與其他尋求降低成本和增加收入的市場類群一樣，石油和天然氣行業也在考慮進行投資，將自動化、人工智能和機器學習視為可能的解決方案。根據區塊應用公司能源業務發展總監John Chappell的說法，“隨著社會正在經歷能源轉型并走向凈零排放的時代，該行業正在經歷許多變化，涵蓋了邊緣計算、物聯網設備、數字孿生、人工智能和區塊鏈技術，隨著信息技術的進步，石油和天然氣業務的數據量大幅增加。管理這些數據并將其用作戰略資產對公司的財務業績具有重大影響。”
 
圖1
根據 2021 年全球能源人才指數報告報出的消息，該行業面臨的最大挑戰是迫在眉睫的人才危機。該報告由能源，工藝和基礎設施領域的全球勞動力解決方案提供商Airswift和一家能源和工程行業就業網站Energy Jobline編制。調查顯示，五分之四的石油和天然氣專業人士在工作中感到不如2020年那么安全，42%的人認為，該行業在過去12個月里有所萎縮。然而，2022年的報告還將人才危機定義為該行業最嚴峻的挑戰之一，見圖2（石油和天然氣行業依賴于專業人才，他們可以預測潛在的危險，在危機發生之前采取措施）。

這些進展已經討論了一段時間。在一篇題為《我們所知道的石油工程的終結》的文章中指出，未來的石油工程工作量可能會減少，與今天的工作截然不同，下一代石油工程師將不得不滿足可持續發展和低碳排放的要求，以及從根本上提高生產力的需求，而這些需求只有人工智能（AI）和數字化才能使之推動。這表明我們需要重新審視石油工程師的大學教育以及職業發展和培訓的各個方面。
 
圖2
自動化和海上鉆井平臺
自動化對行業的未來至關重要。大多數海上生產平臺都是有人操作的。如果設備出現故障，有人就會對設備進行維修。如果公司已經擁有通過自動化方法不斷收集的數據，并對這些數據進行適當的分析，那么他們就能提前預測問題。例如，如果一個進程出現失敗，他們就能確定容器或管路的壓力達到其最大值需要多少小時。反過來講，這些信息可以提供在問題出現之前采取預防措施的能力。而自動化、人工智能和機器學習可為人們提供在問題發生之前解決問題的途徑。

從長遠來看，自動化也有利于行業發展。石油行業的工作人員通過查看和研究地震數據來開啟他們的鉆探進程，制定鉆井計劃，以及如何在鉆井、采油之前使所有的施工作業最為有效，然后就是在現場建立采油站或采油設施來處理和輸送這些采出的油氣資源。所有這些都是難以置信的高成本作業。如果這些作業能夠采用自動化操作，各類施工都進行適當的優化，那怕是微小的改變，都會提高行業的成本效益，并能節省大量資金。

行業特定問題
當涉及到安全問題時，該行業擁有接受專門和專業培訓的數據工程師其重要性不能被低估。一般的計算機工程師、數據工程師或數據科學家大都沒有石油行業的工作經歷，對該行業固有的安全問題并不了解。他們查閱數據庫，只查看數據。他們并沒有什么洞察力，也很少有能力領悟參數A與參數B有何關聯。

Chappell還指出，“供應鏈充斥著許多不同的數據源。這也將跟蹤計劃置于許多不同的孤島中，使企業有效組織和領悟這些數據成為一個挑戰。這種缺乏一致性的效果使眾多公司難以標準化他們的產出，這也使記錄和保存過程變得更加復雜。隨著各公司通過數字轉型從孤島模式轉向更多量身定制和集成的方法，加之隨著世界正在轉向新能源模式，能夠理解和認識這些新的數據源和解法將會對企業的可持續發展起到基礎性的作用。”
行業問題的解決方案來自合作和伙伴關系。實現這一目標的一種途徑就是行業的領軍者與提供數據科學和石油工程課程的學院或大學一起合作，幫助行業的領軍者們思考相關課程，見圖3（為了應對行業的人才危機，行業的領導者需要與學院和大學合作，讓畢業生能更好地為現實世界的挑戰做好準備）。學生們在進入石油和天然氣專業時，統計學和其他數據科學課程作為選修課可能會有所幫助。
 
圖3
 2017年，俄亥俄州、賓夕法尼亞州和西弗吉尼亞州的雇主和大學進行的一項行業研究，強調了在石油和天然氣行業招聘必要的畢業生等有關問題。根據該報告，很少有雇主為大學提供深入、持續或課程上的支持。64%的雇主報告說，他們沒有向大學提供任何教學支持，55%的雇主沒有為大學提供勞動力發展的物質或財政支持。只有17%的雇主提供了獎學金，另有17%的雇主表示提供了實習培訓的用品和材料。此外，很少有雇主為學生提供其他的激勵和幫助，比如為低收入家庭的學生提供現金支持、為現實和嚴苛的培訓提供所需的設備、或為共享空間和設備提供實驗室中心。

隨著雇主和大學之間的更多合作，還需要強調對行業數據科學家的進一步深入培訓。雖然未來行業數據科學家們可以培訓許多碩士課程，而還有更多的培訓中心不需要太多努力就可接受學員予以培訓，并可在幾個月甚至幾周內培養出合格的畢業生。但這種方法可能適用于其他行業，而不適用于石油和天然氣行業。一個原因就是這些課程幾乎沒有觸及所需的技術要求。

未來就是現在
盡管油價正在從疫情低點向上反彈，地緣政治正在推動價格上漲，與所有其他行業一樣，石油和天然氣行業仍將不斷地需要新的經過培訓的人才。通過在大學階段進行正確的教育和培訓，畢業生將更好地準備進入該領域。他們將進一步了解行業運作方式的基本概念；能夠利用他們的知識來解釋數據，以確保維持安全標準；并在這個成本極高的行業中就地震數據以及鉆井和完井業績做出具有成本效益的決策。

Chappell說：“該行業需要吸引應屆畢業生，不僅是傳統的石油天然氣公司，而是致力于建設一個低碳世界的綜合能源公司。這一挑戰將吸引最聰明和最有前途的人進入我們的行業，而這個新的人才庫為企業帶來的眾多見解只會推動技術創新。”

為此，數據科學的研究應包含在石油工程課程中。時代在變，重點正在轉向更多領域的自動化操作，畢業生需要利用機器學習。擁有石油工程學位的大學畢業生如果還精通數據科學，那將能更好地助推該行業的長期發展。