جامعة كارنيجي ميلون في قطر تستخدم الروبوت والذكاء الاصطناعي لاستكشاف البيئة البحرية القطرية

يستعين جياني دي كارو، الأستاذ المشارك في علوم الحاسوب في جامعة كارنيجي ميلون في قطر، إحدى الجامعات الشريكة لمؤسسة قطر للتربية والعلوم وتنمية المجتمع، بتقنية الذكاء الاصطناعي وأسطول من الروبوتات البحرية ذاتية التحكم لاستكشاف البيئة البحرية حول قطر وجمع معلومات وافية عنها.

ويقود دي كارو فريقًا من الباحثين يعملون على تحسين فهم البيئات البحرية من خلال إنشاء خرائط معلومات للبيانات مثل العمق وجودة المياه والملوحة. وتعتبر هذه المعلومات مهمة لدولة مثل قطر، التي تحرص على تحقيق التوازن بين عمليات النفط والغاز البحرية مع صون البيئة البحرية المهددة والحفاظ على استدامتها.

في السابق، كان الباحثون يرسمون خرائط المعلومات عن طريق إرسال قارب واحد كبير، يتم تشغيله يدويًا كل بضعة أشهر لأخذ عينات من البيانات في نقاط محددة مسبقًا، واحدة تلو الأخرى، إلا أن هذه الطريقة كانت تنطوي على عيوب واضحة، منها أن أخذ العينات يحدث بشكل متسلسل وثابت. فهي، في الواقع، لا تتكيف مع مكان أخذ العينات بناءً على الأدلة المجمعة، لأن معالجة البيانات لم تكن تتم عبر الإنترنت.

لذلك، بادر فريق جياني دي كارو إلى إعادة التفكير في الطريقة المتبعة برمتها. يقول "دي كارو" عن ذلك: "نحن نستخدم تقنية الذكاء الاصطناعي لتنسيق أسطول من الروبوتات الجوية والبحرية الصغيرة نسبيًا لجمع البيانات على مساحة كبيرة. يتيح استخدام هذا النهج القائم على توظيف سرب من الروبوتات أخذ عينات من البيانات من مواقع مختلفة في الوقت نفسه، والقدرة على تعديل المهمة باستمرار وتلقائيًا حسب البيانات التي تم جمعها حديثًا، مما يؤدي إلى خرائط أكثر دقة".

وبينما يعمل نهج السرب على تحسين الكفاءة والدقة في بناء الخرائط، فإن تنسيق أسطول من الروبوتات الجوية والبحرية المستقلة مهمة معقدة للغاية. يقول دي كارو: "أحد التعقيدات المباشرة هو أن المركبات الجوية تنفد طاقتها بسرعة نسبيةـ لذلك صممنا النظام بحيث تعمل القوارب الروبوتية أيضًا كناقلات ومحطات إعادة شحن. ويتيح لنا ذلك تنفيذ المهام على مدى فترات زمنية أطول وبطريقة آلية بالكامل لا تحتاج لأي إشراف أو تدخل بشري".

يُطلق على المشروع اسم "الروبوتات البحرية/ الجوية لرصد البيئة البحرية"، وهو مشروع تموله منحة مقدّمة من الصندوق القطري لرعاية البحث العلمي. ويضم الفريق البحثي، الذي يرأسه دي كارو، أيضًا باحثين إيطاليين هما فيليبو أريكييلو من جامعة كاسينو وجنوب لاتسيو وإنريكو سيميتي من جامعة جينوفا.

وتُستخدم تقنيات الذكاء الاصطناعي في مختلف محطات النظام، بهدف التنسيق بين مختلف المركبات المستقلة التي تجمع البيانات وتشترك فيها، وفي الوقت نفسه توجيه هذه المركبات أثناء تنقلها في ظروف بيئية غير متوقعة. كما تسمح هذه الأساليب بتخطيط وتوزيع أنشطة أخذ العينات عبر الإنترنت، وتحقيق التنقل السلس والسليم بلا أي حوادث اصطدام، مع الحفاظ على الاتصال بالشبكة، وتوزيع مشاركة البيانات، والتفاعل السلس بين الروبوتات في الجو وتلك الموجودة في الماء.

وبفضل هذا الاستخدام المكثف والمبتكر لأساليب الذكاء الاصطناعي، تم اختيار مشروع "الروبوتات البحرية/ الجوية لرصد البيئة البحرية"، ليكون محور إحدى ندوات نتائج الأبحاث التابعة للصندوق القطري لرعاية البحث العلمي حول الذكاء الاصطناعي والنشرة الإعلامية الخاصة بالأبحاث التي يمولها الصندوق.

وسيركز المشروع الذي يستمر لعدة سنوات على التحقق من البيانات واختبار الروبوتات عمليًا في البيئات البحرية.