اهمیت پلتفرم‌های صنعتی EID در حفاظت از محیط‌زیست

میثم عباسی*- از اولین زمزمه‌های شروع مفاهیم مربوط به صنعت نسل ۴ در سال ۲۰۱۷ اهمیت و نقش فناوری‌های تحول‌آفرین مانند هوش مصنوعی و اینترنت اشیا در کنار اهمیت توسعه با استفاده از ظرفیت‌های دیجیتال با اولویت حفاظت از منابع طبیعی برای کارشناسان مشخص شد. هرچند که محققان از سال‌ها قبل‌تر نیز به اهمیت و نقش فناوری‌های نوین در حفاظت از منابع اکوسیستم سیاره‌ای و توسعه پایدار پی برده بودند. روند رشد صنعت بر مبنای اتوماسیون و دیجیتالی‌سازی خطوط تولید کارخانجات بین سال‌های ۱۹۸۴ و ۲۰۱۷ به بعد و افزایش مصرف انرژی‌های فسیلی، منابع آبی و سایر منابع طبیعی منجر به مراحل جدیدی در رشد اقتصاد بین‌المللی شدند و همزمانی احداث کارخانجات و صنایع تولیدی و تبدیلی عمدتا آلاینده ازجمله صنایع شیمیایی، فلزات و استخراج‌های معدنی در کنار روند افزایش جمعیت زمین و افزایش تولید ضایعات و پسماند‌ها و انتشارشان در طبیعت، چالش‌ها و نگرانی‌های جدی در زمینه آلودگی اکوسیستم سیاره‌ای و میزان تاب‌آوری منابع طبیعی در اثر توسعه صنعتی را به وجود آوردند. طبق گزارش‌های آژانس حفاظت از محیط‌زیست ایالات متحده، صنایع شیمیایی از سال ۲۰۱۱ به تنهایی بیش از ۸۰۰ میلیون تن گازهای گلخانه‌ای تولید کرده‌اند. با این وجود رشد سریع راه‌حل‌های مبتنی بر فناوری‌هایی مانند هوش مصنوعی، روباتیک، اینترنت اشیا و بلاکچین را می‌توان نقطه‌عطف برای کارشناسانی دانست که به دنبال روش‌هایی برای ایجاد توازن بین رشد اقتصادی و اجتماعی در کنار کاهش میزان آلاینده‌هایی مانند کربن در محیط‌زیست هستند. با انقلاب دیجیتال و صنعت نسل ۴ دو سوال کلیدی که در ذهن کارشناسان شکل گرفتند به این ترتیب بودند: ۱- آیا باید توسعه صنعتی را همیشه آسیب زننده به اکوسیستم بدانیم؟ ۲- آیا راهکار‌های به دست آمده از دل فناوری‌های دیجیتال می‌توانند روند توسعه صنعتی را با اولویت حفاظت از منابع طبیعی بهبود دهند؟ اینجاست که ترکیب مفاهیم صنعت نسل ۴ با فناوری‌های دیجیتال مانند اینترنت اشیا و هوش مصنوعی باعث شکل‌گیری سیستم‌های صنعتی هوشمندی با نام دوستدار محیط‌زیست مانند EID‌ها شده‌اند که در ۳ حوزه پایش عوامل، کنترل فرآیند‌ها و مدیریت بهینه فاکتور‌های موثر در حفظ محیط‌زیست تمرکز دارند. بر اساس تخمین‌ها پیاده‌سازی مفاهیم صنعت نسل ۴ در فرآیند‌های صنعتی کشورها تا سال ۲۰۳۰ می‌تواند انتشار گازهای گلخانه‌ای را تا ۱۵ درصد کاهش دهد. به نظر می‌رسد با توجه به روند روزافزون توجه به مباحثی مانند گرمایش زمین، لزوم کاهش آلاینده‌ها، استفاده هرچه بیشتر از منابع انرژی تجدیدپذیر و توسعه با کمترین میزان آسیب به محیط‌زیست تا سال ۲۰۳۰، سیستم‌های مبتنی بر پلتفرم‌های EID دارای درصد بالایی از بازار کسب و کار‌های تجاری و صنعتی خواهند شد. فرآیند‌های تولید سبز، توزیع سبز و بازیافت سبز در قالب نظام صنعتی سبز را می‌توان هدف اصلی توسعه ساختار‌های صنعتی نسل چهارم EID به شمار آورد.
توسعه صنعت و آلودگی
توسعه صنعتی تاثیرات مستقیمی بر روی رشد اقتصادی دارد و در این بین صنایع آلاینده نیز به عنوان بخشی از زنجیره صنعتی- اقتصادی دارای ایفای نقش مولد هستند. از اواخر دهه ۱۷۰۰ و اوایل دهه ۱۸۰۰ (عصر آغاز انقلاب صنعتی)، فعالیت‌های صنعتی کشورها باعث انتشار غلظت‌های بالاتر گازهای گلخانه‌ای شده‌اند که در ادامه منجر به افزایش درجه حرارت در سطح جهانی و تغییرات اقلیمی می‌شوند. صنایع آلاینده مانند پتروشیمی‌ها و کارخانجات شیمیایی بخش بزرگی از صنایع مولد ثروت در کشور‌های دارای رشد بالای تولید ناخالص ملی از جمله چین را تشکیل می‌دهند. تنها در سال ۲۰۱۷ بیش از ۱۲ درصد از صنایع مولد کشور چین مربوط به کارخانجات شیمیایی بوده‌اند که در عین حال به عنوان صنایع دارای ریسک بالا در زمینه آسیب به انسان‌ها و محیط نیز دسته‌بندی می‌شوند. اوضاع در سایر کشور‌های در حال توسعه مانند هندوستان و برزیل نیز کمابیش مشابه است و صنایع حادثه‌خیز آسیب‌رسان به طبیعت درصد بالایی از تولیدی‌های مولد این کشور‌ها را تشکیل می‌دهند. مصرف سوخت‌های فسیلی مانند نفت، گاز و زغال سنگ روی دیگر سکه توسعه اقتصادی آسیب رسان به طبیعت است. درصد بالایی از نیازهای انرژی کشورهایی مانند شیلی و ویتنام از سوختن زغال‌سنگ تامین می‌شود. رشد فزاینده گاز‌های گلخانه‌ای در کنار رشد شهرنشینی نشانگر آن است که انسان امروزی حداقل از بعد صنعتی در چهار حوزه تولید، شبکه‌های توزیع، ایمنی، آلودگی و پسماندهای حاصل از فعالیت‌هایش دارای مشکل مدیریت صحیح است و این موضوع در ادامه با اضافه شدن فاکتورهایی مانند فرسایش خاک، افزایش جمعیت، استحصال روزافزون انرژی، در معرض انقراض قرار گرفتن گونه‌های گیاهی و جانوری و گرمایش زمین نگرانی‌هایی جدی را درباره آینده سیاره ایجاد کرده است. کارشناسان عقیده دارند در ششمین دوره انقراض حیات گیاهی و جانوری از ۵۰۰ میلیون سال گذشته قرار داریم که بدترین دوره انقراض از ۶۵ میلیون سال قبل نیز محسوب می‌شود.
صنعت نسل ۴، امید‌های تازه
از سال ۱۷۸۴ تا به امروز روند پیشرفت صنعت با معرفی فناوری‌هایی به نسل‌های مختلف تقسیم‌بندی شده و امروزه با معرفی سیستم‌های هوشمند و راهکار‌های هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا، هوش مصنوعی و ابزار‌های دیجیتال در نسل چهارم صنعت قرار داریم. صنعت نسل چهارم که از سال ۲۰۱۷ به بعد معرفی شده دارای سه فاکتور مهم انسان، کسب و کار و اشیا است و مهم‌ترین ویژگی این نسل از صنعت را می‌توان در ارتباط و تلفیق هوشمند انسان با ابزار‌ها و عوامل محیطی برای رسیدن به راهکار‌های بهینه دانست. بر اساس آمار‌ها، بازار جهانی راهکار‌های مبتنی بر صنعت نسل ۴ در سال ۲۰۲۰ بالغ بر ۰۳/۸۶ میلیارد دلار بوده است و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۲۶ این رقم با نرخ رشد ۷۱/۲۰ درصدی به بیش از ۲۶۷ میلیارد دلار برسد. صنعت نسل چهارم نه به عنوان یک فناوری خاص بلکه مجموعه‌ای از فناوری‌هایی مانند اینترنت اشیا و RFID است که عنصر ارتباط بین اجزا را در یک فرآیند کسب‌وکار صنعتی فراهم می‌کنند و همین ویژگی در کنار اضافه شدن فناوری‌های پردازش‌گر مانند هوش مصنوعی نه تنها به باز شدن ابعاد جدیدی از فعالیت‌های صنعتی و اقتصادی با اولویت حفظ محیط‌زیست کمک می‌کند بلکه با قرار دادن انسان به عنوان یکی از ضلع‌های تلفیق هوشمند اجزا، درک تصمیم‌گیرندگان درباره خطر سرایت آسیب‌های وارد شده به محیط به عنوان یکی از اجزا و سرایت آن به انسان را نیز بهبود می‌بخشد.
این موضوع از همان سال‌های شکل‌گیری مفاهیم صنعت نسل ۴ در کنار مطرح شدن فناوری هوش مصنوعی به اندازه‌ای اهمیت داشت که کارشناسان در اجلاس سازمان ملل در زمینه هوش مصنوعی با تاکید بر اکوسیستم سیاره‌ای به این اشتراک نظر رسیدند که فناوری‌های هوشمند پتانسیل کمک به رشد سیستم‌های مبتنی بر رفاه اجتماعی در عین کمک به بهره‌گیری متوازن از طبیعت با کمینه ایجاد آسیب را دارند. سیستم‌های صنعتی EID ماهیت خود را مدیون تلفیق فناوری‌های دیجیتال با فرآیند‌های صنعتی نسل ۴ هستند.
پلتفرم‌های صنعتی EID و منابع طبیعی
یک پلتفرم صنعتی هوشمند نسل چهارم EID را می‌توان مجموعه‌ای متشکل از ابزار‌های مبتنی بر هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و عملکر‌های روباتیک دانست که در فرآیند‌های مربوط به تولید، توزیع و بازیافت یک محصول صنعتی نقش دارند. این فناوری‌ها علاوه بر کاربرد در یک نظام صنعتی قابلیت عملکرد به صورت موردی در سایر بخش‌ها را نیز دارند. به عنوان مثال ابزار‌های مبتنی بر هوش مصنوعی از جمله سیستم‌های پردازش داده‌ها در حداقل سه حوزه کلیدی مربوط به پایش و کنترل عوامل محیطی می‌توانند کاربرد داشته باشند.
گزارشی که در سال ۲۰۱۸ توسط موسسه PWC تحت عنوان «استفاده از هوش مصنوعی برای زمین» منتشر شد بیش از ۸۰ مورد کاربرد هوش مصنوعی را در حفاظت از محیط و توسعه پایدار ذکر کرده است. بر اساس این گزارش سیستم‌های مبتنی بر یادگیری ماشین می‌توانند در مدیریت عوامل آلوده‌کننده محیط‌زیست به خصوص در صنایع آلاینده کاربرد داشته باشند. از سیستم‌های پردازش تصویر و بینایی ماشین می‌توان در پردازش داده‌های ماهواره‌ای مربوط به پایش جنگل‌ها، مراتع و اثرات آلاینده رشد شهر‌ها استفاده کرد. شبکه‌های عصبی مصنوعی نیز می‌توانند در مدیریت بازیافت پسماند‌ها به خصوص پسماند‌های شیمیایی کاربرد‌های وسیع داشته باشند. انگلستان برنامه‌ریزی ویژه‌ای برای تزریق فناوری‌های مدیریتی بر اساس AI به شبکه صنایع خود تا سال ۲۰۵۰ انجام داده است. کشور چین نیز یک برنامه جامع توسعه صنعتی پایدار با نگاه به محیط‌زیست با استفاده از هوش مصنوعی تحت عنوان ICGOSD طراحی کرده است. با توسعه اینترنت اشیا به عنوان یکی از فناوری‌های کلیدی نسل چهارم این ایده که «همه چیز به هم متصل است» در حال تبدیل شدن به واقعیت است.
اینترنت اشیا یک مزیت برای صنعت انبار و تدارکات بر اساس پردازش‌های مربوط به موجودی کالا و حمل و نقل به خصوص برای مواد خطرآفرین برای انسان و طبیعت محسوب می‌شود. ترکیب تگ‌های RFID با فناوری ردیابی ماهواره‌ای باعث ایجاد یک شبکه ردیابی کالا به صورت آنلاین و برخط شده که امکان تعیین وضعیت و آگاهی از محصول را در هر مرحله از انبار و حمل‌و‌نقل زمینی، هوایی و دریایی فراهم می‌کند.
این موضوع امکان ردیابی بهینه محصولات خطرآفرین برای انسان و طبیعت را در زنجیره تولید و توزیع فراهم می‌کند. اینترنت اشیا همچنین در کشاورزی کاربرد وسیع دارد. از ابزار‌های مبتنی بر IOT می‌توان در سطوح زیر کشت و گلخانه‌های هوشمند در سنجش بهینه پارامتر‌هایی مانند مدیریت میزان مصرف منابع آب، کیفیت خاک و مصرف کود‌ها استفاده کرد که به نوبه خود تاثیر بالایی در کاهش آسیب‌رسانی به منابع طبیعی دارند. فناوری‌های مبتنی بر صنعت نسل ۴ می‌توانند به کشاورزان کمک کنند تا با استفاده پایدارتر از منابع از سطح کشت و نحوه تولید محصول بهینه‌تری برخوردار باشند. سیستم‌های روباتیک هوشمند بخش دیگری از فناوری‌های صنعت نسل ۴ را تشکیل می‌دهند. استفاده از روبات‌های هوشمند در فرآیند‌های تولیدی و صنعتی دقت عملیاتی را تا حد قابل توجهی بالا می‌برد. این موضوع به خصوص در حوزه‌هایی مانند کشاورزی که مستقیما با منابع طبیعی سر و کار دارند باعث کاهش ضایعات و دورریز منابع می‌شود. استفاده از عملکر‌های روباتیک در صنایع با محوریت کاهش ضایعات و کاهش خطرات انتشار مواد سمی را می‌توان یکی از نقاط قوت پلتفرم‌های EID به شمار آورد.
چشم‌انداز آینده
بر اساس برآورد‌های سازمان‌های محیط‌زیستی، سرعت انقراض گونه‌های گیاهی و جانوری در دوران فعلی بین ۱۰۰۰ تا ۱۰ هزار برابر رشد داشته و با روند فعلی تا سال ۲۰۵۰ بیش از یک‌سوم تا نیمی از گونه‌های گیاهی و جانوری منقرض خواهند شد. موضوع نگران‌کننده این است که بر اساس تخمین‌ها بیش از ۹۹% عوامل انقراض، ریشه در فعالیت‌های انسانی دارند. روند توسعه صنعتی بشر امروزی آسیب‌های جبران‌ناپذیری به محیط‌زیست در مقیاس سیاره‌ای زده و جبران این موضوع جز با استفاده از ابزار‌های فناوری میسر نیست.
خوشبختانه در سال‌های اخیر توجه به توسعه صنایع سبز جایگاه خوبی در افکار عمومی و نخبگان داشته است. موضوعی که در ادامه چشم‌انداز توسعه کسب‌و‌کار‌های فناوری محور سبز را نوید می‌دهد. بررسی‌ها نشان می‌دهد تا سال ۲۰۲۰ بازار فناوری‌های سبز رقمی بالغ بر ۷۶/۱۰ میلیارد دلار بوده است و پیش‌بینی می‌شود این رقم تا سال ۲۰۲۸ به ۵۵/۷۶ میلیارد دلار برسد.
تا قبل از مطرح شدن مفاهیم صنعتی سبز رشد صنعتی رابطه‌ای مستقیم با به خطر انداختن منابع و آسیب به طبیعت داشت، اما تجربیات جدید نشان داده‌اند که استفاده از ابزار‌هایی مانند هوش مصنوعی و اینترنت اشیا در صنعت نه تنها می‌توانند به پیاده‌سازی طرح‌های توسعه پایدار با اولویت حفظ منابع طبیعی کمک کنند بلکه در ادامه منجر به خلق روش‌های نوآوری محوری نیز می‌شوند که اولویت‌شان رشد اقتصادی و اجتماعی در عین کاهش آسیب‌رسانی به اکوسیستم سیاره‌ای است. ویژگی تلفیق شدن اشیا، محیط و انسان به درک صحیحی از وضعیت فعلی و آینده روند توسعه ابعاد زندگی بشری منجر می‌شود و این موضوع اهمیت پیاده‌سازی سیستم‌های صنعتی دوستدار محیط‌زیست، مبتنی بر مفاهیم صنعت نسل ۴ را به خوبی آشکار می‌کند.
* عضو دپارتمان نوآوری خانه اقتصاد ایران و کشورهای هم‌مرز
m.abbasi.m@bk.ru*