نبرد هوش مصنوعی با آلودگی هوا

در خط مقدم این جبهه، هوش مصنوعی ایستاده است؛ یک ابزار قدرتمند که همزمان امیدهای بسیاری برای کنترل این قاتل نامرئی برانگیخته و نگرانی‌هایی جدی در مورد ردپای زیست‌محیطی خود ایجاد کرده است. هوش مصنوعی، این شمشیر دولبه، از یک سو با تحلیل داده‌های عظیم، الگوهای آلودگی را شناسایی و پیش‌بینی می‌کند و از سوی دیگر، با مصرف فزاینده انرژی و آب، خود به بخشی از چالش تبدیل می‌شود.
 
دیده‌بان هوشمند آسمان
مهم‌ترین و ملموس‌ترین نقش هوش مصنوعی در مبارزه با آلودگی هوا، توانایی بی‌بدیل آن در پایش، تحلیل و پیش‌بینی کیفیت هواست. الگوریتم‌های یادگیری ماشین و یادگیری عمیق، قادرند حجم غیرقابل تصوری از داده‌های دریافتی از منابع گوناگون، از جمله تصاویر ماهواره‌ای، ایستگاه‌های سنجش زمینی، داده‌های هواشناسی، الگوهای ترافیکی و حتی تصاویر دوربین‌های شهری را به صورت آنی پردازش کنند. این توانایی، افق‌های جدیدی را در مدیریت کیفیت هوا گشوده است.
برای مثال، پژوهشگران در دانشگاه کرنل آمریکا با استفاده از مدل‌های یادگیری ماشین، روش‌هایی را توسعه داده‌اند که غلظت ذرات معلق  ۵.۲PM  رابا ترکیب داده‌های ترافیک، توپوگرافی و هواشناسی، با دقت بالا در سطح خیابان‌های شهر نیویورک پیش‌بینی می‌کنند. در مرکز سوپرکامپیوتینگ بارسلون مدل CALIOPE-Urban را بر پایه هوش مصنوعی پیاده‌سازی کرده که غلظت NO۲ را هر۲۰متردرسطح خیابان‌ها پیش‌بینی می‌کند. این سیستم به مدیران شهری کمک می‌کند تا کانون‌های اصلی آلودگی، مانند تقاطع‌های پرترافیک یا مناطق صنعتی، را با دقتی بی‌سابقه شناسایی کنند. یک مطالعه جامع نیز در ژورنال Environmental Modelling & Software نشان می‌دهد که الگوریتم‌هایی مانند «جنگل تصادفی» (Random Forest) می‌توانند با دقتی تا ۹۸.۲درصد، غلظت آلاینده‌ها را پیش‌بینی کنند، هرچند دقت‌های مشابهی در مطالعات دیگر تا ۱۰۰ درصد گزارش شده است.این قدرت پیش‌بینی برای حفاظت از سلامت شهروندان حیاتی است. سیستم‌های مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند ساعت‌ها یا حتی روزها قبل از وقوع یک موج شدید آلودگی، هشدارهای لازم را به شهروندان، به‌ویژه گروه‌های آسیب‌پذیر مانند سالمندان، کودکان و بیماران تنفسی ارائه دهند. علاوه‌بر این، این فناوری در شناسایی منابع آلاینده نیز نقشی کلیدی ایفا می‌کند.برنامه محیط زیست سازمان ملل (UNEP) با بهره‌گیری ازسیستم MARS (Methane Alert and Response System)، نشت گاز متان، یکی از قدرتمندترین گازهای گلخانه‌ای را از تأسیسات نفت و گاز در سراسر جهان رصد و شناسایی می‌کند؛ کاری که پیش از این تقریبا غیرممکن بود و اکنون با هوش مصنوعی و داده‌های ماهواره‌ای، بیش از ۱۲۰۰ هشدار ارسال شده است.
 
از ترافیک تا صنعت
فراتر از پایش، هوش مصنوعی می‌تواند به عنوان یک مغز متفکر برای بهینه‌سازی سیستم‌های شهری و صنعتی به‌کار گرفته شود. سیستم‌های مدیریت ترافیک هوشمند با تحلیل زنده جریان خودروها، زمان‌بندی چراغ‌های راهنمایی را به گونه‌ای تنظیم می‌کنند که از ایجاد گره‌های ترافیکی و توقف‌های طولانی‌مدت خودروها که منجر به تولید حجم عظیمی از آلاینده‌ها می‌شود، جلوگیری کنند. این بهینه‌سازی می‌تواند به کاهش مصرف سوخت و انتشار گازهای آلاینده در سطح شهر منجر شود؛ برای نمونه، مدل‌های یادگیری تقویتی در شهرهایی مانند لس‌آنجلس،انتشارCO۲را تا ۱۵ درصد کاهش داده‌اند.
در بخش صنعت نیز، الگوریتم‌های هوش مصنوعی با تحلیل فرآیندهای تولید، قادر به شناسایی ناکارآمدی‌ها و پیشنهاد راهکارهایی برای کاهش مصرف انرژی و به حداقل رساندن خروجی مواد آلاینده هستند. برای مثال، در صنعت فولاد، کنترل‌های مبتنی بر AI ضایعات را حذف و شدت انرژی را کاهش داده، انتشار CO۲ را تا ۳ درصد (معادل ۲۳۰ هزار تن در سال) کاهش داده‌اند. این فناوری با مدیریت هوشمند شبکه توزیع برق، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر را در ساعات اوج مصرف بهینه می‌کند و وابستگی به نیروگاه‌های سوخت فسیلی که از بزرگ‌ترین منابع تولید آلاینده‌ها به شمار می‌رود، کاهش می‌دهد. در ایران نیز، باتوجه به چالش‌های جدی آلودگی هوا در شهرهایی مانند تهران (AQI متوسط ۱۳۸)، اصفهان (۷۸) و اهواز (۱۷۲)، امضای تفاهم‌نامه‌های همکاری میان نهادهای علمی مانند وزارت علوم و نهادهای اجرایی مانند شهرداری‌ها برای توسعه فناوری‌های نوین، می‌تواند بستری برای به‌کارگیری این راهکارهای هوشمند در مقیاس ملی فراهم آورد.
 
روی دیگر سکه
باوجود تمام مزایای چشمگیر، نباید از جنبه تاریک هوش مصنوعی غافل شد. آموزش مدل‌های پیچیده هوش مصنوعی و فعالیت بی‌وقفه مراکز داده که میزبان این فناوری هستند، نیازمند مصرف مقادیر سرسام‌آوری انرژی و آب است. براساس گزارش آژانس بین‌المللی انرژی (IEA)، یک درخواست از یک مدل زبانی پیشرفته مانند ChatGPT می‌تواند تا ۲.۹ وات‌ساعت برق مصرف کند، که تا ۱۰ برابر بیشتر از ۰.۳وات ساعت یک جست‌وجوی ساده در گوگل است و می‌تواند به ۱۰ تراوات ساعت اضافی در سال منجر شود. این تقاضای فزاینده برای انرژی، در بسیاری از نقاط جهان همچنان از طریق سوزاندن سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود که خود عامل اصلی آلودگی هواست.
پژوهشی تکان‌دهنده ازدانشگاه کالیفرنیا، ریورسایدوCaltech (کالتک) نشان می‌دهد که آلودگی هوای ناشی از نیروگاه‌های تأمین‌کننده برق مراکز داده درایالات متحده تا سال۲۰۳۰ می‌تواند سالانه منجربه مرگ زودرس۱۳۰۰ نفر شود و هزینه‌های سلامت عمومی را به ۲۰ میلیارد دلار برساند. این یعنی فناوری‌ای که برای حل یک مشکل به‌کار گرفته شده، به صورت غیرمستقیم در حال تشدید همان مشکل است. علاوه‌بر این، مراکز داده مقادیر عظیمی آب برای خنک‌سازی سرورهای خود مصرف می‌کنند و تولید قطعات الکترونیکی پیشرفته آنها نیز به استخراج مواد معدنی کمیاب وابسته است که اغلب با روش‌های مخرب زیست‌محیطی همراه است. این چالش‌ها نشان می‌دهد که بدون نظارت و قانون‌گذاری دقیق، گسترش بی‌رویه هوش مصنوعی می‌تواند به بحران‌های زیست‌محیطی جدیدی دامن بزند.
 
به سوی هوش مصنوعی پایدار
آینده نبرد با آلودگی هوا نه در انکار هوش مصنوعی بلکه در هدایت آن به سوی پایداری نهفته است. راه‌حل، نیازمند رویکردی چندجانبه و هماهنگ است؛ درگام نخست، دولت‌هاوسازمان‌های بین‌المللی بایدباوضع قوانین الزام‌آور، شرکت‌های فناوری را موظف کنند که ردپای زیست‌محیطی خود را، از مصرف انرژی و آب تا تولید زباله‌های الکترونیکی، به‌طور کامل شفاف کرده و به‌شکل چشمگیری کاهش دهند؛ مانند مقررات EU Energy Efficiency Directive (EED) و Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD)که گزارش انتشار کربن رااجباری می‌کند. همچنین تمرکز صرف بر انتشار کربن کافی نیست وبایدهزینه‌های سلامت عمومی ناشی ازفعالیت این مراکزنیز درنظر گرفته شود.
دوم، سرمایه‌گذاری گسترده در تحقیق و توسعه برای طراحی الگوریتم‌های کم‌مصرف‌تر و فناوری‌های خنک‌کننده سبز در مراکز داده، ضرورتی غیرقابل انکار است؛ استانداردهای معتبری مانند LEED وEnergy Star نشان داده‌اند که با این رویکرد، مصرف انرژی تا ۷۳ درصد و مصرف آب تا ۸۶ درصد کاهش می‌یابد. درنهایت، توانمندسازی شهروندان از طریق ابزارهایی مانند حسگرهای پوشیدنی کیفیت هوا و پلتفرم‌های دانش شهروندی، می‌تواند شفافیت را افزایش داده و به ابزاری قدرتمند برای نظارت عمومی و مطالبه‌گری از مسئولان و صنایع آلاینده تبدیل شود. هوش مصنوعی به‌تنهایی ناجی سیاره ما نخواهد بود اما اگر با خرد، مسئولیت‌پذیری و نگاهی جامع به‌کار گرفته شود، می‌تواند به یکی از مؤثرترین ابزارها در زرادخانه بشر برای پس گرفتن آسمان آبی و تنفس هوای پاک بدل شود. این فناوری، آزمونی بزرگ برای بشریت است تا نشان دهد آیا می‌تواند از قدرتمندترین ساخته دست خود، برای حفاظت از تنها خانه‌اش استفاده کند یا خیر.