Nie trzeba być „zielonym” aktywistą, by wiedzieć, że ziemski ekosystem się chwieje. Czy nowoczesna technologia może przyczynić się do jego ochrony? Czy uda nam się zaangażować Sztuczną Inteligencję do realizacji jakiejś globalnej, proekologicznej misji? Przedstawię tu kilka przykładów na to, że mariaż techniki z naturą może przynieść dużo dobrego, szczególnie dla tej drugiej. Czy sztuczne mózgi uratują naszą Ziemię?

Przetwarzanie energii słonecznej, czy pomysł na wyprowadzenie na ulice ekologicznych samochodów nie jest nową ideą, ale można iść jeszcze zdecydowanie dalej. Możliwe jest łagodzenie procesów związanych z eksterminacją rzadkich gatunków zwierząt, monitorowanie procesów degradacji lasów i zanieczyszczania powietrza.

Interaktywne narzędzia nowej generacji, które znamy z coraz szerszego niemal codziennego stosowania – kamery, czujniki, drony, urządzenia nagrywające, satelity, elektroniczne mapy – doskonale sprawdzają się w trudnych, ekstremalnych warunkach. A z takimi mamy przecież do czynienia w sytuacji, gdy wchodzimy w kontakt z naturą. Technologie informatyczne zdecydowanie ułatwiają, a w wielu przypadkach wręcz umożliwiają, realizację ciekawych proekologicznych przedsięwzięć.

Nosorożce i sensory

Postępująca degradacja fauny ma kilka przyczyn. Raz, mamy tu do czynienia z efektem wycinki lasów tropikalnych, co jest niczym innym jak brutalną ingerencją w naturalną przestrzeń życia wielu gatunków. Dwa, uprawiane na masową skalę kłusownictwo napędzane chęcią zysku, przynosi dodatkowe szkody. Na szczęście da się już wskazać inicjatywy, których celem jest zorganizowane i skuteczne monitorowanie tych negatywnych zjawisk. Warto też dodać, że wielu ekologów, angażując się w kampanie na rzecz powstrzymania wymierania rzadkich gatunków, skutecznie lobbuje w kręgach polityki i biznesu. W efekcie ich przedstawiciele coraz częściej dostrzegają potrzebę inwestowania w zaniedbane rejony świata, czy obszary, w których negatywna działalność człowieka jest szczególnie widoczna. Za przykład niech posłuży przedsięwzięcie o nazwie The Great Elephant Census. Współtwórca Microsoftu i założyciel firmy Vulcan Inc, Paul Allen prowadzi od dwóch lat badania w Afryce, używając nowych technologii, a w szczególności BIG DATA, które sprawdza się w liczeniu pogłowia słoni w 18 krajach. Jak się okazuje, w ostatnich siedmiu latach światowa populacja słoni zmniejszyła się aż o 30 procent. A to głównie za sprawą zainteresowania kością słoniową ze strony chińskich nabywców. Nagłośnione przez Allena, alarmujące dane dotarły w końcu do władz Chin, które pod koniec 2016 roku wprowadziły restrykcje wobec firm zajmujących się handlem kością słoniową.

Great Elephant Census project

Kolejnym, ciekawym przykładem na to, że technologia może hamować zapędy kłusowników, jest działanie wymierzone przeciwko polującym na nosorożce (keratyna zawarta w ich rogach wykorzystywana jest do tworzenia wielu specyfików medycznych). W Wielkiej Brytanii stworzono „Real-time Anti-Poaching Intelligence Device (RAPID)”. System wykorzystuje technologię GPS. Nosorożca wyposaża się w elektroniczny aparat monitorujący szybkość bicia serca. Urządzenie aktywuje się w chwili, gdy zwierzę gwałtownie zrywa się z ziemi lub zbyt szybko na niej się kładzie. Gdy takie sytuacje mają miejsce, momentalnie zostają o tym powiadomione osoby pracujące w centrum zarządzania. Jeśli odnotowuje się zbyt nienaturalne poruszenie zwierząt, zostają natychmiast uruchomione odpowiednie służby, które wyruszają w kierunku stada. Do grup używających tego typu elektroniki w misjach przeciwko kłusownikom należy m.in.: Anti Pouching Foundation. W jej arsenale znajdują się drony i kamery termiczne.

Victoria Falls – International Anti Poaching Foundation. Link

Co słychać u ptaków?

Obszarem badawczym, w którym technologia dostarcza ciekawych możliwości, jest też ornitologia. W tym przypadku także można mówić o poważnym wyzwaniu, jakim jest ochrona wymierających lub narażonych na niebezpieczeństwa, gatunków. Tutaj warto wskazać na projekty realizowane przez Cornell Lab of Ornitology, instytut znany z badań naukowych poświęconych ptactwu. Już w 2002 roku zainicjował on projekt interaktywnego serwisu eBird, który do dzisiaj jest sukcesywnie rozwijany. Strona gromadzi dane wprowadzane zarówno przez zwykłych użytkowników, jak i ornitologów. Użytkownicy mogą umieszczać na niej multimedialne zapisy (zdjęcia, pliki audio, filmy), które potem dostępne są dla całej społeczności. W eBird zarejestrowało się już kilkaset tysięcy osób, które umieściły w nim setki milionów unikalnych obserwacji. W samym tylko 2015 roku było ich aż 9,5 miliona! Dane eBird – aktualizowane codziennie, są powszechnie dostępne za pośrednictwem strony internetowej i aplikacji. Techniki machine learning wykorzystywane przez ten serwis, pomagają tworzyć modele ptasich zachowań: wędrówek i zwyczajów lęgowych. Gromadzone materiały wzbogacają też bazę informacji o ptakach – AKN – która rejestruje dane o populacji ptaków na zachodniej półkuli. AKN przekazuje też informacje zbierane przez eBird do międzynarodowych systemów informacji zajmujących się różnorodnością biologiczną.

Wstęp do programu eBird, Cornell Lab of Ornithology. Źródło: eBird

Algorytmy zanurzone w oceanach

Środowisko mórz i oceanów od dawna eksplorowane jest przy pomocy narzędzi należących do arsenału wybitnie nowoczesnych zdobyczy techniki. Technologia w służbie natury nie ma dzisiaj najmniejszego problemu ze schodzeniem pod wodę. Amerykański Goddard Space Flight Center, placówka naukowa należąca do NASA, wykorzystuje techniki machine learning do śledzenia procesu rozprzestrzeniania się mikroalg w oceanach. Unoszące się na powierzchni wody mikroalgi odpowiadają w poważnym stopniu za produkcję tlenu, którego potrzebujemy do życia.

Wiele z podwodnych prac obserwacyjnych prowadzi się przy zaangażowaniu nowoczesnych technologii detekcji. Aparatury wyposażonej w specjalne sensory używa do swoich badań The Japan Agency for Marine Earth Science and Technology. Przedmiotem zainteresowań agencji jest poziom pH na dnie mórz i oceanów – parametry te mają istotne znaczenie dla bezpieczeństwa całego ekosystemu.

Natomiast na Okayama University kilka lat temu skonstruowano robota zdolnego do poruszania się pod wodą. Maszyna, będąca autonomicznym pojazdem, potrafi spędzać w toni morskiej długie godziny, zajmując się wykrywaniem sygnałów sonarowych i różnorodnych obiektów. Robot jest wyposażony w technologię pozwalającą na aktywne przetwarzanie danych i śledzenie obiektów, które znajdują się nawet w bardzo bliskiej odległości – 5 milimetrów. Uniwersytet Okayama prowadzi także inne prace badawcze przy użyciu nowoczesnych urządzeń. Sprawdzane jest zanieczyszczenie oceanów i jezior, poziom szkodliwego promieniowanie metali oraz występowanie pod wodą kosmicznego złomu – pozostałości po aparaturze kosmicznej.

Przy tej okazji warto wspomnieć o inicjatywach związanych z transportem oceanicznym. Ciekawym przykładem na wykorzystanie technologii Internetu Rzeczy są działania koncernu Hyundai Heavy Industries z Korei Południowej. Internet Rzeczy, jako jedna z dziedzin zaliczanych do Sztucznej Inteligencji, odnosi się do sieci obiektów, urządzeń i czujników umożliwiających gromadzenie, przetwarzanie i wymianę danych. Na mocy umowy zawartej rok temu, wspomniana firma razem z producentem statków – SK Shipping oraz koncernami Intel i Microsoft, stworzyła projekt systemu bezpieczeństwa transportu morskiego. Technologie informatyczne będą pomagać w leczeniu załóg, konserwacji urządzeń, wymianie informacji na temat podróży. Będą też pomocne w wielu badaniach naukowych prowadzonych w trakcie morskich wypraw.

Komary ważne jak machine learning

Informacje o tym, że bardzo bliska współpraca człowieka i innych organizmów żywych na rzecz środowiska naturalnego będzie faktem, jeszcze kilka lat temu byłaby może ciekawostką z obszaru futurologii. Natomiast w czasach, gdy nanotechnologia, czyli dziedzina zajmująca się integracją organizmów żywych i układów elektronicznych dokonuje szybkich postępów, takie doniesienia nie powinny zaskakiwać.

Od niedawna Microsoft pracuje nad sposobami wykorzystania… komarów, tak by te niezbyt lubiane owady pomogły nam lepiej rozumieć ekosystem. Okazuje się, że małe stworzenie może stać się niezawodnym środkiem transportu dla mikroskopijnych czujników rejestrujących zachowania zwierząt, które do tej pory były trudne do obserwacji.

Microsoft zresztą parokrotnie w ostatnich latach deklarował chęć tworzenia narzędzi, które pozwalałaby na lepsze rozumienie otaczającej nas natury. Stąd na przykład ostatnie doniesienia o pracach nad tworzeniem ultra dokładnych map pokrycia terenu, poprzez przekształcanie zdjęć wysokiej rozdzielczości. Takie fotograficzne mapy nowej generacji pozwolą dotrzeć do wielu nieznanych szczegółów związanych z życiem na ziemi. Łatwo sobie wyobrazić, jak cenny materiał informacyjny powstaje w ten sposób z punktu widzenia organizacji, których celem jest ochrona środowiska.

Prztwarzanie danych w chmurze Microsoftu ma pomóc naukowcom zbierać i przetwarzać dane od czujnikach zamocowanych na komarach

Jedną z organizacji, które dzisiaj wykorzystuje w swej pracy techniki machine learning, jest National Science Foundation. Fundacja pracuje nad spektakularnym projektem trójwymiarowej mapy Earth Cube, która byłaby cyfrową reprezentacją życia całej Ziemi. Do tego projektu wykorzystywane są potężne zbiory integrowanych ze sobą rozmaitych danych – takich jak chociażby pomiary dotyczące stanu atmosfery, czy obrazy morskiego dna. W założeniu projekt Earth Cube ma mieć charakter narzędzia open source, czyli będzie powszechnie dostępny dla wszystkich, którzy potrzebują tego typu informacji w pracy nad rozumieniem procesów obecnych w ekosferze.

Co to jest EarthCube?

Przypływ ożywczej energii

Umiejętna adaptacja nowych technologii ma dzisiaj kolosalne znaczenie dla obszarów, na których obserwujemy występowanie zjawisk o charakterze krytycznym. W sytuacji, w której wyzwaniem dla ludzkości jest globalne ocieplenie, zanieczyszczenie powietrza, czy wyczerpywanie się surowców energetycznych, technologia może pełnić rolę zbawienną.

Negatywne zmiany w relacji człowiek – środowisko są dzisiaj tak poważne, że potrzeba zdecydowanych interwencji, które mogłyby pomóc restaurować ziemski ekosystem. Wzrastającej degradacji środowiska zaczyna na szczęście towarzyszyć pogłębiona świadomość ekologiczna, a konsensus dotyczący problemów ekologicznych i ich rozwiązywania, niejednokrotnie już zwycięża.

Idea symbiozy technologii, nauki i biznesu na rzecz ochrony środowiska naturalnego nabiera konkretnych kształtów, a Sztuczna Inteligencja bywa traktowana jako narzędzie o pierwszorzędnym znaczeniu. Projekty, dla których jest bazą, mogą być używane do pomiaru takich danych jak: przetwarzanie energii słonecznej, wykorzystanie energii wiatru, powtórne wykorzystywanie surowców. Sieci neuronowe angażuje się dzisiaj do tego, by zwiększać efektywność ogniw fotowoltaicznych, pomniejszać koszty ich użycia. Skomputeryzowane systemy są powszechnie wykorzystywane przez deweloperów i przemysł budowlany. Korzyści ze stosowania urządzeń obliczających zużycie energii są oczywiste. Dla zwykłych obywateli mogą oznaczać ulgę finansową, a dla całego środowiska – energetyczne odciążenie.

Słoneczne dachy

Świadomość faktu, że zasoby węgla i ropy się wyczerpują, a problemy klimatyczne związane z używaniem tradycyjnych surowców mogą prowadzić do katastrofalnych zjawisk, pobudza wyobraźnię osób, które na arenie technologicznej odgrywają dzisiaj główną rolę. W ciągu ostatniego roku informacje o nowych pomysłach Elona Muska, założyciela koncernu Tesla docierały do nas kilkakrotnie. W zaprezentowanym pod koniec 2016 roku projekcie „Solar Roof” podstawowym źródłem energii w naszych domach stają się panele fotowoltaiczne. Wyglądem nie różnią się od tradycyjnych dachówek, jednak składają się one z trzech warstw: ogniwa fotowoltaicznego, szkła i specjalnej powłoki. Cały system, na który składają się panele i akumulatory Tesla Power Wall, ma spowodować energetyczną samowystarczalność gospodarstw domowych. Według Muska, efekty działania takiego solarnego dachu będą przekładać się bezpośrednio na znaczne obniżenie kosztów zużycia energii. Jej pozyskiwanie przestaje mieć więc charakter ekologicznej ciekawostki, a być może zaczyna oznaczać przełom w gospodarce energetycznej świata.

Elon Musk: Panele słoneczne Tesli będą kosztowały znacznie mniej niż normalne panele słoneczne

O tym, że idea wykorzystania energii słońca dociera do najbardziej odległych zakątków naszej planety, mogą świadczyć chociażby zdjęcia wykonane niedawno przez NASA. Na ich podstawie widać, że największą chińską budowlą widoczną z przestrzeni kosmicznej jest oczywiście Chiński Mur, ale na drugim miejscu, jeśli chodzi o gabaryty, znajduje się już Longyangxia Dam Solar Park. Na jego obszarze zamontowano cztery milionów modułów fotowoltaicznych, których łączna moc wynosi 850 MW. Jest to największa farma fotowoltaiczna na świecie.

Sztuczna Inteligencja oczyszcza powietrze

Na to, że narzędzia sztucznej inteligencji mogą doskonale przydać się do redukowania emisji szkodliwych substancji wskazuje wielu ekspertów związanych z energetyką. Przemysł wydobywczy związany z przetwarzaniem tradycyjnych paliw takich jak węgiel już dzisiaj wykorzystuje algorytmy do polepszania parametrów ekologicznych w swej działalności. Właśnie dzięki algorytmom możliwe jest znaczne ograniczanie emisji dwutlenku węgla i tlenku azotu. Tego typu redukcje szkodliwych związków mogą mieć poważne znaczenie o charakterze ekonomicznym. Gdy toczy się dyskusja o likwidacji całych gałęzi przemysłu wydobywczego, tego typu technologiczne inicjatywy mogą przyczyniać się do łagodzenia konfliktów różnych grup interesu.

Przebudzenie świadomości

Nie ma tygodnia bez kolejnych doniesień dotyczących rozwoju Sztucznej Inteligencji. Podczas, gdy mainstreamowy przekaz koncentruje się na zagrożeniach z nią związanych, świat nauki – po cichu, bez blasku fleszy – korzysta z dobrodziejstw, jakie ta dziedzina niesie. Wskazałem na kilka obszarów, na których algorytmy mogą zachowywać się bardziej, niż przyzwoicie. Sztuczne organizmy mogą bardzo skutecznie, pomagać nam w odbudowaniu nadwątlonych sił naszej planety.

Podczas pisania tego artykułu trafiałem na mnóstwo kolejnych przykładów, z których wynikało dla mnie jedno – świat powinien wykorzystać olbrzymie możliwości, jakie daje Sztuczna Inteligencja, do ratowania swego naturalnego bogactwa.

Liczę na to, że coraz częściej będziemy czytać o dronach, które zamiast misji w Afganistanie, Iraku czy Syrii będą angażowane do sadzenia roślin, a roboty pomogą nam oczyszczać oceany i nabrzeża z wycieków ropy naftowej. Liczę na doniesienia mediów o tym, że społeczności żyjące na terenach narażonych na zatapianie mogą spać spokojnie, w związku z tym, że systemy czujników potrafią już regulować przepływ wody w rzekach.

Być może nawet doczekam czasów, gdy zdobycze nanotechnologii, machine learning, wirtualnej rzeczywistości czy genetyki pozwolą nam na odtworzenie wymarłych gatunków zwierząt i ponowne ich wprowadzenie do naszego świata.

Jestem przekonany, że Sztuczna Inteligencja jeszcze wiele razy przyda nam się do zrozumienia, jak wielkim bogactwem dysponują ludzie, których świadomość ekologiczna wreszcie się budzi.

Powiązane artykuły:

– Tylko Bóg potrafi policzyć równie szybko, czyli świat komputerów kwantowych

– Machine Learning. Komputery nie są już niemowlętami

– Niewidzialna pajęczyna wokół nas, czyli Internet Rzeczy

– Biologia syntetyczna. Matrix, owieczka Dolly i bakterie przyszłości

– Koniec życia jakie znamy, czyli witajcie w zdygitalizowanym świecie

– Sztuczna Inteligencja – realne zagrożenie czy nieuzasadniona obawa?