Βιωσιμότητα και ανάπτυξη: Πώς η μηχανική μάθηση μπορεί να αντιμετωπίσει την παράνομη εξόρυξη – Βιωσιμότητα και ανάπτυξη: Πώς η μηχανική μάθηση μπορεί να αντιμετωπίσει την παράνομη εξόρυξη

10
Βιωσιμότητα και ανάπτυξη: Πώς η μηχανική μάθηση μπορεί να αντιμετωπίσει την παράνομη εξόρυξη – Βιωσιμότητα και ανάπτυξη: Πώς η μηχανική μάθηση μπορεί να αντιμετωπίσει την παράνομη εξόρυξη

Η παράνομη εξόρυξη είναι ένα ολοένα και πιο σημαντικό ζήτημα που βρίσκεται στο σημείο τομής του περιβαλλοντισμού και της οικονομικής ανάπτυξης. Είναι ένα ισχυρό σύμβολο για την πρόκληση που αντιμετωπίζουν πολλά αναπτυσσόμενα έθνη στην ανάληψη δράσης για την κλιματική αλλαγή, ενώ ταυτόχρονα αντιμετωπίζουν πολύπλοκα κοινωνικά ζητήματα. Και ίσως κάπως απροσδόκητα, το σύνολο των αναλογιστικών δεξιοτήτων θα μπορούσε να παίξει ρόλο στην αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης.

Παίρναμε το δρόμο μας από το Γιοχάνεσμπουργκ. Θα χρειαζόμασταν περίπου πέντε ώρες με το αυτοκίνητο μέχρι να φτάσουμε στο πάρκο Κρούγκερ, ένας από της Αφρικής τα μεγαλύτερα αποθέματα άγριας ζωής. Κατά τη διάρκεια της οδήγησης, θα βλέπαμε το τοπίο να αλλάζει δραματικά. Αρχικά, θα βλέπαμε το κέντρο της πόλης γεμάτο με ψηλά κτίρια και καφετέριες. Στη συνέχεια θα φτάναμε στα περίχωρα της πόλης, διάσπαρτες από παραγκουπόλεις, που επιμένουν από το χωριστές κωμοπόλεις του Απαρτχάιντ. Τέλος, θα φτάναμε στην αγροτική Νότια Αφρική που αποτελείται σε μεγάλο βαθμό από γεωργικές εκτάσεις και όχι πολλά άλλα. Ωστόσο, περιστασιακά τα λιβάδια στέκονταν από την άνθηση της εκβιομηχάνισης. Θα βλέπαμε πανύψηλες κατασκευές από χάλυβα, πολυσύχναστα φορτηγά, μπουλντόζες και γερανούς – Νοτιοαφρικανικά ορυχεία να λειτουργούν. Αυτές οι τοποθεσίες προσφέρουν μια έντονη αντίθεση με το πάρκο Kruger, το οποίο, κατά τη γνώμη μου, αντιπροσωπεύει την πραγματική συνύπαρξη μεταξύ ανθρώπων και φύσης. Ο Κρούγκερ είναι πραγματικά μια όαση. Αν κοιτάξετε ένα χάρτης των τοποθεσιών με άδεια εξόρυξης στη Νότια Αφρικήμπορείτε εύκολα να αναγνωρίσετε το Kruger ως μια από τις λίγες περιοχές στη Νότια Αφρική χωρίς εγκεκριμένες ζώνες εξόρυξης.

Η νομική εξόρυξη παραμένει ενεργό θέμα συζήτησης στη Νότια Αφρική. Ενώ μπορεί να είναι καταστροφικό για το περιβάλλον, είναι ζωτικής σημασίας για την οικονομία. Ωστόσο, σε αυτό το άρθρο, θα επικεντρωθώ στην παράνομη εξόρυξη, η οποία είναι αναμφισβήτητα επιζήμια. Οι παράνομοι ανθρακωρύχοι στη Νότια Αφρική ονομάζονται zama-zamas, μια έκφραση των Ζουλού που σημαίνει «αυτοί που παίρνουν μια ευκαιρία». Δυστυχώς, το ρητό είναι δικαιολογημένο. είναι θεαματικά επικίνδυνο, με εκατοντάδες θάνατοι τα τελευταία χρόνια. Οι θάνατοι αυξάνονται μόνο καθώς η οικονομία της Νότιας Αφρικής παραπαίει και οι άνθρωποι γίνονται όλο και πιο απελπισμένοι. Η παράνομη εξόρυξη μπορεί επίσης να προκαλέσει ανεπανόρθωτη οικολογική ζημιά μέσω της τοξικής μόλυνσης, της ρύπανσης και της καταστροφής της βιοποικιλότητας.

Η παράνομη εξόρυξη είναι σύμβολο των διασταυρούμενων προκλήσεων που αντιμετωπίζουν τα αναπτυσσόμενα έθνη για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής και την προώθηση της οικονομικής και κοινωνικής ανάπτυξης. Παρά το ακραίο κοινωνικό και περιβαλλοντικό τους κόστος, μπορούν να αντιπροσωπεύουν ένα βασικό εισόδημα για ορισμένες κοινότητες. Αυτό οδηγεί σε έναν αυτοενισχυόμενο κύκλο φτώχειας και περιβαλλοντικής υποβάθμισης. Ένας κύκλος που είναι πολύ οικεία στις κυβερνήσεις των αναπτυσσόμενων χωρών.

Ενώ είναι ευρέως αποδεκτό ότι Η δράση για το κλίμα μπορεί να δημιουργήσει μακροπρόθεσμη αξία και οικονομική ανάπτυξη, Οι αναπτυσσόμενες χώρες συχνά αγωνίζονται με την άντληση κεφαλαίων που απαιτούνται για επενδύσεις σε ένα βιώσιμο μέλλον. Ως αποτέλεσμα αυτού του κεφαλαιακού περιορισμού, εμφανίζεται βραχυπρόθεσμα ένας συμβιβασμός – μεταξύ της επένδυσης σε πρωτοβουλίες οικονομικής ανάπτυξης και της ανάληψης δράσης σε ζητήματα βιωσιμότητας. Φαίνεται ότι υπάρχουν τρεις τρόποι για να προσπαθήσετε να ξεπεράσετε αυτήν την αντιστάθμιση:

  1. Βρείτε πρωτοβουλίες που προάγουν τόσο την ανάπτυξη και βιωσιμότητα.
  2. Βελτίωση της προσφοράς κεφαλαίου. να αυξήσει τη διαθεσιμότητά του και να μειώσει το κόστος του.
  3. Βελτιώστε την αποτελεσματικότητα των πρωτοβουλιών βιωσιμότητας, ώστε να επιτευχθεί μεγαλύτερος αντίκτυπος με λιγότερα κεφάλαια.

Αυτό το άρθρο μιλά για την τρίτη προσέγγιση, με έμφαση στην παράνομη εξόρυξη.

Η πρόληψη και το κλείσιμο των παράνομων ορυχείων είναι δαπανηρή. Περιλαμβάνει την παρακολούθηση τεράστιων εκτάσεων γης και την αντιμετώπιση της παράνομης εξορυκτικής δραστηριότητας όταν εντοπιστεί. Η βελτίωση της αποτελεσματικότητας αυτής της εργασίας –το τρίτο σημείο παραπάνω– θα μπορούσε να προσφέρει σημαντικά περιβαλλοντικά οφέλη.

Παρακάτω, παρουσιάζω μια ιστορία για το πώς η μηχανική μάθηση μπορεί να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο στην επίτευξη κερδών αποδοτικότητας που επιτρέπουν στις κυβερνήσεις να κερδίσουν περισσότερα χρήματα για το χρήμα τους.

Μηχανική μάθηση και παράνομη εξόρυξη

Εάν η μηχανική εκμάθηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των παράνομων αντιμέτρων εξόρυξης, τότε θα προσφέρει οφέλη με δύο τρόπους:

  1. Βελτίωση στους χρόνους απόκρισης. Η κυβέρνηση μπορεί να χρησιμοποιήσει μοντέλα μηχανικής μάθησης για την παρακολούθηση λειτουργικών παράνομων ορυχείων σε πραγματικό χρόνο, βελτιώνοντας δραστικά τον ρυθμό απόκρισής τους για ένα σχετικά μικρό τίμημα. Η εξόρυξη μπορεί να τερματιστεί πιο γρήγορα, περιορίζοντας τις ζημιές.
  2. Επιπτώσεις αποθάρρυνσης. Η παράνομη εξόρυξη είναι δαπανηρή, χρειάζεται να μεταφέρεις μηχανήματα σε ένα απομακρυσμένο μέρος του πλανήτη, να καθαρίσει μια περιοχή και να ελπίζει ότι υπάρχουν επαρκείς ανταμοιβές για να δικαιολογηθούν τα μέσα. Εάν οι κυβερνήσεις ξεκαθάρισαν ότι θα σταματούσαν αυτά τα ορυχεία, δηλαδή αν δημοσίευαν και δημοσιοποιούσαν ότι εφαρμόζουν ταχύτερα, πιο εξελιγμένα αντίμετρα, η πρόταση αξίας για τους ανθρακωρύχους θα μειωνόταν. Αυτό θα μπορούσε να εξοικονομήσει προληπτικά ορισμένα από τα τεράστια χρηματικά ποσά και πόρους που απαιτούνται για το κλείσιμο των παράνομων ορυχείων.

Η μηχανική εκμάθηση που εφαρμόζεται σε δορυφορικές εικόνες προσφέρει μια διαδρομή για τον γρήγορο εντοπισμό της παράνομης δραστηριότητας εξόρυξης. Αυτή η τεχνολογία υπολογιστικής όρασης μπορεί να αποφέρει τρία βασικά οφέλη:

  1. Προσδιορισμός των λειτουργικών παράνομων ναρκών, η κλίμακα αυτών των ναρκών, οι τοποθεσίες τους και η ταχύτητα με την οποία επεκτείνονται.
  2. Ικανότητα διεξαγωγής αναδρομικής ανάλυσης για την αξιολόγηση της επιτυχίας ή της έλλειψης των νόμων για την προστασία του περιβάλλοντος.
  3. Δυνατότητα παρακολούθησης της επιτυχίας της επαναφοράς και του καθαρισμού των προηγουμένως κλειστών τοποθεσιών εξόρυξης και η διασφάλιση ότι τα ορυχεία δεν θα αναστηθούν.

Τώρα ας συζητήσουμε την ίδια τη λύση. Υπάρχουν τρεις κύριες προκλήσεις για τη δημιουργία ενός αποτελεσματικού μοντέλου για αυτό το πρόβλημα:

  • Πρώτον, και το πιο σημαντικό, τα παράνομα ορυχεία δεν καταχωρούνται ποτέ επίσημα, από το σχέδιο, είναι εγγενώς και σκόπιμα κρυμμένα. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν πολύ λίγα δεδομένα εκπαίδευσης με τα οποία μπορείτε να δημιουργήσετε ένα εξελιγμένο μοντέλο.
  • Δεύτερον, οι προστατευόμενες περιοχές είναι τεράστιες. Συνολικά, καλύπτουν περίπου το 15,4% της γης του πλανήτη, περισσότερα από 30 εκατομμύρια τετραγωνικά χιλιόμετρα. Αυτό είναι περίπου τρεις φορές το μέγεθος της Ευρώπης. Το τεράστιο μέγεθος αυτής της περιοχής θέτει μια υπολογιστική πρόκληση για προηγμένες προσεγγίσεις μοντελοποίησης.
  • Τέλος, η κάλυψη σύννεφων μπορεί να κρύψει τις περιοχές προσωρινά. Επομένως, οποιοσδήποτε αλγόριθμος χρειάζεται περιθώριο για να αποφευχθούν οι ψευδείς συναγερμοί.

Μεθοδολογία

Για να δείξουμε την εφαρμογή μιας προσέγγισης, έχουμε:

  • καθορισμός προστατευόμενων περιοχών εντός του πεδίου εφαρμογής σε διαβούλευση με τους σχετικούς ενδιαφερόμενους φορείς·
  • προμήθεια δεδομένων δορυφορικών εικόνων για την πληγείσα περιοχή· και
  • διαιρέστε την περιοχή εντός εμβέλειας σε ζώνες, η καθεμία έκτασης περίπου 750 εκταρίων.


Ένα παράδειγμα ζώνης, πριν και μετά από πρόσθετη φθορά, φαίνεται παρακάτω.

Για καθεμία από αυτές τις ζώνες, εφαρμόζουμε δύο αλγόριθμους (με τη βοήθεια του εξαιρετικού πακέτου OpenCV της Python). Ο πρώτος είναι ένας αλγόριθμος τμηματοποίησης χρώματος. Αρχικά, καθορίζεται μια σειρά ήχων που σχετίζονται με μια παράνομη ορυχεία, αυτό θα εξαρτηθεί από το έδαφος που αναζητείται. Σε αυτή την περίπτωση, θα κυμαίνεται από ανοιχτό μαύρισμα έως σκούρο καφέ. Στη συνέχεια, ο αλγόριθμος τμηματοποιεί την εικόνα ανάλογα με το εάν ένα pixel εμπίπτει σε αυτό το εύρος ή όχι. Σκουραίνει και αποκορεσίζει περιοχές που δεν είναι σχετικές.

Αυτή η έξοδος γίνεται τότε η είσοδος στον δεύτερο αλγόριθμο, μια διαδικασία διαμόρφωσης περιγράμματος. Αυτό το μοντέλο αναζητά οριοθετήσεις ή όρια μεταξύ φωτός και σκοταδιού και κατά συνέπεια κάνει μια διάκριση μεταξύ τους, με τη μορφή των κόκκινων γραμμών που μπορείτε να δείτε στην παρακάτω εικόνα.

Τέλος, υπολογίζεται το εμβαδόν κάθε περιοχής που περικλείεται από αυτά τα περιγράμματα. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται για κάθε ζώνη και στη συνέχεια καταρτίζεται μια λίστα ύποπτων ζωνών. Αυτή η λίστα μπορεί στη συνέχεια να προωθηθεί σε έναν εμπειρογνώμονα για να συμβουλεύσει εάν η ζώνη αντικατοπτρίζει πράγματι την παράνομη εξόρυξη.

Στην παραπάνω περίπτωση, μπορούμε να εκτιμήσουμε τη φθορά που είναι ορατή στην εικόνα «μετά» μετατρέποντας τα pixel σε εκτάρια. Το κατεστραμμένο κουβούκλιο αντιπροσωπεύει μια έκταση περίπου 230 εκταρίων, που είναι σχεδόν όσο το CBD του Σίδνεϊ.

Υπάρχουν περιορισμοί σε αυτό το είδος προσέγγισης. Για παράδειγμα, κατά την εκτίμηση του μεγέθους των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, βλέπουμε μόνο ζημιές στο δάσος – είναι πιθανό ότι τα χημικά και τα μηχανήματα από το ορυχείο έχουν μολύνει πολύ περισσότερο από την περιοχή ορατή από ψηλά. Επομένως, τα 230 εκτάρια σε αυτό το παράδειγμα είναι πιθανότατα συντηρητικός αριθμός.

συμπέρασμα

Είναι σαφές ότι η τεχνολογία θα παίξει σημαντικό ρόλο στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής. Ειδικότερα, οι προσεγγίσεις μηχανικής μάθησης θα μπορούσαν να αποφέρουν σημαντικά κέρδη αποτελεσματικότητας. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για τις αναπτυσσόμενες χώρες που αντιμετωπίζουν συχνά αυστηρούς κεφαλαιακούς περιορισμούς.

Μια συναρπαστική πτυχή της τεχνολογίας είναι ότι δεν μπορούν να συμμετέχουν μόνο οι κυβερνήσεις. Οι ομάδες διατήρησης και προστασίας του περιβάλλοντος θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιήσουν μοντέλα όπως αυτό που περιγράφηκε παραπάνω, με κατάλληλη πρόσβαση σε δορυφορικές εικόνες. Αυτό αντιπροσωπεύει έναν τρόπο που υποστηρίζεται από δεδομένα για να λογοδοτήσουν οι κυβερνήσεις για την οικολογική προστασία και να ασκήσουν πίεση σε ένα ζήτημα που μερικές φορές παρασύρεται από το χαλί.

CPD: Τα μέλη του Ινστιτούτου Αναλογιστών μπορούν να διεκδικήσουν δύο βαθμούς CPD για κάθε ώρα ανάγνωσης άρθρων στο Actuaries Digital.

Schreibe einen Kommentar