هوش مصنوعی برای محیط زیست: خلاصی جانوران دریایی از رگبارهای صوتی کشتی‌ها
تیم تحریریه- ۴ دی ۱۴۰۱
عبور‌و‌مرور کشتی‌ها در بستر اقیانوس‌ها باعث ایجاد سروصدا و نویزهای بسیار آزار‌دهنده‌ای برای گونه‌های جانوری همچون نهنگ‌ها، دلفین‌ها و خوک‌های دریایی می‌گردد. در راستای کاهش و ازبین‌بردن این رگبارهای صوتی، محققان درصدد توسعه یک مدل هوش مصنوعی و طراحی پروانه‌هایی جدید برای کشتی‌ها هستند.
به‌گزارش هوشیو: سر‌و‌صدای شدید کشتی‌ها، می‌تواند باعث ایجاد عوارضی همچون استرس، کاهش شنوایی و مشکلات تغذیه‌ای برای پستانداران دریایی همچون نهنگ‌ها، دلفین‌ها و خوک‌های دریایی گردد. محققان UBC در‌حال غواصی برای کمک به حل این مشکل هستند.
به‌گفته سرپرست این پروژه دکتر راجیو جایمان، دانشیار دپارتمان مهندسی مکانیک، صدای پروانه بخش عمده رگبارهای صوتی کشتی‌ها را تشکیل می‌دهد.
دکتر جیمن گفت: «صدای ملخ می‌تواند 170 دسی‌بل، یعنی معادل صدای یک موتور‌جت یا یک موشک بلند باشد.»
ایجاد اختلال در زندگی جانوران دریایی تا شعاع 100 کیلومتری
دلیل ایجاد این میزان سروصدا حباب است. حرکت کشتی و چرخش ملخ آن، حباب‌هایی از بخار ایجاد می‌کند، که سپس این حباب‌ها منفجر می‌شود و باعث ایجاد صداهایی بلند می‌گردد. این سروصداها می‌تواند خدمه و مسافران را آزار دهد و زندگی جانوران دریایی را در شعاع 100 کیلومتری مختل نماید.
به‌منظور کاهش نویز، محققان در‌حال مطالعه راه‌حل‌هایی مانند تزریق یک جت مایع، باهدف کمک به کنترل حرکت پروانه‌ها، یا افزودن لبه‌های مواج و دندانه‌دار به ملخ‌ها، برای شکستن الگوهای جریانی هستند که باعث ایجاد نویز در کشتی‌ها می‌شوند.
دکتر جیمن و همکارانش، همچنین در‌حال توسعه یک چارچوب مبتنی‌بر هوش مصنوعی(AI) ، برای تجزیه‌و‌تحلیل سریع فعل‌و‌انفعالات سیال و دینامیک بعد‌از سروصداها هستند. آنها امیدوارند که در‌نهایت، مجموعه جدیدی از ابزارها را برای طراحی و ساخت ملخ‌های کم‌صدا در‌اختیار مهندسان دریایی قرار دهند.
ساخت سازه‌های هوشمند با کاهش 50درصدی در وزن کشتی‌ها
هدف این تیم همچنین بهبود سایر قطعات و سیستمهای کشتی، از‌طریق اجزای ساختاری و موادی است که توانایی کاهش نویز را دارند.
سرپرست پروژه دکتر جاسمین جلویکا، معمار دریایی و استادیار مهندسی مکانیک و عمران در دانشکده علوم کاربردی، خاطرنشان کرد: «چیدمان مواد نوآورانه می‌تواند، وزن اجزای سازه را تا 50 درصد کاهش دهد. سازه‌های پیشرفته می‌توانند موانع صوتی بهتری باشند، آنها می‌توانند قوی‌تر عمل کرده و مزایای دیگری نیز داشته باشند.»
وی افزود: «تعدادی از تولیدکنندگان کشتی شروع به‌استفاده از ساندویچ پانل‌های ساخته‌شده از فلزات و کامپوزیت‌ها در بدنه کشتی‌های خود کرده‌اند. با‌این‌حال، تغییرات ساختاری می‌تواند به‌صورت بالقوه بر ایمنی و سایر جنبه‌های یک کشتی تأثیر بگذارد، بنابراین این نوع تغییرات باید به‌آرامی اتفاق بیفتد. خبر خوب برای ما به‌عنوان محقق این است که، صنایع دریایی پذیرای این نوآوری‌ها هستند. آنها نیازشان به تغییر، پایدارتر‌شدن و سازگاری با محیط زیست را درک می‌کنند.»
محققان در این پروژه پنج‌ساله با شرکای صنعتی مانند Seaspan Shipyards،Robert Allan Limited و Vard Marine و با حمایت مالی شورای تحقیقات علوم طبیعی و مهندسی کانادا (NSERC) همکاری نزدیک دارند.
کمک هوش مصنوعی به ساخت کشتی‌های سبزتر
هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی، بخش بزرگی از کار این تیم است و آنها را قادر می‌سازد تا تجزیه‌و‌تحلیل و شبیه‌سازی را در کسری از زمان عادی انجام دهند.
«مدل‌سازی یک کشتی با استفاده از روش‌های محاسباتی سنتی زمان‌بر خواهد بود. البته مدل‌سازی یک تغییر ساختاری پیشنهادی کوچک نیز هفته‌ها به‌طول می‌انجامد، اما با کمک هوش مصنوعی می‌توان این‌کار را در‌عرض چند ثانیه انجام داد.»
محققان اخیراً بودجه بیشتری از یک شرکت حمل‌و‌نقل کانادایی (Transport Canada’s Quiet Vessel) دریافت کردند، تا یک جعبه ابزار پیش‌بینی نویز مبتنی بر یادگیری ماشین بسازند. این نرم‌افزاری جدید هوش مصنوعی به کشتی‌ها اجازه می‌دهد، صدای خود را براساس موقعیت پستانداران دریایی نزدیک و کشتی‌های زیر‌آب پیش‌بینی و تنظیم نمایند.
دکتر جیمن می‌گوید: «پیش‌بینی‌های کارآمد مبتنی‌بر هوش مصنوعی همراه با دستگاه‌های جدید کنترل جریان و همراه با تغییرات ساختاری، می‌تواند به ما در مقابله با آلودگی صوتی کشتی‌ها و در‌عین‌حال کاهش انتشار کربن کمک کند.»
