نوآوری هوش مصنوعی در آمارگیری، صحرای آفریقا چند درخت دارد؟

اگر فکر می‌کنید صحرای آفریقا پوشیده از تپه‌های شنی طلایی و صخره‌های سوخته است، شما تنها نیستنید. شاید زمان خوبی برای پرداختن به این موضوع باشد. در بخشی از آفریقای غربی که 30 مرتبه بزرگ‌تر از دانمارک است، یک تیم بین‌المللی به رهبری دانشگاه کپنهاگ و محققانی از ناسا، توانسته‌اند بیش از 1.8 میلیون درخت و بوته شمارش کنند. 1.3 میلیون کیلومتر مربع از این محوطه که صحرای آفریقا و صحرای ساحل را هم پوشش می‌دهد، بخش غربی قاره آفریقا را تشکیل می‌دهد و آن را منطقه مرطوب هم می‌نامند.

مارتین برندت، پروفسور دپارتمان زمین، در این باره می‌گوید:«از این که دیدیم در صحرا چندین درخت روییده‌‌اند بسیار متعجب شدیم. به این دلیل که تابه‌حال بیشتر مردم فکر می‌کردند چنین چیزی وجود ندارد. فقط در صحرا ما بیش از صدها میلیون درخت یافتیم. البته بدون تکنولوژی یافتن درختان ممکن نبود. من معتقدم این شروع یک عصر علمی جدید است».

این موفقیت به لطف ادغام تصاویر ماهواره‌ای ناسا با جزئیات زیاد و یادگیری عمیق که یک روش پیشرفته هوش مصنوعی است، حاصل شد و هوش مصنوعی در آمارگیری مورد استفاده قرار گرفت. تصاویر ماهواره‌های معمولی قادر به شناسایی تک‌درخت‌ها نبودند و تعداد زیادی از درختان از دیدشان پنهان می‌ماند. به غیر از این، تا به حال کسی اقدام به بررسی صحرا برای یافتن درخت و شمردن آن‌ها نکرده بود و به همین دلیل این فرضیه وجود داشت که در صحرا اصلا درختی وجود ندارد. این اولین بار است که درختانی که در یک منطقه خشک و بیابانی روییده‌اند، شمارش می‌شوند.

نقش درختان در بودجه جهانی کربن

به چندین دلیل داشتن اطلاعاتی درباره درختان موجود در مناطق بیابانی و خشک، مهم است. به عنوان مثال وقتی موضوع بودجه جهانی کربن باشد، فاکتورهای ناشناخته‌ای پدیدار می‎شوند. برندت می‎گوید:«درختان خارج از منطقه جنگلی معمولا نقشی در مدل‌های آب و هوایی ندارند. در نتیجه درباره منابع کربنی آن‌ها اطلاعاتی در دست نداریم. معمولا مناطقی که این درختان در آن وجود دارند در نقشه با نقطه‌های سفید مشخص هستند و در چرخه جهانی کربن هم جزئی ناشناخته به حساب می‌آیند».

به اضافه، تحقیقات جدید روی این مناطق می‌تواند منجر به فهم بهتر تنوع زیستی و اکوسیستم‌ها شود، که برای مردمی که در آن مناطق زندگی می‌کنند اهمیت زیادی دارد. حتی بالا رفتن اطلاعات بشر درباره نوع درختان هم مهم است. از این طریق است که می‌توان برنامه‌هایی برای ترویج جنگل‌های زراعی، توسعه داد. این برنامه‌ها می‌توانند اهمیت زیادی برای محیط و نقش اجتماعی – اقتصادی مناطق بایر و خشک داشته باشند.

پروفسور راسموس فنشالت از دپارتمان زمین‎شناسی و مدیریت منابع طبیعی می‌گوید:«از آنجایی که گونه‌های مختلف درختی ارزش‌های متفاوتی دارند و مردم محلی از منابع چوبی‌شان برای معیشت استفاده می‌کنند، ما دوست داریم از ماهواره‌ها برای شناسایی بیشتر گونه‌های درختی استفاده کنیم. همچنین میوه‌های آن‌ها برای استفاده انسان‌ها و احشام مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرفی وجود درخت در زمین از این بابت اهمیت زیادی دارد که می‌تواند روی بازدهی محصول تاثیر زیاد داشته باشد و دلیلش هم ایجاد تعادل در آب و مواد مغذی معدنی است.

تکنولوژی با پتانسیل بالا

این تحقیق با کمک دپارتمان علوم کامپیوتری دانشگاه کپنهاگ، جایی که محققان الگوریتم‌ را توسعه دادند، به ثمر رسید و امکان شمارش درختان صحرا فراهم شد. محققان به مدل‌های یادگیری عمیق نشان دادند که درخت به چه شکل است. این کار با شناساندن هزاران تصویر از درختان مختلف محقق شد و بعد از آن بود که هوش مصنوعی موفق به شناسایی درخت شد و توانست به صورت خودکار نقشه درختان در محوطه را ترسیم کند. یعنی انجام دادن کاری که برای نیروی انسانی سال‌ها زمان می‌برد، توسط هوش مصنوعی تنها در چندین ساعت انجام شد. در واقع هوش مصنوعی در آمارگیری هم عملکردی قابل قبول ارائه داد.

کریستین ایگل، پروفسور دپارتمان علوم کامپیوتری، این طور در این باره اظهار نظر کرده است:«وقتی صحبت از مستندسازی تغییرات در مقیاس جهانی و فراتر از آن باشد، تکنولوژی پتانسیل‌های زیادی دارد. انگیزه زیادی داریم که این بخش پربازده از هوش مصنوعی را توسعه دهیم».

قدم بعدی محققان شمارش درختان بخشی وسیع‌تر در آفریقا است. در طولانی‌مدت هم هدف ایجاد یک پایگاه داده برای تمام درختانی است که بیرون از محوطه جنگلی روییده‌اند.