پایگاه خبری فولاد ایران- همانطور که بلایای مرتبط با آب و هوا بیشتر می شود، نیاز به اطلاعات آب و هوایی قابل اجرا محرز می گردد. فن‌آوری‌های رصد زمین، بینش‌های مهمی را در مورد محیط در حال تغییر سریع ما و پویایی‌های به هم پیوسته سیستم‌های زمین ارائه می‌دهند.
به گزارش فولاد ایران، انتظار می‌رود تا سال 2032، رصد ماهواره‌ای زمین بیش از 2 اگزابایت (2 میلیارد گیگابایت) داده به صورت تجمعی تولید کند. حجم و پیچیدگی این داده ها از لحاظ تاریخی مانع از تبدیل آن به راه حل های آب و هوایی قابل اجرا شده است.
حجم زیادی از داده ها نیازمند پردازش و تجزیه و تحلیل پیچیده برای ایجاد بینشی است که به راحتی می تواند در فرآیندهای تصمیم گیری عملیاتی به کار برده شود. برای تبدیل داده های رصد زمین به اطلاعات مفیدتر آب و هوا، پردازش و تجزیه و تحلیل داده ها کارآمد و موثر ضروری است.
پیشرفت در ماهواره‌ها، هوش مصنوعی و سایر فناوری‌های به داده‌های رصد زمین کمک می‌کنند تا در دسترس‌تر و تاثیرگذارتر از قبل شوند. گزارش جدیدی که توسط مجمع جهانی اقتصاد و آزمایشگاه رسانه MIT منتشر شده است، با عنوان ترسیم آینده رصد زمین: نوآوری فناوری برای هوش آب و هوا، 10 روند کلیدی فناوری رصد زمین را بررسی می کند که بینش های بی سابقه آب و هوایی را باز می کند.
1. فناوری حسگر پیشرفته در ماهواره ها
پیشرفت‌های اخیر در سنسورهای رصد زمین ماهواره‌ای، پوشش جهانی بهبود یافته، وضوح و دقت و طیف وسیع‌تری از اندازه‌گیری‌های قابل مشاهده را فراهم می‌کند.
ماهواره‌های مجهز به تصاویر «فوق طیفی» می‌توانند داده‌های دقیق‌تری را جمع‌آوری کنند و دو تا سه برابر وضوح زمانی، مکانی و طیفی تصاویر چند طیفی فعلی تولید کنند. این وضوح‌های طیفی بهبودیافته می‌توانند تفاوت‌ها را در سلامت گیاه تشخیص دهند و شدت سوختگی در آتش‌سوزی را نشان دهند، که امکان مدیریت دقیق‌تر آب و تلاش‌های دقیق‌تر برای بازیابی پس از فاجعه را فراهم می‌کند.
2. هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق
الگوریتم‌های پیشرفته هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی ML و تجزیه و تحلیل داده‌های رصد زمین را تسریع می‌کنند. برای مثال، مدل‌های مبتنی بر ML که بر روی داده‌های موجود آموزش داده شده‌اند، می‌توانند تخمین‌هایی را تا ۱۰۰۰ برابر سریعتر از مدل‌های آب و هوایی سنتی ایجاد کنند. این امر زمان تولید مدل های پیش بینی آب و هوا مانند نقشه های سیل را تا 80 درصد کاهش می دهد.
سرعت و دقت بی‌سابقه‌ای که توسط کارایی محاسباتی مدل‌های هوش مصنوعی مورد استفاده با داده‌های رصد زمین ارائه می‌شود، برای تصمیم‌گیری به موقع بسیار مهم است.
3. محاسبات ماهواره ای
محاسبات ماهواره، داده های رصد زمین را مستقیماً در مدار ماهواره پردازش می کند. این امر زمان لازم برای رسیدن از جمع آوری داده ها به بینش های عملی را کاهش می دهد. این فناوری تأخیر و نیاز به دانلود داده ها را کاهش می دهد و امکان انتقال سریعتر اطلاعات حیاتی به امدادگران اضطراری را در سناریوهای فاجعه فراهم می کند.
4. کوچک سازی سنسورهای رصد زمین
سنسورهای کوچک و همچنین کاهش هزینه‌های ساخت و پرتاب، کشورهای بیشتری را قادر به ساخت و پرتاب ماهواره‌های رصد زمین خود کرده است. این داده‌های رصد زمین را در دسترس عموم افزایش می‌دهد.
پیشرفت در میکروالکترونیک و فناوری های نیمه هادی، قدرت پردازش بیشتری را در تراشه های کوچکتر ادغام کرده است. این امر تجزیه و تحلیل داده ها را توسط خود سخت افزار حسگر، به جای تکیه بر تجهیزات سنگین و انرژی بر، تسهیل می کند.
5. ماهواره های بزرگتر با قابلیت های پیشرفته
در کنار کوچک سازی، در حال حاضر روندی موازی برای ماهواره های بزرگتر مجهز به حسگرهای پیشرفته و قابلیت های انتقال داده افزایش یافته وجود دارد. این پلتفرم های بزرگتر که قابل اعتمادتر هستند، می توانند ویژگی های بیشتری را ارائه دهند و می توانند سازه های بزرگتر و پیچیده تری را در خود جای دهند.
6. مدل های مبتنی بر اقلیم ML
مدل‌های سیستم زمین سنتی از شبیه‌سازی‌های عددی پیچیده برای کمک به درک دینامیک آب و هوا و پیش‌بینی سناریوهای آب و هوایی آینده استفاده می‌کنند. آنها اغلب از نظر محاسباتی فشرده هستند و تا 10 مگاوات ساعت انرژی برای شبیه سازی یک قرن فعالیت آب و هوایی مصرف می کنند که تقریباً معادل تامین برق یک خانه برای یک سال است.
در مقابل، مدل‌های آب و هوایی که ML مبتنی بر فیزیک را ادغام می‌کنند، توانایی پردازش مجموعه داده‌های عظیم در مقیاس پتابایت را برای ارائه پیش‌بینی‌های دقیق و سریع آب و هوا و آب و هوا دارند. این مدل‌های مبتنی بر ML به‌ویژه برای مطالعات محلی مؤثر هستند، پیش‌بینی‌هایی با وضوح بالا با هزینه‌های محاسباتی بسیار پایین‌تر ارائه می‌دهند، و مطالعات نشان می‌دهند که تا 100 برابر بازده انرژی بیشتر است.
7. مدل های بنیادی هوش مصنوعی جغرافیایی
این فناوری برای شناسایی الگوهای سطح بالا از مقادیر زیادی از داده های رصد زمین ماهواره ای طراحی شده است. مدل‌های هوش مصنوعی جغرافیایی که بر روی بسیاری از مجموعه داده‌های مختلف به شیوه‌ای خود نظارت آموزش دیده‌اند، می‌توانند برای طیف وسیعی از کاربردها استفاده شوند و در ایجاد مدل های دقیق از الگوهای جهانی بسیار مؤثر هستند.
8. دوقلوهای دیجیتال
دوقلوهای دیجیتال کپی پویا و دیجیتالی سیستم های زمین مانند آب و هوا، اقیانوس ها و اکوسیستم ها هستند. آنها کاربران را قادر می سازند تا پدیده های پیچیده سیستم زمین را بهتر درک، پیش بینی و بررسی کنند.
فناوری دوقلوی دیجیتال به کاربران اجازه می دهد تا سناریوهای مختلف آب و هوایی «چه می شود اگر» را تجزیه و تحلیل کنند. آنها می توانند از آن برای تجسم و آزمایش اثرات بالقوه استراتژی های مختلف مرتبط با آب و هوا استفاده کنند.
9. پلتفرم های اطلاعات AR/VR
پلتفرم های واقعیت افزودهAR و واقعیت مجازی VR جربه ای همه جانبه را به کاربران ارائه می دهند. این پلتفرم‌های بصری نحوه دسترسی و درک داده‌های رصد زمین توسط ذینفعان مختلف را تغییر می‌دهند و سواد داده را از طریق یادگیری تعاملی تشویق می‌کنند.
10. مکعب های داده
با سازماندهی داده‌های رصد زمین در ابعاد مختلف - شبکه‌های مکانی، زمانی و متغیر - مکعب‌های داده به کاربران این امکان را می‌دهند تا بینش‌های مفیدی را استخراج کرده و تحلیل‌های پیچیده‌ای از محیط زمین و تغییرات آن در مقیاس‌ها و سطوح مختلف جزئیات انجام دهند.
داده‌های منابع مختلف رصد زمین با وضوح یکنواخت و ویژگی‌های مشترک استاندارد شده‌اند، که استفاده از آنها را برای محاسبات بدون تغییر بیشتر ساده می‌کند. این رویکرد به ویژه زمانی مفید است که دسترسی سریع به داده های آماده تجزیه و تحلیل مورد نیاز باشد.
مسیری به سوی اقدام پیشگیرانه اقلیمی
پیشرفت‌ها در فناوری‌های مورد استفاده در ارتباط با داده‌های رصد زمین ماهواره‌ای به ما کمک می‌کند تا در جلوگیری از اثرات تغییرات آب و هوایی فعال‌تر باشیم. ارائه‌دهندگان، کاربران و کارشناسان پیشرو داده‌های رصد زمین در حال کار با مجمع جهانی اقتصاد برای تحقیق در مورد راه‌هایی برای استفاده از پتانسیل دگرگون‌کننده رصد زمین برای رسیدگی به چالش‌های اقلیمی و محیطی هستند.
این فناوری‌ها فقط منحصر به داده‌های بهتر نیستند، بلکه به بینش‌های مهم آب و هوایی دسترسی می‌دهند که جوامع، کسب‌وکارها و سیاست‌گذاران را برای ایجاد انعطاف‌پذیری در برابر تغییرات آب و هوایی توانمند می‌سازد. همانطور که این فناوری‌ها به تکامل خود ادامه می‌دهند، به ما این امکان را می‌دهند تا نحوه نظارت و واکنش به تغییرات آب و هوا را عمیقاً شکل دهیم.
منبع: مجمع جهانی اقتصاد