کاربرد هوش مصنوعی در مدیریت آب

به گزارش گرداب، آب از مهم‌ترین عوامل ضروری ادامه حیات در سیاره زمین است. با این حال، از سال‌های گذشته تا کنون، اهمیت مدیریت این منبع مورد غفلت واقع شده است. با افزایش نگرانی‌ها از روند سریع و ناگهانی وقوع خشکسالی‌ها و سایر شرایط کم آبی در نقاط مختلف جهان، دانشمندان به دنبال شیوه‌های نوین جهت مدیریت منابع آب هستند. پژوهشگران دریافته‌اند که می‌بایست رویکرد نوینی را جهت طراحی و نگهداری سیستم‌های مدیریت منابع آب موجود اتخاذ نمایند.

در حال حاضر هوش مصنوعی به عنوان یکی از همین شیوه‌های نوین در مراحل ابتدایی رشد خود در مدیریت منابع آب است، که نمونه‌های اولیه کاربرد آن نوید بخش آینده­ روشن این فناوری است. کارشناسان هوش مصنوعی معتقدند این فناوری پتانسیل ایجاد تحولات گسترده در زمینه اقتصاد و بهره‌وری صنعت آب در مواقع افزایش تقاضای آب را دارا می‌باشد.

اولین قدم در هر پروژه هوش مصنوعی صنعت آب، ایجاد قوانینی در رابطه با نوع داده‌های جمع‌آوری شده است. به طور کلی کیفیت داده‌ها یکی از مهم‌ترین عوامل ایجاد یک سیستم هوش مصنوعی پویا است. هوش مصنوعی می‌تواند به روش‌های مختلفی تعریف شود، اساساً تجزیه و تحلیل پیشرفته داده‌ها توسط یک کامپیوتر بسیار بیشتر از آن چیزی است که انسان به تنهایی قادر به انجام آن است.

هوش مصنوعی الگو‌ها را در داده‌ها شناسایی نموده و به طور مداوم روابط بین متغیر‌ها را شناسایی می‌کند. این فناوری همکاری بین انسان و ماشین را وارد مرحله­ جدیدی می‌کند، همچنین باعث می‌شود که نیروی متخصص بر روی فرآیند‌هایی با ارزش بالاتر متمرکز شوند و تجزیه و تحلیل‌های انجام شده توسط هوش مصنوعی را مورد بررسی قرار دهند.

در مبحث مدیریت منابع آب، قابلیت مواجه به چالش‌های پیش رو با استفاده از هوش مصنوعی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می‌باشد. منابع آبی در سطح جهان با چالش‌های عمده‌ای از جمله: رشد فزونی جمعیت، تغییرات شدید الگو‌های اقلیمی، و زیرساخت‌های فرسوده و ناکارآمد مواجه هستند.

بر اساس گزارش یونسکو، پیش بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۵ نزدیک به دو میلیارد نفر در جهان با کمبود مطلق آب مواجه شوند. از این رو مدیران سیستم‌های آب در حالی که با مشکلات اساسی جهت تامین هزینه تعمیرات سیستم‌ها و زیر ساخت‌ها دست و پنجه نرم می‌کنند، با یک نبرد دائمی جهت کاهش این معضلات و رعایت استاندارد‌های دقیق در راستای محافظت از سلامت عمومی جامعه و محیط زیست روبرو هستند.

بر خلاف تصور عموم که گمان می‌کنند، آبی که هر روز از شبکه­‌های لوله کشی منازل عبور می‌کند، فقط یک آب معمولی است، اما با یک نگاه واقع بینانه متوجه می‌شویم این آب حاوی اطلاعات بسیار ارزشمندی است که به‌طور متوالی در کنار آن جریان دارد.

امروزه بسیاری از ناکارآمدی‌های سیستم‌های آبرسانی به صورت متوالی با استفاده از سیستم‌های تحلیلی مبتنی بر هوش مصنوعی مجهز به حسگر‌های اینترنت اشیا بررسی می‌شود، که ترکیبی به اندازه کافی قدرتمند جهت پیگیری، پیش‌بینی، و پاسخگویی مستمر به سطوح تقاضای منابع آبی را ایجاد می‌نمایند.

در حال حاضر از سیستم‌های تحلیلی به عنوان مؤثرترین و کارآمد‌ترین روش‌های مدیریت منابع آب یاد می‌شوند. از سیستم‌های تحلیلی مبتنی بر هوش مصنوعی که به صورت گسترده به عنوان «مدیریت هوشمند منابع آب» یا «آب دیجیتال (آبی است که با تجزیه و تحلیل داده ها، مدل‌های رگرسیون و الگوریتم‌های احتمالی مدیریت می‌شود)» عنوان می‌شوند، هوش مصنوعی را در بطن شیوه‌ی نو ظهوری جهت مدیریت منابع آب قرار می‌دهد.

این سیستم‌های تحلیلی، اطلاعات اولیه و هر عاملی که در سراسر سیستم جریان دارند را مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌دهند، در عین حال عناصر یادگیری ماشینی امکان ارائه بهترین پاسخ به محیط پیرامونی را فراهم می‌نمایند. در حال حاضر از هوش مصنوعی جهت مدیریت بی وقفه و همه جانبه خدمات شهری (آب، برق، یرساخت‌های آبی و ...) استفاده بی شماری می‌شود. 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 پژوهش‌هایی که توسط Silo.AI و Ramboll صورت گرفته است، نشان می‌دهد که پروژه‌های آزمایشی پتانسیل استفاده از رویکرد هوش مصنوعی را اثبات نموده اند. آن‌ها در این پروژه‌های آزمایشی از زیرساخت‌های اینترنت اشیاء جهت کنترل بهینه عملیات روزانه آب، ارزیابی، و جلوگیری از حوادث احتمالی استفاده نمودند. در نهایت عنوان نمودند، با ایجاد و استفاده از سیستم‌های هوش مصنوعی امکان تجزیه و تحلیل داده‌ها فراهم می‌شود که متعاقباً اپراتور‌های انسانی در این مورد آزاد شده تا بر فرآیند‌های شناختی مانند اعتبارسنجی و پایش تجزیه و تحلیل‌های هوش مصنوعی تمرکز نمایند.

همچنین به تازگی شرکت آب استرالیا ملبورن واتر نتایج پژوهش‌های خود در رابطه با کاربرد هوش مصنوعی جهت عملیات تصفیه و تامین آب را منتشر کرده است که نشان می‌دهد چطور با استفاده از هوش مصنوعی و بدون نیاز به اپراتور انسانی، استفاده بهینه از پمپ‌ها و دستگاه‌های مورد استفاده در فرآیند تصفیه و تامین آب را کالیبره کرده اند. آن‌ها اذعان نمودند که کاربرد هوش مصنوعی باعث صرفه جویی در هزینه انرژی به میزان ۲۰ درصد در شرکت مادر، شده است.