Το Βιετνάμ εφαρμόζει για πρώτη φορά την Τεχνητή Νοημοσύνη και την τηλεπισκόπηση για την παρακολούθηση της ποιότητας του θαλασσινού νερού

Έρευνα που διεξάγεται από Βιετναμέζους και Πολωνούς επιστήμονες συνδυάζει την Τεχνητή Νοημοσύνη και την τηλεπισκόπηση για την παρακολούθηση της ποιότητας του θαλασσινού νερού, υποστηρίζοντας αποτελεσματικά τη διαχείριση των υδάτινων πόρων σε βασικές παράκτιες περιοχές.

Η κοινωνικοοικονομική ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια θέτει πολλές περιβαλλοντικές προκλήσεις στον κόλπο Χα Λονγκ και στην περιοχή Κουά Λουκ (επαρχία Κουάνγκ Νιν), ιδίως η υποβάθμιση της ποιότητας του θαλασσινού νερού, η οποία απειλεί το ενδημικό θαλάσσιο οικοσύστημα.

Εν τω μεταξύ, οι παραδοσιακές μέθοδοι παρακολούθησης, όπως η επιτόπια δειγματοληψία και ανάλυση, έχουν πολλούς περιορισμούς όσον αφορά το κόστος, τον χρόνο και το εύρος της παρακολούθησης.

Αντιμέτωποι με αυτή την πραγματικότητα, Βιετναμέζοι και Πολωνοί επιστήμονες έχουν συντονιστεί για να αναπτύξουν έρευνα σχετικά με την εφαρμογή της τηλεπισκόπησης και της τεχνητής νοημοσύνης στην παρακολούθηση της ποιότητας του νερού - μια σύγχρονη, οικονομική προσέγγιση που επιτρέπει τη συνεχή παρακολούθηση σε μια μεγάλη περιοχή.

Η συνεργατική ερευνητική αποστολή με κωδικό QTPL01.03/23-24, η οποία υλοποιείται από κοινού από το Διαστημικό Κέντρο του Βιετνάμ (Ακαδημία Επιστήμης και Τεχνολογίας του Βιετνάμ) και το Πολωνικό Ινστιτούτο Γεωφυσικής (Πολωνική Ακαδημία Επιστημών), συμβάλλει στην παροχή πιο αποτελεσματικών εργαλείων παρακολούθησης για την προστασία του θαλάσσιου περιβάλλοντος σε βασικές παράκτιες περιοχές.

Σύγχρονη προσέγγιση

Σύμφωνα με τον Δρ. Vu Anh Tuan, Αναπληρωτή Γενικό Διευθυντή του Διαστημικού Κέντρου του Βιετνάμ, ο οποίος είναι υπεύθυνος για την αποστολή, αυτό είναι το πρώτο έργο στο Βιετνάμ που χρησιμοποιεί ταυτόχρονα δεδομένα από δορυφόρο Sentinel-2, προηγμένους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης και την πλατφόρμα GEE (πλατφόρμα cloud computing της Google) για τη μοντελοποίηση και την παρακολούθηση παραμέτρων ποιότητας νερού, όπως η θερμοκρασία επιφάνειας, τα αιωρούμενα στερεά, η χλωροφύλλη-α και η χημική ζήτηση οξυγόνου.

Από τα αποτελέσματα του μοντέλου, η ερευνητική ομάδα δημιούργησε χωροχρονικούς χάρτες κατανομής της ποιότητας του νερού, βοηθώντας στην παρακολούθηση των διακυμάνσεων και στην έγκαιρη προειδοποίηση για τους κινδύνους ρύπανσης στον κόλπο Χα Λονγκ και την περιοχή Κουά Λουκ.

Αυτές είναι δύο στρατηγικές υδάτινες περιοχές στην επαρχία Κουάνγκ Νιν, όχι μόνο πλούσιες σε τοπίο και οικολογικές αξίες, αλλά διαδραματίζουν επίσης σημαντικό ρόλο στην οικονομική και τουριστική ανάπτυξη της επαρχίας.

Αυτοί οι χάρτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη διαχείριση των υδάτινων πόρων, υποστηρίζοντας την προστασία του περιβάλλοντος και καθοδηγώντας τη βιώσιμη ανάπτυξη των παράκτιων περιοχών.

Καθαρίζοντας το περιβάλλον στον κόλπο Χα Λονγκ. (Φωτογραφία: Thanh Van/VNA)

Ο Δρ. Vu Anh Tuan δήλωσε ότι η καινοτομία της έρευνας έγκειται στη σύνθεση και τη δημιουργική εφαρμογή τεχνολογιών τηλεπισκόπησης, τεχνητής νοημοσύνης και cloud computing για την επίλυση του σύνθετου προβλήματος της παρακολούθησης της ποιότητας του νερού στον κόλπο Ha Long, προτείνοντας παράλληλα εφικτές λύσεις για την αντιμετώπιση της πρόκλησης της έλλειψης δεδομένων και παρέχοντας εις βάθος ανάλυση υψηλής πρακτικής αξίας.

Η μελέτη δημιούργησε μοντέλα μηχανικής μάθησης και τα βαθμονόμησε για να επιτύχει ακρίβεια άνω του 73% και δημιούργησε χάρτες της κατανομής αυτών των παραμέτρων εποχιακά και κατά ετήσιο μέσο όρο.

Επιπλέον, η μελέτη ανοίγει επίσης μια νέα προσέγγιση στην εφαρμογή της τεχνολογίας τηλεπισκόπησης σε συνδυασμό με τη μηχανική μάθηση για την παρακολούθηση της ποιότητας του νερού, υποστηρίζοντας έτσι αποτελεσματικά τη διαχείριση των υδάτινων πόρων σε βασικές παράκτιες περιοχές.

Προς ευρεία ανάπτυξη σε όλες τις θάλασσες

Ο Δρ. Vu Anh Tuan πρόσθεσε ότι η μελέτη χρησιμοποίησε δεδομένα από τον δορυφόρο Sentinel-2 (αισθητήρας MSI) κατά την περίοδο 2019-2023, σε συνδυασμό με πραγματικά δεδομένα μετρήσεων από το Τμήμα Φυσικών Πόρων και Περιβάλλοντος της επαρχίας Quang Ninh και την Εθνική Υπηρεσία Ωκεανών και Ατμόσφαιρας (ΗΠΑ) για την πρόβλεψη της ποιότητας του νερού στην περιοχή μελέτης.

Συνολικά 78 δορυφορικές εικόνες υποβλήθηκαν σε επεξεργασία και αναλύθηκαν στην πλατφόρμα cloud computing της Google. Στη συνέχεια, εφαρμόστηκαν αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης όπως το τυχαίο δάσος, η ενισχυτική παλινδρόμηση και η παλινδρόμηση AdaBoost για την πρόβλεψη δεικτών ποιότητας νερού.

Σύμφωνα με τον Δρ. Vu Anh Tuan, η μελέτη εντόπισε επίσης σημαντικές φασματικές ζώνες από δορυφορικές εικόνες Sentinel-2, συμβάλλοντας στη βελτιστοποίηση των μοντέλων μηχανικής μάθησης και στην ελαχιστοποίηση του κόστους συλλογής δεδομένων στο μέλλον.

Η έρευνα θα εφαρμοστεί σε όλες τις θάλασσες του Βιετνάμ. (Φωτογραφία: Viet Hoang/VNA)

Από τα αποτελέσματα του μοντέλου, η ερευνητική ομάδα δημιούργησε χωροχρονικούς χάρτες κατανομής της ποιότητας του νερού, βοηθώντας στην παρακολούθηση των διακυμάνσεων και στην έγκαιρη προειδοποίηση για τους κινδύνους ρύπανσης στον κόλπο Χα Λονγκ.

Αυτοί οι χάρτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη διαχείριση των υδάτινων πόρων, υποστηρίζοντας την προστασία του περιβάλλοντος και καθοδηγώντας τη βιώσιμη ανάπτυξη των παράκτιων περιοχών.

Όσον αφορά τις μελλοντικές ερευνητικές κατευθύνσεις, ο Δρ. Vu Anh Tuan δήλωσε ότι στο μέλλον, η ερευνητική ομάδα προτείνει την αύξηση της συχνότητας παρατήρησης και της δειγματοληψίας και την περαιτέρω ενσωμάτωση της Τεχνητής Νοημοσύνης με δεδομένα δορυφορικών εικόνων για τη βελτίωση της ακρίβειας των παραμέτρων υπολογισμού.

Συγκεκριμένα, η επέκταση της ενσωμάτωσης διαφορετικών τύπων δορυφορικών δεδομένων (προς το παρόν, η ομάδα έχει πραγματοποιήσει δοκιμές σε 3 τύπους δορυφόρων) θα βοηθήσει στην αύξηση της συχνότητας των παρατηρήσεων και όχι μόνο στον περιορισμό σε 4 παραμέτρους ποιότητας νερού, αλλά θα μπορεί να επεκταθεί σε 5, 6 ή και περισσότερες.

Μία από τις επόμενες σημαντικές κατευθύνσεις είναι ότι η ομάδα θα αναπτύξει ευρέως αυτήν την έρευνα σε όλες τις θάλασσες του Βιετνάμ.

Παρόλο που κάθε θαλάσσια περιοχή έχει τα δικά της χαρακτηριστικά, με την ίδια ερευνητική πλατφόρμα και πλαίσιο, οι μέθοδοι υπολογισμού μπορούν να προσαρμοστούν ώστε να επιφέρουν ακριβή και κατάλληλα αποτελέσματα.

Ο απώτερος στόχος είναι η ομάδα να δημιουργήσει ένα ολοκληρωμένο σύστημα που θα παρακολουθεί και θα ελέγχει συνεχώς τις παραμέτρους ποιότητας του θαλασσινού νερού.

Το σύστημα θα παρέχει σημαντικές πληροφορίες στους σχεδιαστές, δίνοντας έγκαιρες προειδοποιήσεις σχετικά με τη ρύπανση των υδάτων, ιδίως τις επιπτώσεις στην υδατοκαλλιέργεια και σε άλλους θαλάσσιους οικονομικούς τομείς.

Αξιολογώντας τα αποτελέσματα αυτής της έρευνας, ο Αναπληρωτής Καθηγητής - Δρ. Pham Quang Vinh, μέλος του Συμβουλίου Αποδοχής της Ακαδημίας Επιστήμης και Τεχνολογίας του Βιετνάμ, δήλωσε ότι προωθώντας την εφαρμογή της Τεχνητής Νοημοσύνης στην έρευνα για το υδάτινο περιβάλλον, η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε νέους αλγόριθμους για την επεξεργασία δεδομένων τηλεπισκόπησης στην έρευνα για το παράκτιο υδάτινο περιβάλλον.

Αυτό αποτελεί ένα τυπικό παράδειγμα αποτελεσματικής επιστημονικής συνεργασίας με κοινή δημοσίευση μεταξύ των δύο πλευρών στο SCIE Q1 - ένα διεθνές περιοδικό υψηλής ποιότητας· συμβάλλοντας έτσι στην προώθηση της επιστημονικής ερευνητικής συνεργασίας μεταξύ Βιετνάμ και Πολωνίας, ανοίγοντας νέες αναπτυξιακές κατευθύνσεις και για τις δύο χώρες.

(TTXVN/Βιετνάμ+)

Πηγή: https://www.vietnamplus.vn/viet-nam-lan-dau-tien-ung-dung-ai-va-vien-tham-giam-sat-chat-luong-nuoc-bien-post1044935.vnp