现上升趋势的群体，回归系数为0.0506，被标记为"中度微升型"。

研究还发现了三个特殊案例：瑞典独自构成集群2，其ES值最接近零（-0.218），稳定性远超其他国家；马耳他和塞浦路斯分别构成集群1和6，由于岛国地理特征和资源匮乏，ES值显著偏低（-3.386和-4.406），但呈现改善趋势。

分类器开发与应用部分展示了ANN模型的实际效用。经过80轮训练后，模型测试准确率达到98.15%。该分类器不仅能够将国家归入相应能源安全类别，还提供可视化解释界面，通过置信区间和极值范围展示特定国家指标与类别特征的对比情况。

这种设计使决策者能够直观理解分类依据，并深入分析各指标对总体结果的贡献度，实现了人工智能决策的透明化和可解释性。

研究结论强调，所有欧盟国家的ES值均为负值，这反映了13个指标中10个具有负面影响的实际状况。聚类结果揭示了欧盟内部能源安全状况的显著差异性，前东方集团国家整体表现稳定，而丹麦、法国等西欧国家反而出现持续下滑。研究提出的PEP AI成果为应对当前能源领域的复杂挑战提供了创新解决方案，特别是在欧盟绿色协议实施和地缘政治动荡背景下，能够为差异化政策制定提供科学支持。

该研究的重要意义在于成功克服了AI在政策制定中应用的主要障碍——可信度问题，通过聚类分析和神经网络分类器的结合，产生了精确、可解释、可验证的结果。这种方法不仅适用于欧盟成员国，还可扩展至候选国评估，有助于在入盟过程中优化其能源政策。随着欧盟经济竞争力面临挑战和能源贫困问题加剧，这种基于人工智能的政策支持工具为实现2050年脱碳目标同时保障能源安全提供了重要技术路径，为可持续能源发展领域的决策理论和方法论做出了实质性贡献。