دور الذكاء الاصطناعي في الحد من التلوث الحضري

يعزز الذكاء الاصطناعي (AI) كيفية اكتشاف وتوقع تلوث الهواء الحضري من خلال تحليل مجموعات بيانات ضخمة ومعقدة من المستشعرات، والأقمار الصناعية، وحتى البيانات المجمعة من الأفراد.
تقدم أدوات الذكاء الاصطناعي رؤى مخصصة حول التعرض للتلوث، مما يمكّن الأفراد من اتخاذ خيارات صحية أكثر في روتينهم اليومي.
وبينما يحمل الذكاء الاصطناعي وعودًا عظيمة، يجب أن يتم نشره بطريقة شاملة وموجهة أخلاقيًا – فبدون تنفيذ دقيق، قد يؤدي إلى تفاقم أوجه عدم المساواة القائمة، خاصةً في المناطق المحرومة.

بصفتنا نوعًا بشريًا، قمنا بإعادة تشكيل العالم ليتماشى مع طموحاتنا – بنينا مدنًا تعانق السماء وشبكات رقمية تنبض بالحياة. ولكن، في القيام بذلك، ملأنا الهواء بتهديدات غير مرئية.
فالجو الذي يحيط بنا، المليء بالفرص، غالبًا ما يكون ملوثًا – مشبعًا بالملوثات التي تتسلل بهدوء إلى رئتينا.

يُعد تلوث الهواء الحضري تحديًا حاسمًا في عصرنا – معقد المصدر، ديناميكي السلوك، ومتجاوز بشكل متزايد للقدرات التقليدية.

ولكن مع تطور المدن الذكية، يظهر حليف قوي جديد في معركة الهواء النظيف: الذكاء الاصطناعي.

ماذا لو تمكن الذكاء الاصطناعي من مساعدتنا على رؤية ما لا يُرى؟ ماذا لو ساعدنا على التنفس بسهولة أكبر، والعيش لفترة أطول، وتقليل الأضرار الصحية الناتجة عن التعرض للسموم الخفية؟

يقدم الذكاء الاصطناعي مجموعة أدوات جديدة جذريًا لمعالجة هذه المشكلة – من خلال تحليل مجموعات بيانات ضخمة، واكتشاف أنماط خفية، وتوقع الظروف المستقبلية، وتحسين كيفية عمل مدننا.
يستكشف هذا المقال كيف يمكننا استخدامه لمراقبة وإدارة، وفي النهاية، تقليل تركيزات وتعرضات تلوث الهواء الحضري في عالمنا الذي يشهد تحضرًا سريعًا.

فهم العدو

يستنشـق مليارات الأشخاص حول العالم هواءً يتجاوز إرشادات منظمة الصحة العالمية (WHO) للملوثات مثل الجسيمات الدقيقة (PM2.5) وثاني أكسيد النيتروجين (NO2).
ينتج عن ذلك أكثر من 8 ملايين حالة وفاة مبكرة سنويًا، ويكلف الاقتصاد العالمي 8 تريليونات دولار كل عام.

تاريخيًا، كان فهمنا لتلوث الهواء يعتمد على شبكة متفرقة نسبيًا من محطات المراقبة الثابتة والمكلفة.
وعلى الرغم من أن أجهزة المراقبة المرجعية ومحطات الرصد المكثفة (محطات مراقبة متقدمة) توفر بيانات قيمة – مثل التركيب الكيميائي وحجم الجسيمات – إلا أنها تقدم رؤى محدودة حول التعرض المحلي للغاية – أي التغيرات التي يواجهها الأفراد أثناء تنقلهم في المدن.

اليوم، يتغير هذا المشهد بفضل الذكاء الاصطناعي والنمذجة وشبكات المستشعرات.

قياسات أذكى، مدن أذكى

ركزت التطبيقات المبكرة لتعلم الآلة في جودة الهواء على نماذج مثل الغابة العشوائية، وتقنيات تعزيز التدرج، والأساليب الهجينة.
مكّنت هذه النماذج الباحثين من التنبؤ بشكل أفضل بتركيزات تلوث الهواء في المدن مع فصل تأثير المتغيرات المربكة مثل الطقس.

تفتح هذه القدرة التنبؤية آفاقًا جديدة لفهم فعالية التدخلات السياسية.

مؤخرًا، تم استخدام تقنيات تعلم الآلة لتحسين جودة قياسات مستشعرات جودة الهواء وتحديد مصادر التلوث المعقدة، وذلك بتحليل مجموعات بيانات تتكامل فيها مستويات التلوث مع الظروف الجوية، وتدفقات المرور، والعمليات الصناعية وغيرها.

بالتكامل مع المستشعرات، وصور الأقمار الصناعية، وحتى البيانات المجمعة من الأفراد، يمكن للذكاء الاصطناعي الآن إنشاء خرائط تلوث عالية الدقة وقريبة من الزمن الحقيقي لتتبع التعرض وإرشاد إجراءات الصحة العامة.

على سبيل المثال، نظام DyNA الذي طورته كلية إمبريال لندن، يجمع بين النمذجة الفيزيائية وتقنيات الذكاء الاصطناعي.
يستخدم شبكة عصبية متكررة مخصصة لمعالجة بيانات السلاسل الزمنية والتنبؤ بأحداث التلوث.

عند دمجه مع تقنيات استيعاب البيانات، يمكن لـ DyNA استيعاب الملاحظات الواقعية لتعزيز دقة وسرعة توقعات جودة الهواء. كما تجمع واجهة برمجة التطبيقات (API) لجودة الهواء من Google بين مدخلات متنوعة لتقدير تركيزات الملوثات العالمية.

""
التلوث الهوائي يؤثر بشكل أكبر على الفقراء، وقد يؤدي الذكاء الاصطناعي إلى توسيع هذه الفجوات.
""

تمكين المواطنين والمخططين الحضريين

تعني الأنظمة الأذكى قرارات أذكى – ليس فقط للمدن بل للمواطنين أيضًا.

تخيل عداءً أو راكب دراجة يتلقى تنبيهات فورية على ساعته الذكية، تحدد نقاط التلوث الساخنة على مساره وتنصحه بإبطاء سرعته أو تغيير جانب الشارع في ممرات ضيقة حيث تتراكم الملوثات.
هذه الرؤى، التي كانت غير مرئية سابقًا، أصبحت ممكنة الآن.

ساعد تطبيق AirTrack، الذي طورته Air Aware Labs، الرياضيين والركاب على إعادة توجيه مساراتهم بناءً على بيانات التعرض الفوري.
يجمع التطبيق بين بيانات GPS، والذكاء الاصطناعي، ونمذجة تلوث الهواء، وسلوك المستخدم لتقديم رؤى مخصصة حول التعرض للتلوث، مما يمكّن الأفراد من اتخاذ خيارات أذكى.

على سبيل المثال، إعادة توجيه مسار تنقل بالدراجة، أو تعديل توقيت الركض، أو ببساطة اختيار أفضل وقت للخروج.
ومع تقدم التكنولوجيا، سيكون بالإمكان قريبًا تحديد مصدر كل جسيم يتم استنشاقه بدقة مذهلة، مما يفتح آفاقًا جديدة للمساءلة ومراقبة الصحة والوقاية.

مع مرور الوقت، سيوجه الذكاء الاصطناعي الأنظمة الحضرية بأكملها – النقل، الطاقة، استخدام الأراضي – نحو توازن أكثر ذكاءً ونظافة.
يشمل ذلك التسعير الديناميكي للطرق، وخدمات التنقل حسب الطلب، والمركبات الكهربائية الذاتية القيادة التي تتماشى مع أهداف جودة الهواء.

من خلال نمذجة كيفية تأثير المباني على تدفق الهواء، والانبعاثات، وحركة المشاة، تساعد أدوات الذكاء الاصطناعي على تجنب إنشاء نقاط ساخنة للتلوث وإعطاء الأولوية للصحة في التصميم – من المخطط الأول إلى البناء النهائي.
ويمثل ذلك تحولاً من التخطيط ""التفاعلي"" إلى التخطيط ""الاستباقي""، مما يمكّن من إنشاء مدن صحية منذ البداية.

أخلاقي، عادل ومُعزز محليًا

إمكانات الذكاء الاصطناعي هائلة، ولكن المخاطر كذلك إذا تم نشره بشكل غير مسؤول.
فالتلوث الهوائي يؤثر بشكل أكبر على الفقراء، وقد يؤدي الذكاء الاصطناعي إلى تعميق هذه الفوارق.
على سبيل المثال، بسبب نقص البنية التحتية، تفتقر واجهة برمجة تطبيقات Google للتغطية في العديد من المدن الإفريقية.

لكي يكون الذكاء الاصطناعي قوة خير، يجب أن يكون:

• شاملًا: يجب أن تكون الفوائد متاحة للجميع، وليس فقط لمن يمتلكون الهواتف الذكية أو الأجهزة القابلة للارتداء.

• عادلاً: يجب تصميم الأنظمة لتجنب نقل التلوث إلى المجتمعات المثقلة بالفعل.

• شفافًا وأخلاقيًا: يتطلب بناء الثقة العامة حوكمة واضحة، وإتاحة مفتوحة للبيانات، ومشاركة مجتمعية حقيقية.

لا يجب أن يتم تطبيق الذكاء الاصطناعي على الناس، بل يجب بناؤه معهم.
ويعني ذلك فتح الوصول إلى البيانات، ودعم تطوير البرمجيات مفتوحة المصدر، وإشراك الأصوات المحلية في تصميم الأدوات ونشرها.

وفي الوقت نفسه، يُعد الذكاء الاصطناعي عنصرًا أساسيًا إذا أردنا تحقيق الأهداف العالمية مثل هدف منظمة الصحة العالمية المتمثل في تقليل الآثار الصحية لتلوث الهواء بنسبة 50٪ بحلول عام 2040، كما تم تحديده في المؤتمر العالمي لتلوث الهواء والصحة.

نحو استدامة حضرية معززة بالذكاء الاصطناعي

يوفر الذكاء الاصطناعي قوة تحويلية في معركة مكافحة تلوث الهواء الحضري.
فهو يعزز كيفية القياس، والتوقع، والتحسين، والعمل، مما يمنحنا الأدوات اللازمة لجعل المدن أذكى، وأنظف، وأكثر عدالة، وقابلة للعيش.

يمكن أن تتماشى هذه التطورات مع مبادرات مثل تحالف المنتدى الاقتصادي العالمي من أجل هواء نظيف، والتزام C40 بمنافع جودة الهواء من خلال العمل المناخي.

ولكن تحقيق هذا الإمكان لن يأتي من الخوارزميات وحدها.
يتطلب ذلك تعاونًا متعمدًا بين الحكومات والباحثين والشركات الناشئة وقادة المدن وكل شخص يتنفس الهواء كل يوم.

لذلك، يجب على الجهات المانحة، والمؤسسات متعددة الأطراف، والقطاع الخاص العمل معًا لسد فجوات البيانات في المناطق غير الممثلة بما فيه الكفاية، لأن الحصول على هواء نظيف لا يجب أن يعتمد على الرموز البريدية أو الناتج المحلي الإجمالي.

يجب ألا يكون هواؤنا خطرًا خفيًا.
مع الذكاء الاصطناعي كشريك، والإنصاف كدليل، يمكننا بناء مدن ذكية يتدفق فيها الهواء النظيف بحرية كما تتدفق البيانات التي تحركها.

المصدر