בפעם הראשונה בווייטנאם: מודל בינה מלאכותית בשילוב חישה מרחוק לניטור איכות מי הים

כיתוב לתמונה — צוות המחקר לקח דגימות מי ים במפרץ הא לונג ובקואה לוק. צילום: דיו טאי/VNA

הפיתוח החברתי -כלכלי בשנים האחרונות הציב אתגרים סביבתיים רבים באזור מפרץ הא לונג וקואה לוק (מחוז קואנג נין), ובמיוחד הירידה באיכות מי הים, המאיימת על המערכת האקולוגית הימית האנדמית. בינתיים, שיטות ניטור מסורתיות כמו דגימה וניתוח באתר חשפו מגבלות רבות מבחינת עלות, זמן וטווח ניטור. לנוכח מציאות זו, מדענים וייטנאמים ופולנים תיאמו יחד כדי לערוך מחקר על יישום חישה מרחוק ובינה מלאכותית בניטור איכות מים - גישה מודרנית וחסכונית המאפשרת ניטור רציף על פני שטח גדול. משימת המחקר השיתופית שקודדה QTPL01.03/23-24, שבוצעה במשותף על ידי מרכז החלל וייטנאם (האקדמיה למדע וטכנולוגיה של וייטנאם) והמכון הפולני לגיאופיזיקה (האקדמיה הפולנית למדעים), מסייעת לספק כלי ניטור יעילים יותר להגנת הסביבה הימית באזורי חוף מרכזיים.

גישה מודרנית

לדברי ד"ר וו אן טואן, סגן המנהל הכללי של מרכז החלל וייטנאם, האחראי על המשימה, זהו הפרויקט הראשון בווייטנאם המשתמש בו זמנית בנתוני לוויין Sentinel-2, אלגוריתמים מתקדמים של למידת מכונה ופלטפורמת GEE (פלטפורמת מחשוב הענן של גוגל) כדי לדמות ולנטר פרמטרים של איכות מים כגון טמפרטורת פני השטח, מוצקים מרחפים, כלורופיל-a וביקוש כימי לחמצן.

מתוצאות המודל, צוות המחקר בנה מפות של התפלגות איכות המים במרחב ובזמן, המסייעות בניטור תנודות ומספקות התרעה מוקדמת על סיכוני זיהום במפרץ הא לונג ובקואה לוק. אלו שני אזורי מים אסטרטגיים במחוז קוואנג נין, העשירים לא רק בערכי נוף ואקולוגיה, אלא גם ממלאים תפקיד מפתח בפיתוח הכלכלי והתיירותי של המחוז. מפות אלו יכולות לשמש בניהול משאבי מים, תמיכה בהגנה על הסביבה והכוונת פיתוח בר-קיימא של אזורי חוף.

ד"ר וו אן טואן אמר כי החידוש במחקר טמון בסינתזה ובחדשנות של טכנולוגיות חישה מרחוק, בינה מלאכותית ומחשוב ענן כדי לפתור את הבעיה המורכבת של ניטור איכות המים במפרץ הא לונג, תוך הצעת פתרונות ברי-קיימא להתגברות על אתגר מחסור הנתונים ולספק ניתוח מעמיק בעל ערך מעשי גבוה. המחקר ביסס מודלים של למידת מכונה, כייל ובדק מודלים אלה כדי להשיג דיוק של מעל 73% ויצר מפות של התפלגות פרמטרים אלה לפי עונה ולפי ממוצע שנתי. בנוסף, המחקר גם פתח גישה חדשה ביישום טכנולוגיית חישה מרחוק בשילוב עם למידת מכונה כדי לנטר את איכות המים, ובכך לתמוך ביעילות בניהול משאבי מים באזורי חוף מרכזיים.

לקראת פריסה נרחבת ברחבי הימים

ד"ר וו אן טואן הוסיף כי המחקר השתמש בנתונים מהלוויין Sentinel-2 (חיישן MSI) בתקופה 2019 - 2023, בשילוב עם נתוני מדידה בפועל ממחלקת משאבי הטבע והסביבה של מחוז קוואנג נין וממינהל הלאומי לאוקיינוסים ואטמוספירה (ארה"ב) כדי לחזות את איכות המים באזור המחקר. בסך הכל, 78 תמונות לוויין עובדו ונותחו בפלטפורמת מחשוב הענן של גוגל. לאחר מכן, אלגוריתמים של למידת מכונה כגון: Random Forest, Boosted Regression ו-AdaBoost Regression יושמו כדי לחזות מדדי איכות מים.

לדברי ד"ר וו אן טואן, המחקר זיהה גם פסים ספקטרליים חשובים מתמונות לוויין של Sentinel-2, מה שתורם לאופטימיזציה של מודלים של למידת מכונה ולמזער עלויות איסוף נתונים עתידיות. מתוצאות המודל, צוות המחקר בנה מפות חלוקת איכות מים מרחביות-זמניות, המסייעות בניטור תנודות ומספקות התרעה מוקדמת על סיכוני זיהום במפרץ הא לונג. ניתן להשתמש במפות אלו בניהול משאבי מים, לתמוך בהגנה על הסביבה ולכוון פיתוח בר-קיימא של אזורי חוף.

בנוגע לכיוון המחקר הבא, אמר ד"ר וו אן טואן כי בתקופה הקרובה, צוות המחקר מציע להגביר את תדירות התצפיות והדגימות, ולשלב עוד יותר בינה מלאכותית עם נתוני תמונות לוויין כדי לשפר את דיוק פרמטרי החישוב. בפרט, הרחבת השילוב של סוגים שונים של נתוני לוויין (כיום, הצוות בדק על 3 סוגי לוויינים) תסייע בהגדלת תדירות התצפיות ולא רק להגביל אותה ל-4 פרמטרי איכות מים, אלא ניתן יהיה להרחיב אותה ל-5, 6 או יותר. אחד הכיוונים החשובים הבאים הוא שהצוות יפרוס מחקר זה באופן נרחב ברחבי ימי וייטנאם. למרות שלכל ים מאפיינים משלו, עם אותה פלטפורמה ומסגרת מחקר, ניתן להתאים את שיטות החישוב כדי להביא תוצאות מדויקות ומתאימות. המטרה הסופית היא שהצוות יקים מערכת מקיפה לניטור ופיקוח רציפים על פרמטרי איכות מי הים. המערכת תספק מידע חשוב למתכננים, ותספק אזהרות בזמן לגבי זיהום מים, במיוחד ההשפעות על חקלאות ימית ומגזרים כלכליים ימיים אחרים.

בהערכת תוצאות המחקר, אמר פרופסור חבר, ד"ר פאם קוואנג וין, חבר מועצת הקבלה של האקדמיה למדע וטכנולוגיה של וייטנאם, כי על ידי קידום יישום הבינה המלאכותית במחקר סביבת המים, צוות המחקר השתמש באלגוריתמים חדשים לעיבוד נתוני חישה מרחוק במחקר סביבת המים החופית. זוהי דוגמה אופיינית לשיתוף פעולה מדעי יעיל עם פרסום משותף בין שני הצדדים בכתב העת SCIE Q1 - כתב עת בינלאומי איכותי; ובכך, תורם לקידום שיתוף פעולה במחקר מדעי בין וייטנאם לפולין, ופותח כיווני פיתוח חדשים עבור שתי המדינות.

מקור: https://doanhnghiepvn.vn/cong-nghe/lan-dau-tien-tai-viet-nam-mo-hinh-ai-ket-hop-vien-tham-giam-sat-chat-luong-nuoc-bien/20250619075954419