الذكاء الاصطناعي لتحديد أماكن المواد البلاستيكية العائمة في المحيطات

عبر تحليل صور الأقمار الاصطناعية

«برنامج الأمم المتحدة للبيئة (2020)»: يموت أكثر من مليون طائر بحري و100000 من الثدييات البحرية كل عام بسبب التلوث البلاستيكي (شاترستوك)
«برنامج الأمم المتحدة للبيئة (2020)»: يموت أكثر من مليون طائر بحري و100000 من الثدييات البحرية كل عام بسبب التلوث البلاستيكي (شاترستوك)
TT

الذكاء الاصطناعي لتحديد أماكن المواد البلاستيكية العائمة في المحيطات

«برنامج الأمم المتحدة للبيئة (2020)»: يموت أكثر من مليون طائر بحري و100000 من الثدييات البحرية كل عام بسبب التلوث البلاستيكي (شاترستوك)
«برنامج الأمم المتحدة للبيئة (2020)»: يموت أكثر من مليون طائر بحري و100000 من الثدييات البحرية كل عام بسبب التلوث البلاستيكي (شاترستوك)

يستهلك العالم كل عام كميات مذهلة من البلاستيك تتراوح ما بين 350 و460 مليون طن متري، بحسب بعض الدراسات. وتشير البيانات إلى أن إنتاج البلاستيك العالمي قد زاد بأكثر من الضعف في العقدين الماضيين، ومن المتوقَّع أن يتضاعف 3 مرات تقريباً بحلول عام 2060، إذا استمرَّت الاتجاهات الحالية. ويحذر مراقبون من أن هذه الزيادة السريعة في استهلاك البلاستيك تشكل تهديداً كبيراً للبيئة وصحة الإنسان. ووسط هذه المخاوف يلمع بصيص من الأمل في الأفق مع التقارب بين التكنولوجيا المتطورة والإشراف البيئي الواعي.

دور الذكاء الاصطناعي

شرع فريق من الباحثين من جامعة «EPFL» (مدرسة البوليتكنيك الفيدرالية في لوزان) وجامعة «فاجينينجن» في مهمة رائدة لمكافحة هذه الأزمة. وفي دراسة رائدة نُشرت مؤخراً في مجلة «Cell iScience» تم الكشف عن نموذج ذكاء اصطناعي قد يغيِّر قواعد اللعبة عبر تحديد المواد البلاستيكية العائمة في صور الأقمار الاصطناعية بدقة لا مثيل لها. يمكن لهذه القفزة في قدرات الذكاء الاصطناعي أن تساعد في تنظيف المحيطات والبحار وحتى الأنهار بشكل منهجي من النفايات البلاستيكية باستخدام السفن المتخصصة.

يُظهِر اللون الأحمر الحطام الذي تم اكتشافه بشكل صحيح مع النفايات البلاستيكية (وكالة الفضاء الأوروبية/ سيل آي ساينس)

إمكانات صور الأقمار الاصطناعية

تلتقط صور الأقمار الاصطناعية من «Sentinel - 2» التابعة لـ«وكالة الفضاء الأوروبية» المناطق الساحلية في جميع أنحاء العالم كل يومين إلى خمسة أيام. وتتطلب هذه البيانات الضخمة، التي يصل حجمها إلى تيرابايت، تحليلاً آلياً، وهو إنجاز أصبح ممكناً من خلال نماذج الذكاء الاصطناعي. وبالتعاون مع علماء المحيطات والمتخصصين في الاستشعار عن بُعد، قام فريق البحث برعاية قاعدة بيانات تضم عدة آلاف من حالات الحطام البحري في صور الأقمار الاصطناعية من جميع أنحاء العالم. كانت هذه الأمثلة بمثابة الأساس لتدريب نموذج الذكاء الاصطناعي الخاص بهم للتعرف على الحطام البلاستيكي، وهي عملية أقرب إلى تعليمه كيفية «رؤية» المشكلة.

يمزج هذا النهج المبتكر بين مبادئ الذكاء الاصطناعي التي تركز على البيانات وخوارزميات رؤية الكومبيوتر التي تحدد التعليقات التوضيحية اليدوية من الخبراء إلى الحطام المحدد المرئي في الصور.

النتائج المتوقعة

يطمح الباحثون إلى نموذج قوي للكشف عن الحطام البحري يقوم بتقدير احتمالية وجود الحطام لكل بكسل في صور الأقمار الاصطناعية «Sentinel - 2» يتفوق هذا النموذج على الأساليب السابقة من خلال الاستفادة من نهج التدريب المتطور الذي يعزز دقَّته التنبئية. حتى عند مواجهة ظروف مناخية صعبة كالغطاء السحابي والضباب الجوي، يحافظ الكاشف على دقته، وهو إنجاز مهم يضمن إمكانية التعرف على الحطام البلاستيكي حتى في ظل الظروف المعاكسة.

القمامة التي جرفتها الأمواج على شاطئ ديربان بعد هطول أمطار غزيرة تسببت في فيضانات كارثية وأضرار بيئية عام 2022 (شاترستوك)

معالجة حطام البلاستيك

لا يمكن المبالغة في أهمية الكشف الدقيق عن المواد البلاستيكية وسط الحطام البحري، خصوصاً أنه في كثير من الأحيان، تجد المواد البلاستيكية طريقها إلى المياه المفتوحة بعد هطول الأمطار والفيضانات، مما يخلق حاجة ملحَّة لطرق تحديد موثوقة. ومن الأمثلة الصارخة على ذلك ما حدث في أعقاب فيضانات مدينة ديربان في جنوب أفريقيا في 11 أبريل (نيسان) عام 2022 مسفرةً عن مقتل ما يقرب من 400 شخص، وإلحاق أضرار جسيمة بالمنازل ومباني الشركات. كما أدى طوفان من الأمطار إلى فيضان الأنهار، وحملها كميات غير مسبوقة من القمامة إلى ميناء المدينة، وبالتالي إلى المحيط الهندي المفتوح.

صور أقمار اصطناعية لكميات كبيرة من النفايات البلاستيكية جُرِفت إلى المحيط الهندي نتيجة فيضانات في ديربان عام 2022 (صور خرائط «غوغل»)

في صور الأقمار الاصطناعية، قد يكون من الصعب التمييز بين هذه الأجسام العائمة وسط السحب باستخدام القنوات التقليدية ذات اللون الأحمر والأخضر والأزرق. ومع ذلك، من خلال التحول إلى القنوات الطيفية البديلة، بما في ذلك الضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء، يصبح من الممكن تمييزها.

وبالإضافة إلى التحسُّن في التنبؤ بالحطام البحري، يعمل نموذج الكشف بالذكاء الاصطناعي هذا على توسيع قدراته لتشمل صور «PlanetScope» التي يتم الحصول عليها من الأقمار الاصطناعية النانوية المكعبة. إن دمج بيانات «Sentinel - 2» الأسبوعية مع عمليات الاستحواذ اليومية على «PlanetScope» يحمل وعداً بسد الفجوة نحو المراقبة اليومية المستمرة. هذا ويفتح المنظور المزدوج الذي يقدمه «PlanetScope» و«Sentinel - 2» الذي يلتقط الحطام البحري نفسه في الوقت ذاته تقريباً، من موقعين مختلفين، معلومات قيمة حول أنماط الانجراف المتأثرة بالرياح وتيارات المحيط.

حقائق

بعض الدراسات عن تلوث البلاستيك (2024)

- «OECD»:

يُتوقع أن تصل النفايات البلاستيكية العالمية إلى 1.23 مليار طن متري سنوياً بحلول عام 2060 إذا استمرت الاتجاهات الحالية، مع التأكيد على الحاجة إلى اتخاذ إجراءات عاجلة.


- «CIEL» و«BAN»:

صناعة البلاستيك تساهم بنسبة 10.7 % من انبعاثات الغازات الدفيئة العالمية، مما يسلِّط الضوء على الحاجة إلى تغيير منهجي لمعالجة التلوث البلاستيكي وأزمة المناخ.


الريادة في مستقبل أنظف

 

الرحلة لا تنتهي هنا، حيث من المقرَّر أن يستكشف البروفسور مارك روسورم، بالتعاون مع البروفسور تيم فان إميريك وشركاء من «منظمة تنظيف المحيطات» في هولندا، المزيد من الإمكانات. ويهدف هؤلاء جميعاً إلى تعزيز تتبع الحطام البحري من خلال الصور المستمرة عبر الأقمار الاصطناعية. ينبع هذا المسعى من مشروع الذكاء الاصطناعي للكشف عن المواد البلاستيكية الذي تم إجراؤه بالتعاون مع المركز السويسري لعلوم البيانات، وهي مبادرة مشتركة بين جامعتي «ETH Zurich» و«EPFL» ومن خلال الجمع بين البراعة التكنولوجية والوعي البيئي، نصبح أقرب إلى محيطات أنظف وكوكب أكثر صحة.


مقالات ذات صلة

«يوتيوب» يوفر الآن التعليق الصوتي الاصطناعي على فيديوهات «شورتس»

تكنولوجيا تعد تحديثات «يوتيوب» جزءاً من اتجاه أوسع لمنصات الفيديو التي تتبنى ميزات مماثلة للحفاظ على قدرتها التنافسية وجذب المستخدمين (شاترستوك)

«يوتيوب» يوفر الآن التعليق الصوتي الاصطناعي على فيديوهات «شورتس»

«يوتيوب» يطلق تحديثات جديدة لجعل إنشاء مقاطع الفيديو القصيرة ومشاركتها أكثر جاذبية وسهولة في الاستخدام.

نسيم رمضان (لندن)
تكنولوجيا يبلغ سعر كل من السماعات نحو 179 دولاراً ما يجعل القرار يستند أكثر إلى الميزات والوظائف بدلاً من التكلفة فقط (الشرق الأوسط)

سماعات «Galaxy Buds 3» الجديدة أم «Airpods - الجيل الثالث»... ماذا تختار؟

طرحت «سامسونغ» سماعات «Galaxy Buds 3» بمميزات عدة فكيف تختلف عن «AirPods (الجيل الثالث)» من «أبل»؟

نسيم رمضان (لندن)
تكنولوجيا مجموعة جديدة من المنتجات كشفت عنها شركة «سامسونغ» في حدثها الضخم في باريس اليوم الأربعاء (سامسونغ)

إليك كل ما جاء في حدث سامسونغ «Samsung Galaxy Unpacked»

تعرف على تفاصيل الهواتف الذكية القابلة للطي والساعات الذكية والسماعات حتى خاتم ذكي كشفت عنها جميعاً «سامسونغ» اليوم.

عبد العزيز الرشيد (الرياض)
تكنولوجيا يساعد فهم الخصائص الأمنية للجهاز في تقليل خطر الوقوع ضحية للتهديدات السيبرانية بشكل كبير (شاترستوك)

ما الأكثر أماناً أمام الفيروسات... أجهزة «آيفون» أم «آندرويد»؟

على عكس «آندرويد» الذي يسمح بتثبيت التطبيقات من مصادر مختلفة يعمل «آيفون» ضمن نظام بيئي مغلق... هل هذا يعني أنه أكثر أماناً؟

نسيم رمضان (لندن)
تكنولوجيا من خلال الميزة تتغير ألوان المؤشر لتنبيه السائق بالالتزام بالسرعة القانونية (غوغل ماب)

طرح ميزة مقياس السرعة وحدودها في خرائط «غوغل» لمستخدمي «آيفون» و«كار بلاي» عالمياً

أعلنت «غوغل» عن طرح ميزة مقياس السرعة وحدودها في تطبيق خرائط «غوغل» لمستخدمي «آيفون» و«كار بلاي» عالمياً، بعد أكثر من 5 سنوات من إطلاقها على نظام «أندرويد».

عبد العزيز الرشيد (الرياض)

عطل بمحرك صاروخ «سبيس إكس» يهدد باحتراق 20 قمراً اصطناعياً لـ«ستارلينك»

تم تصوير صاروخ سبيس إكس فالكون 9 وهو يطلق أقماراً صناعية إلى المدار في الفضاء بعد انطلاقه من قاعدة فاندنبرج لقوة الفضاء في كاليفورنيا بالولايات المتحدة في لقطة الشاشة هذه التي تم الحصول عليها من مقطع فيديو تم إصداره في 12 يوليو 2024 (رويترز)
تم تصوير صاروخ سبيس إكس فالكون 9 وهو يطلق أقماراً صناعية إلى المدار في الفضاء بعد انطلاقه من قاعدة فاندنبرج لقوة الفضاء في كاليفورنيا بالولايات المتحدة في لقطة الشاشة هذه التي تم الحصول عليها من مقطع فيديو تم إصداره في 12 يوليو 2024 (رويترز)
TT

عطل بمحرك صاروخ «سبيس إكس» يهدد باحتراق 20 قمراً اصطناعياً لـ«ستارلينك»

تم تصوير صاروخ سبيس إكس فالكون 9 وهو يطلق أقماراً صناعية إلى المدار في الفضاء بعد انطلاقه من قاعدة فاندنبرج لقوة الفضاء في كاليفورنيا بالولايات المتحدة في لقطة الشاشة هذه التي تم الحصول عليها من مقطع فيديو تم إصداره في 12 يوليو 2024 (رويترز)
تم تصوير صاروخ سبيس إكس فالكون 9 وهو يطلق أقماراً صناعية إلى المدار في الفضاء بعد انطلاقه من قاعدة فاندنبرج لقوة الفضاء في كاليفورنيا بالولايات المتحدة في لقطة الشاشة هذه التي تم الحصول عليها من مقطع فيديو تم إصداره في 12 يوليو 2024 (رويترز)

تعرض محرك دفع المرحلة الثانية لصاروخ من طراز فالكون 9 التابع لشركة «سبيس إكس» لعطل نادر في الفضاء خلال مهمة روتينية لشبكة ستارلينك، مما يعرض الأقمار الاصطناعية للخطر في أول عطل بمهمة لصاروخ تابع لها في أكثر من سبع سنوات.

وبعد نحو ساعة من إطلاق الصاروخ فالكون 9 من قاعدة فاندنبرج في كاليفورنيا مساء (الخميس)، فشلت محاولة إعادة إشعال محرك المرحلة الثانية في الفضاء، ونشر الصاروخ أقمار ستارلينك الاصطناعية، وعددها 20، في مدار منخفض بكثير عن المقرر مما يشير إلى خطر احتراقها في الغلاف الجوي للأرض.

وكتب إيلون ماسك الرئيس التنفيذي لشركة «سبيس إكس» الخاصة على منصته «إكس» أن محاولة إعادة إشعال المحرك في الفضاء «أدت إلى (انفجاره) لأسباب غير معروفة حالياً».

وينهي فشل مهمة الصاروخ الأكثر فاعلية في العالم سلسلة نجاحات مثيرة للإعجاب لعمليات إطلاق حافظت على هيمنة «سبيس إكس» على القطاع، وفقاً لوكالة (رويترز) للأنباء.

وتعتمد العديد من الدول وشركات الفضاء على «سبيس إكس»، التي تبلغ قيمتها نحو 200 مليار دولار، في إرسال أقمارها الصناعية إلى الفضاء.

وأصبح فشل تشغيل المحرك خلال المهمة رقم 354 لصاروخ فالكون 9 أول إخفاق للصاروخ منذ عام 2016 عندما انفجر صاروخ على منصة إطلاق في فلوريدا ودمر حمولته وكانت عبارة عن قمر اتصالات إسرائيلي.