الذكاء الاصطناعي والهواء الذي نتنفسه

الذكاء الاصطناعي والهواء الذي نتنفسه

الطابع الزمني: 16 أغسطس 2023 الساعة 1:48 مساءً
الذكاء الاصطناعي والهواء الذي نتنفسه، ذكاء بيانات PlatoBlockchain. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

يتمتع الذكاء الاصطناعي (AI) بفرصة إحداث ثورة في الجهود البيئية لمكافحة تلوث الهواء. إن تطبيقاته الفريدة تميزه عن التقنيات الحالية الأخرى، مما يجعله خيارًا مثاليًا على الرغم من بعض عوائق التنفيذ.

كيف يؤثر تلوث الهواء علينا؟

يعد تلوث الهواء مشكلة كبيرة لما له من آثار بيئية وصحية ضارة. يعيش العديد من الأشخاص في مناطق تعاني من مشكلات الجودة المستمرة. اعتبارًا من يوليو 2023، حددت وكالة حماية البيئة الأمريكية 15 مقاطعة تتجاوز مستويات التلوث الآمنة، مما يؤثر على ما يقرب من 21 مليون شخص.

ومع ذلك، قد تؤثر الملوثات على عدد أكبر من الأشخاص مما تظهره معظم الأرقام العامة. في عام 2023، قام مجلس الدفاع عن الموارد الطبيعية بتحليل بيانات وكالة حماية البيئة، وتوصل إلى نتيجة إضافي 8 ملايين أميركي استنشاق مستويات خطيرة من تلوث الهواء من السخام وحده.

لماذا نحتاج إلى حل جديد؟

يستنشق معظم الناس الملوثات والملوثات دون أن يدركوا ذلك. في الحقيقة، 90٪ من سكان العالم يتنفس هواءً بمستويات تلوث تتجاوز إرشادات منظمة الصحة العالمية. وهذه الإحصائية مثيرة للقلق، مع الأخذ في الاعتبار أن التعرض حتى على المدى القصير يمكن أن يكون له آثار صحية ضارة دائمة.

في حين أن تجنب الملوثات المرئية مثل الضباب الدخاني أو السخام قد يكون ممكنًا، إلا أن معظمها - مثل ثاني أكسيد الكربون أو أكسيد النيتروجين - غير مرئية للعين البشرية. يحتاج الناس إلى المساعدة التكنولوجية لاكتشاف هذه المشكلة وقياسها وإدارتها لتحسين صحتهم.

فالتكنولوجيا الحالية ببساطة لا يمكنها أن تعمل بالشكل الذي يحتاجه العالم. على سبيل المثال، اكتشف مكتب محاسبة الحكومة الأمريكية أن نظام مراقبة جودة الهواء في البلاد دون المستوى المطلوب. هو - هي لا توفر ما يكفي من البيانات ذات الصلة للباحثين أو الجمهور لاستخدامها بفعالية.

يريد معظم الناس حلاً تكنولوجيًا طويل المدى قادرًا على جمع البيانات الحديثة عن تلوث الهواء وتخزينها والتصرف بناءً عليها. عادةً ما تكون مثل هذه الأجهزة مكلفة ويصعب تثبيتها. ومع ذلك، يمكن للذكاء الاصطناعي تلبية هذه الاحتياجات وليس لديه نفس القيود.

هل يمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعد في التخلص من تلوث الهواء؟

يمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعد الناس في جميع أنحاء العالم على التخلص من تلوث الهواء. تزدهر هذه النماذج بالاعتماد على البيانات والتحليل الذكي، وهي عوامل حاسمة عند التعامل مع مثل هذه المشكلة المنتشرة على نطاق واسع. إنه ليس مجرد حل محتمل، فقد قام الباحثون والمهندسون في جميع أنحاء العالم بتطوير نماذج منفصلة كإثبات للمفهوم. 

على سبيل المثال، قام مهندسون من جامعة كورنيل بتطوير الذكاء الاصطناعي قادرة على قياس PM2.5 بدقة — جزيئات التلوث الدقيقة أصغر من عرض شعرة الإنسان — في المناطق الحضرية. في حين أن التكنولوجيا السابقة كانت ثقيلة وضخمة ومعقدة، إلا أن هذا النموذج بسيط ويمكن الوصول إليه.

كيف يمكن للذكاء الاصطناعي الحد من تلوث الهواء؟

يمكن للذكاء الاصطناعي اكتشاف مستويات الملوثات وقياسها وإدارتها للحد من تلوث الهواء. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يساعد في جهود البحث والصيانة لدعم التكنولوجيا الحالية.

منظمة العفو الدولية يمكن تحديد مصادر تلوث الهواء بدقةمما يسمح للوكالات البيئية الحكومية بالاستجابة بسرعة من خلال تدابير الاحتواء. ونظرًا لأن هذه التقنية يمكنها التكيف باستمرار مع المعلومات الجديدة والتعلم بسرعة، فيمكنها التفاعل مع التغييرات البسيطة في الوقت الفعلي. 

ويمكنه تنبيه الأطراف المعنية في حالة ارتفاع الملوثات فجأة أو ظهورها باستمرار في مناطق معينة. على سبيل المثال، لنفترض أن بلدة صغيرة بالقرب من مصنع إنتاج تتجاوز بانتظام مستويات جودة الهواء الآمن على الرغم من افتقارها إلى الطرق السريعة أو عدد كبير من السكان. بمجرد أن يوجه الذكاء الاصطناعي المسؤولين إلى المصنع باعتباره الجاني الأكثر احتمالا، يمكنهم تنفيذ سياسات تلوث الهواء لحماية صحة السكان المحليين.

  • مقاسات

ونظرًا لأن مستويات تلوث الهواء ثابتة بشكل عام ما لم يحدث حدث استثنائي، فيمكن للذكاء الاصطناعي التدرب بسهولة على الإحصائيات التاريخية والحالية للتنبؤ بالتغيرات المستقبلية. ويمكنه تفسير مجموعات البيانات الضخمة بسرعة للتوصل إلى استنتاجات دقيقة. 

ستكون التحديثات في الوقت الفعلي لقياسات الملوثات مفيدة للسلامة العامة. ومن خلال هذا النهج، يستطيع المسؤولون تحذير مجموعات سكانية محددة من الانخفاض الوشيك في جودة الهواء، وتحسين صحتهم. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يمنحهم المزيد من الوقت لاتخاذ الإجراءات اللازمة لحماية البيئة بشكل أفضل.

  • الإدارة

يستخدم معظم الباحثين الشبكات العصبية العميقة عند إدارة تلوث الهواء باستخدام الذكاء الاصطناعي. ليس من المستغرب، مع الأخذ في الاعتبار أنهم الحصول على أعلى معدل أداء من أي مجموعة فرعية أخرى. ونظرًا لأنها تعمل مثل العقل البشري، فيمكنها تحديد الحلول وتحديد أولوياتها لتقليل مستويات الملوثات.

نظرًا لأن أنظمة مراقبة جودة الهواء غالبًا ما تفشل في جمع معلومات كافية، فغالبًا ما يضطر الأشخاص إلى إجراء أبحاثهم الخاصة لبناء نموذج. ونتيجة لذلك، قد لا تتأثر دقتها الإجمالية. واستجابة لذلك، يمكن للباحثين استخدام الذكاء الاصطناعي لإنشاء بيانات تركيبية. 

AI يمكن أن تنتج مجموعات بيانات اصطناعية دقيقة مخصصة لاحتياجاتهم. وبدلاً من الاعتماد على المعلومات المتاحة للعامة، يمكنهم تدريب خوارزمياتهم بسرعة على إحصائيات واقعية للحصول على نظرة عامة دقيقة.  

  • الصيانة

يمكن للمهندسين العاملين في أنظمة مراقبة جودة الهواء استخدام الذكاء الاصطناعي للصيانة. على الرغم من أن هذه الطريقة لا تعالج المشكلة بشكل مباشر، إلا أنها تساهم في الحل. الاستفادة من التحليلات التنبؤية، أ يمكن لنموذج التعلم الآلي أن يعرض بدقة عندما تحتاج المعدات إلى الصيانة. وبما أنها في الأساس وحدات لجمع البيانات، فإن لهذا النهج فوائد دائرية. 

هل هناك عوائق أمام تنفيذ الذكاء الاصطناعي؟

يواجه الذكاء الاصطناعي بعض العقبات الكبيرة أمام التنفيذ، ويرجع ذلك أساسًا إلى عزل البيانات. المؤسسات البيئية غالبًا ما يتعاملون مع أبحاثهم بشكل مستقلمما يعني أنهم لا يشاركون النتائج أو الإحصائيات. تؤدي هذه الممارسة إلى مستودعات البيانات، حيث توجد المعلومات القيمة في جيوب صغيرة لا يمكن الوصول إليها. 

يمكن للذكاء الاصطناعي التنبؤ بمستويات جودة الهواء بدقة من خلال الإحصاءات التاريخية والموقعية وحركة المرور والطقس الموجودة بالفعل. ومع ذلك، تكمن المشكلة في أن كل شيء حاليًا يقع في صوامع. يمكن لظاهرة عزل المعلومات هذه أن تعيق التقدم نظرًا لأن النماذج تكون فعالة فقط عندما يكون لديها مجموعات بيانات عالية الجودة للتدريب عليها.

هل استخدام الذكاء الاصطناعي للحد من تلوث الهواء أمر محفوف بالمخاطر؟

على الرغم من أن الذكاء الاصطناعي هو الحل الأمثل لتلوث الهواء، إلا أنه ينطوي على بعض المخاطر. وقد يتدرب بناءً على بيانات غير دقيقة، مما يؤثر على أدائه. كما لا يتمكن الباحثون في كثير من الأحيان من اتباع منطقها لتشخيص المشكلات التشغيلية.

مشكلة الصندوق الأسود التي يواجهها الذكاء الاصطناعي غالبًا هي: ملحوظة بشكل لا يصدق مع الشبكات العصبية العميقة - واحدة من المجموعات الفرعية الأكثر شيوعًا التي يستخدمها الناس لمكافحة تلوث الهواء. وبما أنه يكاد يكون من المستحيل تتبع منطق مثل هذه النماذج، فإن الباحثين والمهندسين يخاطرون بأداء وظائفهم بشكل غير دقيق. 

ماذا يحدث عندما تحتوي بيانات التدريب على حسابات خاطئة أو تحيز أساسي؟ تزيد مشكلة الصندوق الأسود من فرصة بقاء مثل هذه الأشياء مخفية. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يجعل الصيانة الروتينية وغير المخطط لها صعبة لأنه قد يكون من الصعب تحديد مصدر المشاكل.

لماذا نستخدم الذكاء الاصطناعي بدلاً من التقنيات الأخرى؟

على الرغم من عيوبه، لا يزال الذكاء الاصطناعي هو الخيار الأمثل مقارنة بالتقنيات الحديثة الأخرى. على سبيل المثال، قد تستغرق عملية التثبيت واسعة النطاق لأجهزة إنترنت الأشياء (IoT) وقتًا طويلاً، وتكون باهظة الثمن بشكل لا يصدق ومن المحتمل أن تلحق الضرر بالبيئة. علاوة على ذلك، فهي ليست فعالة تقريبًا.

على الرغم من أن أجهزة استشعار إنترنت الأشياء فعالة من حيث التكلفة، تنخفض دقتها بشكل روتيني بسبب تداخل الطقس ومشاكل الدوائر واختلاط الملوثات. يمكن للذكاء الاصطناعي أن يستمر في العمل بكفاءة في الأحوال الجوية السيئة وتحديد الاختلافات الطفيفة إذا كان قويًا أو حصل على تدريب كافٍ. 

هل يمتلك الذكاء الاصطناعي إمكانات في هذا المجال؟

على الرغم من وجود عقبات متعددة أمام الاستخدام المكثف للذكاء الاصطناعي في مراقبة جودة الهواء، إلا أنه لا يزال من الممكن أن يكون ثوريًا في هذا المجال. وتتميز قدراتها التنبؤية والتحليلية بأنها فريدة من نوعها، مما يجعلها واحدة من التقنيات الوحيدة القابلة للتطبيق. بالإضافة إلى ذلك، فإن سهولة استخدامه وعمليته تجعله في متناول الجميع، وهو أمر ضروري عندما تكون معظم الجهود معزولة. 

قد لا يكون الحل الأمثل، لكنه من بين الأفضل على الإطلاق. إن تحديث المعدات لن يفيد سوى الباحثين وعامة السكان، لذا قد يكون تكاملها ضروريًا. بعد كل ذلك، 99٪ من الأشخاص حول العالم تنفس الهواء الذي يحتوي على مستوى معين من الملوثات الخطرة - يعد الحل السريع أمرًا بالغ الأهمية.

تنفس بشكل أفضل مع الذكاء الاصطناعي

وبما أن تلوث الهواء يمثل مشكلة كبيرة وواسعة النطاق، فإنه يحتاج إلى حل قوي. ويعد الذكاء الاصطناعي هو الخيار الأمثل في هذا السيناريو، مع الأخذ في الاعتبار أنه يمكن أن يعمل بشكل مستقل وبدقة كبيرة. وفي نهاية المطاف، فإن استخدامه على نطاق واسع يمكن أن يفيد العالم أجمع. 

الطابع الزمني:

اكثر من تقنية AIIOT