Savremen način života je neraskidivo povezan sa opterećivanjem životne sredine. Danas više od 90% ljudi na planeti živi u oblastima u kojima je kvalitet vazduha ispod nivoa koji propisuje Svetska zdravstvena organizacija. Procenjuje se da zagađenje učestvuje u 9 miliona smrti godišnje. Degradirano je blizu 30% zemljišta što utiče na kvalitet života preko 3 milijarde ljudi. Smer i brzina toka civilizacije nameće potrebu urgentnog redefinisanja koncepata osvajanja znanja u oblasti životne sredine.
Projekat ATLAS (Artificial Intelligence Theoretical Foundations for Advanced Spatio-Temporal Modelling of Data and Processes), koji finansira Fond za nauku Republike Srbije, obuhvata teorijska istraživanja u oblasti veštačke inteligencije i njenu primenu, pre svega u oblasti zaštite životne sredine. U osnovi projekta je ideja bazirana na pitanju na koji način i u kom kapacitetu veštačka inteligencija može doprineti transformaciji granice znanja.
Postavljanje prave dijagnoze za probleme u životnoj sredini
Šta je najvažnije kada čovek sa ozbiljnim zdravstvenim problemom ode kod lekara? Precizna, tačna i pravovremena dijagnoza.
Neće se dogoditi da lekar rukom dodirne čelo pacijenta, ustanovi da pacijent ima povišenu temperaturu i to bude dovoljno za dijagnozu nekog teškog oboljenja. Pre svega, obavljaju se pregledi i medicinske analize, poput analize krvi i urina, biopsije, ultrazvuka, skenera ili magnetne rezonance. Dakle, osmatranje pacijenta koje obezbeđuje na desetine parametara pomoću kojih se može ući u prirodu oboljenja. To znači precizni i tačni, najčešće veoma kompleksni i raznorodni podaci koji sa različitih aspekata oslikavaju stanje pacijenta.
Nakon pregleda dolazi detaljna analiza dobijenih podataka koju ne vrši jedan lekar, već konzilijum sastavljen od lekara iz različitih oblasti medicine. Dubokom i sveobuhvatnom analizom, interpretacijom rezultata, izvedenim zaključcima i sučeljenim mišljenjima, konzilijum dolazi do dijagnoze. Nakon dijagnoze sledi preskripcija načina lečenja uz stalno praćenje stanja i reakcija pacijenta, ali i potencijalne korekcije tretmana, nove analize ili čak nove dijagnoze.
Životna sredina je, poput organizma čoveka, izuzetno kompleksna struktura koja zavisi od neverovatnog broja složenih interakcija različitih elemenata. U tom smislu, procedura postavljanja dijagnoze, propisivanje mera i praćenje reakcija stanja životne sredine je identična lekarskoj dijagnozi i podrazumeva: kontinuirano osmatranje velikog broja relevantnih parametara, njihovu duboku, sveobuhvatnu i multidisciplinarnu analizu, sintezu znanja i na kraju akciju, praćenje reakcija i korekciju.
Problem zagađenja je daleko kompleksniji od slike koja postoji u javnosti
U kakvoj sredini živimo? U atmosferi urbane sredine nalazi se stotine, čak hiljade vrsta zagađujućih materija. To su organska jedinjenja, čestice raznovrsnog i veoma često bogatog sastava, oksidi ugljenika, sumpora i azota, ozon, itd. Među njima se nalaze mnoga jedinjenja od blizu 190 koja Agencija za zaštitu životne sredine Sjedinjenih Američkih Država klasifikuje kao dokazano ili suspektno toksična, mutagena i/ili kancerogena.
Moglo bi se očekivati da društvo 21. veka, imajući svest o važnosti praćenja onoga što ga na tako dramatičan način ugrožava, prati nivoe, ako ne svih, ono bar većine zagađujućih materija. Šta je realnost? Najopremljenije merne stanice u Evropi mere do oko 40 vrsta materija, ali takvih stanica ima manje od 10. Na malom broju stanica teško da će se meriti koncentracije dvadesetak polutanata, a na najvećem broju svega oko 5.
Štaviše, savremeno društvo je fokusirano na svega par frakcija suspendovanih (PM) čestica, sumpor dioksid, okside azota, ugljen monoksid i ozon, tek poneko organsko jedinjenje i tek poneki teški metal. Uglavnom, ni na 20 vrsta zagađujućih materija, što ne predstavlja ni dvadeseti deo onoga što bismo morali da znamo da bismo razumeli uticaj kvaliteta vazduha na zdravlje ljudi. Zamislimo hirurga koji dobija svaku dvadesetu informaciju o tome šta je i kako potrebno uraditi ili svaku dvadesetu informaciju o toku operacije.
Savremeno društvo nedovoljno prepoznaje ulogu većine faktora koji oblikuju evoluciju zagađenja. Vazduh cirkuliše, zagađujuće materije prolaze niz fizičko-hemijskih transformacija formirajući sekundarno zagađenje, a uz to na njihove koncentracije utiču i klimatski faktori, meteorološke prilike, ostali medijumi životne sredine, ciklusi uzrokovani položajem Sunca, topografija, itd. Kao rezultat, dolazi do velikih transformacija zagađenja u prostoru i vremenu. Dakle, slika koju težimo da razumemo je izobličena uticajem velikog broja faktora. Da bi se na izobličenoj slici uočilo i pravilno interpretiralo ono što prikazuje, potrebno je što detaljnije sagledati što je moguće više njenih delova.
Uloga veštačke inteligencije u razumevanju problema životne sredine
Koliko god verovali da nam je znanje u ovom trenutku veliko, ne samo da nismo blizu razumevanju procesa i fenomena u životnoj sredini, već oskudevamo podacima, metodama analize, kadrom koji je u stanju da razume ili donese činjenice, infrastrukturom koja bi podržala duboka i/ili globalna istraživanja, organizacijom, znanjem, svešću, itd. Posebno treba istaći da uključivanje najnovijih naučnih saznanja u zakonske okvire ne prati tempo razvoja društva i stepen opterećivanja životne sredine.
Kako unaprediti trenutno stanje? Za optimalniji i organizovaniji suživot prirode i ljudi potrebno je duboko i sveobuhvatno sagledavanje kompleksnosti životne sredine. Na suštinskom nivou to znači da razumevanje fenomena, pa i zagađenja životne sredine, mora ići kroz razumevanje konteksta u kom se zagađenje pojavljuje, jer samo razumevanje konteksta rasvetljava razloge.
Tradicionalni pristup nije primenljiv. Nije moguće ispisati niti hemijske, niti diferencijalne jednačine koje bi opisale evoluciju zagađujućih materija u atmosferi u kontekstu svih faktora koji je određuju. U najmanju ruku, previše je nepoznanica, promenljivih, veza i interakcija. Takođe, nije moguće dovoljno dobro ni simulirati ambijent životne sredine u laboratorijskim uslovima, što je osnovni razlog za veoma mali broj eksperimenata ovog tipa.
Potreban je drugačiji pristup. Veštačka inteligencija u sadejstvu sa super računarima i velikim bazama kvalitetnih podataka, nesumnjivo predstavlja osnovu sistema za navigaciju kroz probleme koji nas kao civilizaciju uveliko tište. Simbolično, koncept projekta ATLAS okuplja konzilijum, obezbeđuje detaljne medicinske pretrage, skalpel stavlja u šake hirurga, iscrtava mesto za rez, operiše, prati stanje nakon operacije i koriguje sve što je potrebno radi bržeg ozdravljenja.
KLIMA101 NEDELJNI NEWSLETTER
CIljevi projekta ATLAS
Projekat ima tri osnovna cilja. Prvi cilj predstavlja razvoj novih teorijskih osnova veštačke inteligencije za napredno modeliranje prostorno-vremenskih podataka i procesa, kao i njihovu integraciju sa postojećim metodama. Drugi cilj, vođen težnjom za naprednim pristupom modeliranju, predstavlja razvoj javno dostupne veb platforme koja će poslužiti kao katalizator za daleko efikasnija istraživanja u različitim oblastima nauke (virtuelni eksperiment) i olakšati upotrebu metoda veštačke inteligencije za rešavanje specifičnih problema u istraživačkim disciplinama zasnovanim na podacima. Ne primer, postavljanjem i pokretanjem virtuelnog eksperimenta krajnji korisnik može iskoristiti raspoložive podatke i usluge koje platforma pruža na način koji omogućava proučavanje kompleksnih sistema, uključujući prikupljanje rezultata, njihovu konciznu prezentaciju, dokumentovanje ili skladištenje. Treći cilj jeste verifikacija razvijenih i integrisanih metoda kroz analizu stanja kvaliteta vazduha na globalnom nivou.
Neka od pitanja čije će rešavanje započeti projekat ATLAS odnose se na dostupnost informacija iz oblasti životne sredine, kvalitet, reprezentativnost i dugoročno skladištenje podataka, modeliranje kompleksnosti životne sredine, prezentaciju rezultata i njihovo tumačenje, itd. Sa stanovišta razvoja metoda, ATLAS teži iskoraku od mašinskog učenja, koje u današnje vreme predstavlja možda i dominantni fokus veštačke inteligencije, ka objašnjivoj veštačkoj inteligenciji i automatskom/mašinskom rezonovanju.
Ispostaviće se da će svaki način života ljudi opterećivati životnu sredinu. Koja god nova tehnologija bude uvedena, a predaleko smo od zaista globalno upotrebljivo zelenih, koliko god modifikovali svoje aktivnosti, navike ili svest, neki segmenti prirode i društva će trpeti. Duboko i iskreno (pre)ispitivanje znanja, naročito iz ugla veštačke inteligencije kroz servise poput platforme ATLAS, uz agilnu (re)identifikaciju i (re)definisanje principa i vrednosti, može značajno i brzo unaprediti stanje životne sredine. Pogotovo ukoliko fokus bude postavljen na čoveka, kao dela prirode, i opšte dobro, imamo prava da zamislimo lepu budućnost.
