וייטנאם מיישמת לראשונה בינה מלאכותית וחישה מרחוק כדי לנטר את איכות מי הים

מחקר שנערך על ידי מדענים וייטנאמים ופולנים משלב בינה מלאכותית וחישה מרחוק כדי לנטר את איכות מי הים, ותומך ביעילות בניהול משאבי מים באזורי חוף מרכזיים.

הפיתוח החברתי -כלכלי בשנים האחרונות מציב אתגרים סביבתיים רבים במפרץ הא לונג ובאזור קואה לוק (מחוז קוואנג נין), במיוחד הירידה באיכות מי הים, המאיימת על המערכת האקולוגית הימית האנדמית.

בינתיים, לשיטות ניטור מסורתיות כמו דגימה וניתוח באתר יש מגבלות רבות מבחינת עלות, זמן והיקף הניטור.

לנוכח מציאות זו, מדענים וייטנאמים ופולנים תיאמו יחד כדי לפרוס 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 של וייטנאם (האקדמיה למדע וטכנולוגיה של וייטנאם) והמכון הפולני לגיאופיזיקה (האקדמיה הפולנית למדעים), מסייעת לספק כלי ניטור יעילים יותר להגנה על 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 תפוצה של איכות המים במרחב ובזמנו, המסייעות לנטר תנודות ולספק התרעה מוקדמת על סיכוני זיהום במפרץ הא לונג ובקואה לוק.

אלו שני אזורי מים אסטרטגיים במחוז קוואנג נין, עשירים לא רק בערכי נוף ואקולוגיה, אלא גם ממלאים תפקיד חשוב בפיתוח הכלכלי והתיירותי של המחוז.

ניתן להשתמש במפות אלו בניהול משאבי מים, בתמיכה בהגנה על הסביבה ובהנחיית פיתוח בר-קיימא של אזורי חוף.

ניקוי הסביבה במפרץ הא לונג. (צילום: ת'אן ואן/VNA)

ד"ר וו אן טואן אמר כי החידוש במחקר טמון בסינתזה וביישום היצירתי 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 וכייל אותם כדי להשיג דיוק של מעל 73% ויצר מפות של התפלגות פרמטרים אלה עונתית ולפי ממוצע שנתי.

בנוסף, המחקר פותח גם גישה חדשה ביישום טכנולוגיית חישה מרחוק בשילוב עם למידת מכונה לניטור איכות המים, ובכך תומך ביעילות בניהול משאבי מים באזורי חוף מרכזיים.

לקראת פריסה נרחבת ברחבי הימים

ד"ר וו אן טואן הוסיף כי המחקר השתמש בנתונים מלוויין Sentinel-2 (חיישן MSI) בתקופה 2019-2023, בשילוב עם נתוני מדידה בפועל ממחלקת משאבי הטבע והסביבה של מחוז קוואנג נין וממנהל האוקיינוסים והאטמוספירה הלאומי (ארה"ב) כדי לחזות את איכות המים באזור המחקר.

סך של 78 תמונות לוויין עובדו ונותחו בפלטפורמת מחשוב הענן של גוגל. לאחר מכן, אלגוריתמים של למידת מכונה כגון יער אקראי, רגרסיה של שיפור ותפיסת רגרסיה של AdaBoost יושמו כדי לחזות מדדי איכות מים.

לדברי ד"ר וו אן טואן, המחקר זיהה גם רצועות ספקטרליות חשובות מתמונות לוויין של Sentinel-2, מה שתורם לאופטימיזציה של מודלים של למידת מכונה ולמזער את עלויות איסוף הנתונים בעתיד.

המחקר ייושם ברחבי ים וייטנאם. (צילום: וייט הואנג/VNA)

מתוצאות המודל, צוות המחקר בנה מפות תפוצה של איכות המים במרחב ובזמנו, המסייעות לנטר תנודות ולספק התרעה מוקדמת על סיכוני זיהום במפרץ הא לונג.

ניתן להשתמש במפות אלו בניהול משאבי מים, בתמיכה בהגנה על הסביבה ובהנחיית פיתוח בר-קיימא של אזורי חוף.

בנוגע לכיווני מחקר עתידיים, 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 (כרגע, הצוות בדק על 3 סוגי לוויינים) תסייע בהגדלת תדירות התצפיות ולא רק להגביל ל-4 פרמטרים של איכות מים, אלא ניתן להרחיב אותן ל-5, 6 או יותר.

אחת הכיוונים החשובים הבאים היא שהקבוצה תפרוס את המחקר הזה באופן נרחב ברחבי ימי וייטנאם.

למרות שלכל אזור ים מאפיינים משלו, עם אותה פלטפורמת מחקר ומסגרת, ניתן להתאים את שיטות החישוב כדי להביא תוצאות מדויקות ומתאימות.

המטרה הסופית היא שהצוות יבנה מערכת מקיפה אשר מנטרת ובקרה באופן רציף על פרמטרי איכות מי הים.

המערכת תספק מידע חשוב למתכננים, ותיתן אזהרות בזמן לגבי זיהום מים, ובמיוחד 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 ב-SCIE Q1 - כתב עת בינלאומי איכותי; ובכך תורם לקידום שיתוף פעולה במחקר מדעי בין וייטנאם לפולין, ופותח כיווני פיתוח חדשים עבור שתי המדינות.

(TTXVN/וייטנאם+)

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