کاربرد هوش مصنوعی در صنعت معدن

نقش هوش مصنوعی در زندگی بشر، مبتنی بر خودکارسازی فعالیت‌هایی است که ما آن‌ها را به تفکر انسانی نسبت می‌دهیم. این فناوری، که با هوشمند کردن ماشین‌ها و ابزارها برای اجرای خودکار فعالیت‌ها، بدون نقش‌آفرینی انسان شکل گرفته است، بر بهبود سرعت و کیفیت انجام کارها و به شکل توأمان بر افزایش ایمنی کارها اثرگذار است.

صنعت معدن که برای فعالیت و تداوم و بقا، نیازمند بهره‌گیری از تجهیزات عمرانی و مهندسی است، ظرفیت بالایی برای استفاده از فناوری‌هایی چون هوش مصنوعی دارد. به طور متقابل فناوری هوش مصنوعی نیز برای ایمن‌سازی و بهره‌وری بیش‌تر عملیات اکتشافی و بهره‌برداری و سایر فعالیت‌های موجود در صنعت معدن دارای ظرفیت قابل توجهی است.

به علت وجود داشتن ظرفیت‌های متقابل در صنعت معدن و فناوری هوش مصنوعی، مشخص است که ترکیب و تلفیق این دو نتایجی مطلوب و درخشان در پی خواهد داشت و این اتفاق چند سالی است که با ورود هوش مصنوعی به صنعت معدن در حال رخ دادن است.

صنعت معدن جزء صنایعی است که با هوش مصنوعی روند رو به رشد خود را شتاب بخشیده است و دستخوش دگرگونی‌های فناورانه‌ای شده که شاید پیش از این برای معدن‌کاران قابل تصور نیز نبود. بر این اساس می‌توان مدعی شد در سال‌های اخیر هوش مصنوعی تحولی بزرگ در صنعت معدن را رقم زده است.

هم‌اکنون در سطح جهان شرکت‌های دانش‌‌بنیان و آفرینشگر، همچنین آزمایشگاه‌‌های تحقیقاتی در حوزه هوش مصنوعی و فناوری‌های معدن، مشغول ارائه خدمات و محصولات خود به فعالان و صاحبان صنعت معدن هستند.

در این مقاله پس از اشاره‌ای مختصر به اختراعات و چگونگی گسترش هو‌‌‌‌‌ش مصنوعی در صنعت معد‌‌‌‌ن به مواردِ کاربرد هوش مصنوعی در این صنعت اشاره می‌کنیم.

اختراعات و گسترش هوش مصنوعی در صنعت معدن

گسترش هوش مصنوعی در صنعت معدن از راه اختراعات شرکت‌های دانش‌بنیان روندی رو به رشد دارد. برآیند مشاهدات اخیر و برآوردهای به‌انجام‌رسیده در معادن و شرکت‌های معدنی در جهان حاکی از گسترش هوش مصنو‌‌‌‌‌عی در صنعت معد‌‌‌‌‌‌‌ن است. هوش مصنوعی سالانه و بلکه ماهانه اختراعات کارآمدی بر اساس پژوهش‌ها و نوآوری‌ها در بخش عملیات و فناوری صنعت معدن را به منصه ظهور می‌رساند و تعداد این اختراعات همواره در حال افزایش است.

مطابق جدیدترین آمارهای ارائه‌شده توسط مؤسسه آماری گلوبال دیتا (GlobalData)، که ثبت اختراعات و کمک‌های مالی از دفترهای رسمی در سراسر دنیا را پیگیری می‌کند، تعداد درخواست‌های ثبت اختراع هو‌‌‌‌‌‌‌‌ش مصنوعی در صنعت معد‌‌‌‌ن تنها در سه ماه منتهی به سپتامبر سال ۲۰۲۱ به ۳۷ مورد رسیده است که نسبت به مدت مشابه سال قبل از آن ۳۴ مورد افزایش داشته است.

از شرکت‌های پیشگام در امر اختراعات مربوط به هوش مصنو‌‌‌‌‌‌عی در صنعت معد‌‌‌‌ن، می‌توان به شرکت خوشه‌ای آمریکایی چندملیتی هانی‌ول (Honeywell) اشاره کرد. این شرکت که در سال ۱۹۰۶ توسط مارک هانی‌ول تأسیس شده و دفتر مرکزی آن در ایالات متحده آمریکا قرار دارد، در سال گذشته برترین مبتکر هوش مصنوعی در بخش عملیات و فناوری صنعت معدن بوده است. هانی‌ول، در سه ماه منتهی به سپتامبر سال ۲۰۲۱، موفق به ثبت ۶۳ اختراع مربوط به هوش مصنوعی شد. رقم این اختراعات در همین زمان در سال قبل ۵۷ بوده است، و رشد اختراعات مبتنی بر هوش مصنوعی هانی‌ول، شش مورد بوده است.

شرکت هانی‌ول، به‌تازگی در بخش پژوهش و گسترش هوش مصنوعی افزایش بودجه داشته است. رقم رشد نه و نیم درصدی درخواست‌های ثبت اختراعات مرتبط با هوش مصنوعی از سوی این شرکت، که با مقایسه سه ماه منتهی به سپتامبر با مدت مشابه سال گذشته به دست می‌آید، نمایانگر رقم بالاترین میزان درصد رشد در میان همه شرکت‌هایی است که در این رتبه‌بندی بررسی شده‌اند.

بعد از هانی‌ول، شرکت‌ کاترپیلار مستقر در ایالات متحده آمریکا با هشت درخواست ثبت اختراعات هوش مصنوعی، شرکت پوسکو (POSCO) مستقر در کره جنوبی و شرکت تیسن کروپ (ThyssenKrupp AG) مستقر در آلمان، هر دو با سه اختراع، در حوزه اختراعات مربوط به هوش مصنوعی در صنعت معدن صدرنشین هستند.

بر بنیاد این آمار و ارقام در ثبت اختراعات هوش مصنو‌‌‌‌‌‌‌عی در صنعت معدن مشخص می‌شود که هوش مصنوعی هر روز در حال کشف امکانات گسترده‌تری در صنعت معدن است و با بررسی رفتار شرکت‌های بزرگ و موفق جهان در عرصه صنایع، می‌توان گفت سرمایه‌گذاری در این عرصه به علت مزایای بسیاری که بر آن مترتب است می‌تواند در برگشت و افزایش سرمایه بسیار سودمند باشد.

اکتشاف معدن

یکی از حوزه‌های مهم حضور هوش مصنو‌‌‌‌‌‌عی در صنعت معدن، که این فناوری در آن به نقش‌آفرینی مؤثر مشغول است، حوزه اکتشاف معدن است.

با سود جستن از روش‌های نوین مبتنی بر هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، همانندسازی گمانه‌های اکتشافی و پردازش هوشمند گمانه‌ها به‌خوبی به انجام می‌رسد. بدین طریق میزان حفاری‌های مربوط به اکتشاف معدن تا ۷۰ درصد قابل کاهش دادن است. از آنجا که در حدود ۷۰ درصد هزینه‌های اکتشاف معدن به حفاری‌های اکتشافی اختصاص می‌یابد، کاهش این درصد چشمگیر از حفاری برای اکتشاف معدن در پایین آوردن هزینه‌های اکتشاف معدن بسیار اثرگذار است. هوش مصنوعی علاوه بر کاهش هزینه‌های اکتشاف معدن، در کاستن از زمان اکتشاف و مدلسازی ذخیره معدنی نیز مؤثر است.

فناوری هوش مصنوعی با شناسایی اتوماتیک رخساره سنگ‌ها با بهره‌گیری از پردازش داده‌های گمانه‌ها، در فرآیند اکتشاف معدن نقشی سودمند ایفا می‌کند. هوش مصنوعی همچنین در زمینه طبقه‌بندی سنگ‌ها با شناسایی سنگ و خاک به کمک داده‌های سنجش از دور و نیز شناسایی و پیش‌بینی محل‌های دارای ظرفیت برای اکتشاف، راه فعالان صنعت معدن را هموار می‌سازد. این فناوری قادر به تحلیل و بررسی داده‌های دورسنجی، عکس‌های ماهواره‌ای، عکس‌های هوایی، نقشه‌های ژئوفیزیکی، نقشه‌های ژئوشیمی و نیز نقشه‌های زمین‌شناسی برای کمک‌رسانی به امر اکتشاف معدن است.

از مزایای برجسته بهره‌گیری از هوش مصنوعی در اکتشاف معدن می‌توان به کاهش چشمگیر هزینه‌های اکتشافی، کاهش زمان اکتشاف و مدل‌سازی ذخیره، و کاستن از آلودگی‌های زیست‌محیطی اشاره کرد.

حفاری با هوش مصنوعی

هوش مصنو‌‌‌‌‌‌‌‌عی در صنعت معدن، در زمینه حفاری معدن هم خدمات مفیدی ارائه می‌کند. بهره‌برداری بهینه از معادن، در گرو استفاده از دستگاه‌ها و ماشین آلات معدنی پیشرفته است که می‌توان با تجهیز این دستگاه‌ها به هوش مصنوعی کارآمدی آن‌ها را تا چندین برابر افزایش داد.

در یک دسته‌بندی کلی استخراج از معدن بر دو نوع استخراج روباز (سطحی) و استخراج زیرزمینی است. ماشین‌های حفاری معادن روباز بر اساس شیوه انتقال نیروی حفاری دارای دو دسته چرخشی وضربه‌ای هستند. در روش حفاری چرخشی که امروزه مورد استفاده بیشتر دستگاه‌های حفاری معادن فلزی بزرگ روباز جهان است، هوش مصنوعی می‌تواند به بهبود کیفیت برش سطح سنگ با ضریب دقت و افزایش سرعت کمک کند.

البته کاربرد هوش مصنوعی در حفاری معدن به این روش محدود نمی‌شود و در روش‌های مختلف دیگر، مانند روش حفاری چکش خارج چال، روش حفاری چکش داخل چال، روش جدیدتر حفاری کوپارد می‌توان از هوش مصنوعی برای ارتقای کیفیت حفاری استفاده کرد.

از این گذشته هوش مصنوعی می‌تواند به این سؤال فعالان صنعت معدن که «چه چیزی در زمین مورد نظر وجود دارد» پاسخی دقیق بدهد. هوش مصنوعی با پیش‌بینی نقاط حفاری با استفاده از اطلاعات مغزه‌های پیشین، نمونه‌های خاک، نقشه‌برداری محل معدن یا داده‌های دیگر شامل ژئوفیزیک، نمونه‌برداری شیاری، طبقه‌بندی شرایط زیرسطحی، شناسایی اتوماتیک کانی‌های زیرسطحی، چین‌ها و شکستگی با استفاده از سیگنال‌های صوتی و تحلیل و ارزیابی آن‌ها کار حفاری معدن را آسان‌تر و دقیق‌تر می‌کند.

بازسازی معدن با هوش مصنوعی

هوش مصنوعی در صنعت معدن به کار بازسازی معدن نیز می‌آید. با توجه به نیاز روزافزونی که صنایع به مواد خام دارند و این مسئله گسترش بهره‌برداری از معادن را در پی داشته است، بدیهی است که بر اثر این استفاده‌های گسترده و افزایش اندازه و ظرفیت معادن، سطح تخریب معادن و عوارض جانبی زیست‌محیطی آن نیز افزایش می‌یابد. از سوی دیگر با وجود اهمیتی که محیط زیست برای بشر دارد، نیاز ما به محصولات معدنی را نیز نمی‌توان نادیده گرفت و باید با حفظ محیط زیست، برای بهره‌برداری از صنعت معدن هم تمهیداتی ایجاد کرد که هوش مصنوعی در این زمینه با بازسازی معدن می‌تواند به کمک ما بیاید.

بازسازی معدن با فناوری هوش مصنوعی راهکاری منطقی و معقول برای حل مشکل تعامل بین دو بخش حفظ توازن و توسعه پایدار است. در حقیقت هوش مصنوعی با بازسازی معدن به احیای سطوح و اراضی تخریب‌شده بر اثر بهره برداری معادن می‌پردازد.

هرچند بازسازی معدن در کشورهای پیشرو در صنعت معدن حدود سه دهه سابقه دارد سالیان اندکی است که هوش مصنوعی به عرصه بازسازی معدن وارد شده است. طبق گزارش‌ها به علت دقتی که در کار بازسازی معدن توسط هوش مصنوعی اعمال می‌شود در برخی موارد بعد از بازسازی معدن، که اولین و مهم‌ترین فایده آن کمک به صنعت معدن و بهره‌برداری از معادن است، درصد پوشش گیاهی و کیفیت محیط زیست محل نیز بهبود پیدا کرده است. یعنی هوش مصنوعی توانسته با روش‌های نوین و دقیق در بازسازی معدن، همزمان به صنعت معدن و محیط زیست خدمت‌رسانی کند.

انواع کاربردهای هوش مصنوعی در صنایع مختلف را در هوشیو بخوانید