كيف تُحدث البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي ثورة في مراقبة جودة الهواء في التطبيقات البيئية

المقدمة

تلوث الهواء هو قضية عالمية رائجة تشكل مخاطر كبيرة على قطاع الصحة العامة والبيئة بشكل عام. تشمل الطرق التقليدية لتتبع جودة الهواء عيوبًا مثل التكاليف المالية العالية والتعرض المحدود والدقة المنخفضة. في هذه المقالة، سنناقش كيف يتحد العلماء البيئيون ومطورو البرمجيات لتصميم تطبيقات برمجيات رصد جودة الهواء الثورية باستخدام تقنيات مبتكرة مثل البيانات الكبيرة والذكاء الاصطناعي (AI).

تحديات الطرق التقليدية لرصد جودة الهواء

تعتبر مسألة تلوث الهواء أمرًا بيئيًا حيويًا يؤثر في جميع أنحاء العالم جسديًا وعقليًا على الناس. إذا اعتمد العلماء على طرق تتبع جودة الهواء التقليدية، فإن نتائجهم لن تعتبر ذات دلالة إحصائية، وتكون مكافحة تحدي مراقبة جودة الهواء بشكل فعال تحديًا في حد ذاته. وفقًا لدراسة نشرها فو وآخرون في 2023 في مجلة إلسفير تناقش دور الذكاء الاصطناعي في مراقبة جودة الهواء، يظهر أن الطرق التقليدية لمراقبة جودة الهواء تشمل قيودًا مثل التكاليف العالية والتغطية المحدودة والدقة المنخفضة. لهذا السبب، يقوم علماء البيئة باستكشاف استخدام البيانات الكبيرة والذكاء الاصطناعي (AI) لتجاوز هذه التحديات وثورة في مراقبة جودة الهواء.

إجراءات معالجة معلومات الرصد البيئي عبر البيانات الضخمة. (فو وآخرون، 2023)

فوائد استخدام البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي في المراقبة البيئية

تقنيات البيانات الكبيرة والذكاء الاصطناعي لديها القدرة على تحسين مراقبة جودة الهواء وحماية البيئة. من خلال استخدام البيانات الكبيرة والذكاء الاصطناعي، يستطيع محللو البيئة استخدام البيانات لصالح الكوكب بعدة طرق:

• يمكن للمحللين جمع كميات كبيرة من البيانات وتحليل الأنماط والاتجاهات التي قد يكون من الصعب اكتشافها باستخدام الطرق التقليدية.

• يمكن أن يؤدي دمج الذكاء الاصطناعي والبيانات الكبيرة إلى إنشاء أنظمة توصيات مستندة إلى السياق، مما يساعد محللي البيئة والأفراد على تلقي اقتراحات حول كيفية التصرف وفقًا لتلوث الهواء بناءً على البيانات التاريخية.

• يمكن أن تساعد تطبيقات الذكاء الاصطناعي في تحديد مجموعة من العوامل الهامة التي تسهم في تغيير المناخ وكيفية التعامل مع هذه العوامل لتقليل تأثير الاحتباس الحراري.

طرق مبتكرة لصنع القرار لمراقبة جودة الهواء

في هذه الدراسة، يقترح الكتّاب أساليب اتخاذ قرارات مبتكرة بناءً على تقنيات الذكاء الاصطناعي المساعدة للبيانات الكبيرة. يستعرضون موديلات AI مختلفة، بما في ذلك الشبكات العصبية الاصطناعية وأنظمة الاستنتاج العصبي الضبابي المتكيفة، وتطبيقاتها في مراقبة وتقييم جودة المياه. تُعتبر الشبكات العصبية الاصطناعية وسيلة شائعة وفعالة لاتخاذ قرارات ثورية لعلماء البيئة فيما يتعلق بمراقبة جودة المياه ومراقبة جودة الهواء وجوانب بيئية أخرى. وفقًا للشكل أدناه، تعمل الشبكة العصبية بالطريقة التالية:

• أولاً، تأخذ البيانات البيئية كإدخال. يمكن أن تكون هذه البيانات ذات صلة بجودة المياه أو جودة الهواء أو عوامل بيئية أخرى.

• ثم تقوم هذه الشبكة بطبقة تحويل أو تصفية للبيانات مرات عديدة حتى تقوم بمعالجتها إلى مجموعة.

• يتم توصيل البيانات المصفاة بالكامل كشبكة عصبية وتنتج نواتج بيانات هامة تجيب على أسئلة محددة يطرحها علماء البيئة. تتضمن هذه الأسئلة: هل الهواء ملوث إلى حد يتسبب في إصابة سكان موقع جغرافي معين بأمراض الجهاز التنفسي خلال الخمس سنوات القادمة؟ هل الماء ملوث بحيث لا يستطيع المزارعون استخدامه لري محاصيلهم؟ كيف يمكننا معالجة هذه العوامل؟

يمكن الإجابة على جميع هذه الأسئلة من خلال مساعدة AI.

الهندسة المعمارية النموذجية لشبكة CNN. (فو وآخرون، 2023)

مستقبل مراقبة جودة الهواء وحماية البيئة

مع استمرارنا في التصدي لقضايا البيئة، يعتمد حماية وتعزيز مستقبل كوكبنا وجودتنا للحياة على حلايات البيانات الكبيرة وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي. من خلال جمع كميات كبيرة من البيانات وتحديد الأنماط والاتجاهات الطويلة المدى، يمكن للعلماء تقديم رؤى هامة يمكن أن تساعد في حل المشكلات المتعلقة بمراقبة جودة الهواء. مستقبل تتبع جودة الهواء والحفاظ على البيئة يعتمد على دمج البيانات الكبيرة وتكنولوجيا الذكاء الاصطناعي لتوفير منتجات بيئية وبيئية عالية الجودة تستند إلى تحسين الجودة وتقييم ومنع مخاطر البيئة.

اختتام

بشكل عام، يعتبر استخدام تكنولوجيا البيانات الكبيرة والذكاء الاصطناعي وعدًا واعدًا لابتكار مراقبة جودة الهواء وحماية البيئة. من خلال الاعتماد على تحليل البيانات المتقدم ومفاهيم التعلم الآلي، يمكن للعلماء فهم أفضل لاتجاهات جودة الهواء وتقييم مخاطر البيئة. وبينما نتطلع إلى المستقبل، ستلعب تطبيقات البيانات الكبيرة والذكاء الاصطناعي في مراقبة البيئة دورًا حاسمًا في التعامل مع التحديات التي يطرحها تلوث الهواء والمساهمة في جعل الكوكب أكثر صحة واستدامة.

اشترك في نشرتنا الإخبارية