ابتكار نماذج ذكاء اصطناعي تنبؤية لحماية المدن من أضرار المناخ باستخدام التوأم الرقمية

يقول اثنان من الباحثين في مجال الهندسة في جامعة ماكماستر، الذين يعملون وراء نظام النمذجة الافتراضية الجديد، إن المدن الكندية يمكن أن تستخدم الذكاء الاصطناعي لإنقاذ ملايين الدولارات مع التنبؤ بتغير المناخ وحماية نفسها منه.

يقول مصطفى نعيم عبد المعطي، الباحث والمدرس في قسم الهندسة المدنية: “لقد بدأنا بالفعل في رؤية تأثير تغير المناخ والطقس المتطرف على البنية التحتية”، مضيفا أن فيضانات عام 2013 وحرائق الغابات في فورت ماكموري 2016 أمثلة على التكلفة الباهظة والضرر الهائل الذي يلحق بالبلديات نتيجة عدم استعدادها.”

أجرى نعيم، وهو زميل ما بعد الدكتوراه في مجلس البحوث في العلوم الطبيعية والهندسية في كندا (NSERC) في جامعة ويسترن، عمله في مرحلة الدكتوراه في جامعة ماكماستر، حيث درس طرق تعزيز التكيف مع المناخ والقدرة على الصمود.
تقنية “التوائم الرقمية”

لقد استخدم التعلم الآلي للتنبؤ بتأثير تغير المناخ على أنظمة البنية التحتية، ولكن سرعان ما أدرك أنه يمكنه القيام بالمزيد باستخدام ما يسمى بتقنية “التوائم الرقمية” – إنشاء نموذج افتراضي متطور لشيء ما بناءً على بيانات حقيقية وإخضاعه لتأثيرات متوقعة للتنبؤ بكيفية تأثر نسخته المادية.

مصطفى نعيم عبد المعطي

نسخة افتراضية طبق الأصل

قام نعيم بإنشاء نسخة طبق الأصل افتراضية لمدينة قادرة على التحديث الذاتي، وتتبادل البيانات باستمرار مع ما يحدث في الحياة الواقعية.

في عام 2022، دعته جامعة كامبريدج كباحث زائر، حيث تعلم المزيد عن التطبيقات المدنية لتقنية التوأم الرقمي مباشرة من رواد هذا المجال، حيث يقول  ”لقد رأيت أن هناك فجوة هائلة بين ما نعرف كيف نفعله في أبحاثنا وما يتم القيام به في الصناعة لإعلام التكيف مع المناخ والمرونة”.

وأوضح  ”المملكة المتحدة وأستراليا تقودان العالم في مجال التكيف مع المناخ لأن حكومتيهما تفرضان استخدام هذه التقنيات في صنع القرار كوسيلة نحو مستقبل أكثر مرونة في مواجهة تغير المناخ، ولا توجد لدينا جهود وطنية مثل هذه في أمريكا الشمالية، ولا نرى مثل هذه الجهود على الإطلاق في كندا، نحن متأخرون بعشر سنوات.”

بالتعاون مع مستشاره السابق للدكتوراه وائل الدخاخني، أستاذ في قسم الهندسة المدنية، وزملاء ما بعد الدكتوراه ميسرة غيث وأحمد يسري، أسس نعيم شركة تدعى Resilio Climate Solutions، للمساعدة في تحديث كندا.

سيناريوهات “ماذا لو“

وباستخدام التوأم الرقمي، أصبح بإمكانهم الآن تنفيذ سيناريوهات “ماذا لو” واستخدام تدابير مختلفة للتنبؤ بأفضل السبل للحد من تأثير الأحداث الجوية المتطرفة.

ويتضمن ذلك اتخاذ إجراءات وقائية مثل بناء السدود، بجانب الأنهار أو تحسين تدابير مقاومة الفيضانات الأخرى لحماية البنية الأساسية الحيوية.

تأثرت كالجاري بالفيضانات الشديدة في عام 2013، والتي أجبرت السكان على الإخلاء، وأغلقت الجسور، وتركت الآلاف بدون كهرباء، وكان التأثير المالي هائلاً، مما أدى إلى أضرار بلغت قيمتها 6 مليارات دولار.

عاد فريق Resilio إلى الزمن قبل الفيضان لإنشاء دراسة حالة لاختبار نموذجهم، وكانوا قادرين على التنبؤ بالفيضان بنسبة دقة بلغت 85 %، واقتراح طرق كان من الممكن أن تخفف بها كالجاري من تأثيره المادي والمالي.

كما يقول الدخاخني “تُعد أداة التوأمة الرقمية الخاصة بنا بمثابة عامل تغيير في التكيف مع المناخ وبناء القدرة على الصمود، وهي مصممة لتمكين قادة الحكومات والشركات من تحسين إنفاقهم على ميزانية التكيف مع تغير المناخ مع تثقيف أصحاب المصلحة في المجتمع بشأن التأثيرات المحتملة للظواهر المناخية المتطرفة في المستقبل”.

ويأمل نعيم في طرح النموذج على المدن في كافة أنحاء كندا.، قائلا  ”أريد أن ترى بلدياتنا قوة هذه الأدوات في منع وتقليل التأثيرات التي نعلم أنها قادمة وستأتي بشكل متكرر”، مضيفا “لقد شهدنا أحداثًا مناخية متطرفة أدت إلى تعطيل مدن بأكملها، لقد أصبح تغير المناخ واقعًا، لقد تجاوزنا مرحلة إيقافه، ولكن بوسعنا التخفيف من تأثيره” .

ومع تركيز القادة على الحد من انبعاثات الكربون، فإن طرح النموذج بنجاح سوف يتطلب إقناعهم بضرورة تخصيص بعض الأموال أيضاً للحد من تأثير الأحداث المناخية القائمة.

يقول نعيم: “هناك مقولة مفادها أن القدرة على الصمود في مواجهة تغير المناخ تتعرض للاختطاف في سباق نحو تحقيق صافي انبعاثات صفرية، الجميع يستثمرون أموالهم في هذه السلة، ومن الجيد جدًا منع مستقبل أسوأ، لكن ما نحن فيه الآن سيئ بالفعل” .