Trí tuệ nhân tạo - Lời giải cho tiếng kêu cứu của đại dương!

Đặc biệt khi con người đang sống vượt ra khỏi năng lực tải của môi trường tự nhiên và đang mang những "món nợ sinh thái" mà các thế hệ tương lai sẽ không thể trả được. Những ô nhiễm đại dương gần đây đã dấy lên mối lo ngại cho tương lai của chúng ta, và liệu những phát triển vượt bậc về công nghệ của loài người có giúp giải được bài toán về đại dương. Bài viết này cho chúng ta thông tin tổng thể về những nội dung này.

Chúng ta đã biết gì vềđại dương của mình?

Đại dương chiếm 3/4 diện tích bề mặt trái đất nhưng chúng ta biết về đại dương không nhiều. Theo các nhà khoa học, nhờ có các đại dương mà nhiệt độ Trái Đất chưa bị nóng lên quá mức. Phân tích các số liệu về hàm lượng CO₂ do đại dương hấp thụ và thải ra, các nhà khoa học đã đưa ra kết luận, đại dương đóng vai trò quan trọng bậc nhất trong việc điều hòa khí hậu toàn cầu. Nó hấp thụ đến 30% lượng khí CO₂ do loài người thải vào không khí hàng năm. Ở các vùng biển khác nhau lại có sự chênh lệch khá lớn về tỷ lệ giữa lượng khí CO2 được hấp thụ và lượng khí CO₂ thải ra. Biển ôn đới hấp thụ nhiều khí CO₂ hơn bình thường, nhưng các vùng biển nhiệt đới đôi khi lại thải ra khí CO₂ nhiều hơn. Để hấp thụ lượng khí carbon ngày càng lớn, nước biển đã bị axít hóa. Điều đó có nghĩa là, biển tuy đóng vai trò tích cực trong việc điều hòa khí hậu toàn cầu nói chung, nhưng nó cũng có thể gây ô nhiễm cục bộ ở một số khu vực, nhất là ở các bờ biển gần xích đạo. Bên cạnh đó, nước biển và lòng đại dương cũng nóng lên làm tan băng, khiến mực nước biển tăng, đe dọa đời sống của 50% dân số trên địa cầu sống ở các vùng ven biển và hải đảo.

Một sự thật thú vị là con người biết nhiều về địa hình của Sao Hỏa và Mặt Trăng hơn là đại dương ở gần chúng ta. Đây là nguyên nhân chúng ta đang phải đối mặt với nhiều vấn đề của đại dương. Đại dương của chúng ta đang trong một cuộc khủng hoảng thảm khốc khiến toàn bộ nhân loại gặp nguy hiểm. Một minh chứng rất rõ là các nhà khoa học đã lưu ý rằng, ngay cả khi chúng ta dừng mọi hoạt động sử dụng nhiên liệu hóa thạch kể từ hôm nay, chúng ta vẫn đang trên con đường để mất 90% san hô của đại dương vào năm 2050. San hô là môi trường sống của rất nhiều loài sinh vật và vì thế nếu san hô "tử nạn" thì hậu quả xảy ra là cực kỳ nghiêm trọng. Vậy liệu chúng ta có thể làm được gì trước hàng loạt vấn đề, từ biến đổi khí hậu, đến ô nhiễm nhựa, đến đánh bắt quá mức, tất cả đều là những vấn đề nghiêm trọng khi giải quyết riêng lẻ.

Đã có một số điểm sáng để chúng ta có thể hy vọng, đó là áp dụng sức mạnh của công nghệ trong việc giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu. Trong đó, sức mạnh của trí tuệ nhân tạo (AI) đang được các nhà quản lý áp dụng để khôi phục và tái tạo các đại dương quý giá của chúng ta.

AI - Lời giải cho bài toán đại dương

Sử dụng AI chính là việc tận dụng dữ liệu theo những cách hiệu quả và độc đáo nhất để khám phá những hiểu biết, đổi mới và đưa ra cách thức hoạt động mới. Khi nói đến dữ liệu đại dương, thông tin thường tràn ngập, nhưng lại không khả dụng và hầu như luôn bị phân mảnh. Tạo ra dữ liệu có ý nghĩa chính là chìa khóa để hành động và tạo ra các giải pháp cho đại dương của chúng ta. Một số công ty khởi nghiệp AI hiện đang thực hiện kích hoạt các giải pháp cho đại dương. Chẳng hạn Sinay đang tổng hợp dữ liệu đại dương và áp dụng học máy để tăng cường hành động tích cực trên đại dương; Data 360 đang sử dụng dữ liệu để xác định các lỗ hổng kiến thức và cơ hội từ đại dương; Hadal - nhà sản xuất tàu ngầm không người lái - hiện đang lập bản đồ dưới đáy đại dương để mở rộng kiến thức về địa hình đại dương.

Thu hẹp khoảng cách về chuyên môn và dữ liệu hàng hải

Có nhiều sáng kiến để thu thập dữ liệu về đại dương, tuy nhiên, một số bộ dữ liệu nhất định rất khó để có quyền truy cập và khối lượng thông tin là khổng lồ. Để tạo ra dữ liệu có ý nghĩa, cần phải truy cập vào tài nguyên tính toán và chuyên môn trong các lĩnh vực hải dương học và vật lý; khi bạn thêm máy học vào phương trình, nó tương đương với một sự kết hợp hiếm hoi của các bộ kỹ năng mà không nhất thiết phải có sẵn trong khái quát hàng hải hiện nay.

Sinay đang tìm cách thu hẹp khoảng cách về chuyên môn hàng hải và dữ liệu. Nền tảng của Sinay tổng hợp dữ liệu từ hơn 6.000 nguồn khác nhau, từ dữ liệu cảm biến IoT để đo chất lượng nước, dữ liệu sóng và thời tiết, vị trí tàu vận chuyển và âm thanh đại dương. Sau đó, họ áp dụng các thuật toán học máy để tương quan thông tin cho việc ra quyết định thời gian thực, hiểu rõ về hiệu quả hoạt động và giảm chi phí cũng như tác hại môi trường.

Sinay đang áp dụng công nghệ của mình cho nhiều trường hợp sử dụng khác nhau, một ví dụ là ô nhiễm âm thanh, một lĩnh vực hầu như không nhận được bất kỳ sự chú ý nào hiện nay. Những tiếng ồn bổ sung dưới dạng các mức áp suất âm thanh cao hơn có tác động rất lớn đến hệ sinh thái dưới nước; âm thanh dưới nước có thể truyền đi hàng trăm dặm ở tốc độ nhanh hơn so với truyền trong không khí gấp năm lần. Năng lượng âm thanh bổ sung được đưa vào đại dương trong quá trình xây dựng cảng mới, các tàu bổ sung trong các tuyến vận chuyển và xây dựng trên mặt nước thoáng như các trang trại gió ngoài khơi có thể gây hại cho sinh vật biển. Động vật biển có vú (cá heo, cá voi) rất nhạy cảm với mức áp suất âm thanh cao và do đó có nguy cơ bị thương, đôi khi còn do tiếng ồn từ các sự kiện bãi biển quy mô lớn. Tiếng ồn bổ sung ở dạng ô nhiễm âm thanh phá hoại tất cả các loại cá, cũng như ấu trùng của chúng.

Sinay có thể lấy dữ liệu từ nhiều phao biển khác nhau được triển khai trong một khu vực xác định và áp dụng các kỹ thuật học máy để phát hiện sự gần gũi của động vật biển trong thời gian thực, để đưa ra các quyết định về các dự án xây dựng, tuyến đường vận chuyển hoặc mở rộng cảng được ưu tiên bảo vệ động vật dưới lòng đại dương.

Đo lường các thuộc tính của đại dương

Đo lường đại dương và các thuộc tính khác nhau của nó có thể bằng nhiều hình thức, từ sử dụng máy bay không người lái để thăm dò nhiệt độ mặt nước biển, đến các phương tiện lập bản đồ đặc trưng cho đáy biển bằng radar siêu âm. Với độ sâu trung bình 4000 mét, đáy biển của các đại dương trên thế giới vẫn nằm ngoài tầm với của con người. Hiện chưa đến 10% đáy biển được ánh xạ tới độ phân giải cao, có nghĩa là chúng ta có một con đường dài phía trước.

Phần dưới đáy biển là giao diện giữa đại dương và lớp vỏ trái đất. Những nỗ lực thăm dò và lập bản đồ dưới đáy đại dương của Hadal đã chứng minh đáy biển là một môi trường năng động, có rất nhiều nguồn gốc sự sống và hoạt động địa chất. Lập bản đồ toàn bộ đáy biển sẽ cho phép hiểu sâu hơn về các mô hình thường được chấp nhận về tuần hoàn đại dương, địa mạo đáy biển và quá trình xác định cảnh quan này, tất cả đều góp phần và ảnh hưởng đáng kể đến lối sống trên mặt đất của chúng ta.

Không thể thực hiện các phép đo dữ liệu đại dương từ xa, chúng ta cần tiếp tục mô hình hóa các tác động của đại dương nhằm tiếp cận ứng phó biến đổi đại dương.

Sử dụng AI để phân tích nghiên cứu khoa học

Ocean Health, một tạp chí khoa học hàng đầu về đại dương cho thấy sự mất kết nối giữa những người am hiểu về sức khỏe đại dương (tức là các nhà nghiên cứu) đang viết về điều gì và công chúng muốn đọc gì. Trong một phân tích gần đây, Data 360, một công ty phân tích và dữ liệu lớn hàng đầu đã phát hiện ra rằng các nhà nghiên cứu đã tập trung nghiên cứu một số lượng nhỏ các chủ đề so với các lợi ích mở rộng mà những người ủng hộ cộng đồng nói chung đang giải quyết. Data 360 đang thu hẹp khoảng cách giữa kiến thức được chia sẻ trực tuyến và những thông tin người sử dụng đang thực sự muốn có.

Dữ liệu lớn, AI và máy học có thể lần đầu tiên kết nối mọi người với các vấn đề và các lĩnh vực tập trung vào giải pháp đang diễn ra gần họ. AI cũng có thể giúp con người tạo nội dung xác định người có ảnh hưởng theo vị trí, chủ đề hoặc mức độ quan tâm, hiểu cách mô hình hóa nhận thức của công chúng xung quanh các vấn đề, xác định các rào cản đối với các giải pháp với công chúng và phát triển phân tích sâu về cảm nhận của công chúng, cũng như mô hình dự đoán làm thế nào để giải quyết vấn đề cam kết cộng đồng.

Thay đổi nhận thức

Phổ biến kiến thức về đại dương theo quy mô lớn là một trong những điều quan trọng nhất chúng ta có thể làm, để giúp xã hội hiểu được những thiệt hại mà chúng ta đang gây ra và tất nhiên là trước khi quá muộn. AI có thể giúp chúng ta thay đổi cách thức thảo luận, bằng cách hiểu lỗ hổng kiến thức của chúng ta, tạo ra nhận thức và mở rộng đối thoại trong các lĩnh vực cần thiết nhất. Một minh chứng là chúng ta hãy nhìn lại lịch sử và cơ sở hạ tầng của Internet nói chung, sự ra đời của phương tiện truyền thông xã hội và điện thoại thông minh nói riêng đã khuếch đại dữ liệu lớn. Phần lớn dữ liệu đó đến từ những ý tưởng và suy nghĩ mà chúng ta đang chia sẻ chung trên các nền tảng đó hàng ngày. Bây giờ AI có thể được áp dụng cho dữ liệu lớn để cung cấp cho mọi người kiến thức, đánh thức sự quan tâm và tham gia vào một cộng đồng hướng đến: "Một đại dương thế giới khỏe mạnh sẽ đem lại lợi ích lâu dài cho con người hôm nay và mai sau".

Tiềm năng đầy đủ của AI sẽ được hiện thực hóa vì lợi ích của đại dương, bắt đầu từ dữ liệu vì bạn không thể thay đổi hoặc hành động theo những gì bạn không thể đo lường được. Đối với đại dương, nó có thể đóng vai trò là đường cơ sở giúp các nhà khoa học đo lường sự thay đổi pH, xác định loài, tìm kiếm các mẫu và hơn thế nữa. Dữ liệu đang giúp các cảng biển hiểu được chất lượng nước và cho phép ra quyết định theo thời gian thực cho các sự cố ngoại lệ. Nó giúp các công ty vận chuyển tạo ra các tuyến vận chuyển hiệu quả hơn, tiêu thụ ít nhiên liệu hóa thạch hơn và tránh va chạm với cá voi và các sinh vật biển khác.

Đây mới chỉ là khởi đầu, giống như các vệ tinh quay quanh bầu khí quyển đã kích hoạt các công nghệ mới phổ biến hiện nay như GPS, giao thông và định tuyến thời gian thực, dữ liệu ánh xạ toàn bộ bề mặt và đáy đại dương có thể cung cấp thông tin chuyên sâu về mô hình thời tiết, trữ lượng cá, nhiệt độ nước, độ mặn và nhiều hơn nữa. Dữ liệu là cơ sở nhưng AI đang được áp dụng theo nhiều cách để giúp cứu đại dương của chúng ta. 

Tài liệu tham khảo

[1] https://www.forbes.com/sites/cognitiveworld/2019/09/17.

[2] http://www.oceanhealthindex.org/

[3] Saving the seas: how AI is helping to protect our oceans, https://news.microsoft.com/

[4] How can AI save the planet?, https://towardsdatascience.com/

(Bài đăng tải trên ấn phẩm in Tạp chí TT&TT số 1 tháng 4/2020)