نجح فريق بحثي من معهد كوريا للعلوم والتكنولوجيا في تطوير تقنية مبتكرة تعتمد على الذكاء الاصطناعي لمراقبة جودة مياه الشرب.

تأتي هذه التقنية كجزء من جهود تحسين جودة المياه من خلال تطبيقها في شبكات قياس جودة المياه الوطنية الآلية، وفقًا لما نشرته دورية Water Research.

التحديات العالمية في الوصول إلى مياه الشرب

يواجه نحو 2.2 مليار شخص حول العالم، أي أكثر من ربع سكان الكوكب، تحديات في الوصول إلى مياه الشرب الآمنة. كما يُعاني نصف سكان العالم تقريبًا من نقص حاد في المياه خلال أجزاء من السنة، مما يزيد الحاجة إلى حلول فعّالة لضمان جودة المياه وتوافرها.

الحاجة إلى تقنيات معالجة مبتكرة

لمواجهة مشكلة نقص المياه، تُستثمر أموال طائلة في مشاريع مثل أنظمة الري والصرف الصحي، بالإضافة إلى استخدام مصادر مياه بديلة مثل إعادة استخدام مياه الأمطار وتحلية مياه البحر. ومن الضروري الآن التفكير في تكنولوجيا إنتاج المياه بشكل لامركزي.

تشمل هذه التقنيات، كما توضح الدراسة، المعالجة الكهروكيميائية، التي تستخدم الكهرباء لإزالة الملوثات وتحسين جودة المياه. تعتمد هذه الأساليب على الأقطاب الكهربائية لتحفيز تفاعلات أكسدة واختزال، مما يساعد في تحييد الملوثات أو فصلها عن الماء. تُستخدم هذه الطرق بشكل متزايد في الأنظمة اللامركزية لإزالة أيونات العناصر الثقيلة الضارة في المياه مثل الصوديوم والبوتاسيوم.

الذكاء الاصطناعي في مراقبة جودة المياه

تتطلب فاعلية المعالجة معرفة نوع الأيونات وكميتها، حيث يمكن أن تؤثر هذه العوامل على التوصيل الكهربائي للماء وتفاعلات الأقطاب. ومع ذلك، كانت المستشعرات المستخدمة في هذه العمليات غير قادرة على قياس وتتبع الأيونات الفردية بدقة، مما يجعل من الصعب تقدير جودة المياه بشكل دقيق.

لذا، لجأ الباحثون إلى نموذج يعتمد على الذكاء الاصطناعي، وبالتحديد التعلم الآلي، لتوقع تركيزات أيونات العناصر الثقيلة في المياه، مثل الصوديوم والبوتاسيوم، بهدف تقييم مستوى التلوث في محطات تنقية المياه. وقد أثبت النموذج كفاءته في التنبؤ بدقة عالية بتركيزات الأيونات المختلفة، مما يعزز القدرة على مراقبة جودة المياه بشكل أفضل.

أهمية التحديث المستمر للبيانات

أظهرت النتائج أهمية تحديث التنبؤات كل 20 إلى 80 ثانية لتحسين الدقة، مما يستلزم من شبكات جودة المياه الوطنية قياس جودة المياه بشكل مستمر، على الأقل مرة واحدة في الدقيقة، لضمان تدريب النموذج بشكل فعّال.

تُعتبر هذه التكنولوجيا خطوة مهمة نحو تعزيز نظم إدارة المياه وتحقيق توزيع أكثر عدلاً وأماناً للمياه على الصعيدين المحلي والعالمي، مما يسهم في تحسين جودة الحياة لملايين الأشخاص حول العالم.