الذكاء الاصطناعي في الصناعة البحرية وجهود الحفاظ على البيئة

يُعدّ القطاع البحري ركيزة أساسية للاقتصاد العالمي؛ فهو ييسّر التجارة الدولية، ويوفر الأمن الغذائي من خلال الصيد التجاري، ويدعم ملايين الوظائف حول العالم. وقد تطور هذا القطاع تطورًا كبيرًا بمرور الوقت، إذ دمج تقنيات متقدمة لتعزيز الكفاءة والاستدامة.

ركزت جهود الحفاظ على البيئة البحرية في البداية على الدراسات الرصدية الأساسية. ومع مرور الوقت، تطورت لتشمل أساليب متقدمة مثل الاستشعار عن بُعد والتحليل الجيني ونمذجة النظم البيئية. وتوسعت جهود الحفاظ على البيئة من إنشاء مناطق محمية بسيطة إلى التخطيط المكاني البحري الشامل، الذي يشمل إنشاء مناطق بحرية محمية (MPAs) واستعادة الموائل الحيوية. واليوم، يُستخدم الذكاء الاصطناعي (AI) لرصد التنوع البيولوجي البحري وحمايته بفعالية أكبر.

يمكن للذكاء الاصطناعي أن يعيد تشكيل صناعة صيد الأسماك من خلال معالجة تحديات مثل الصيد الجائر والصيد غير القانوني والآثار البيئية. كما يمكن أن يؤدي دورًا محوريًا في جهود الحفاظ على البيئة البحرية، بدءًا من رصد المناطق المحمية تحت الماء ووصولًا إلى دعم الأبحاث البحرية.

تستكشف هذه المقالة كيف يُحدث الذكاء الاصطناعي تحولًا في القطاع البحري، مع التركيز على تأثيره في قطاع صيد الأسماك والحفاظ على البيئة البحرية، وتسليط الضوء على الفوائد والتحديات المرتبطة بذلك.

الذكاء الاصطناعي في صناعة صيد الأسماك#

لطالما أدت التكنولوجيا دورًا محوريًا في القطاع البحري. فمن المعدات الموجودة على متن السفن، مثل الرادارات، إلى تطوير أنظمة الملاحة المتقدمة، دأم العالم البحري على تبني التقنيات الجديدة لتحسين مختلف العمليات وتبسيطها. وعلى الرغم من هذه التطورات، لا يزال القطاع يواجه تحديات عديدة. فكيف يمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعد؟

سنتناول في هذا القسم بعض التحديات التي تواجه قطاع صيد الأسماك، وكيف يمكن لتقنيات الذكاء الاصطناعي حلها. يواجه قطاع صيد الأسماك حاليًا مشكلات عديدة، منها:

الصيد العرضي#

الصيد العرضي هو اصطياد أنواع غير مستهدفة عن غير قصد، وقد يضر بالنظم البيئية ويؤدي إلى الهدر. ووفقًا لتقرير عن الصيد العرضي، قد تصل نسبة الصيد العرضي عالميًا إلى 40% من إجمالي المصيد، أي ما مجموعه 63 مليار رطل سنويًا. وقد تؤدي هذه الكمية الهائلة من الصيد العرضي إلى نفوق العديد من الأنواع غير المستهدفة، مما يخل بالنظم البيئية البحرية ويهدر الموارد.

يمكن لنماذج الرؤية الحاسوبية، مثل Ultralytics YOLOv8، المساعدة في الحد من هذه المشكلة. ويساعد دمج نماذج الذكاء الاصطناعي هذه مع الكاميرات المثبتة على معدات الصيد في تحديد الأنواع المستهدفة وغير المستهدفة والتمييز بينها في الوقت الفعلي. ويمكن تدريب هذه التقنية على مهام مثل اكتشاف الأجسام والتقسيم لتزويد الصيادين بملاحظات فورية، ما يتيح لهم تعديل أساليبهم للحد من الصيد العرضي.

الشكل 1. نموذج Ultralytics YOLOv8 يحدد أنواعًا مختلفة من الكائنات البحرية.

تقييم المخزونات السمكية وإدارتها#

يُعد التقييم الدقيق للمخزون السمكي ضروريًا لإدارة مصايد الأسماك بفعالية، لكن الأساليب التقليدية غالبًا ما تكون بطيئة وغير دقيقة. ويمكن لنماذج الذكاء الاصطناعي معالجة مجموعات بيانات كبيرة من مصادر مثل الطائرات المسيّرة تحت الماء والسونار والاستشعار عن بُعد، لتوفير تقديرات دقيقة لأعداد الأسماك. ويساعد ذلك على تحديد حدود مناسبة للصيد وإدارة المخزونات بفعالية أكبر.

ومن الأمثلة الأخرى على مساعدة نماذج مثل YOLOv8 في تقييم المخزون وإدارته تتبّع أعداد الأسماك وإحصاؤها في الوقت الفعلي. فمن خلال تحليل اللقطات تحت الماء، تستطيع هذه النماذج تحديد الأنواع المختلفة بدقة وإحصاء أعدادها، ما يوفر بيانات أساسية لإدارة المخزون السمكي.

الشكل 2. YOLOv8 يتعقب الأسماك ويحصيها.

التلوث البلاستيكي#

يُعد التلوث البلاستيكي في المحيطات من أبرز المشكلات المؤثرة في الحياة البحرية؛ إذ يلحق أضرارًا كبيرة بموائل مثل الشعاب المرجانية ومروج الأعشاب البحرية، ويؤذي الحيوانات البحرية. ووفقًا لـتقرير صادر عن جمعية Surfers Against Sewage، وهي مؤسسة خيرية معنية بالحفاظ على البيئة البحرية، يُلقى ما يقدر بنحو 12 مليون طن من البلاستيك في المحيطات كل عام.

يمكن للذكاء الاصطناعي أن يؤدي دورًا محوريًا في معالجة هذه المشكلة من خلال التعرّف السريع إلى الأجسام البلاستيكية في المحيطات بدقة عالية، ما يتيح تنفيذ عمليات التنظيف في الوقت المناسب. ويمكن لهذا النهج الاستباقي أن يساعد على الحد من الأثر البيئي وحماية النظم البيئية البحرية بفاعلية أكبر.

الشكل 3. رؤية حاسوبية تكشف التلوث البلاستيكي.

الذكاء الاصطناعي والحفاظ على البيئة البحرية#

يشمل الحفاظ على البيئة البحرية حماية النظم البيئية للمحيطات والحياة البحرية وصونها. ويتضمن ذلك جوانب وأدوارًا عديدة، بدءًا من الأبحاث البحرية ووصولًا إلى استعادة الموائل، ومكافحة التلوث، وحماية الأنواع. وبعد تناول دور الذكاء الاصطناعي في صناعة صيد الأسماك، لنلقِ نظرة على كيفية إسهامه إسهامًا كبيرًا في الحفاظ على البيئة البحرية.

رصد المناطق المحمية تحت الماء#

تُحدث تقنيات الذكاء الاصطناعي تحولًا في طريقة رصدنا للمناطق المحمية تحت الماء. وبفضل الأنظمة الآلية المدعومة بالذكاء الاصطناعي، يستطيع دعاة الحفاظ على البيئة البحرية جمع البيانات وتحليلها بكفاءة ودقة أكبر. وتتيح لنا هذه الأدوات المتقدمة رصد مساحات شاسعة من المحيطات بدقة عالية، ومعالجة البيانات الواردة بسرعة من مصادر بعيدة مثل المستشعرات والأقمار الصناعية.

فعلى سبيل المثال، يستطيع الذكاء الاصطناعي تحليل صور الأقمار الصناعية وبيانات المستشعرات بسرعة لتحديد الأنماط التي تشير إلى تغيرات بيئية أو أنشطة بشرية، مثل التسربات النفطية، التي قد تضر بهذه المناطق المحمية وبالنظام البيئي البحري عمومًا، ومن ذلك الصيد غير القانوني. وتعزز هذه التكنولوجيا قدرتنا على الحفاظ على سلامة المناطق البحرية المحمية (MPAs)، مما يتيح التدخل في الوقت المناسب وتنفيذ جهود أكثر فاعلية للحفاظ على البيئة. وقد ساعدت أوشن مايند، وهي منظمة غير ربحية مقرها المملكة المتحدة، بنجاح على تحديد مخاطر الصيد غير القانوني وغير المبلغ عنه وغير المنظم (IUU) المحتملة في محمية جزر بيتكيرن البحرية على مدى خمس سنوات.

الشكل 4. الرؤية الحاسوبية ترصد البيئة البحرية.

دعم الأبحاث البحرية#

أصبحت تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي أداة أساسية في الأبحاث البحرية، إذ توفر مجموعة من الإمكانات التي تعزز فهمنا للنظم البيئية البحرية وإدارتها بصورة كبيرة. وفيما يلي بعض الطرق الرئيسية التي يدعم بها الذكاء الاصطناعي الأبحاث البحرية:

• تقييم التنوع البيولوجي: يستطيع تحليل الصور والأصوات المدعوم بالذكاء الاصطناعي تحديد الأنواع البحرية بدقة من الصور الفوتوغرافية ومقاطع الفيديو والتسجيلات الصوتية. وتُعد هذه التقنية أساسية لتتبع أعداد الأنواع وتقييم التنوع البيولوجي. كما يستطيع الذكاء الاصطناعي إنشاء خرائط مفصلة للموائل البحرية، وإبراز المناطق ذات الأهمية البيئية وتحديد المناطق التي تتطلب جهودًا للحفاظ على البيئة.
• تحسين النماذج التنبؤية: يستطيع الذكاء الاصطناعي استخدام خوارزميات التعلم الآلي لإنشاء نماذج تنبؤية تتوقع التغيرات في النظم البيئية البحرية. ويمكن لهذه النماذج مساعدة الباحثين على توقع آثار عوامل الإجهاد البيئي والتخفيف منها، مثل تغير المناخ والتلوث. وقد تعاونت ذا أوشن كلين أب، وهي منظمة غير ربحية تركز على إزالة البلاستيك من المحيطات، مع ديبر إنسايتس لتطوير نظام ذكاء اصطناعي متقدم لاكتشاف الحياة البحرية وحمايتها. ومن المتوقع أن يتضمن هذا النظام نماذج للتحليلات التنبؤية للنظم البيئية البحرية.

بوجه عام، يسهم الذكاء الاصطناعي إسهامًا كبيرًا في تعزيز جهود الحفاظ على البيئة، من خلال تحسين كفاءة معالجة البيانات وإدارتها وفاعليتها. وتقلل أتمتة جمع البيانات البيئية وتحليلها الوقت اللازم لتحويل البيانات الميدانية إلى رؤى قابلة للتنفيذ. وهذا يمكّن مديري الحفاظ على البيئة من اتخاذ قرارات مستنيرة بسرعة، وتعديل مسار العمل اللازم في الوقت الفعلي، وتخصيص الموارد على نحو أفضل.

أهمية الذكاء الاصطناعي في القطاع البحري#

بينما نستكشف دور الذكاء الاصطناعي في القطاع البحري، من الضروري مراعاة فوائده وتحدياته على حد سواء. فالذكاء الاصطناعي يعزز الرصد ودقة البيانات والممارسات المستدامة، لكنه ينطوي أيضًا على تكاليف مرتفعة ومخاوف أخلاقية واعتماد على التكنولوجيا. لنستعرض هذه الإيجابيات والسلبيات لفهم الأثر الكامل للذكاء الاصطناعي في القطاع البحري.

لنبدأ ببعض الفوائد الرئيسية:

تعزيز الرصد وإنفاذ القوانين#

• التتبع والامتثال في الوقت الفعلي: يستطيع الذكاء الاصطناعي تعزيز قدرة السلطات على تتبع تحركات السفن في الوقت الفعلي ومراقبة الالتزام باللوائح، بما في ذلك الكشف عن أنشطة الصيد غير القانوني.
• تحليل شامل للبيانات: يستطيع الذكاء الاصطناعي تحليل البيانات الواردة من الأقمار الصناعية والطائرات المسيّرة والمستشعرات بسرعة ودقة تفوقان قدرات البشر، مما يضمن الرقابة البيئية والحماية الشاملتين.

تحسين دقة البيانات واتخاذ القرارات#

• معالجة دقيقة للبيانات: يعالج الذكاء الاصطناعي مجموعات البيانات الكبيرة بدقة عالية، مما يتيح جمع البيانات بدقة، ويقلل الأخطاء، ويضمن تحليلًا موثوقًا لاتخاذ قرارات مستنيرة.
• النماذج التنبؤية والدعم التنظيمي: يستطيع الذكاء الاصطناعي تحليل ديناميكيات أعداد الأسماك والتغيرات البيئية، وتقديم تقديرات دقيقة للمساعدة على تحديد حدود مستدامة للمصيد ووضع استراتيجيات فعالة للحفاظ على البيئة. وبينما يستطيع الذكاء الاصطناعي توقع الاتجاهات البيئية، فإنه يقدم أيضًا إحصاءات دقيقة لأعداد الأسماك، بما يضمن استناد التدابير التنظيمية إلى بيانات موثوقة. وتعزز هذه القدرة المزدوجة إمكاناتنا في إدارة الموارد البحرية على نحو مستدام.
• الإدارة الاستباقية: تقلل الرؤى المستمدة من الذكاء الاصطناعي الأخطاء البشرية وتدعم اتخاذ القرارات الاستباقية، مما يتيح التدخل في الوقت المناسب استنادًا إلى بيانات دقيقة ومحدثة وتحليلات تنبؤية.

تعزيز الممارسات المستدامة#

• تحسين العمليات والحد من الصيد العرضي: يحسّن الذكاء الاصطناعي عمليات الصيد للحد من الأثر البيئي، وذلك من خلال توقع الأوقات والمواقع المثلى للصيد، مما يقلل الصيد العرضي ويضمن صيدًا أكثر استهدافًا واستدامة.
• تطوير تقنيات صديقة للبيئة: يدعم الذكاء الاصطناعي إنشاء أساليب وتقنيات صديقة للبيئة، ويشجع ممارسات صيد فعالة ومسؤولة. ويشمل ذلك تطوير تقنيات دقيقة للاستزراع المائي وتعزيز جهود استعادة الموائل للحفاظ على صحة النظم البيئية البحرية.

تُبرز هذه الفوائد الإمكانات التحويلية للذكاء الاصطناعي في تعزيز استدامة القطاع البحري وفعاليته. غير أن تطبيق تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي يطرح تحديات كبيرة عديدة، منها:

ارتفاع التكاليف الأولية للتطبيق#

• متطلبات الاستثمار: يتطلب تطبيق تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي في القطاع البحري استثمارًا أوليًا كبيرًا في الأجهزة والبرامج والتدريب. وقد تحول التكاليف الأولية دون استفادة المؤسسات الأصغر والبلدان النامية، مما يحد من انتشار اعتماد هذه التكنولوجيا.
• تطوير البنية التحتية: يؤدي إنشاء البنية التحتية اللازمة للذكاء الاصطناعي، مثل أنظمة جمع البيانات والإنترنت عالي السرعة والقدرة الحاسوبية، إلى زيادة العبء المالي. وقد يشكل ذلك عائقًا كبيرًا، لا سيما في المناطق النائية أو الأقل نموًا.

الاعتماد على التكنولوجيا واحتمال تعطلها#

• مشكلات الموثوقية: ينطوي اعتماد القطاع البحري على تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي على مخاطر مرتبطة بتعطل الأنظمة أو خللها. وقد تؤدي الأعطال التقنية إلى اضطرابات تشغيلية كبيرة وخسائر مالية.
• فجوات المهارات: يتطلب تطبيق أنظمة الذكاء الاصطناعي وصيانتها معارف ومهارات متخصصة. ومن الضروري مواصلة التدريب والتعليم لضمان قدرة القوى العاملة على إدارة تقنيات الذكاء الاصطناعي واستخدامها بفعالية.
• القدرة على التكيف: تعني التطورات السريعة في تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي أن الأنظمة قد تصبح قديمة بسرعة. ومن الضروري تحديث أنظمة الذكاء الاصطناعي وتكييفها باستمرار للحفاظ على ملاءمتها وفعاليتها، وقد يكون ذلك صعبًا ويتطلب موارد كبيرة.

المخاوف الأخلاقية ومخاوف الخصوصية#

• خصوصية البيانات: تعتمد أنظمة الذكاء الاصطناعي على كميات هائلة من البيانات، مما يثير مخاوف بشأن خصوصية المعلومات الحساسة وأمنها. وفي القطاع البحري، قد تنشأ مشكلات خصوصية البيانات من جمع البيانات المتعلقة بتحركات السفن وأنشطة الصيد والرصد البيئي واستخدامها. ومن الضروري ضمان امتثال جمع البيانات واستخدامها لقوانين الخصوصية ولوائحها لحماية الأفراد والشركات والمعلومات المملوكة. ورغم أن بيانات الحياة البرية قد تكون متاحة للعامة، فإن البيانات التشغيلية للسفن وممارسات صيد معينة قد تكون حساسة وتتطلب تعاملًا حذرًا.

تُبرز هذه التحديات الحاجة إلى التخطيط والإدارة بعناية لضمان التكامل الناجح للذكاء الاصطناعي في القطاع البحري. ومن الضروري معالجة هذه المسائل للاستفادة من الإمكانات الكاملة للذكاء الاصطناعي مع الحد من المخاطر.

مستقبل الذكاء الاصطناعي في القطاع البحري#

السفن ذاتية القيادة#

من الأفكار المثيرة للاهتمام التي قد تصبح واقعًا في المستقبل القريب تطوير سفن ذاتية القيادة مدعومة بالذكاء الاصطناعي. ويتضمن ذلك تطوير سفن قادرة على العمل بصورة مستقلة من دون تدخل بشري، مع استخدام أنظمة ذكاء اصطناعي متقدمة في الملاحة واتخاذ القرارات والعمليات. ويمكن لهذه السفن أن تغير قطاعي الشحن وصيد الأسماك من خلال زيادة الكفاءة والحد من الأخطاء البشرية وتقليل الأثر البيئي. ومن الشركات الرائدة في هذا المشروع Rolls-Royce، التي تطور التقنية من خلال برنامج Ship Intelligence. كما أطلقت ProMare، وهي منظمة أمريكية غير ربحية، مشروع سفينة ذاتية القيادة يُسمى «The Mayflower» بالتعاون مع IBM.

الشكل 5. سفينة الأبحاث ذاتية القيادة «مايفلاور».

تحسين الرصد البيئي#

يمكن أن تؤدي التطورات في نماذج الرؤية الحاسوبية، مثل نماذج Ultralytics YOLO (أنت تنظر مرة واحدة فقط)، وهي عائلة من نماذج اكتشاف الأجسام في الوقت الفعلي، إلى تحسين رصد البيئات البحرية. وستتيح هذه التطورات الكشف في الوقت المناسب عن التهديدات البيئية، مثل الصيد غير القانوني والتلوث، ما يسمح باستجابات أكثر فاعلية وحماية النظم البيئية البحرية.

الخاتمة#

يُحدث الذكاء الاصطناعي تحولًا في القطاع البحري من خلال تعزيز الرصد وإنفاذ اللوائح ودقة البيانات والممارسات المستدامة. وتمنحنا تقنيات مثل التتبع في الوقت الفعلي والتحليلات التنبؤية والنماذج المتقدمة مثل YOLOv8 رؤى أعمق عن البيئات البحرية.

ومع ذلك، من الضروري تحقيق التوازن بين تبني هذه التطورات التكنولوجية وجهود الحفاظ على البيئة. فمن المهم ضمان دعم التكنولوجيا للحفاظ على البيئة وتعزيزه دون التسبب في ضرر، وذلك لإدارة الموارد البحرية بفعالية واستدامة وصون محيطاتنا للأجيال القادمة. ويَعِد هذا التكامل بين الذكاء الاصطناعي والحفاظ على البيئة بمستقبل بحري أكثر صحة.

هل يثيرك الفضول بشأن تطورات الرؤية الحاسوبية؟ انضم إلى مجتمعنا واستكشف وثائق Ultralytics أو GitHub للاطلاع على أحدث المستجدات. ولمعرفة المزيد عن تطبيقات الذكاء الاصطناعي، اطّلع على حلول إضافية مثل القيادة الذاتية والرعاية الصحية.