تعمیرگاه ستفیکس
پژوهشگاه فضای مجازی بررسی كرد؛

هوش مصنوعی چگونه مدیریت آب را تغییر می دهد

هوش مصنوعی چگونه مدیریت آب را تغییر می دهد

تعمیرکار: پژوهشگاه فضای مجازی با بررسی یافته های دانشمندان از شیوه های نوین مدیریت منابع آب، اعلام نمود: مطالعات نشان می دهد که تخمین میزان ذخایر آبی در آینده با استفاده از هوش مصنوعی ممکن می شود.


به گزارش تعمیرکار به نقل از پژوهشگاه فضای مجازی، آب از مهم ترین عوامل ضروری ادامه حیات در سیاره زمین است. با این وجود، از سالهای گذشته تاکنون، اهمیت مدیریت این منبع مورد غفلت واقع شده است. با افزایش نگرانی ها از روند سریع و ناگهانی وقوع خشکسالی ها و سایر شرایط کم آبی در نقاط مختلف جهان، دانشمندان به دنبال شیوه های نوین جهت مدیریت منابع آب هستند. پژوهشگران دریافته اند که باید رویکرد نوینی را جهت طراحی و نگهداری سیستم های مدیریت منابع آب موجود اتخاذ کنند. هم اکنون هوش مصنوعی بعنوان یکی از همین شیوه های نوین در مراحل ابتدایی رشد خود در مدیریت منابع آب است، که نمونه های اولیه کاربرد آن نوید بخش آینده روشن این فناوری است. کارشناسان هوش مصنوعی معتقدند این فناوری پتانسیل ایجاد تحولات گسترده در زمینه اقتصاد و بهره وری صنعت آب در مواقع افزایش تقاضای آب را دارا است. نخستین قدم در هر پروژه هوش مصنوعی صنعت آب، ایجاد قوانینی در ارتباط با نوع داده های جمع آوری شده است. به صورت کلی کیفیت داده ها یکی از مهم ترین عوامل ایجاد یک سیستم هوش مصنوعی پویا است. هوش مصنوعی می تواند به روش های مختلفی تعریف شود، اساساً تجزیه و تحلیل پیشرفته داده ها بوسیله ی یک کامپیوتر خیلی بیشتر از آن چیزی است که انسان به تنهایی قادر به انجام آن است. هوش مصنوعی الگوها را در داده ها شناسایی کرده و به صورت مداوم روابط بین متغیرها را شناسایی می کند. این فناوری همکاری بین انسان و ماشین را وارد مرحله جدیدی می کند، همینطور سبب می شود که نیروی متخصص روی فرآیندهایی با ارزش بالاتر متمرکز شوند و تجزیه و تحلیل های انجام شده توسط هوش مصنوعی را مورد بررسی قرار دهند. در مبحث مدیریت منابع آب، قابلیت مواجهه با چالش های پیش رو با استفاده از هوش مصنوعی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. منابع آبی در سطح جهان با چالش های عمده ای همچون رشد فزونی جمعیت، تغییرات شدید الگوهای اقلیمی و زیرساخت های فرسوده و ناکارآمد مواجهند. طبق گزارش یونسکو، پیشبینی می شود تا سال ۲۰۲۵ نزدیک به دو میلیارد نفر در جهان با کمبود مطلق آب مواجه شوند. ازاین رو مدیران سیستم های آب در حالیکه با مشکلات اساسی جهت تأمین هزینه تعمیرات سیستم ها و زیر ساخت ها دست و پنجه نرم می کنند، با یک نبرد دائمی جهت کاهش این معضلات و رعایت استانداردهای دقیق در جهت حفاظت از سلامت عمومی جامعه و محیط زیست روبرو هستند. هوش مصنوعی و کارآمدی سیستم های «آب دیجیتال» بر خلاف تصور عموم که گمان می کنند، آبی که هر روز از شبکه های لوله کشی منازل عبور می کند، فقط یک آب معمولی است اما با یک نگاه واقع بینانه متوجه می شویم این آب حاوی اطلاعات بسیار ارزشمندی است که به صورت متوالی در کنار آن جریان دارد. امروزه خیلی از ناکارآمدی های سیستم های آبرسانی به صورت متوالی با استفاده از سیستم های تحلیلی مبتنی بر هوش مصنوعی مجهز به سنسورهای اینترنت اشیا بررسی می شود، که ترکیبی به اندازه کافی قدرتمند جهت پیگیری، پیشبینی و پاسخگویی مستمر به سطوح تقاضای منابع آبی را ایجاد می کنند. هم اکنون از سیستم های تحلیلی بعنوان مؤثرترین و کارآمدترین روش های مدیریت منابع آب یاد می شوند. از سیستم های تحلیلی مبتنی بر هوش مصنوعی که به طور گسترده بعنوان «مدیریت هوشمند منابع آب» یا «آب دیجیتال (آبی است که با تجزیه و تحلیل داده ها، مدلهای رگرسیون و الگوریتم های احتمالی مدیریت می شود)» عنوان می شوند، هوش مصنوعی را در بطن شیوه نوظهوری جهت مدیریت منابع آب قرار می دهد. این سیستم های تحلیلی، اطلاعات اولیه و هر عاملی که در سرتاسر سیستم جریان دارند را مورد تجزیه و تحلیل قرار می دهند، در عین حال عناصر یادگیری ماشینی امکان عرضه بهترین پاسخ به محیط پیرامونی را فراهم می کنند. هم اکنون از هوش مصنوعی جهت مدیریت بی وقفه و همه جانبه خدمات شهری (آب، برق، یرساخت های آبی و …) استفاده بی شماری می شود. از مزایای دیگر این ابزار میتوان به یکپارچگی و پایداری، امکان به روز رسانی جهت تطبیق با شرایط خاص و در نهایت مقرون به صرفه بودن اشاره نمود. نتایج پژوهش هایی که توسط Silo.AI و Ramboll صورت گرفته است، نشان داده است که پروژه های آزمایشی پتانسیل استفاده از رویکرد هوش مصنوعی را اثبات نموده اند. آنها در این پروژه های آزمایشی از زیرساخت های اینترنت اشیا جهت کنترل بهینه عملیات روزانه آب، ارزیابی و پیشگیری از حوادث احتمالی استفاده کردند. در نهایت عنوان کردند، با ایجاد و استفاده از سیستم های هوش مصنوعی امکان تجزیه و تحلیل داده ها فراهم می شود که متعاقباً اپراتورهای انسانی در این مورد آزاد شده تا بر فرآیندهای شناختی مانند اعتبارسنجی و پایش تجزیه و تحلیل های هوش مصنوعی تمرکز کنند. همینطور اخیرا شرکت آب استرالیا ملبورن واتر نتایج پژوهش های خود در ارتباط با کاربرد هوش مصنوعی جهت عملیات تصفیه و تأمین آب را منتشر نموده است که نشان داده است چطور با استفاده از هوش مصنوعی و بدون احتیاج به اپراتور انسانی، استفاده بهینه از پمپ ها و دستگاههای مورد استفاده در فرایند تصفیه و تأمین آب را کالیبره کرده اند. آنها اذعان کردند که کاربرد هوش مصنوعی سبب صرفه جویی در هزینه انرژی به میزان ۲۰ درصد در شرکت مادر، شده است. هوش مصنوعی و مقابله با هدررفت منابع هوش مصنوعی علاوه بر کاربرد در زمینه ارزیابی دقیق منابع آبی و تأمین تقاضای آب، به ابزاری ضروری جهت پیشگیری از هدر رفت آب تبدیل گشته است. مساله هدر رفت آب در کشورهایی که گرفتار تنش آبی هستند؛ همچون خیلی از مناطق خاورمیانه و شمال آفریقا که در آن فقط ۶۰ درصد از کل جمعیت دسترسی کافی به آب شرب سالم و بهداشتی را دارند، از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. با هر لیتر آبی که در اثر نشتی، ترکیدگی لوله و سایر خرابی های شبکه لوله کشی هدر می رود، میتوان جان یک انسان را نجات داد و یا شرایط زندگی او را بهبود بخشید. در جهان کنونی مساله هدر رفت آب از سطح منطقه ای و ملی فراتر رفته و به یک چالش جهانی تبدیل گشته است. گزارشات نشان می دهند که در ایالات متحده روزانه ۷ میلیارد گالن آب شرب هدر می رود. با توجه به ضرورت کاهش چنین اتلاف شدیدی، هوش مصنوعی به صورت گسترده تری جهت تجزیه و تحلیل جریان های آبی در مواقع بحرانی، ارسال هشدارها، و غیر فعال کردن سیستم ها به صورت خودکار در هر زمانی که با نشتی و تخریب مواجه گردید، استفاده می شود. این رویکرد از هدر رفت آب جلوگیری کرده و سبب صرفه جویی در هزینه های عملیاتی می شود، بدین صورت که در کسری از زمان به تغییرات بوجود آمده در سیستم واکنش نشان داده است. کشاورزی هوشمند و هوش مصنوعی هوش مصنوعی در قلب استفاده کارآمد از آب در مزارع نسل بعدی است. طبق گزارش بانک جهانی، حدوداً ۷۰ درصد از منابع آبی در سطح جهان در بخش کشاورزی مصرف می شوند، این امر بخش کشاورزی را بزرگترین مصرف کننده آب تبدیل نموده است. حتی قابل توجه تر، گزارش های سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد نشان داده است که حدوداً ۶۰ درصد از کل آب مورد استفاده در بخش کشاورزی هدر می رود، به عبارتی بخش کشاورزی سبب هدر رفت ۴۲ درصد از کل برداشت های آب در سرتاسر جهان می شود. آمار شرح داده شده حاکی از ناکارآمدی و ناپایداری سیستم های مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی می باشند که نیاز مبرمی به تغییر و تحول گسترده دارند، هم اکنون این ناکارآمدی و ناپایداری سیستم سبب افزایش به کارگیری تکنیک های کشاورزی هوشمند با استفاده از هوش مصنوعی شده اند. ازاین رو در خلال سالیان پیش رو طیف وسیعی از سیستم ها و تکنیک ها جهت ایجاد مزارع دیجیتال با یکدیگر ادغام می شوند که از حداقل میزان آب جهت تولید محصول بهره برده و مقادیر هدر رفت آب را تقریباً به صفر می رسانند. تکنیک های مدرن مبتنی بر هوش مصنوعی عبارتند از: سیستم های تجزیه و تحلیل مبتنی بر هوش مصنوعی با دقت بالا که با استفاده از مجموعه داده ها نظیر داده های حاصله از تصاویر ماهواره ای، شرایط اقلیمی، میزان دما و رطوبت و همینطور پیشبینی آب و هوایی، جهت اتخاذ راهکارهای بهینه در جهت مدیریت محصول و کاهش مصرف و هدر رفت آب مورد استفاده قرار می گیرند. سیستم های «آبیاری هوشمند» که کارایی بالایی در عرضه مقادیر آب مورد نیاز محصولات کشاورزی داشته و در عین حال کنترل و نظارت دقیقی بر میزان نشتی سیستم دارند. تخمین میزان ذخایر آبی در آینده با استفاده از هوش مصنوعی گزارشات انتشار یافته توسط PWC در دسامبر ۲۰۲۱، نشان داده است که در صورت استفاده صحیح از هوش مصنوعی در چهار بخش کلیدی کشاورزی، آب، انرژی و حمل و نقل میتوان آینده بسیار پایدارتری برای بشریت فراهم نمود. همینطور بر مبنای مدلهای تحقیقاتی این گزارش، استفاده از هوش مصنوعی در مدیریت منابع آب، در کنار بخش های انرژی، کشاورزی و حمل و نقل، می تواند اقتصاد جهانی را تا ۲.۵ تریلیون دلار بهبود بخشد و کاهشی ۴ درصدی را در میزان انتشار گازهای گلخانه ای تا سال ۲۰۳۰ داشته باشد. کشورهای پیشگام در این حوزه مانند استرالیا، کانادا و ژاپن معتقدند علیرغم ترس از دست رفتن برخی مشاغل توسط هوش مصنوعی، این فناوری می تواند ۲.۳۸ میلیون شغل جدید در سرتاسر جهان ایجاد نماید و افراد ماهر بسیاری را به این سمت سوق دهد. بدیهی است که نیاز مبرم به حل چالش های در رابطه با آب (کمبود آب، آلودگی، هدر رفت و …) همراه با اصلاح و پایدارسازی محیط زیست جهانی مشترک، از راه تلاشهای مستمر، منجر به پذیرش گسترده تکنیک های هوش مصنوعی در زمینه های مبتنی بر آب خواهد شد. خیلی از پژوهشگران و متخصصان معتقدند اگر این روند به کارگیری هوش مصنوعی در مدیریت منابع آب، ادامه یابد امکان دارد به سرعت نحوه تأمین و مصرف آب دست خوش تغییرات مثبت شود، که به نوبه خود می تواند خطوط تأمین آب ایمن و پایدار را در سرتاسر جهان، حتی برای افرادی که در مناطقی با کمبود شدید آب زندگی می کنند فراهم آورد، البته که دستیابی به این هدف تعهد به یک چشم انداز جهانی پایدار در بلندمدت را می طلبد. تمامی این موارد به آن مفهوم است که ما الزاماً باید فراتر از خود فناوری فکر نماییم تا به بینش عمیق در ارتباط با نتایج کاربرد هوش مصنوعی بر جامعه و محیط زیست دست یابیم. دغدغه اخلاقی به کارگیری هوش مصنوعی در مدیریت آب هم اکنون نگرانی عمده متخصصان هوش مصنوعی این است که چگونه هوش مصنوعی بعنوان یک فناوری نوین به صورت بالقوه می تواند سبب توزیع عادلانه منابع آبی و بکارگیری نیروی کار شود. پیش از بکارگیری هوش مصنوعی جهت عرضه خدمات ضروری مانند تأمین آب، احتیاج به پرداختن به این مسائل اخلاقی کاملاً ضروری می باشد. بعنوان مثال، یکی از روش های انجام این کار، گنجاندن اصول توزیع عادلانه آب در الگوریتم هایی مانند توزیع برابر یا حداقل دسترسی به آب در هر خانوار است. ثانیاً، با استفاده از منابع و نرم افزارهای مختلف اطلاعاتی مانند GIS و سرشماری افراد جامعه، سیستم های هوش مصنوعی می توانند شاخصهای دسترسی به این منابع را تعریف کند که مجموعه بزرگ تری از متغیرها را جهت تصمیم گیری در اختیار گرفته که از نظر اقتصادی با صرفه و این فناوری را از نظر اجتماعی مسئول می سازد.

1400/11/30
21:23:46
5.0 / 5
372
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۲ بعلاوه ۳
SetFix تعمیرکار