هوش مصنوعی ناجی آب؟ کشف مواد سمی پنهان با دافنی و نوآوری جدید

نقش هوش مصنوعی تو حفاظت از محیط زیست

هوش مصنوعی می‌تونه بینش‌های خیلی مهمی درباره‌ی تأثیر مخلوط‌های پیچیده‌ی شیمیایی توی رودخونه‌ها رو زندگی آبزیان فراهم کنه و راه رو برای بهبود حفاظت از محیط زیست هموار کنه. یه روش جدید که توسط محققای دانشگاه بیرمنگام توسعه داده شده، نشون می‌ده که چطور روش‌های پیشرفته‌ی هوش مصنوعی (AI) می‌تونن به شناسایی مواد شیمیاییِ بالقوه مضر تو رودخونه‌ها کمک کنن و تأثیرشون رو روی میگوی آب (Daphnia) زیر نظر بگیرن.

این تیم با دانشمندا مرکز تحقیقات علوم محیطی اکولوژیکی (RCEES) تو چین و مرکز تحقیقات محیطی همولتز (UFZ) تو آلمان همکاری کرده تا نمونه‌های آبی از سیستم رودخونه‌ی چائوبای نزدیک پکن رو آنالیز کنن. این سیستم رودخونه‌ای، تحت تأثیر آلاینده‌های شیمیایی از منابع مختلفی مثل کشاورزی، خانگی و صنعتی قرار داره.

نظارت بر مواد سمی تو آب

پروفسور جان کلبورن، که مدیر مرکز تحقیقات و عدالت محیطی دانشگاه بیرمنگام و یکی از نویسنده‌های ارشد این مقاله اس، ابراز امیدواری کرد که با تکیه بر این یافته‌های اولیه، یه روزی این تکنولوژی بتونه به‌طور مرتب آب رو برای مواد سمی که توی حالت عادی شناسایی نمی‌شن، تحت نظر قرار بده. اون گفت: «تو محیط زیست، یه مجموعه‌ی وسیعی از مواد شیمیایی وجود داره. ایمنی آب رو نمیشه فقط با بررسی یه ماده تو هر بار، ارزیابی کرد. الان ما ابزارهایی داریم که می‌تونیم به‌طور کلی مواد شیمیایی موجود تو آبی که از محیط نمونه‌برداری شده رو زیر نظر بگیریم تا کشف کنیم که چه مواد ناشناخته‌ای مشترکاً باعث تولید سموم برای حیوانات، از جمله آدما میشن.»

نتایج تحقیق و تأثیراتش

نتیجه‌ی این تحقیق که تو نشریه‌ی «علم و فناوری محیط زیست» منتشر شده، نشون می‌ده که ترکیب‌های خاصی از مواد شیمیایی می‌تونن به‌طور مشترک روی فرایندهای حیاتی تو موجودات آبزی تأثیر بذارن که این تأثیرات از طریق ژن‌هاشون اندازه‌گیری میشه. ترکیب این مواد شیمیایی خطرات زیست‌محیطی ایحاد می‌کنه که ممکنه از خطرات ناشی از وجود هرکدوم‌شون به‌طور جداگانه بیشتر باشه.

تیم تحقیقاتی از میگوی آب (Daphnia) به‌عنوان موجودات آزمایشی تو این مطالعه استفاده کردن، چون این سخت‌پوست‌های کوچیک به تغییرات کیفیت آب خیلی حساس هستن و ژن‌های زیادی رو با گونه‌های دیگه به اشتراک می‌ذارن که اونا رو به شاخص‌های عالی برای شناسایی خطرات زیست‌محیطی تبدیل می‌کنه.

رویکرد نوآورانه تو شناسایی مواد سمی با استفاده از دافنی‌ها

دکتر شیاوجینگ لی، از دانشگاه بیرمنگام و نویسنده‌ی اصلی این مطالعه میگه: “رویکرد نوآورانه‌ی ما از دافنی به‌عنوان یه گونه‌ی نگهبان (sentinel) برای کشف مواد سمی بالقوه تو محیط زیست استفاده می‌کنه.” اون ادامه می‌ده: “با استفاده از روش‌های هوش مصنوعی، می‌تونیم شناسایی کنیم که کدوم زیرمجموعه‌های مواد شیمیایی ممکنه به ویژه برای حیات آبی مضر باشن، حتی تو غلظت‌های پایینی که معمولاً نگرانی ایجاد نمی‌کنن.”

دکتر جیائوری ژو، که اونم تو دانشگاه بیرمنگام کار می‌کنه و نویسنده‌ی هم‌اول این مقاله اس، و رهبری توسعه الگوریتم‌های هوش مصنوعی رو به‌عهده داشته، گفت: “رویکرد ما نشون می‌ده چطور روش‌های محاسباتی پیشرفته می‌تونن به حل چالش‌های زیست‌محیطی فوری کمک کنن. با تحلیل حجم وسیعی از داده‌های بیولوژیکی و شیمیایی به‌طور همزمان، می‌تونیم ریسک‌ها ی زیست‌محیطی رو بهتر درک کنیم و پیش‌بینی کنیم.”

پروفسور لوئیزا اورسینی، نویسنده‌ی ارشد دیگه این مطالعه، اضافه کرد: “نکته‌ی کلیدی نوآوری این مطالعه تو رویکرد داده‌محور و بدون تعصب ما به کشف اینه که غلظت‌های مرتبط با محیط زیست از ترکیبات شیمیایی چطور آسیب می‌زنن. این موضوع داره اکوتوکسیکولوژی سنتی رو به چالش می‌کشه و مسیر رو برای پذیرش مقررات گونه‌های نگهبان (sentinel) مثل دافنی، به‌همراه روش‌های جدید، هموار می‌کنه.”

دکتر تیموتی ویلیامز از دانشگاه بیرمنگام و نویسنده‌ی همکار این مقاله هم اشاره کرد: “معمولاً، مطالعات سم‌شناسی آبی یا از غلظت بالای یه ماده‌ی شیمیایی تکی برای تعیین پاسخ‌های بیولوژیکی دقیق استفاده می‌کنن یا فقط اثرات نهایی مثل مرگ و تغییر تو تولید مثل رو بعد از قرارگیری در معرض یه نمونه‌ی محیطی، تعیین می‌کنن. با این حال، این مطالعه یه زمینه‌ی جدید رو باز می‌کنه و به ما اجازه می‌ده که طبقه‌بندی‌های کلیدی از مواد شیمیایی رو که روی موجودات زنده تو یه ترکیب محیطی واقعی تو غلظت‌های نسبتاً پایین تأثیر می‌ذارن، شناسایی کنیم و همزمان تغییرات بیومولکولی ایجاد شده رو هم توصیف کنیم.”

یافته‌ها و تأثیراتشون رو حفاظت از محیط زیست

این یافته‌ها می‌تونن به بهبود حفاظت از محیط زیست کمک کنن از طریق:

• شناسایی ترکیبای شیمیایی ناشناخته‌ای که خطراتی برای حیات آبی دارن.
• امکان‌سنجی پایش جامع‌تر محیط زیست.
• حمایت از مقررات بهتر و آگاهانه‌تر برای تخلیه‌ی مواد شیمیایی به آبراه‌ها.

این تحقیق با حمایت جایزه‌ی همکاری بین‌المللی انجمن سلطنتی، برنامه‌ی تحقیق و نوآوری افق ۲۰۲۰ اتحادیه‌ی اروپا و برنامه‌ی نوآوری مردمی شورای تحقیقات محیط زیست طبیعی تأمین مالی شده.

“`