与其他寻求降低成本和增加收入的市场类群一样，石油和天然气行业也在考虑进行投资，将自动化、人工智能和机器学习视为可能的解决方案。根据区块应用公司能源业务发展总监John Chappell的说法，“随着社会正在经历能源转型并走向净零排放的时代，该行业正在经历许多变化，涵盖了边缘计算、物联网设备、数字孪生、人工智能和区块链技术，随着信息技术的进步，石油和天然气业务的数据量大幅增加。管理这些数据并将其用作战略资产对公司的财务业绩具有重大影响。”
 
图1
根据 2021 年全球能源人才指数报告报出的消息，该行业面临的最大挑战是迫在眉睫的人才危机。该报告由能源，工艺和基础设施领域的全球劳动力解决方案提供商Airswift和一家能源和工程行业就业网站Energy Jobline编制。调查显示，五分之四的石油和天然气专业人士在工作中感到不如2020年那么安全，42%的人认为，该行业在过去12个月里有所萎缩。然而，2022年的报告还将人才危机定义为该行业最严峻的挑战之一，见图2（石油和天然气行业依赖于专业人才，他们可以预测潜在的危险，在危机发生之前采取措施）。

这些进展已经讨论了一段时间。在一篇题为《我们所知道的石油工程的终结》的文章中指出，未来的石油工程工作量可能会减少，与今天的工作截然不同，下一代石油工程师将不得不满足可持续发展和低碳排放的要求，以及从根本上提高生产力的需求，而这些需求只有人工智能（AI）和数字化才能使之推动。这表明我们需要重新审视石油工程师的大学教育以及职业发展和培训的各个方面。
 
图2
自动化和海上钻井平台
自动化对行业的未来至关重要。大多数海上生产平台都是有人操作的。如果设备出现故障，有人就会对设备进行维修。如果公司已经拥有通过自动化方法不断收集的数据，并对这些数据进行适当的分析，那么他们就能提前预测问题。例如，如果一个进程出现失败，他们就能确定容器或管路的压力达到其最大值需要多少小时。反过来讲，这些信息可以提供在问题出现之前采取预防措施的能力。而自动化、人工智能和机器学习可为人们提供在问题发生之前解决问题的途径。

从长远来看，自动化也有利于行业发展。石油行业的工作人员通过查看和研究地震数据来开启他们的钻探进程，制定钻井计划，以及如何在钻井、采油之前使所有的施工作业最为有效，然后就是在现场建立采油站或采油设施来处理和输送这些采出的油气资源。所有这些都是难以置信的高成本作业。如果这些作业能够采用自动化操作，各类施工都进行适当的优化，那怕是微小的改变，都会提高行业的成本效益，并能节省大量资金。

行业特定问题
当涉及到安全问题时，该行业拥有接受专门和专业培训的数据工程师其重要性不能被低估。一般的计算机工程师、数据工程师或数据科学家大都没有石油行业的工作经历，对该行业固有的安全问题并不了解。他们查阅数据库，只查看数据。他们并没有什么洞察力，也很少有能力领悟参数A与参数B有何关联。

Chappell还指出，“供应链充斥着许多不同的数据源。这也将跟踪计划置于许多不同的孤岛中，使企业有效组织和领悟这些数据成为一个挑战。这种缺乏一致性的效果使众多公司难以标准化他们的产出，这也使记录和保存过程变得更加复杂。随着各公司通过数字转型从孤岛模式转向更多量身定制和集成的方法，加之随着世界正在转向新能源模式，能够理解和认识这些新的数据源和解法将会对企业的可持续发展起到基础性的作用。”
行业问题的解决方案来自合作和伙伴关系。实现这一目标的一种途径就是行业的领军者与提供数据科学和石油工程课程的学院或大学一起合作，帮助行业的领军者们思考相关课程，见图3（为了应对行业的人才危机，行业的领导者需要与学院和大学合作，让毕业生能更好地为现实世界的挑战做好准备）。学生们在进入石油和天然气专业时，统计学和其他数据科学课程作为选修课可能会有所帮助。
 
图3
 2017年，俄亥俄州、宾夕法尼亚州和西弗吉尼亚州的雇主和大学进行的一项行业研究，强调了在石油和天然气行业招聘必要的毕业生等有关问题。根据该报告，很少有雇主为大学提供深入、持续或课程上的支持。64%的雇主报告说，他们没有向大学提供任何教学支持，55%的雇主没有为大学提供劳动力发展的物质或财政支持。只有17%的雇主提供了奖学金，另有17%的雇主表示提供了实习培训的用品和材料。此外，很少有雇主为学生提供其他的激励和帮助，比如为低收入家庭的学生提供现金支持、为现实和严苛的培训提供所需的设备、或为共享空间和设备提供实验室中心。

随着雇主和大学之间的更多合作，还需要强调对行业数据科学家的进一步深入培训。虽然未来行业数据科学家们可以培训许多硕士课程，而还有更多的培训中心不需要太多努力就可接受学员予以培训，并可在几个月甚至几周内培养出合格的毕业生。但这种方法可能适用于其他行业，而不适用于石油和天然气行业。一个原因就是这些课程几乎没有触及所需的技术要求。

未来就是现在
尽管油价正在从疫情低点向上反弹，地缘政治正在推动价格上涨，与所有其他行业一样，石油和天然气行业仍将不断地需要新的经过培训的人才。通过在大学阶段进行正确的教育和培训，毕业生将更好地准备进入该领域。他们将进一步了解行业运作方式的基本概念；能够利用他们的知识来解释数据，以确保维持安全标准；并在这个成本极高的行业中就地震数据以及钻井和完井业绩做出具有成本效益的决策。

Chappell说：“该行业需要吸引应届毕业生，不仅是传统的石油天然气公司，而是致力于建设一个低碳世界的综合能源公司。这一挑战将吸引最聪明和最有前途的人进入我们的行业，而这个新的人才库为企业带来的众多见解只会推动技术创新。”

为此，数据科学的研究应包含在石油工程课程中。时代在变，重点正在转向更多领域的自动化操作，毕业生需要利用机器学习。拥有石油工程学位的大学毕业生如果还精通数据科学，那将能更好地助推该行业的长期发展。