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成果简介
近日，密西根大学环境与可持续性学院和土木与环境工程系徐明教授课题组在自然科学基金委期刊Fundamental Research发表了“Quantifying the impacts of COVID-19 on Sustainable Development Goals using machine learning models”一文。研究通过构建各类机器学习模型（支持向量机、随机森林和极限提升机），结合预测的GDP和人口等变量，量化了2020年至2024年新冠大流行对可持续发展目标（SDG）的进展影响。结果显示，2020年全球范围内整体SDG表现下降7.7%，其中12个社会经济SDGs表现下降3.0-22.3%，4个环境SDGs表现提高1.6-9.2%。到2024年，12个社会经济SDGs的进展将比大流行之前的轨迹滞后1到8年，而4个与环境相关的SDGs将获得额外的时间。此外，与发达经济体（AE）相比，这场大流行对发展中经济体（EMDE）的影响将更大。
引言
联合国为消除全球贫困、保护环境和确保人类和平与繁荣发展，于2015年设定了到2030年必须达到的17个SDGs。联合国最新的报告《还剩八年：可持续发展目标能否如期实现？》分析了新冠大流行对部分SDG的影响。然而，目前仍然缺乏针对大流行对SDG影响的全面定量评估。其主要原因是可持续发展目标指标之间复杂的非线性关系，导致传统的线性统计评估和预测模型效果不佳。与传统方法相比，机器学习方法可以更好地捕捉响应变量和预测变量之间复杂的非线性关系，从而提高模型的准确性。基于此，本研究构建各类机器学习模型（支持向量机、随机森林和极限提升机），结合国际货币基金组织与联合国的四种不同情景（三种大流行情景与一种无大流行情景）预测的GDP和人口变量，量化2020年至2024年新冠大流行对SDG的进展影响。具体而言，本项研究旨在关注两个研究问题。首先，大流行在全球层面对每个SDG有何短期（2020年）和中期（2024年）影响？其次，大流行对发展中经济体（EMDE）与发达经济体（AD）的SDG进展有何不同影响？
图文导读
图1：在大流行和无大流行情景下2020年SDG表现的比较。“Diff (%)”表示2020年大流行情景下SDG表现与无大流行情景相比的百分比变化，其代表了大流行对2020年SDG的影响。SDG表现根据2019年的数据进行标准化（2019年SDG表现=100）。
根据图1的短期结果显示，与同年的无大流行情景相比，预计2020年整体SDG表现下降了7.7%。就具体SDG而言，2020年与社会经济相关的12个SDGs的表现预计将下降3.0-22.3%，而与环境相关的4个SDGs的表现预计将增长1.6-9.2%。具体而言，SDG 8（体面工作和经济增长）在2020年的降幅最大，达到22.3%。SDG 8中所有六项具体SDG指标表现都呈现下降趋势。SDG 12（负责任的消费和生产）与SDG 13（气候行动）、SDG 14（水下生物）和SDG 15（陆地生物）的表现与同年的无大流行情景相比分别提高了9.2%、9.0%、5.9%和1.6%。
图2：大流行对SDG的中期影响。（a）2020年至2024年无大流行和三种大流行情景的SDG表现比较。四个与环境相关的SDGs使用不同的背景颜色进行区分。（b）2020年和2021年无大流行与三种大流行情景中的每一种的SDG表现差异。（c）在三种大流行情景下，到2024年每个SDG与无大流行情景落后的年数。
根据图2a和b的中期结果显示，2021年大流行情景1（S1）和无大流行情景之间的整体SDG表现差异仅为2.5，远低于2020年的7.8。这表明2021年与2020年相比，其SDG表现更接近于无大流行的情景。其主要原因是国际货币基金组织对2021年GDP年增长率的的乐观预测（S1）。然而，在2021年全球GDP停滞不前（2021年继续流行）的大流行情景下（S2和S3），2021年整体SDG表现与无大流行情景相比的差异分别达到6.4和6.5。长期的大流行减缓了经济复苏，从而减缓了全球可持续发展目标的进展。图2c显示，到2024年，在三种大流行情景中，全球总体SDG的进展将落后于原始轨迹1.9至4.1年，12个SDGs的进展将比大流行之前的轨迹滞后1到8年，而4个与环境相关的SDGs将获得额外的时间。
图3：大流行对EMDE和AE的SDG指标表现的影响。（a-c）在三种大流行情景下（S1、S2和S3）, 到2024年对SDG的影响。（d-f）在三种大流行情景下（S1、S2和S3），到2024年每个SDG指标落后于无大流行情景的原始轨迹的年数。
根据图3不同发达程度经济体结果显示，与2024年无大流行情景相比，EMDE和AE的SDG指标表现的中位数变化分别为-2.3%至-5.5%和-1.5%至-2.8%。AE跌幅最大的SDG指标是“商品和服务出口额（美元/人均）”（-7.4%至-7.5%）。指标“GDP增长率（%）”增幅最大（7.1%至28.1%）。对于EMDE而言，“制造业产值（美元/人均）”和“劳动力收入（美元/人均）”指标的表现将在2024年跌幅最大（-11.4%至-18.8%和-7.5%至-20.4%）。指标“能源相关碳排放量（kg/人）”的表现增幅最大。
小结
本研究构建了各类机器学习模型（支持向量机、随机森林和极限提升机），结合国际货币基金与联合国的四种不同情景（三种大流行情景与一种无大流行情景）预测的GDP和人口变化，量化了2020年至2024年新冠大流行在全球以及不同发达程度经济体层面对SDG的进展影响。
（1）2020年全球范围内整体SDG表现下降7.7%，其中12个社会经济SDGs表现下降3.0-22.3%，4个环境SDGs表现提高1.6-9.2%。
（2）到2024年，12个SDGs的进展将比大流行之前的轨迹滞后1到8年，而4个与环境相关的SDGs将获得额外的时间。
（3）2020年EMDE经济体受到大流行的影响几乎是AE经济体的两倍。
（4）EMDE经济体的复苏速度比AE经济体缓慢。
（5）到2024年，AE经济体的SDG表现将比EMDE经济体更接近其大流行之前的轨迹。
