در دنیای امروز، هوش مصنوعی به ابزاری حیاتی و کاربردی در بسیاری از حوزه‌های علمی و صنعتی تبدیل شده است. یکی از عرصه‌هایی که به‌طور قابل توجهی از توانمندی‌های هوش مصنوعی بهره میبرد، علوم دریایی و اقیانوس‌شناسی است. با توجه به گستردگی و پیچیدگی محیط‌های دریایی، جمع‌آوری، پردازش و تحلیل داده‌های مرتبط همواره چالشی مهم محسوب می‌شود.
به گزارش ایسنا، هوش مصنوعی امروز نه‌تنها بسیاری از این چالش‌ها را کاهش داده، بلکه افق‌های تازه‌ای را پیش روی پژوهشگران علوم دریایی گشوده است. در ادامه، به برخی از مهم‌ترین کاربردهای هوش مصنوعی در این حوزه پرداخته می‌شود.
- نظارت هوشمند بر محیط‌های دریایی
یکی از کاربردهای اصلی هوش مصنوعی در علوم دریایی، نظارت هوشمند بر محیط‌های دریایی است. سامانه‌های مبتنی بر یادگیری ماشین قادرند با تحلیل تصاویر ماهواره‌ای و داده‌های حسگرهای شناور و زیرسطحی، تغییرات دمای آب، جریان‌های اقیانوسی، سطح اکسیژن محلول و حتی حضور گونه‌های خاص زیستی را به‌صورت لحظه‌ای رصد کنند. برای مثال، الگوریتم‌های تشخیص الگو می‌توانند شکوفایی‌های جلبکی را پیش‌بینی کرده و هشدارهای سریع برای کاهش خسارات زیست‌محیطی و اقتصادی صادر نمایند.
- ایمنی دریانوردی با پیش‌بینی ارتفاع موج
ارتفاع موج یکی از عوامل کلیدی در برنامه‌ریزی‌های دریانوردی، فعالیت‌های بندری، صیادی و ساخت سازه‌های ساحلی است. موج‌های شدید علاوه بر ایجاد خطر برای کشتی‌ها و قایق‌ها، می‌توانند به زیرساخت‌های ساحلی نیز آسیب جدی وارد کنند.
روش‌های سنتی پیش‌بینی موج معمولاً بر مدل‌های عددی متکی هستند که نیاز به داده‌های دقیق هواشناسی و توان محاسباتی بالا دارند. در مقابل، مدل‌های هوش مصنوعی، به‌ویژه شبکه‌های عصبی مصنوعی، با آموزش روی داده‌های باد گذشته قادرند ارتفاع موج را با دقت قابل قبول و سرعت بالا برای آینده پیش‌بینی کنند. این مدل‌ها همچنین در مواجهه با داده‌های نویزی، عملکرد پایدار و قابل اعتمادی از خود نشان می‌دهند.
- پیش‌بینی جزر و مد دریا
پدیده جزر و مد ناشی از نیروی گرانش ماه و خورشید بر جرم آب‌های اقیانوس است و یکی از منظم‌ترین پدیده‌های دریایی به شمار می‌آید. با این حال، در خلیج‌های کم‌عمق مانند خلیج فارس، عوامل محلی مانند شکل ساحل، عمق آب و جریان‌های دریایی باعث انحراف از الگوهای نظری جزر و مد می‌شوند که پیش‌بینی دقیق آن را دشوار می‌کند.
هوش مصنوعی در این حوزه تحول‌آفرین بوده است. مدل‌های مبتنی بر یادگیری ماشین با تحلیل داده‌های بلادرنگ ایستگاه‌های سنجش سطح آب، تصاویر ماهواره‌ای و پارامترهای نجومی، قادرند جداول جزر و مد محلی را با دقت بسیار بالا و برای نقاط مختلف ساحلی تولید کنند. این پیش‌بینی‌ها برای برنامه‌ریزی فعالیت‌های بندری، ورود و خروج کشتی‌ها، صیادی و حتی گردشگری اهمیت ویژه‌ای دارند.
- شناسایی و پایش آلودگی‌های دریایی
شناسایی و پایش آلودگی‌های محیطی، به‌ویژه نشت نفت و پراکندگی پلاستیک‌های دریایی، از بزرگ‌ترین چالش‌های علوم دریایی به شمار می‌آید. این آلاینده‌ها علاوه بر آسیب‌های گسترده به اکوسیستم‌های دریایی، از طریق زنجیره غذایی می‌توانند تهدیدی جدی برای سلامت انسان ایجاد کنند. روش‌های سنتی پایش مانند نمونه‌برداری میدانی و بازرسی هوایی، زمان‌بر، پرهزینه و اغلب ناکافی هستند.
هوش مصنوعی نقش چشمگیری در تغییر این روند ایفا کرده است. با استفاده از فناوری‌های پیشرفته پردازش تصاویر ماهواره‌ای و پهپادی و الگوریتم‌های بینایی ماشین، سیستم‌های هوشمند قادرند لکه‌های نفتی را در کوتاه‌ترین زمان پس از بروز نشت شناسایی کنند. علاوه بر این، مدل‌های یادگیری عمیق می‌توانند با تحلیل ویژگی‌های طیفی تصاویر، پلاستیک‌های شناور را از جلبک‌ها و سایر مواد طبیعی تفکیک کنند. پروژه‌های بین‌المللی نیز از ربات‌های دریایی خودران بهره می‌برند که به‌صورت خودکار آلودگی‌ها را دنبال کرده و نقشه پراکندگی آن‌ها را تهیه می‌کنند. در ایران، با توجه به گستردگی فعالیت‌های نفتی در خلیج فارس، توسعه و به‌کارگیری سامانه‌های هوشمند پایش آلودگی نفتی، اقدامی ضروری برای حفظ سلامت محیط زیست دریایی به شمار می‌رود.
- پیش‌بینی هوشمند تغییرات اقلیمی و شرایط آب‌وهوایی
اقیانوس‌ها نقشی اساسی در تنظیم آب‌وهوای زمین دارند و تغییرات آن‌ها می‌تواند اثرات گسترده‌ای بر اقلیم جهانی بگذارد. هوش مصنوعی با تحلیل داده‌های عظیم و بلادرنگ اقیانوسی، امکان مدل‌سازی دقیق‌تری از پدیده‌هایی مانند ذوب یخ‌های قطبی، تغییر دمای آب و افزایش سطح دریاها را فراهم کرده است.
مدل‌های پیشرفته مبتنی بر شبکه‌های عصبی عمیق، با شناسایی روابط پیچیده و غیرخطی میان متغیرهای اقلیمی، می‌توانند پیش‌بینی‌هایی با دقت و سرعت بالاتر ارائه دهند که در تصمیم‌گیری‌های کلان زیست‌محیطی و مدیریت بحران‌های اقلیمی نقشی حیاتی دارند.
- مدیریت منابع زیستی دریایی
هوش مصنوعی در حفاظت از تنوع زیستی دریایی نقشی کلیدی دارد. سامانه‌های هوشمند با بهره‌گیری از پردازش تصویر و یادگیری عمیق، امکان شناسایی و شمارش خودکار گونه‌های مختلف دریایی از جمله ماهی‌ها، پستانداران و بی‌مهرگان را فراهم می‌کنند. این فناوری‌ها در پایش جمعیت آبزیان، مقابله با صید غیرمجاز و برنامه‌ریزی مناطق حفاظت‌شده دریایی، نقش مؤثری ایفا می‌کنند.
- کاوش‌های زیردریایی و رباتیک هوشمند
در سال‌های اخیر، ربات‌های زیردریایی خودمختار (AUVs و ROVs) که به الگوریتم‌های هوش مصنوعی مجهز هستند، توانسته‌اند به‌طور مستقل در اعماق اقیانوس حرکت کرده، داده جمع‌آوری کنند و در لحظه تصمیم‌گیری انجام دهند. این ربات‌ها بدون نیاز به هدایت مستقیم انسان، قادرند به جست‌وجوی علائم زیستی، منابع معدنی یا لاشه کشتی‌های غرق‌شده بپردازند. هوش مصنوعی این امکان را فراهم کرده تا ربات‌ها در شرایط پیچیده، ناشناخته و پویای محیط‌های زیرسطحی با دقت و کارایی بالا عمل کنند.
با وجود پیشرفت‌های چشمگیر، استفاده از هوش مصنوعی در علوم دریایی با چالش‌هایی نیز همراه است. دسترسی به داده‌های باکیفیت و جامع، نیاز به زیرساخت‌های محاسباتی پیشرفته، و همچنین نیاز به همکاری بین‌رشته‌ای بین خبرگان علوم دریایی، دانشمندان داده و متخصصین هوش مصنوعی، از جمله موانعی هستند که باید بر آن‌ها غلبه کرد. با این حال، با توجه به روند فعلی، می‌توان انتظار داشت که هوش مصنوعی در آینده‌ای نزدیک در کنار انسان به کشف رازهای اقیانوس‌ها کمک کند.
بر اساس گزارش پژوهشگاه ملی اقیانوس‌شناسی، هوش مصنوعی فراتر از یک ابزار کمکی، به موتور محرک اصلی تحول در علوم دریایی تبدیل شده است. از پیش‌بینی دقیق بلایای طبیعی و کشف گونه‌های جدید گرفته تا افزایش ایمنی دریانوردی از طریق پیش‌بینی ارتفاع موج و هماهنگی فعالیت‌های انسانی با ریتم طبیعی جزر و مد، و نیز شناسایی هوشمند آلودگی‌های نفتی و پلاستیکی برای حفظ سلامت اکوسیستم‌های دریایی، هوش مصنوعی نقشی کلیدی در پیشبرد این حوزه ایفا می‌کند.
در ایران نیز با توجه به موقعیت استراتژیک و دسترسی به دریاهای خزر، عمان و خلیج فارس، بهره‌گیری از فناوری‌های نوین هوش مصنوعی می‌تواند به‌طور چشمگیری امنیت غذایی، حفاظت زیست‌محیطی و توسعه پایدار کشور را ارتقا دهد.
پژوهشگاه ملی اقیانوس‌شناسی، به‌عنوان یکی از مراکز پیشرو در علوم دریایی کشور، با بهره‌گیری از ظرفیت‌های بومی و همکاری‌های گسترده با دانشگاه‌ها و مراکز فناوری، در حال توسعه راهکارهای نوین مبتنی بر هوش مصنوعی برای مقابله با چالش‌های دریایی ایران است. این پژوهشگاه نه‌تنها به تولید دانش تخصصی در حوزه‌های اقیانوس‌شناسی فیزیکی، زیستی و شیمیایی می‌پردازد، بلکه با طراحی سامانه‌های هوشمند پایش و پیش‌بینی، نقش محوری در حفاظت از منابع دریایی و تقویت امنیت ملی دریایی ایفا می‌کند.
منبع: ایسنا
