معرفی نویسنده

دپارتمان پژوهش کدکول

تیم پژوهش مجموعه کدکول

چالش جهان امروز ... آب

چالش جهان امروز ... آب

آلودگی آب باعث افزایش روزافزون بیماری‌ها می‌شود و برای دولت‌ها، محققین و افکار عمومی یک نگرانی جهانی به حساب می‌آید. امروزه بسیاری از محققان در جهان توجه خود را به موضوع نظارت بر محیط زیست برای شناسایی آلاینده‌ها در هوا و آب متمرکز می کنند، زیرا تعداد زیادی از بیماری‌ها در  جهان(حدود ۲۳٪)، مربوط به وجود آلاینده‌ها در هوا و آب است. در این زمینه، آلودگی آب یکی از موضوعات نگران‌کننده در سراسر جهان است که تلاش‌های بسیاری از طرف دولت‌ها و محققان در زمینه مقررات و فن‌آوری‌های مناسب انجام شده‌است. یافتن فناوری های قابل اطمینان و کم هزینه برای کنترل مداوم سلامت آب بسیار مهم است. در این پژوهش که در تاریخ May 2020 در Science Direct به چاپ رسیده‌است، رویکرد جدیدی بر پایه‌ی دسته‌بندی آلاینده‌ها بر روی حسگر‌ها با استفاده از الگوریتم PCA و الگوریتم تکاملی (EC) ارائه شده‌است. با استفاده از الگوریتم PCA یک فضای سه بعدی برای تشخیص آلاینده‌ها طراحی شده و برای دسته‌بندی همان آلاینده‌ها از الگوریتم تکاملی استفاده شده‌است. این آزمایش‌ها روی مجموعه داده‌ی وسیعی از چهار آلاینده (اسید‌استیک، آمونیاک، اسید‌فسفریک و اسید‌سولفوریک) انجام شده‌است و نتایج به‌دست آمده در این پژوهش روش پیشنهادی را تایید می‌کند به طوری که حتی یک هشدار غلط نیز در نتایج گزارش نشده‌است.
محیط دریایی و آب شیرین اغلب با فعالیت‌های فشرده صنعتی و کشاورزی آلوده می‌شوند. طبق گفته سازمان بهداشت جهانی (WHO) حدود دو میلیارد نفر در جهان از آب آلوده استفاده می‌کنند. امروزه اندازه‌گیری کیفیت آب آشامیدنی توسط شرکت‌های خدمات دهنده آب، هم در حوضچه‌ها و هم در کارخانه‌ها، انجام شده وسنجش کیفیت با جزئیات بیشتر و تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی بر روی نمونه‌های آب توسط متخصصان این حوزه انجام می شود. این روش‌ها معمولاً خیلی آهسته هستند و نمی‌توانند یک راه‌حل پاسخگو برای جلوگیری از بلایای محیطی ارائه دهند و یا هزینه زیادی به خود اختصاص می‌دهند زیرا برای هر آلاینده، حسگر مخصوص به خود لازم است. در نتیجه حسگر‌های کم هزینه که قادر به انجام نظارت دقیق بر کیفیت منابع آب با توجه به برخی از انواع آلاینده ها باشد ، بسیار مفید خواهد بود. این حسگرها باید بتوانند هزینه‌های کم ، روش‌های عملیاتی ساده، دقت اندازه گیری خوب ، قابلیت اطمینان مناسب در تشخیص وجود آلاینده ها حتی برای سطح پایین آلودگی و قابلیت های ارتباطی مبتنی بر اینترنت را نیز ترکیب کنند تا بتوانند از راه دور و به صورت آنلاین در کشورهای فقیر نیز قابل استفاده باشند.
بسیاری از فعالیت‌های تحقیقاتی درزمینه آلودگی آب، هم در حوزه سنجش و هم به ‌منظور تجزیه و تحلیل داده‌ها انجام شده‌است که از فن‌آوری‌های نوظهور استفاده کرده‌اند مانند نظارت بر پارامترهای کیفیت آب مبتنی بر حسگر‌های نوری، استفاده از الکترود‌های ساخته شده با فلزات برای تعیین کیفیت آب و یا استفاده از طیف سنجی الکتروشیمیایی Impedance برای تشخیص سلامت آب رودخانه‌ها.
در این پژوهش از الگوریتم PCA برای دسته‌بندی حسگر‌ها بر روی صفحه شناسایی برای آلاینده‌های مختلف در آب استفاده شده‌است. الگوریتم PCA قادر است داده‌های ورودی از حسگر‌ها را به نقاطی در یک فضای سه بعدی  تبدیل کند. هدف PCA ساده سازی داده‌ها به منظور اندازه‌گیری دقیق در کنار ویژگی‌های دیگر است، به همین دلیل به عنوان ابزاری برای تجزیه و تحلیل داده‌های اکتشافی در مرحله پیش پردازش و کاهش ویژگی قبل از طبقه‌بندی به ویژه زمانی که تعداد زیادی ویژگی درگیر باشد، استفاده می‌شود. انتخاب طبیعی با رقابت موجودات مختلف بر سر منابع موجود برای زنده ماندن حاصل می‌شود. در این رقابت موجودات زنده با ویژگی‌هایی که به آن‌ها  امکان می‌دهد بهتر در محیط زندگی خود زنده بمانند، انتخاب می‌شوند و ژن های خود را به نسل بعدی منتقل می‌کنند. در چند دهه گذشته، این مکانیسم ظاهری ساده و بسیار مؤثر به طور گسترده توسط دانشمندان و مهندسان کامپیوتر مورد بررسی قرار گرفته است. این علاقه الگوی محاسباتی جدیدی را به نام محاسبات تکاملی ایجاد کرده که در این پژوهش نیز مورد استفاده قرار گرفته‌است.
در جمع بندی این پژوهش می‌توان گفت، با استفاده از منابع سخت‌افزاری محدود و الگوریتم‌های استفاده شده در این تحقیق و به طور کلی استفاده از هوش مصنوعی و یادگیری ماشین، نتایج قابل قبولی به‌دست آمده است  که این موضوع شاید بتواند پاسخی باشد برای  یکی از چالش‌های جهان امروز...

کلید واژه ها: #هوش مصنوعی #الگوریتم #آب #حسگر #یادگیری ماشین