کاهش آلودگی هوا با فناوری‌های نوین

فناوری‌های نوین، از جمله هوش مصنوعی و اینترنت اشیاء، می‌توانند نقش مهمی در کاهش آلودگی هوا ایفا کنند، این فناوری‌ها با بهینه‌سازی فرایندها و نظارت دقیق‌تر بر منابع آلاینده، بهبود کیفیت هوا و حفظ محیط زیست را ممکن می‌سازند.

کد خبر: ۱۲۷۵۳۹۸

تاریخ: ۱۲ آذر ۱۴۰۳ - ۱۳:۳۰

به گزارش «تابناک» به نقل از ایمنا، آلودگی هوا نه تنها به یکی از بزرگترین تهدیدهای زیست‌محیطی در دنیای امروز تبدیل شده، بلکه به چالشی جهانی و عاجل نیز بدل گشته است، این بحران زیست‌محیطی هر روز در حال گسترش است و متأسفانه به دلیل افزایش جمعیت شهری، گسترش صنایع، و بهره‌برداری نادرست از منابع طبیعی، شدت آن روز به روز بیشتر می‌شود، هر لحظه که به آسمان نگاه می‌کنیم، شاهد دوده و گازهای آلاینده‌ای هستیم که تنفس را برای میلیون‌ها نفر دشوار می‌سازد.

از ترافیک سنگین خیابان‌ها گرفته تا فعالیت‌های صنعتی گسترده، منابع مختلفی هستند که سهم زیادی در ایجاد آلودگی هوا دارند، خودروهای آلاینده، نیروگاه‌های حرارتی، صنایع تولیدی، و حتی کشاورزی، همگی از عواملی هستند که به تشدید این بحران دامن می‌زنند. این آلودگی نه تنها به سلامت انسان آسیب می‌زند بلکه موجب بیماری‌های جدی همچون سرطان ریه، بیماری‌های قلبی و تنفسی می‌شود که جان انسان‌ها را تهدید می‌کند، افزایش آلاینده‌ها در جو، منجر به تغییرات شدید اقلیمی می‌شود که به نوبه خود مشکلاتی همچون گرمایش جهانی، افزایش سطح دریاها، و بلایای طبیعی را به دنبال خواهد داشت.

در حالی که این وضعیت برای بسیاری از کشورها تبدیل به یک بحران ملی و جهانی شده، سوال بزرگ این است که آیا راه‌حلی برای این معضل جهانی وجود دارد؟ آیا می‌توان با استفاده از تکنولوژی‌های نوین، گامی مؤثر در جهت کاهش آلودگی هوا برداشت و هوای پاک را به شهرها بازگرداند؟

پاسخ این سؤال‌ها شاید در دنیای پیشرفته فناوری و هوش مصنوعی نهفته باشد، هوش مصنوعی به عنوان یکی از بزرگترین دستاوردهای علمی در بسیاری از عرصه‌ها تحولاتی عظیم ایجاد کرده است، این فناوری به‌عنوان یک ابزار قدرتمند برای مقابله با آلودگی هوا در حال ظهور است، مدل‌های پیچیده یادگیری ماشین و الگوریتم‌های پیشرفته، قادر به پیش‌بینی وضعیت کیفیت هوا و شبیه‌سازی سناریوهای مختلف برای کاهش آلایندگی‌ها هستند، این تکنولوژی می‌تواند به طراحی سیستم‌های حمل‌ونقل هوشمند کمک کند که با کاهش ترافیک و بهبود روند جابه‌جایی، به کاهش آلودگی ناشی از وسایل نقلیه کمک کند.
علاوه بر آن، هوش مصنوعی می‌تواند در پایش و مدیریت فعالیت‌های صنعتی مؤثر باشد، با استفاده از حسگرهای هوشمند و آنالیز داده‌های صنعتی، می‌توان میزان آلایندگی تولیدی توسط کارخانجات و نیروگاه‌ها را به‌طور دقیق‌تر شناسایی و کنترل کرد، حتی در بخش کشاورزی، هوش مصنوعی می‌تواند به‌طور هوشمندانه به مدیریت منابع آبی و کاهش مصرف انرژی کمک کند که این امر به‌طور غیرمستقیم به کاهش آلودگی و بهبود شرایط محیط‌زیست می‌انجامد.

پیش‌بینی آلودگی هوا با هوش مصنوعی

امیرحسین مقدم، کارشناس داده‌کاوی و هوش مصنوعی اظهار کرد: یکی از قابلیت‌های کلیدی هوش مصنوعی، شبیه‌سازی و پیش‌بینی وضعیت آلودگی هوا است، با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته یادگیری عمیق، می‌توان الگوهای پیچیده‌ای را که بر کیفیت هوا تأثیر می‌گذارند، شناسایی و تحلیل کرد. به عنوان مثال، الگوریتم‌های شبکه‌های عصبی بازگشتی (RNN) می‌توانند داده‌های زمانی را تحلیل کرده و روندهای آلودگی را در بازه‌های زمانی مختلف پیش‌بینی کنند.

وی افزود: یکی از پروژه‌هایی که اخیراً در ایران انجام داده‌ایم، استفاده از این الگوریتم‌ها برای پیش‌بینی کیفیت هوای تهران بود. در این پروژه، داده‌هایی نظیر میزان آلاینده‌های NO2، CO و ذرات معلق PM2.5 از ایستگاه‌های پایش هوا جمع‌آوری و با داده‌های هواشناسی ترکیب شد. نتایج نشان داد که این مدل‌ها می‌توانند با دقت بالایی افزایش یا کاهش آلاینده‌ها را پیش‌بینی کنند و این موضوع به مسئولان کمک می‌کند تا برنامه‌ریزی‌های مؤثرتری برای مدیریت شرایط بحرانی داشته باشند.
کارشناس داده‌کاوی و هوش مصنوعی گفت: یکی از مهم‌ترین منابع آلودگی هوا در کلان‌شهرها، حمل‌ونقل جاده‌ای است. خودروهای شخصی و حمل‌ونقل عمومی اگر به‌درستی مدیریت نشوند، منجر به انتشار آلاینده‌های زیادی خواهند شد. هوش مصنوعی می‌تواند از طریق تحلیل داده‌های ترافیکی و شناسایی مسیرهای پرتردد، راه‌حل‌هایی برای بهینه‌سازی تردد خودروها ارائه دهد.

مقدم بیان کرد: یکی از کاربردهای مهم هوش مصنوعی، توسعه سیستم‌های مدیریت هوشمند ترافیک است. این سیستم‌ها با جمع‌آوری داده‌ها از حسگرهای جاده‌ای، دوربین‌های نظارتی و اپلیکیشن‌های ناوبری، می‌توانند مسیرهای کم‌ترافیک را شناسایی کرده و ترافیک را به‌طور خودکار هدایت کنند. به‌علاوه، خودروهای الکتریکی مجهز به سیستم‌های هوش مصنوعی می‌توانند با مدیریت هوشمند مصرف انرژی و شناسایی ایستگاه‌های شارژ در مسیر، آلایندگی را به حداقل برسانند.

وی ادامه داد: در شهرهایی نظیر سنگاپور، پروژه‌هایی برای ایجاد ناوگان اتوبوس‌های خودران در حال اجرا است که این وسایل نقلیه نه‌تنها از هوش مصنوعی برای مسیریابی و کاهش مصرف سوخت استفاده می‌کنند، بلکه میزان آلایندگی آن‌ها نیز صفر است.
کارشناس داده‌کاوی و هوش مصنوعی توضیح داد: یکی دیگر از حوزه‌هایی که هوش مصنوعی می‌تواند در کاهش آلودگی هوا نقش‌آفرینی کند، مدیریت منابع انرژی است، بسیاری از صنایع و ساختمان‌های بزرگ به دلیل مصرف نادرست انرژی، سهم عمده‌ای در انتشار آلاینده‌ها دارند. هوش مصنوعی می‌تواند با بهینه‌سازی مصرف انرژی، این سهم را کاهش دهد.
مقدم توضیح داد: به‌عنوان مثال، سیستم‌های مدیریت انرژی مبتنی بر هوش مصنوعی در ساختمان‌های هوشمند، قادر هستند مصرف برق، گرمایش و سرمایش را بر اساس نیازهای واقعی تنظیم کنند. این سیستم‌ها با تحلیل داده‌های حسگرها و پیش‌بینی تغییرات دمایی، به‌طور خودکار تنظیمات مناسبی را اعمال می‌کنند که منجر به کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و در نتیجه کاهش آلودگی هوا می‌شود.

وی افزود: در حوزه تولید انرژی، هوش مصنوعی به بهینه‌سازی استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر کمک می‌کند. برای مثال، الگوریتم‌های یادگیری ماشین می‌توانند پیش‌بینی کنند که در چه زمان‌هایی تولید انرژی خورشیدی یا بادی بهینه‌تر است و این اطلاعات می‌تواند در برنامه‌ریزی استفاده از این منابع نقش کلیدی داشته باشد.

مدیریت بحران‌های زیست‌محیطی با هوش مصنوعی

کارشناس داده‌کاوی و هوش مصنوعی توضیح داد تصریح کرد: هوش مصنوعی در مدیریت بحران‌های زیست‌محیطی، از جمله بحران آلودگی هوا، می‌تواند به‌عنوان یک ابزار قدرتمند عمل کند، سیستم‌های تحلیل داده‌های محیطی می‌توانند به‌صورت لحظه‌ای اطلاعاتی راجع به وضعیت آلودگی ارائه دهند و هشدارهای لازم را صادر کنند.
مقدم گفت: به عنوان مثال، در روزهایی که شاخص کیفیت هوا به سطح خطرناکی می‌رسد، این سیستم‌ها می‌توانند داده‌ها را تحلیل کرده و برنامه‌هایی برای کاهش فعالیت‌های آلاینده ارائه دهند. در برخی کشورها، از این سیستم‌ها برای ارسال هشدارهای عمومی به شهروندان استفاده می‌شود تا از فعالیت‌های غیرضروری در فضای باز اجتناب کنند.
وی افزود: یکی از طرح‌های موفق در این زمینه، پروژه ایرفلو در لندن است. این پروژه با نصب حسگرهای پیشرفته و استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، توانسته است الگوهای آلودگی را شناسایی کرده و راهکارهایی برای کاهش انتشار آلاینده‌ها در محله‌های آلوده ارائه دهد.

کارشناس داده‌کاوی و هوش مصنوعی ادامه داد: یکی از جنبه‌های کمتر شناخته‌شده اما بسیار مهم هوش مصنوعی، نقش آن در آموزش و آگاهی‌بخشی به شهروندان است. بسیاری از مردم از تأثیرات روزمره آلودگی هوا بر سلامت و محیط‌زیست آگاهی کافی ندارند و همین مسئله موجب می‌شود که اقدامات لازم برای کاهش آلودگی به‌کندی پیش برود.

مقدم ادامه داد: با استفاده از پلتفرم‌های هوشمند مبتنی بر هوش مصنوعی، می‌توان محتوای آموزشی شخصی‌سازی‌شده‌ای برای افراد مختلف تولید کرد. برای مثال، اپلیکیشن‌هایی وجود دارند که با تحلیل الگوهای رفتاری کاربران، توصیه‌هایی برای کاهش مصرف انرژی یا استفاده از وسایل حمل‌ونقل عمومی ارائه می‌دهند.

دکتر امیرحسین مقدم، وی بیان داشت: با وجود تمامی مزایا، چالش‌هایی در پیاده‌سازی فناوری‌های هوش مصنوعی وجود دارد، از جمله این چالش‌ها می‌توان به محدودیت‌های دسترسی به داده‌های جامع و دقیق، هزینه بالای پیاده‌سازی سیستم‌های هوشمند و مقاومت برخی صنایع در پذیرش این فناوری اشاره کرد.

وی افزود: با این حال، آینده بسیار روشن است. پیشرفت‌های روزافزون در فناوری‌های حسگری، پردازش داده‌ها و یادگیری ماشین، به ما این امکان را می‌دهد که در آینده‌ای نزدیک شاهد تأثیرات بیشتری از هوش مصنوعی در بهبود کیفیت هوا باشیم.

لزوم همکاری‌های بین‌المللی برای مقابله با آلودگی هوا

مریم گودرزی کارشناس محیط زیست، اظهار کرد: در بسیاری از شهرهای پیشرفته دنیا، پروژه‌هایی موفق در زمینه استفاده از هوش مصنوعی برای مدیریت آلودگی هوا اجرا شده است. یکی از این پروژه‌ها، برنامه اسمارت ایر در سئول است که با استفاده از تحلیل داده‌های حسگرهای محیطی و دوربین‌های شهری، توانسته است میزان آلایندگی را در مناطق پرتردد تا ۲۰ درصد کاهش دهد.

وی افزود: در شهر لس‌آنجلس، پروژه‌ای برای بهینه‌سازی زمان‌بندی چراغ‌های راهنمایی با استفاده از هوش مصنوعی اجرا شد که موجب کاهش ۱۵ درصدی ترافیک و به‌تبع آن کاهش انتشار آلاینده‌ها شد.

کارشناس محیط زیست گفت: پیشرفت فناوری و نیاز روزافزون به بهبود کیفیت زندگی در شهرها، هوش مصنوعی را به یکی از ابزارهای اصلی برای مدیریت آلودگی هوا تبدیل کرده است، استفاده از این فناوری می‌تواند علاوه بر کاهش آلودگی هوا، موجب صرفه‌جویی در هزینه‌ها و افزایش بهره‌وری در بسیاری از حوزه‌ها شود، با این حال، تحقق این اهداف نیازمند همکاری بین دولت‌ها، شرکت‌های فناوری، و شهروندان است.
گودرزی ادامه داد: یکی از مهم‌ترین مسائل در مقابله با آلودگی هوا، همکاری‌های بین‌المللی است. آلودگی هوا مرزهای جغرافیایی را نمی‌شناسد و آلاینده‌هایی که در یک کشور تولید می‌شوند، ممکن است بر کشورهای دیگر نیز تأثیر بگذارند، هوش مصنوعی می‌تواند به‌عنوان یک ابزار جهانی برای مقابله با این معضل عمل کند.

وی توضیح داد: یکی از نمونه‌های موفق همکاری‌های بین‌المللی در این زمینه، پروژه AIR Now است که توسط سازمان حفاظت محیط‌زیست آمریکا (EPA) و سازمان‌های بین‌المللی دیگر اجرا شده است، در این پروژه، با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، وضعیت آلودگی هوا در نقاط مختلف جهان پایش و گزارش می‌شود، این سیستم علاوه بر ارائه اطلاعات دقیق، به کشورها کمک می‌کند تا برنامه‌های مشترکی برای کاهش آلایندگی تدوین کنند.

کارشناس محیط زیست توضیح می‌دهد: در ایران نیز می‌توان از هوش مصنوعی برای کاهش آلودگی هوا بهره برد، اما این امر مستلزم سرمایه‌گذاری مناسب و سیاست‌گذاری دقیق است. برخی از راهکارهای پیشنهادی عبارت‌اند از:

توسعه زیرساخت‌های داده‌ای: ایجاد یک پایگاه داده جامع از اطلاعات مربوط به کیفیت هوا، منابع آلاینده، و داده‌های هواشناسی که در دسترس محققان و صنایع قرار گیرد.

آموزش نیروی انسانی: تربیت کارشناسان متخصص در حوزه هوش مصنوعی و محیط‌زیست که بتوانند مدل‌های مؤثری برای پیش‌بینی و کنترل آلودگی هوا طراحی کنند.

تدوین سیاست‌های حمایتی: ارائه تسهیلات به شرکت‌های فناوری‌محور که در زمینه توسعه راهکارهای مبتنی بر هوش مصنوعی فعالیت می‌کنند.

همکاری با سازمان‌های بین‌المللی: استفاده از تجربیات کشورهای پیشرفته و مشارکت در پروژه‌های بین‌المللی برای دستیابی به فناوری‌های جدید.

گودرزی اظهار داشت: آینده هوش مصنوعی در مدیریت آلودگی هوا بسیار امیدوارکننده است، با پیشرفت در حوزه‌هایی همچون اینترنت اشیا (IoT)، کلان‌داده‌ها (Big Data)، و یادگیری عمیق، امکان ایجاد سیستم‌های جامع‌تری برای پایش و کاهش آلایندگی فراهم خواهد شد.
وی ادامه داد: یکی از فناوری‌های آینده‌نگرانه در این حوزه، استفاده از پهپادهای مجهز به حسگرهای هوشمند است، این پهپادها می‌توانند به‌طور مستقل در مناطق مختلف پرواز کرده و داده‌های لحظه‌ای از کیفیت هوا جمع‌آوری کنند، همچنین توسعه ربات‌های زیست‌محیطی که قادر به شناسایی و پاک‌سازی آلاینده‌ها هستند از دیگر فناوری‌هایی است که می‌تواند تأثیر زیادی بر بهبود وضعیت آلودگی هوا داشته باشد.

کارشناس محیط زیست بیان کرد: هوش مصنوعی همچنین می‌تواند به ارتقای سطح آگاهی شهروندان کمک کند. برای مثال، توسعه اپلیکیشن‌های موبایلی که به افراد اطلاعات دقیقی درباره وضعیت آلودگی هوا و تأثیرات آن بر سلامت ارائه می‌دهند، می‌تواند انگیزه‌ای برای تغییر رفتارهای روزمره ایجاد کند.
هوش مصنوعی به عنوان یک ابزار قدرتمند، پتانسیل‌های گسترده‌ای در کاهش آلودگی هوا دارد که فراتر از پیش‌بینی و مدیریت آلودگی می‌رود، این فناوری با تحلیل داده‌های پیچیده می‌تواند به بهینه‌سازی حمل‌ونقل شهری، کاهش مصرف انرژی و بهبود فرایندهای صنعتی کمک کند.

در حوزه حمل‌ونقل، هوش مصنوعی می‌تواند با پیش‌بینی ترافیک و بهینه‌سازی مسیرها، علاوه بر کاهش زمان سفر، میزان انتشار گازهای آلاینده را نیز کاهش دهد، در بخش انرژی، این فناوری می‌تواند با نظارت دقیق بر مصرف انرژی و مدیریت هوشمند شبکه‌های برق، از هدررفت انرژی جلوگیری کند و به بهره‌وری بیشتر منابع انرژی کمک نماید.

علاوه بر این، در زمینه آموزش و آگاهی‌بخشی عمومی، هوش مصنوعی می‌تواند با ارائه تحلیل‌های دقیق و آموزش‌های شخصی‌سازی‌شده، مردم را در مورد رفتارهای سبز و کاهش آلودگی هوا آگاه کند، ایران با توجه به چالش‌های خاص خود در زمینه آلودگی هوا، می‌تواند از این فناوری بهره‌برداری کند و با ایجاد همکاری‌های بین‌بخشی، الگویی موفق برای دیگر کشورها در زمینه کاهش آلودگی و بهبود کیفیت زندگی ارائه دهد.