توسعه‌دهنده مزرعه باد فراساحلی برای محافظت از نهنگ‌های بزرگ‌سر به هوش مصنوعی روی می‌آورد

آب های طوفانی ماساچوست

آب‌های طوفانی ماساچوست، اصلی‌ترین سرمایه کلیدی برای مزارع بادی در تحقق اهداف آب و هوایی ایالات متحده، به شمار می‌روند. این منطقه از اقیانوس پناهگاه آب و هوایی پستاندار دریایی نمادینی است که در آستانه انقراض قرار دارد؛ این موجود عظیم‌الجثه، نهنگ بزرگسر اقیانوس اطلس شمالی است که زندگی پرخطری را سپری می‌کند. امروزه می توان با استفاده از فناوری های جدید و هوش مصنوعی از تداخل مسیر نهنگ­ها و کشتی‌ها جلوگیری نمود.

برخوردهای مرگبار نهنگ­های بزرگ­سر در سال‌های اخیر جمعیت این گونه را به سوی انقراض سوق داده است، چرا که تغییرات آب و هوایی الگوهای مهاجرت آن‌ها را تغییر می‌دهد. دانشمندان تخمین می‌زنند که تنها حدود ۳۴۰ نهنگ از این نژاد زنده مانده و کمتر از ۱۰۰ نهنگ ماده برای تولید مثل وجود دارند. این امر باعث شده تا دولت فدرال الزامات گسترده‌ای را بر توسعه­دهندگان مزارع بادی تحمیل نماید؛ هدف از این تصمیم اطمینان از ایمنی پروژه‌های بادی و جلوگیری از مرگ نهنگ­هاست.

به همین منظور، کمپانی Vineyard Wind که در حال ساخت اولین مزرعه بادی تجاری فراساحلی بزرگ­مقیاس در ایالات متحده است؛ مشغول آزمایش یک سیستم هوش مصنوعی بینایی رایانه‌ای بوده که توسط Charles River Analytics توسعه یافته و روی کشتی‌هایی که مواد و تجهیزات را به محوطه ساخت‌وساز در ۱۵ مایلی جنوب Martha's Vineyard می‌رسانند، قرار می‌گیرد. برنامه­ریزی شده است در تابستان امسال بیش از ۶۲ توربین بادی General Electric در مزرعه بادی نصب شود که پس از تکمیل پروژه، برق کافی برای بیش از 400 هزار خانه را تولید خواهند کرد.

 نهنگ­ها مشکلی برای صنعت ۱۰۰ میلیارد دلاری باد فراساحلی، هستند.

 فناوری Awarion که مرتبط با تشخیص نهنگ­هاست، یکی از چندین سیستم هوش مصنوعی به شمار می‌رود که در سال‌های اخیر برای شناسایی آنها و هشدار به ناخدای کشتی‌ها برای کاهش سرعت و جلوگیری از برخورد، توسعه داده شده است. دانشمندان به تازگی متوجه شده‌اند که این سیستم در مبارزه با تغییرات آب و هوایی نیز نقش دارد. (مفسران سنتی قانون‌مند و دیگران سعی کرده‌اند مرگ اخیر نهنگ­های گوژپشت در نیوجرسی و نیویورک را به تاثیر عملکرد نیروگاه‌های بادی فراساحلی مرتبط کنند؛ اگرچه مقامات مرکزی مدعی هستند هیچ مدرکی دال بر این ارتباط، وجود خارجی ندارد.)

 الیزابت مارسجانیک مدیر امور زیست محیطی در کمپانی Vineyard Wind که یک سرمایه گذاری مشترک بین شرکت‌های Copenhagen Infrastructure Partners و Iberdrola در کنار S.A و Avangrid محسوب می‌شود، ادعا می‌کند:

"تمام هدف ادغام این فناوری‌ها برای پروژه‌های بادی آینده است."

 وی خاطرنشان می‌کند که Vineyard Wind در حال حاضر از ناظران انسانی، بررسی‌های هوایی و نظارت صوتی برای شناسایی پستانداران دریایی استفاده می کند، اما Awarion به پر کردن شکاف‌ها در این نظارت حتما کمک خواهد کرد. او می‌گوید:

"این نرم‌افزار هوش مصنوعی با دوربین‌های فیلم‌برداری مادون قرمز کار می‌کند و قادر است تا علاوه بر تشخیص تغییرات جزئی دما، موقعیت نهنگ­ها را در شرایط با دید کم میسر سازد."

 دولت مرکزی هم‌اکنون تشخیص داده که مزارع بادی برنامه‌ریزی‌شده در ماساچوست تاثیری «متوسط» بر پستانداران دریایی مانند نهنگ بزرگ­سر خواهد داشت. در اوج فرآیند ساخت این پروژه‌ها تردد بیش از ۲۳۰ کشتی اضافی در منطقه مورد نظر، پیش­بینی می شود.

 کمپانی Charles River Analytics مستقر در کمبریج ماساچوست، فناوری یادشده را برای سازمان‌های دولتی ایالات متحده توسعه می‌دهد و Awarion از عملکرد آن در شناسایی کشتی‌ها و سایر موانع احتمالی برای کشتی‌های خودران نیروی دریایی نشأت می‌گیرد. این امر خود شامل پستانداران دریایی نیز می‌شود.

 به زودی این شرکت شروع به تحقیقات پیرامون موضوع مربوطه از توسعه‌دهندگان مزارع بادی خواهد کرد. راس ایتون دانشمند اصلی شرکت و مدیر سیستم‌های دریایی می‌گوید:

"ما متوجه شدیم که راه حل بالقوه ارزشمندی داریم. اگر بتوانیم کشتی‌ها را شناسایی و طبقه‌بندی کنیم و سپس متوجه شویم در چه نقطه‌ای هستند؛ می‌توانیم عملیات مشابه زیادی را با نهنگ­ها نیز انجام دهیم."

 دوربین‌های Awarion که می‌توانند نور مرئی و مادون قرمز را تشخیص دهند، روی کشتی نصب می‌شوند و به صورت ۳۶۰ درجه اقیانوس اطراف را آنالیز می‌کنند. هنگامی که دوربین یک شیء را روی سطحی تشخیص دهد، بلافاصله الگوریتمی تعیین می‌کند که نوع جسم اعم از کشتی، تجهیزات ماهیگیری، پرندگان یا یک پستاندار دریایی را تفکیک می‌سازد. ایتون معتقد است تشخیص نهنگ­ها از راه دور بسیار دشوار است. یک نهنگ بزرگ­سر بالغ می‌تواند تا ۵۲ فوت طول و ۷۰ تن وزن داشته باشد؛ اما Awarion باید برای تشخیص تکه‌های بدن نهنگ که هنگام بیرون آمدن از آب قابل مشاهده است، آموزش‌های بیشتری را تجربه کند.

 او می‌گوید:

"چالش اصلی مربوط به یافتن داده‌های شاخصی است که نهنگ­ها را در شرایط بسیار غیر مستقیم نشان می‌دهند."

 تصاویر چشم‌گیر بیرون پریدن نهنگ‌ها از آب که توسط گردشگران ثبت شده‌اند کم نیست؛ اما تعداد کمی از مردم موفق به ارسال عکس‌هایی از پشت نهنگ‌ها شده‌اند. بنابراین تیم ایتون به تورهای تماشای نهنگ رفتند و از نهنگ‌ها فیلمبرداری کردند تا یک کتابخانه بصری برای آموزش الگوریتم‌های Awarion بسازند. این سیستم می‌تواند یک نهنگ را مشخص کرده و یا حتی از فاصله یک کیلومتری تغییرات آبی ایجادشده مربوط به این موجود را تشخیص دهد. هنگامی که این عمل انجام شود، مکان حیوان ترسیم شده و یک هشدار به کشتی ارسال می‌گردد.

 فناوری Awarion هنوز تحت آزمایش و عیب‌یابی است، اما ایتون معتقد است که این سیستم در طول آزمایشات مختلف دارای نرخ تشخیص نهنگ ۸۰ درصدی بوده و باید برای عرضه تجاری در سال جاری یا آینده آماده شود.

 ماتوس هودول دانشجوی دکترا دانشگاه اتاوا که اخیرا به هدایت تحقیقی در مورد شناسایی تک‌نهنگ‌های بزرگ­سر از فضا کمک می‌کرد، معتقد است این فناوری نمی‌تواند تک تک گونه‌های نهنگ‌ها را شناسایی کند؛ بدین ترتیب ممکن است Awarion تنها برای نهنگ‌های مناسب کارآمد باشد. او اکنون در حال کار روی برنامه­ای مبتنی بر هوش مصنوعی است که برای تشخیص نهنگ‌ها از تصاویر ماهواره‌ای با وضوح بالا برای تعیین مکان آنها برنامه‌ریزی شده است. تشخیص ماهواره‌ای نهنگ‌های بزرگ­سر به محققان این امکان را می‌دهد تا منطقه­ی بسیار بزرگ‌تری از اقیانوس را ارزیابی کنند که در واقع تنها هواپیماهای گران قیمت در حالت عادی قابلیت پوشش و بررسی این مناطق را دارند.

 هودول می‌گوید:

"نهنگ‌های بزرگ­سر در امتداد اقیانوس می‌چرخند تا غذای خود را شکار کنند و این فرصت خوبی را برای ما ایجاد می‌کند تا از آنها تصویربرداری کنیم؛ زیرا آنها به طور قابل‌اطمینانی زمان زیادی را روی سطح می‌گذرانند."

 به گفته دانشمندان، مکان‌یابی نهنگ‌های بزرگ­سر برای بقای این حیوان بسیار حیاتی شده است. اجاره صدها هزار هکتار از اقیانوس توسط دولت فدرال برای مزارع بادی در جنوب تاکستان مارتا، همزمان با ظهور نهنگ‌های بزرگ­سر در این منطقه به‌عنوان اقیانوسی که به‌سرعت در حال گرم شدن است؛ پستانداران دریایی را مجبور به تعقیب طعمه‌های مهاجر کرده است.

 داگلاس مک کاولی، مدیر آزمایشگاه علوم اقیانوس بنیوف در دانشگاه کالیفرنیا سانتا باربارا اظهار می‌کند:

"ما به این فناوری‌های جدید تشخیص نیاز داریم تا متوجه شویم چه بخش‌هایی از اقیانوس برای نهنگ‌ها مهم‌تر است. این یک پاسخ همواره ثابت نیست؛ زیرا هر ساله تغییرات آب و هوایی برای نهنگ‌های ضعیف باعث می‌شود مسیرهای مهاجرت تاریخی خود را تغییر و تطبیق دهند."

 آزمایشگاه مک‌کاولی با موسسه اقیانوس‌شناسی Woods Hole و سایر سازمان‌ها برای توسعه Whale Safe همکاری می‌کند؛ این پروژه ابتکاری‌ست که میکروفون‌هایی به نام هیدروفون‌ را زیر آب‌های سواحل کالیفرنیا برای گوش سپردن به آواز نهنگ‌های آبی در نزدیکی خطوط کشتیرانی شلوغ مستقر می‌کند. هنگامی که صدای نهنگ تشخیص داده می‌شود، یک برنامه هوش مصنوعی آن را با کاتالوگ آهنگ‌های شناخته‌شده نهنگ مقایسه می‌کند و گونه را شناسایی کرده تا کاپیتان کشتی‌های کانتینری را برای کاهش سرعت مطلع کند.

 مارک باومگارتنر دانشمند ارشد وودز هول در ساحل شرقی، روبات‌های زیرآبی را به نام گلایدر فرستاده تا به صدای نهنگ‌های بزرگ­سر هنگام عبور از خلیج مین، گوش دهند.

 باید توجه داشت که هر فناوری تشخیص نهنگ نقاط ضعف خود را نیز دارد. دوربین‌های Awarion نمی‌توانند زیر سطح را ببینند و آب و هوای بد می‌تواند در توانایی آنها برای اسکن اقیانوس اختلال ایجاد کند. همین امر در مورد تشخیص ماهواره‌ای نهنگ‌های بزرگ­سر نیز صادق است. از طرف دیگرWhale Safe، نمی‌تواند نهنگ‌های ساکت زیر آب را به خوبی تشخیص دهد.

 جسیکا ردفرن معاون علمی حفاظت از اقیانوس در آکواریوم نیوانگلند چنین می‌گوید:

"سیستم یکپارچه‌ای که از نقاط قوت هر روش تکی برای تشخیص نهنگ مناسب استفاده می‌کند، چیزی است که ما مستقیما باید به آنجا برویم؛ زیرا نمی‌خواهیم حتی یک نهنگ را از دست بدهیم."

منبع:

1. Gcaptain