جنگل دیجیتال و هوش مصنوعی

قسمت اول- پوست‌اندازی یا خون‌ریزی

قسمت دوم - بازی با آتش: هوش مصنوعی قدرت‌طلب و فریب‌کار

قسمت سوم- هوش مصنوعی، مرگ و دغدغه‌های اگزیستانسیال

قسمت چهارم- هوش مصنوعی، یک انقلاب سیستمی

قسمت پنجم- هوش مصنوعی و تفکر سیستمی

قسمت ششم- سیستم و تفکر سیستمی

قسمت هفتم- جنگل دیجیتال و هوش مصنوعی

یکی از نکات جالب در مورد سیستم‌ها، تعدد آن‌ها حتا در زندگی روزمره ما است. تعداد سیستم‌هایی که در زندگی با آن‌ها برخورد می‌کنیم بسیار بیشتر از آن است که در ظاهر به‌نظر می‌رسد. در بدن هر فرد صدها سیستم در کارند. از سوی دیگر، پدیده‌ها و مفهاهیمی مانند بازار و اقتصاد هم سیستم به‌حساب می‌آیند. در یک آشپزخانه امروزی صدها سیستم وجود دارد. از یخچال و فریزر تا اجاق گاز و فر و دستگاه مایکروویو، لوله‌کشی آب و گاز، هر کدام یک سیستم به حساب می‌آیند. 

سیستم و اینترنت اشیاء

اینترنت اشیاء یا Internet of Things (IoT) یکی از فناوری‌هایی است که با سیستم‌های بسیار زیاد و گوناگونی سروکار دارد. اصطلاح اینترنت اشیاء به ارتباط بین دستگاه‌های (در واقع سیستم‌های) پردازشی و محاسباتی، انواع ماشین‌های مکانیکی و دیجیتال در بستر اینترنت به شکل خودکار اشاره دارد. در این سیستم‌ها، قطعاتی هوشمند وجود دارد که وظیفه آن‌ها ایجاد و برقراری ارتباط با سیستم مرکزی و ارسال داده‌های جمع‌آوری‌شده به آن است. به‌عنوان نمونه، می‌توان گفت که در اینترنت اشیای مرتبط با تنظیم دمای محیط،  سیستم‌هایی تلاش می‌کنند که داده‌های محیطی، مانند میزان گرما و سرما را از طریق حسگرها جمع‌آوری ‌کنند تا سیستم مرکزی بتواند در مورد تنظیم دمای هوا تصمیم بگیرد. اما تمام کار اینترنت اشیاء، تنها به عملکردهایی مانند این محدود نمی‌شود. 

در واقع اینترنت اشیاء، سیستمِ سیستم‌هاست. یعنی چندین سیستم با عملکردهای مختلف، از طریق اینترنت که خود شامل میلیاردها سیستم است، به یک‌دیگر مرتبط می‌شوند و به تبادل اطلاعات می‌پردازند تا بتوانند مجموعه تصمیم‌هایی را در جهت نیل به هدف یا اهدافی خاص اتخاذ کنند. 

اما نکته مهم اینجاست که سیستم‌های اینترنت اشیاء به واسطه هوشمندی و با کمترین میزان دخالت انسان می‌توانند مناسب‌ترین تصمیم‌ها را بگیرند. چنین امری مستلزم وجود اینترنت به‌عنوان بستر ارتباطی است؛ به‌ویژه نسل جدید اینترنت همراه که به 5G معروف است و نیز فناوری یادگیری ماشین که بخش مهمی درهوش مصنوعی به حساب می‌آید.

معماری اینترنت اشیاء به‌صورت لایه‌ای با استفاده از ارتباط ماشین به ماشین (Machine to Machine) می‌تواند اشیاء و فناوری‌های مختلف مانند حس‌گرها و دستگاه‌های دیگر را در لایه‌های مختلف قرار داده و برای هر کدام وظیفه‌ای خاص تعیین کند. به عبارتی، تجهیزاتی با استفاده از ارتباطات شبکه‌ای (اینترنت) و با بهره‌گیری از نرم‌افزارهای خاص، اشیاء و تجهیزات موجود در محیط را کنترل و مدیریت کنند. این ارتباط گاه می‌تواند به‌سادگی ارتباط یک گوشی هوشمند با یخچال خانه شما باشد و گاه آن‌چنان پیچیده که همه عناصر موجود در یک جنگل دیجیتال را مدیریت کند.

اشیاء فیزیکی، هویت دیجیتال 

اینترنت اشیاء یکی از بسترهای مهمی است که در آن، سیستم‌های دیجیتالی با سیستم‌های موجود در جهان فیزیکی پکپارچه می‌شوند و عناصر مهمی از هوشمندی را به اشیایی که ذاتا هوشمند نیستند تزریق می‌کنند. یخچال معمولی خانه شما وقتی از طریق یک کیت، هوشمند می‌شود، به عضوی از جهان دیجیتال تبدیل می‌شود و هویت دیجیتال می‌پذیرد. حالا می‌توان از طریق امکانات این دنیا با آن تعامل کرد. در واقع به یک گره در شبکه تبدیل می‌شود که هم قابلیت شناسایی شدن دارد و هم می‌تواند در شناسایی و مدیریت سایر عناصر، دیجیتال و یا فیزیکی دیجیتال‌شده کمک کند. چنین قابلیتی فایده‌های بسیاری دارد که دقت یکی از آن‌هاست. همچنین توانایی کارکردن با طیف وسیعی از ابزارها و اشیاء از دیگر مزایای آن به حساب می‌آید. عدم دخالت دست، کنترل از راه دور و خودکار شدن از دیگر مزایای این پکپارچکی اشیاء فیزیکی با عناصر جهان دیجیتال است. در واقع، بخش اعظم اشیاء فیزیکی جهان را می‌توان به اشیاء دیجیتال تبدیل کرد. وقتی یک شیء این گونه تغییر هویت دهد، می‌تواند در پایگاه داده‌های ما ثبت شود، با اشیای دیگر و با ابزارهای کنترلی و مدیریت رابطه برقرار کند و بخشی از اینترنت اشیاء باشد. به این ترتیب، اینترنت اشیاء به کمک حس‌گرها و مبدل‌ها می‌تواند قدرت مدیریت انسان بر محیط اطراف خود را به گونه چشم‌گیری افزایش دهد.

در بحث سیستم‌ها گفته بودم که بسیاری از چیزهایی که ما در پیرامون خود می‌بینیم سیستم هستند. بیایید نگاهی دیگر به این پدیده بیندازیم. 

جنگل دیجیتال  

اجازه بدهید یک جهان عجیب و در عین حال جالب را تصور کنیم.

 جنگل هیرکانی پر از انواع درختان خزان‌شونده، سرتاسر نوار شمالی کشور را پوشانده است. وسعت این جنگل‌ حدود 3.400.000 هکتار است. میلیاردها درخت و درختچه از گونه‌های متنوع در این پهنه وسیع وجود دارند. همچنین این جنگل محل زندگی میلیون‌ها جانور، از تیره‌ها و گونه‌های بسیار متنوع است. دام‌های اهلی مانند گاو و گوسفند از دیگر ساکنان جنگل‌های هیرکانی هستند.

از آن‌جایی که قبلا گفته بودیم هر درخت و یا هر موجود زنده در واقع یک سیستم محسوب می‌شود، می‌توانیم مدعی شویم که در این جنگل، میلیاردها سیستم، اعم از گیاهی یا جانوری وجود دارد. حالا بیاییم تصمیم بگیریم که این جنگل آنالوگ را به یک جنگل دیجیتال تبدیل کنیم. برای این کار لازم است که نوعی کیت مبدل (یا برچسب‌های RFID، تراشه مجتمع، حسگر و...) را به درختان و یا جانوران جنگل متصل کنیم و همه آن‌ها را تحت مدیریت نرم‌افزار مخصوص اینترنت اشیاء قرار دهیم. حالا ما یک جنگل دیجیتال داریم که هر یک از میلیاردها عضو آن، شناسنامه مخصوص‌به‌خود را دارند. نرم‌افزار مدیریت، تمام وقایع بین تولد تا مرگ هر یک از درخت‌ها و یا حیوانات را ثبت و نگه‌داری‌ و تجزیه‌وتحلیل می‌کند و در صورت لزوم برای دخالت انسان، هشدارهایی می‌دهد. از طرفی، هوش مصنوعی تعبیه شده در نرم‌افزار می‌تواند از بین داده‌های ارسالی از جنگل، الگوهای خاصی را استخراج کند. فرض کنید که به‌دلیل فقرِ عنصر خاصی از خاک یک منطقه از جنگل، گیاهان آن دچار نوعی بیماری می‌شوند. بعد از مشخص شدن مشکل، با پاشش نوعی از کود از طریق پهبادها، می‌توانیم فقط آن نواحی را تقویت کنیم. امروزه با استفاده از فناوری‌های کشاورزی دقیق۲ می‌توانیم با دقت بالایی به پایش نواحی بپردازیم. همچنین می‌توانیم از طریق پایش هر منطقه، متوجه شیوع بیماری‌ها واگیردار بین پرندگان آن منطقه شویم. پیدا کردن الگوهایی در مورد چگونگی انتقال ویروس‌ها بین حیوانات و انسان‌ها در مورد بیماری‌های مشترک انسان و دام ازجمله کارکردهای هوش مصنوعی است. همچنین، هوش مصنوعی می‌تواند با استفاده از الگوریتم‌های خود، بینش‌های مختلفی را در مورد پوشش گیاهی هر منطقه و نیازهای گیاهان و حیوانات منطقه، برای ما فراهم کند. به‌عنوان نمونه، این که کدام یک از گونه‌های گیاهی می‌توانند برای کدام یک از دام‌ها بیشتر مفید باشند می‌تواند یکی از خدمات هوش مصنوعی به حساب آید. به‌ویژه این که هوش مصنوعی می‌تواند از تحقیقات علمی در هر زمینه‌ای از سراسر اینترنت استفاده کند. مزایای استفاده از هوش مصنوعی در چنین جنگلی بی‌شمار است. 

با استفاده از هوش مصنوعی می‌توانیم حجم زیاد داده‌های ارسالی از جنگل را به‌سرعت پردازش و تحزیه‌و‌تحلیل کنیم و نتایج را با مجموعه‌های دیگر و یا دانشگاه‌ها به اشتراک بگذاریم. هر یک از دانشکده‌های دامپزشکی، گیاه‌شناسی، جانورشناسی، زیست‌شناسی، هواشناسی و محیط زیستِ دانشگاه‌های مختلف می‌توانند تحقیقات خود را با استفاده از داده‌های فراهم‌شده از جنگل دیجیتال انجام دهند. توجه داشته باشید که سن بعضی از درختان این جنگل گاه به صدها سال می‌رسد. این که در این بازه طولانی چه بر درخت گذشته است، می‌تواند موضوع تحقیق‌های متعدد آکادمیک باشد. محققان می‌توانند با استفاده از حس‌گرها و برنامه‌های هوش مصنوعی، دمای کل جنگل را در هر ساعت از  شبانه‌روز و در تمام مدت سال داشته باشند. این بایگانی هوا، به‌همراه میزان رطوبت و بارش‌های هر نقطه به محققان اجازه می‌دهد وضعیت آب و هوا را با سال‌های قبل مقایسه کرده و توصیه‌های ارزشمندی در اختیار مسئولان نگه‌داری و پایش از جنگل قرار دهند. ذهن انسان تنها می‌تواند تعداد کمی از فاکتورهای موثر بر اکوسیستم را در نظر بگیرد اما هوش مصنوعی می‌تواند از طریق شبیه‌سازی، فاکتورهای متعددی را روی حجم عظیمی از داده‌ها اعمال کند و ما را از مزایای یک طرح ویژه مطلع کند و یا نسبت به نتایج زیانبار آن‌ هشدار دهد.

یکی دیگر از مزایای سیستم‌های جنگل دیجیتال، حفاظت از محیط زیست، جلوگیری از انقراض گونه‌های کمیاب و یا در معرض خطر هستند. با توجه به این که کشور ما در منطقه‌ای خشک و نیمه‌خشک قرار دارد، حفاظت از جنگل‌های شمال کشور به یک ضرورت انکارناپذیر تبدیل می‌شود. البته جنگل‌های ایران منحصر به جنگل‌های شمال کشور نیست و در رشته کوه‌های زاگرس و در جنوب کشور نیز جنگل‌هایی وجود دارند که حفاظت از آن‌ها هم وظیفه بی‌چون‌وچرای مردم و مسئولان است. جنگل‌های ایران نقش بی‌بدیلی در تعدیل آب و هوای خشک ایران و همچنین کشاورزی این مناطق دارند و آسیب دیدن این جنگل‌ها از جنبه‌های مختلف می‌تواند موجب به مخاطره افتادن سلامتی مردم و نیز اقتصاد کشور شود. متاسفانه در دهه‌های گذشته بخش‌های زیادی از این جنگل‌ها نابود شده‌اند و اگر در حفظ باقی‌مانده این جنگل‌ها نکوشیم، ما، فرزندانمان و نسل‌های آینده متحمل بیشترین خسارت‌ها خواهیم شد. از این رو جا دارد که هرچه زودتر از فناوری‌های نو در نگه‌داری و ترمیم جنگل‌ها و به‌طور کلی محیط زیست استفاده کنیم. شاید آن چه که در بالا تصویر کردم، یعنی تبدیل جنگل‌های فعلی به یک جنگل دیجیتال، در شرایط امروز بسیار آرمان‌گرایانه به‌نظر بیاید، اما اصلاحات عمیق در این حوزه، به گمان من تنها از این مسیر میسر است. دانشمندان ما می‌توانند مطالعات را در این زمینه آغاز و از تجربیات سایر کشورها استفاده کنند. 

در این حوزه گفتنی‌ها بسیار است. در شماره‌های آینده به جنبه‌های دیگری از این موضوع اشاره خواهم کرد.  

پی‌نویس: 

1.  سیستم و تفکر سیستمی،  https://shabakeh-mag.com/node/20937
2.  «کشاورزی دقیق»، https://shabakeh-mag.com/node/20538