خرائط ثلاثية الأبعاد للشعاب المرجانية عبر الذكاء الاصطناعي... في وقت قياسي

يقوم التركيب الكلسي لمستعمرات الشعاب المرجانية بتزويد السواحل بالأتربة عند تكسره (شاترستوك)
يقوم التركيب الكلسي لمستعمرات الشعاب المرجانية بتزويد السواحل بالأتربة عند تكسره (شاترستوك)
TT

خرائط ثلاثية الأبعاد للشعاب المرجانية عبر الذكاء الاصطناعي... في وقت قياسي

يقوم التركيب الكلسي لمستعمرات الشعاب المرجانية بتزويد السواحل بالأتربة عند تكسره (شاترستوك)
يقوم التركيب الكلسي لمستعمرات الشعاب المرجانية بتزويد السواحل بالأتربة عند تكسره (شاترستوك)

تتأثر الأنظمة البيئية البحرية بشكل واضح نتيجة التغير المناخي وتلوث المياه ما يحوّل انتباه العلماء والباحثين إلى أحد أكثر مكونات المحيط حيوية، وهي الشعاب المرجانية.

وتلعب هذه اللافقاريات البحرية المعقدة، التي تشكل الهياكل الخارجية لكربونات الكالسيوم، دوراً حاسماً في التنوع البيولوجي البحري.

وعلى الرغم من أنها تحتل أقل من 0.1 في المائة من قاع المحيط، فإن الشعاب المرجانية تعد موطناً لما يقرب من ثلث جميع الأنواع البحرية، وتوفر الموئل والمأوى لمجموعة واسعة من الحياة البحرية. وإلى جانب أهميتها البيئية، فإن للشعاب المرجانية تأثيراً مباشراً على المجتمعات البشرية، حيث توفر مصادر مهمة للأمن الغذائي والدخل من خلال السياحة لما يصل إلى نصف مليار شخص على مستوى العالم، كما هو موضح في بحث أجرته الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي في الولايات المتحدة.

ديفيس تويا الأستاذ في مختبر «ECEO» أثناء غوصه في جيبوتي (LWimages)

صمود بعض أنواع شعاب المرجان

يؤدي تعرض النظم البيئية الحيوية للخطر نتيجة التهديدات المزدوجة المتمثلة في ارتفاع درجات حرارة البحر والتلوث الناجم عن الأنشطة البشرية، إلى تحول لونها إلى الأبيض، أو ما يعرف بابيضاض الشعاب المرجانية على نطاق واسع.

واستجابة لهذه القضية الملحة، تتعمق مبادرات مثل تلك التي يقودها «مركز البحر الأحمر العابر للحدود الوطنية» (TRSC) في قدرة بعض أنواع المرجان الموجودة في البحر الأحمر على الصمود. وقد أظهرت هذه الشعاب المرجانية مقاومة مثيرة للاهتمام للضغوط الناجمة عن تغير المناخ، ما أثار اهتماماً علمياً كبيراً وجهوداً بحثية تهدف إلى الكشف عن أسرارها لتطبيقها على نطاق أوسع.

لقد ظهر تطور رائد في هذا البحث من «مختبر العلوم الحسابية البيئية ومراقبة الأرض» (ECEO) في كلية الهندسة المعمارية والهندسة المدنية والبيئية (ENAC) بجامعة «EPFL» السويسرية.

قدّم الفريق نظام «ديب ريف ماب» (DeepReefMap) وهو نظام مبتكر يعمل بالذكاء الاصطناعي قادر على إنشاء خرائط تفصيلية ثلاثية الأبعاد للشعاب المرجانية من الصور تحت الماء التي تم التقاطها بواسطة الكاميرات التجارية القياسية.

لا تقوم هذه الأداة برسم الخرائط فحسب، بل تصنف أيضاً الشعاب المرجانية بناءً على ميزاتها الفريدة، ما يعزز بشكل كبير كفاءة أبحاث الشعاب المرجانية.

ويقول صامويل جارداز، منسق مشاريع «TRSC»، إن النظام يعمل على تبسيط منهجية البحث وتقليل التكاليف المرتبطة بالمعدات والخدمات اللوجستية وتكنولوجيا المعلومات.

تمثل الشعاب المرجانية بيئة لتوالد وتكاثر وتربية وتغذية كثير من الأسماك والأحياء المائية المختلفة (شاترستوك)

ما الجديد؟

تقليدياً، يتطلب الحصول على صور ثلاثية الأبعاد للشعاب المرجانية معرفة متخصصة، حيث كانت عبارة عن عملية تستخدم كثيراً من الموارد، ما يحدّ من تطبيقها ويجعل المراقبة الشاملة للشعاب المرجانية أمراً صعباً. ومع ذلك، فإن «DeepReefMap» يزود الغواصين الهواة بمعدات الغوص الأساسية وكاميرا للمساهمة في أبحاث المرجان من خلال التقاط لقطات واسعة النطاق تحت الماء. ويتم تسهيل هذا النهج من خلال هيكل «PVC» مبتكر، طوره باحثو معهد «EPFL »، وهو قادر على حمل كاميرات متعددة لتغطية مساحات أكبر من الشعاب المرجانية بتكلفة معقولة وبكفاءة.

التغلب على التحديات

تتعامل خوارزميات الذكاء الاصطناعي المتطورة في «DeepReefMap» ببراعة مع التحديات الفريدة للتصوير تحت الماء، مثل الإضاءة الضعيفة والحيود، لإنتاج عمليات إعادة بناء دقيقة وشاملة ثلاثية الأبعاد وتصنيفات المرجان.

كما تعد هذه الكفاءة أمراً بالغ الأهمية لتمكين الاستكشاف الشامل والمفصل للأنظمة البيئية للشعاب المرجانية دون الحاجة إلى معدات باهظة الثمن أو قوة معالجة.

ويؤكد جوناثان سودر، الذي ساهم في تطوير «DeepReefMap» خلال فترة دراسته الدكتوراه، على إمكانية اعتماد النظام على نطاق واسع، مسلطاً الضوء على التطبيق العملي له لمراقبة المناطق الساحلية الشاسعة، مثل ساحل جيبوتي الذي يبلغ طوله 400 كيلومتر مع الحد الأدنى من متطلبات الأجهزة.

تحدث ظاهرة ابيضاض الشعاب المرجانية لأسباب تتعلق بالتغيير في صبغياتها نتيجة تغير المناخ وارتفاع درجة حرارة البحار والمحيطات (شاترستوك)

آفاق نظام «DeepReefMap»

يمثل ظهور «DeepReefMap» خطوة مهمة نحو الحفظ الرقمي وفهم الشعاب المرجانية. من خلال توفير أداة قابلة للتطوير يمكن الوصول إليها لرصد صحة الشعاب المرجانية وديناميكياتها، يستطيع الباحثون تحديد المجالات ذات الأولوية للحفظ وجمع البيانات الأساسية عن وفرة المرجان والاتجاهات الصحية.

وتضع هذه التكنولوجيا الأساس لإنشاء توأم رقمي للأنظمة البيئية للشعاب المرجانية، ما يقدم تمثيلاً رقمياً شاملاً يمكن استخدامه لمختلف أغراض البحث والحفظ، بما في ذلك دراسة تنوع أنواع الشعاب المرجانية، والمجموعات الجينية، وتأثيرات التلوث.

ولا تقتصر قدرات «DeepReefMap» على دراسة الشعاب المرجانية، بل تمهد الطريق لتطبيقات أوسع في البحوث البحرية، لتشمل الموائل تحت الماء، مثل أشجار المانغروف. وتمثل أداة الذكاء الاصطناعي متعددة الاستخدامات هذه، بقدرتها على التكيف والتطبيق في بيئات جديدة، حدوداً واعدة في الجهود المستمرة لحماية وفهم النظم البيئية البحرية الثمينة على كوكبنا.


مقالات ذات صلة

البيت الأبيض: «أبل» توقع على خطة أميركية لإدارة مخاطر الذكاء الاصطناعي

تكنولوجيا شعار شركة «أبل» يظهر وسط أفراد يصطفون للحصول على هاتف «آيفون» في مدريد 26 سبتمبر (أيلول) 2014 (أ.ف.ب)

البيت الأبيض: «أبل» توقع على خطة أميركية لإدارة مخاطر الذكاء الاصطناعي

قال البيت الأبيض إن شركة «أبل» وقعت على الالتزامات الطوعية التي دعا إليها الرئيس الأميركي جو بايدن وتحكم استخدام الذكاء الاصطناعي.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
الاقتصاد سيدة تسير إلى جوار متجر «آيفون» في مدينة ووهان الصينية (رويترز)

«أبل» تنضم للشركات الملتزمة بقواعد البيت الأبيض للذكاء الاصطناعي

انضمت شركة «أبل» إلى حوالي 12 شركة تكنولوجيا التزمت اتباع مجموعة قواعد للحد من مخاطر الذكاء الاصطناعي.

«الشرق الأوسط» (سان فرانسيسكو)
خاص ينتظر أن يشهد أولمبياد باريس عشرة أضعاف الحوادث السيبرانية التي استهدفت أولمبياد طوكيو (شاترستوك)

خاص 4 مليارات حادث سيبراني متوقع في أولمبياد باريس

فريق «استخبارات التهديدات» والذكاء الاصطناعي في طليعة أسلحة أول مركز موحد للأمن السيبراني في تاريخ الأولمبياد.

نسيم رمضان (لندن)
تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي... جيد في الفنون سيئ في الرياضيات

الذكاء الاصطناعي... جيد في الفنون سيئ في الرياضيات

يحدد الاحتمالات ولا يجري حسابات قائمة على القواعد.

ستيف لور (نيويورك)
تكنولوجيا يمكن أن يسهّل التعرف المبكر على المرضى الذين من المرجح أن يتقدموا بسرعة العلاج في الوقت المناسب والمراقبة الدقيقة (شاترستوك)

الذكاء الاصطناعي أكثر دقة بـ3 مرات في التنبؤ بتقدم مرض ألزهايمر

ابتكر باحثون بجامعة كمبردج نموذجاً للتعلم الآلي يمكنه التنبؤ بتطور مشاكل الذاكرة والتفكير الخفيفة إلى مرض ألزهايمر بدقة أكبر من الأدوات السريرية.

نسيم رمضان (لندن)

الذكاء الاصطناعي... جيد في الفنون سيئ في الرياضيات

الذكاء الاصطناعي... جيد في الفنون سيئ في الرياضيات
TT

الذكاء الاصطناعي... جيد في الفنون سيئ في الرياضيات

الذكاء الاصطناعي... جيد في الفنون سيئ في الرياضيات

في العام الدراسي الذي انتهى أخيراً، برزت فئة من المتعلمين مثل لغز ظاهر للعيان... فئة من «المجتهدين»، الذين يتحسنون، ويتحدثون بوضوح بشكل ملحوظ. ولكن من الغريب أن هؤلاء «المتعلمين» - روبوتات الدردشة الذكية - غالباً ما يجاهدون أنفسهم مع الرياضيات.

الأشعار وليس الحساب

يمكن لروبوتات الدردشة مثل «تشات جي بي تي» من شركة «أوبن إيه آي» كتابة الشعر، وتلخيص الكتب والإجابة عن الأسئلة، غالباً بطلاقة على مستوى الإنسان.

كما يمكن لهذه الأنظمة إجراء العمليات في الرياضيات، بناءً على ما تعلمته. ولكن النتائج يمكن أن تختلف وتكون خاطئة، إذ يتم ضبط الأنظمة الذكية بدقة لتحديد الاحتمالات، وليس لإجراء حسابات قائمة على القواعد. إن الاحتمال ليس دقيقاً، كما أن اللغة أكثر مرونة وتسامحاً من الرياضيات.

متخصص فنون حرة لا في عبقرية الأرقام

قال كريستيان هاموند، أستاذ علوم الكومبيوتر وباحث الذكاء الاصطناعي في جامعة نورث وسترن: «تواجه روبوتات الدردشة الذكية صعوبة في الرياضيات لأنها لم تُصمم قط للقيام بذلك». يبدو أن أذكى علماء الكومبيوتر في العالم قد ابتكروا ذكاءً اصطناعياً أكثر تخصصاً في الفنون الحرة من عبقرية الأرقام.

في ظاهر الأمر، يبدو هذا بمثابة قطيعة حادة مع ماضي الحوسبة. فمنذ ظهور أجهزة الكومبيوتر المبكرة في أربعينات القرن العشرين، كان التعريف المختصر الجيد للحوسبة هو «الرياضيات القائمة على المنشطات». كانت أجهزة الكومبيوتر آلات حسابية لا تعرف الكلل وسريعة ودقيقة.

وكان تحليل الأرقام لفترة طويلة هو ما تجيده أجهزة الكومبيوتر حقاً، متجاوزة الأداء البشري بكثير. وتقليدياً، كانت أجهزة الكومبيوتر مبرمجة لاتباع قواعد خطوة بخطوة واسترجاع المعلومات في قواعد بيانات منظمة... كانت قوية ولكنها هشة. لذا، اصطدمت الجهود السابقة في مجال الذكاء الاصطناعي بحائط.

الشبكات العصبية

ومع ذلك، قبل أكثر من عقد من الزمان، اخترق نهج مختلف وبدأ في تحقيق مكاسب مذهلة.

التكنولوجيا الأساسية، التي تسمى الشبكة العصبية، مصممة بشكل فضفاض على غرار الدماغ البشري. إذ لا تتم برمجة هذا النوع من الذكاء الاصطناعي بقواعد صارمة، ولكنه يتعلم من خلال تحليل كميات هائلة من البيانات. إنه يولد اللغة، بناءً على كل المعلومات التي استوعبها، من خلال التنبؤ بالكلمة أو العبارة الأكثر احتمالاً أن تأتي بعد ذلك - تماماً كما يفعل البشر.

«هذه التكنولوجيا تقوم بأعمال رائعة، لكنها لا تفعل كل شيء»، كما قال هاموند. في بعض الأحيان، تعثرت روبوتات الدردشة بالذكاء الاصطناعي في حل مسائل حسابية وكلمات رياضية بسيطة تتطلب خطوات متعددة للوصول إلى حل، وهو أمر وثقه أخيراً بعض مراجعي التكنولوجيا.

وبينما تتحسن كفاءة الذكاء الاصطناعي، لكنها تظل تحمل العيوب. في حديثها في ندوة عقدت أخيراً، قدمت كريستين دي سيربو، كبيرة مسؤولي التعليم في أكاديمية خان، وهي مؤسسة تعليمية غير ربحية تجري تجارب على مدرس روبوت دردشة ومساعد تدريس بالذكاء الاصطناعي، موضوع دقة الرياضيات. قالت دي سيربو للمعلمين: «إنها مشكلة، كما يعلم الكثير منكم».

نظام «خانميغو» الذكي التعليمي

ذكاء اصطناعي يستعين بالآلة الحاسبة

قبل بضعة أشهر، أجرت أكاديمية خان تغييراً كبيراً على مدرسها المدعوم بالذكاء الاصطناعي، المسمى «خانميغو (Khanmigo)». يرسل العديد من المسائل الحسابية إلى برنامج الآلة الحاسبة بدلاً من مطالبة الذكاء الاصطناعي بحل مسائل الرياضيات. أثناء انتظار انتهاء برنامج الآلة الحاسبة، يرى الطلاب عبارة «إجراء العمليات الحسابية» على شاشاتهم وأيقونة «خانميغو» تهز رأسها.

قالت دي سيربو، التي تظل متفائلة بأن روبوتات الدردشة التفاعلية ستلعب دوراً مهماً في التعليم: «نحن في الواقع نستخدم أدوات مخصصة لإجراء العمليات الحسابية».

ولأكثر من عام، استخدم «تشات جي بي تي» حلًا مشابهاً لبعض مشاكل الرياضيات. إذ إنه يطلب المساعدة من برنامج الآلة الحاسبة لمهام مثل قسمة الأعداد الكبيرة والضرب.

قالت شركة «أوبن إيه آي»، في بيان، إن الرياضيات «مجال بحثي مستمر مهم»، وهو مجال أحرز فيه علماؤها تقدماً ثابتاً. وأضافت أن نسختها الجديدة من GPT حققت دقة تقرب من 64 في المائة على قاعدة بيانات عامة تضم آلاف المشكلات التي تتطلب الإدراك البصري والمنطق الرياضي. وهذا أعلى من 58 في المائة للإصدار السابق.

غالباً ما تتفوق روبوتات الدردشة التفاعلية عندما تستهلك كميات هائلة من بيانات التدريب ذات الصلة - الكتب المدرسية والتدريبات والاختبارات المعيارية. وقالت الشركة إن نسخة حديثة من التكنولوجيا التي تقوم عليها سجلت المرتبة 89 في اختبار SAT للرياضيات لطلاب المدارس الثانوية.

مناقشات حول توجهات المستقبل

يضيف الأداء غير المنتظم للتكنولوجيا في الرياضيات زخماً إلى نقاش حاد في مجتمع الذكاء الاصطناعي حول أفضل السبل للمضي قدماً في هذا المجال.

وعلى نطاق واسع، هناك معسكران. على الجانب الأول، هناك أولئك الذين يعتقدون أن الشبكات العصبية المتقدمة، المعروفة باسم نماذج اللغة الكبيرة، التي تدعم روبوتات الدردشة القائمة على الذكاء الاصطناعي، تشكل مساراً واحداً تقريباً للتقدم المطرد وفي نهاية المطاف إلى نظم «الذكاء الاصطناعي العام»، artificial general intelligence, AGI، وهو جهاز كومبيوتر يمكنه القيام بأي شيء يمكن للدماغ البشري القيام به. وهذه هي النظرة السائدة في كثير من أنحاء وادي السيليكون.

ولكنّ هناك متشككين يتساءلون عما إذا كان إضافة المزيد من البيانات وقوة الحوسبة إلى نماذج اللغة الكبيرة كافياً. ومن أبرز هؤلاء يان ليكون، كبير علماء الذكاء الاصطناعي في «ميتا». يقول ليكون إن نماذج اللغة الكبيرة تفتقر إلى المنطق وتفتقر إلى التفكير السليم. ويصر على أن المطلوب هو نهج أوسع، يسميه «نمذجة العالم (world modeling)»، أو أنظمة يمكنها تعلم كيفية عمل العالم مثلما يفعل البشر. وقد يستغرق الأمر عقداً من الزمان أو نحو ذلك لتحقيق ذلك.

قد تكون النماذج الحالية معيبة، لكنها لا تزال تفعل الكثير.

* خدمة «نيويورك تايمز».