Sztuczna inteligencja i powietrze, którym oddychaliśmy

Sztuczna inteligencja i powietrze, którym oddychaliśmy

Znacznik czasu: 16 sierpnia 2023 1:48
Węzeł źródłowy: 2216993

Sztuczna inteligencja (AI) ma szansę zrewolucjonizować działania na rzecz ochrony środowiska przeciwko zanieczyszczeniu powietrza. Jej unikalne zastosowania odróżniają ją od innych obecnych technologii, co czyni ją idealnym wyborem pomimo pewnych przeszkód wdrożeniowych.

Jak wpływa na nas zanieczyszczenie powietrza?

Zanieczyszczenie powietrza jest poważnym problemem, ponieważ ma negatywne skutki dla środowiska i zdrowia. Wiele osób mieszka na obszarach, na których występują ciągłe problemy z jakością. Według stanu na lipiec 2023 r. Agencja Ochrony Środowiska Stanów Zjednoczonych określiła 15 hrabstw przekracza bezpieczne poziomy zanieczyszczeń, dotykając prawie 21 milionów ludzi.

Jednak zanieczyszczenia mogą wpływać na więcej osób, niż wynika to z większości publicznych liczb. W 2023 r. Rada Obrony Zasobów Naturalnych przeanalizowała dane EPA i stwierdziła dodatkowe 8 milionów Amerykanów wdychać niebezpieczne poziomy zanieczyszczenia powietrza pochodzącego z samej sadzy.

Dlaczego potrzebujemy nowego rozwiązania?

Większość ludzi wdycha zanieczyszczenia i zanieczyszczenia, nawet nie zdając sobie z tego sprawy. W rzeczywistości, 90% światowej populacji oddycha powietrzem o poziomie zanieczyszczeń przekraczającym wytyczne Światowej Organizacji Zdrowia. Ta statystyka jest niepokojąca, biorąc pod uwagę, że nawet krótkotrwała ekspozycja może mieć trwałe niekorzystne skutki zdrowotne.

Chociaż możliwe jest uniknięcie widocznych zanieczyszczeń, takich jak smog lub sadza, większość z nich — jak dwutlenek węgla lub tlenek azotu — jest niewidoczna dla ludzkiego oka. Ludzie potrzebują pomocy technologicznej, aby wykrywać, mierzyć i zarządzać tym problemem, aby poprawić swoje zdrowie.

Obecna technologia po prostu nie może działać tak, jak wymaga tego świat. Na przykład Biuro Odpowiedzialności Rządu Stanów Zjednoczonych odkryło, że system monitorowania jakości powietrza w tym kraju nie spełnia norm. To nie dostarcza wystarczających danych do efektywnego wykorzystania przez naukowców lub społeczeństwo.

Większość ludzi chce długoterminowego rozwiązania technologicznego zdolnego do gromadzenia, przechowywania i działania na podstawie aktualnych danych dotyczących zanieczyszczenia powietrza. Zazwyczaj takie urządzenia byłyby kosztowne i trudne do zainstalowania. Jednak sztuczna inteligencja może zaspokoić te potrzeby i nie ma takich samych ograniczeń.

Czy sztuczna inteligencja może pomóc pozbyć się zanieczyszczenia powietrza?

Sztuczna inteligencja może pomóc ludziom na całym świecie pozbyć się zanieczyszczenia powietrza. Modele te opierają się na danych i inteligentnej analizie, które są kluczowymi czynnikami przy rozwiązywaniu tak powszechnego problemu. To nie tylko potencjalne rozwiązanie — naukowcy i inżynierowie na całym świecie opracowali oddzielnie modele jako dowód słuszności koncepcji. 

Na przykład inżynierowie z Cornell University opracowali sztuczną inteligencję zdolny do dokładnego pomiaru PM2.5 — drobne cząsteczki zanieczyszczeń o grubości włosa ludzkiego — na terenach miejskich. Podczas gdy poprzednia technologia była ciężka, nieporęczna i złożona, ten model jest prosty i dostępny.

Jak sztuczna inteligencja może zmniejszyć zanieczyszczenie powietrza?

Sztuczna inteligencja może wykrywać, mierzyć i zarządzać poziomami zanieczyszczeń w celu zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza. Ponadto może wspomóc wysiłki badawcze i konserwacyjne w celu wspierania obecnej technologii.

AI może dokładnie identyfikować źródła zanieczyszczenia powietrza, umożliwiając rządowym agencjom ochrony środowiska szybką reakcję za pomocą środków powstrzymujących. Ponieważ ta technologia może konsekwentnie dostosowywać się do nowych informacji i szybko się uczyć, może reagować na drobne zmiany w czasie rzeczywistym. 

Może ostrzec odpowiednie strony, jeśli zanieczyszczenia nagle wzrosną lub stale pojawią się na określonych obszarach. Załóżmy na przykład, że małe miasteczko w pobliżu zakładu produkcyjnego regularnie przekracza bezpieczny poziom jakości powietrza, pomimo braku autostrad lub dużej populacji. Gdy AI skieruje urzędników do fabryki jako najbardziej prawdopodobnego winowajcę, mogą oni wdrożyć politykę dotyczącą zanieczyszczenia powietrza, aby chronić zdrowie mieszkańców.

  • Pomiary

Ponieważ poziomy zanieczyszczenia powietrza są na ogół stałe, o ile nie wydarzy się wyjątkowe zdarzenie, sztuczna inteligencja może z łatwością uczyć się na historycznych i bieżących statystykach, aby przewidywać przyszłe zmiany. Może szybko interpretować ogromne zbiory danych, aby dojść do precyzyjnych wniosków. 

Aktualizacje pomiarów zanieczyszczeń w czasie rzeczywistym byłyby korzystne dla bezpieczeństwa publicznego. Dzięki takiemu podejściu urzędnicy mogliby ostrzegać określone populacje o zbliżających się spadkach jakości powietrza, poprawiając ich zdrowie. Dodatkowo daje im to więcej czasu na podjęcie działań na rzecz lepszej ochrony środowiska.

  • Zarządzanie

Większość badaczy używa głębokich sieci neuronowych do zarządzania zanieczyszczeniem powietrza za pomocą sztucznej inteligencji. Nic dziwnego, biorąc pod uwagę ich mają najwyższy wskaźnik wydajności z dowolnego innego podzbioru. Ponieważ działają jak ludzki mózg, mogą identyfikować i ustalać priorytety rozwiązań w celu zmniejszenia poziomu zanieczyszczeń.

Ponieważ systemy monitorowania jakości powietrza często nie gromadzą wystarczających informacji, ludzie często muszą przeprowadzić własne badania, aby zbudować model. W rezultacie może to nie mieć wpływu na ogólną dokładność. W odpowiedzi naukowcy mogą wykorzystać sztuczną inteligencję do tworzenia syntetycznych danych. 

AI może tworzyć precyzyjne sztuczne zbiory danych dostosowane do ich potrzeb. Zamiast polegać na publicznie dostępnych informacjach, mogą szybko trenować swój algorytm na podstawie statystyk życia codziennego, aby uzyskać dokładny ogólny przegląd.  

  • Konserwacja

Inżynierowie pracujący nad systemami monitorowania jakości powietrza mogą wykorzystywać sztuczną inteligencję do konserwacji. Chociaż ta metoda nie rozwiązuje bezpośrednio ogólnego problemu, nadal przyczynia się do rozwiązania. Wykorzystanie analiz predykcyjnych, a model uczenia maszynowego może dokładnie projektować kiedy sprzęt będzie wymagał serwisu. Ponieważ są to zasadniczo jednostki gromadzenia danych, podejście to przynosi korzyści w postaci obiegu zamkniętego. 

Czy istnieją przeszkody we wdrażaniu sztucznej inteligencji?

Sztuczna inteligencja napotyka na pewne poważne przeszkody we wdrażaniu, głównie ze względu na izolację danych. Instytucje środowiskowe często prowadzą swoje badania samodzielnie, co oznacza, że ​​nie udostępniają wyników ani statystyk. Ta praktyka skutkuje silosami danych, w których cenne informacje znajdują się w małych, niedostępnych kieszeniach. 

Sztuczna inteligencja mogłaby precyzyjnie prognozować poziomy jakości powietrza na podstawie już istniejących statystyk historycznych, lokalizacji, ruchu i pogody. Problem polega jednak na tym, że obecnie wszystko znajduje się w silosach. To zjawisko izolacji informacji może spowolnić postęp, ponieważ modele są skuteczne tylko wtedy, gdy mają zestawy danych wysokiej jakości, na których można się uczyć.

Czy wykorzystanie sztucznej inteligencji do zmniejszenia zanieczyszczenia powietrza jest ryzykowne?

Chociaż sztuczna inteligencja jest idealnym rozwiązaniem problemu zanieczyszczenia powietrza, wiąże się z pewnymi zagrożeniami. Może trenować na niedokładnych danych, co wpływa na jego wydajność. Badacze często nie potrafią również podążać za jego logiką, aby zdiagnozować problemy operacyjne.

Problem z czarną skrzynką, którego często doświadcza sztuczna inteligencja, to niezwykle zauważalne w przypadku głębokich sieci neuronowych — jeden z najczęstszych podzbiorów używanych przez ludzi do walki z zanieczyszczeniem powietrza. Ponieważ prawie niemożliwe jest prześledzenie logiki takich modeli, badacze i inżynierowie ryzykują niedokładne działanie. 

Co się dzieje, gdy dane szkoleniowe zawierają błędne obliczenia lub błąd bazowy? Problem czarnej skrzynki zwiększa prawdopodobieństwo, że takie rzeczy pozostaną ukryte. Ponadto sprawia, że ​​rutynowa i nieplanowana konserwacja jest trudna, ponieważ ustalenie źródła problemów może być trudne.

Dlaczego warto używać sztucznej inteligencji zamiast innych technologii?

Pomimo swoich wad, sztuczna inteligencja jest nadal idealnym wyborem w porównaniu z innymi nowoczesnymi technologiami. Na przykład szeroko zakrojony proces instalacji urządzeń Internetu rzeczy (IoT) zająłby wieki, byłby niewiarygodnie kosztowny i prawdopodobnie szkodliwy dla środowiska. Co więcej, nie są one tak skuteczne.

Chociaż czujniki IoT są opłacalne, ich dokładność rutynowo spada z powodu zakłóceń pogodowych, problemów z obwodami i mieszania zanieczyszczeń. Sztuczna inteligencja może nadal skutecznie działać przy złej pogodzie i identyfikować drobne zmiany, jeśli jest potężna lub ma wystarczające szkolenie. 

Czy AI ma potencjał w tej dziedzinie?

Chociaż istnieje wiele przeszkód dla szerokiego wykorzystania sztucznej inteligencji w monitorowaniu jakości powietrza, nadal może to być rewolucja w tej dziedzinie. Jej możliwości przewidywania i analizy są wyjątkowe, co czyni ją jedną z niewielu możliwych do zastosowania technologii. Ponadto łatwość użycia i praktyczność sprawiają, że jest dostępny, co jest niezbędne, gdy większość wysiłków jest odizolowana. 

Może nie jest to idealne rozwiązanie, ale należy do najlepszych, jakie istnieją. Modernizacja sprzętu przyniesie korzyści tylko naukowcom i ogółowi społeczeństwa, więc jej integracja może być nawet konieczna. Mimo wszystko, 99% ludzi na całym świecie oddychać powietrzem zawierającym pewien poziom niebezpiecznych zanieczyszczeń — szybkie rozwiązanie ma kluczowe znaczenie.

Oddychaj lepiej dzięki sztucznej inteligencji

Ponieważ zanieczyszczenie powietrza jest tak poważnym, powszechnym problemem, wymaga skutecznego rozwiązania. AI jest idealnym wyborem w tym scenariuszu, biorąc pod uwagę, że może działać niezależnie iz dużą precyzją. Ostatecznie jego szerokie zastosowanie może przynieść korzyści całemu światu. 

Znak czasu:

Więcej z Technologia AIOT