AI će naučnicima iz Srbije pomoći da predvide poplave i tako spriječe katastrofe

Utjecaj klimatskih promjena i ljudskog nemara prema prirodi iz godine u godinu je u svijetu sve izraženiji, a poplave širom planete svake godine odnose brojne živote i nanose višemilionske štete. Takvog scenarija nije pošteđena ni regija zapadnog Balkana, a gotovo svaka zemlja nekadašnje Jugoslavije proteklih godina bila je pogođena ogromnim smrtonosnim poplava, dok se još zbrajaju štete u Bosni i Hercegovini, Srbiji, Hrvatskoj…

Kako bi građanima pružili bolju šansu da se izbore s ovim učestalim problemima, naučnici Instituta za vještačku inteligenciju Srbije odlučili su iskoristiti ogromne mogućnosti vještačke inteligencije kako bi kroz EU Horizon projekt ARTIFACT napravili modele koji bi prognozirali poplave i potencijalno spriječili nove katastrofe.

Dr. Veljko Prodanović, viši naučni saradnik u Institutu za vještačku inteligenciju Srbije i član istraživačke grupe “Green AI”, pojašnjava da projekt ARTIFACT (ARTificial Intelligence for Flood Resilient Infrastructure – Vještačka inteligencija za infrastrukturu otpornu na poplave) ima za cilj primjenu inovativnih rješenja zasnovanih na vještačkoj inteligenciji (AI) i prirodom inspiriranim sistemima (Nature-Based Solutions, NBS) kako bi se unaprijedila otpornost gradova na poplave izazvane klimatskim promjenama. On navodi da projekat nastoji razviti brze i precizne modele predikcije poplava koji će pomoći u sprečavanju štetnih efekata ekstremnih vremenskih nepogoda u urbanim sredinama koje su naročito ugrožene usljed urbanizacije i gubitka prirodnih površina koje mogu da apsorbiraju višak vode.

U okviru tog projekta razvit će se napredni modeli vještačke inteligencije za predviđanje obima, brzine i ekstenzije poplava, koristeći velike podatke o hidrološkim i klimatskim faktorima.

Prodanović navodi da se vještačka inteligencija koristi zbog svoje sposobnosti da brzo analizira ogromne količine podataka i kreira prognoze u realnom vremenu, što može omogućiti brze intervencije koje će umanjiti štetu od poplava. Uz to, projekat kombinira ta rješenja sa zelenim, prirodom inspiriranim rješenjima, kao što su zeleni krovovi, kišni vrtovi i drugi prirodni sistemi koji pomažu u apsorbiranju vode i smanjenju rizika od poplava.

“Ovaj pristup nije samo inovativan u pogledu upotrebe tehnologije, već i doprinosi održivijem urbanom razvoju, pošto prirodna rešenja pomažu u smanjenju zagađenja i poboljšanju ekoloških uslova u gradovima. Na ovaj način, ARTIFACT je projektovan da pruži efikasne, održive i dugoročne metode za smanjenje šteta od poplava u urbanim sredinama širom Evrope”.

Multidisciplinarni pristup i razmjena stručnosti

Uporedo s naučnim istraživanjima na projektu, ARTIFACT ima za cilj i razvoj naučnog i administrativnog kapaciteta Instituta za veštačku inteligenciju Srbije (IVI), pojašnjava Prodanović, predviđajući zapošljavanje i trening kako mladih, tako i iskusnijih istraživača i administrativnog osoblja.

“Ideja je da kroz ovaj projekat IVI postane konkurentniji na evropskoj i svetskoj naučnoj sceni, ali i da oformi tim ljudi koji mogu da urade transfer istraživačkog znanja ka industriji, donosiocima odluka u državnim organima i opštoj javnosti.”

Kako bi rješenje bilo što učinkovitije, naučnici iz Srbije u okviru projekta udružuju snage sa stručnjacima nekih od vodećih evropskih naučnih institucija.

Dr. Prodanović govori da u projektu ARTIFACT učestvuju četiri ključna partnera iz različitih evropskih zemalja, što doprinosi multidisciplinarnom pristupu i razmjeni stručnosti.

“Projekat koordinira Institut za veštačku inteligenciju Srbije koji je osnovan 2021. godine s ciljem da bude vodeća institucija u regionu u primeni AI tehnologija u različitim oblastima, uključujući i rešavanju ekoloških i urbanističkih problema.”

Tako su projektni partneri Tehnički univerzitet u Delftu (TU Delft) u Nizozemskoj, koji je jedan od najuglednijih univerziteta na svijetu u oblasti inženjeringa i AI (u top deset svjetskih institucija u oblasti vodnog inženjerstva), koji će doprinijeti projektom kroz razvoj AI modela i sistema za automatsko otkrivanje poplavnih rizika.

U projekt je uključen i IHE Delft Institut za obrazovanje u oblasti voda u Nizozemskoj, koji je vodeći edukativni institut specijaliziran za pitanja upravljanja vodnim resursima, kaže Prodanović, koji navodi da će IHE Delft pružiti stručnost u domenu obrazovanja i razvijanja održivih rješenja za upravljanje poplavama.

Osim nizozemskih partnera u projekt je uključeni i njemački Hamburški univerzitet za tehnologiju (TUHH), specijaliziran za upravljanje rizicima od poplava i održivost. TUHH će doprinijeti kroz svoje znanje u saradnji sa industrijskim partnerima i tehnologijama za povećanje otpornosti na poplave.

Prodanović napominje da su partneri pažljivo odabrani zbog njihovog iskustva u oblastima koje su ključne za uspjeh ARTIFACT-a, a to su vještačka inteligencija, upravljanje poplavama, prirodom inspirirana rješenja i održivi razvoj.

Završno rješenje bi trebalo da unaprijedi trenutne metode koje se koriste u borbi s poplavama.

Značajna razlika u odnosu na konvencionalne pristupe

Dr. Prodanović pojašnjava da realizacija projekta ARTIFACT predviđa primjenu kombiniranih metoda vještačke inteligencije i prirodnih rješenja što se značajno razlikuje od konvencionalnih pristupa koji se oslanjaju isključivo na fizičke modele poplava.

“Tradicionalni modeli koriste fizička pravila za simulaciju poplava, ali su često spori i zahtevaju veliku računarsku snagu. S druge strane, AI modeli koje ARTIFACT razvija omogućavaju analizu u realnom vremenu i brže reagovanje na vanredne situacije, smanjujući vreme potrebno za donošenje odluka u kriznim situacijama.”

Kako kaže, jedna od glavnih inovacija ARTIFACT-a je upotreba modela vještačke inteligencije informiranih fizičkim zakonima.

“Ovi modeli kombinovaće teorijske i empiričke podatke o hidrologiji, čime će biti precizniji i prilagođeniji specifičnim potrebama različitih urbanih sredina. Uz to, projekat će koristiti sistem agent-baziranog modeliranja za istraživanje različitih scenarija primene prirodnih rešenja i integraciju sa postojećom infrastrukturom. Ovaj pristup omogućava detaljnu analizu efekata svake kombinacije rešenja pre nego što se primeni u stvarnom svetu.”

Primjenom ovih rješenja, pojašnjava Prodanović, projekat će doprinijeti i urbanom planiranju kroz integraciju zelenih rješenja i sistema za prikupljanje kišnice, koji smanjuju opterećenje kanalizacijskih sistema. Na ovaj način, ARTIFACT se razlikuje od postojećih metoda i predstavlja savremeni, ekološki prihvatljiv pristup upravljanju poplavama, dodaje.

S obzirom da su zemlje regije iz godine u godinu sve češće pogođene poplavama, dobra vijest je da bi rješenje stručnjaka iz Srbije i njihovih evropskih kolega trebalo biti dostupno u narednim godinama.

Projekat ARTIFACT je planiran kao trogodišnja inicijativa koja uključuje faze istraživanja, razvoja, testiranja i implementacije AI modela i NBS rješenja za gradsku infrastrukturu, pojašnjava Prodanović. Tokom prve dvije godine projekta, istraživači će raditi na razvoju i testiranju prototipa AI modela u simulacijskim uvjetima, što će biti praćeno pilot-projektima u specifičnim urbanim sredinama koje su sklone poplavama. U trećoj godini, ARTIFACT modeli će se testirati u različitim urbanim uvjetima kako bi se evaluirale njihove performanse i efikasnost u različitim scenarijima poplava.

Nisu ograničeni samo na Srbiju

Dobra vijest za građane zemalja regije jeste da završno rješenje neće biti ograničeno samo na Srbiju.

Dr. Prodanović govori da je konačni cilj projekta da do kraja njegovog trajanja razvijeni modeli budu spremni za širu primjenu u gradovima širom Srbije, Balkana, ali i ostatka Evrope. Praktična primjena projekta omogućit će gradskim upravama i službama za vanredne situacije da koriste ARTIFACT modele za predviđanje i smanjenje štete od poplava, čime bi se omogućilo da se projekat implementira u praksi ubrzo po završetku inicijalne faze istraživanja.

“Sama primena u aktuelnim mjerama za zaštitu od poplava, međutim, još uvek nije dogovorena, ali će naš tim vredno komunicirati sa donosiocima odluka da primena u Srbiji zaživi u što kraćem roku.”

On dodaje da je ARTIFACT osmišljen kao projekat sa regionalnim i evropskim utjecajem, iako ga provodi Institut za veštačku inteligenciju Srbije. Jedan od glavnih ciljeva je da rješenja i modeli razvijeni kroz ovaj projekat budu dostupni i prilagodljivi različitim urbanim sredinama, kako u Srbiji, tako i u drugim zemljama koje se suočavaju sa sličnim izazovima.

“Upravo zato ARTIFACT koristi otvorene standarde i principe otvorene nauke kako bi svi razvijeni modeli, podaci i kodovi bili javno dostupni preko online platforme i drugih repozitorijuma. Na taj način, modeli razvijeni kroz ARTIFACT moći će da se primene i prilagode specifičnim potrebama drugih gradova i regiona. Pored toga, kroz uspostavljanje Blue-Green AI Hub-a na IVI, ARTIFACT će uspostaviti mrežu saradnje sa različitim industrijskim partnerima, ali i donosiocima odluka i građanima, čime će dodatno proširiti uticaj projekta van granica Srbije. Blue-Green AI Hub će, takođe, imati zadatak da kontinuirano edukuje i komunicira sa javnošću o važnosti i mogućim primenama ovog, ali i budućih istraživanja koje se obavljaju na Institutu za veštačku inteligenciju Srbije.”

Javnost kako u regiji tako i u ostatku svijeta s određenim strahom gleda na upotrebu vještačke inteligencije, prije svega u svakodnevnom životu, a upravo bi rješenje iz Srbije moglo donekle promijeniti negativne stavove.

Prodanović navodi da strah od vještačke inteligencije često proizlazi iz nedovoljnog poznavanja njene primjene i potencijalnih prednosti.

“Projekti kao što je ARTIFACT pokazuju pozitivan doprinos koji AI može imati za društvo, naročito kada se koristi za rešavanje ekoloških i infrastrukturnih izazova. ARTIFACT pokazuje kako AI može pomoći u sprečavanju prirodnih katastrofa, zaštiti ljudskih života i imovine i doprineti održivom razvoju urbanih sredina.”

Doprinos većem povjerenju javnosti u AI

Ipak, napominje da se AI u ARTIFACT-u koristi kao alat za analizu podataka i predviđanje prirodnih pojava, a ne kao zamjena za ljudske odluke. Njegova uloga je da omogući brže i preciznije informacije koje pomažu donosiocima odluka i hitnim službama u kriznim situacijama. Osim toga, dodaje, ARTIFACT projekat poštuje stroge etičke standarde u primjeni AI tehnologija i koristi samo podatke koji su vezani za hidrologiju i meteorologiju, čime se eliminiraju rizici vezani za privatnost i sigurnost podataka.

“Projekat na ovaj način može doprineti većem poverenju javnosti u upotrebu AI za opšte dobro.”

Osim što razvijaju sredstvo koje će potencijalno pomoći milionima građana regije i šire, stručnjaci iz Srbije su svjesni i značaja za njihov matični institut da budu dio ovog projekta.

“Učešće u projektu ARTIFACT je od ključnog značaja za IVI, jer omogućava Institutu da unapredi svoju stručnost u oblasti primene AI u ekološkim i infrastrukturnim rešenjima. Projekat, takođe, daje mogućnost saradnje sa nekim od vodećih istraživačkih institucija u Evropi, kao što su TU Delft, IHE Delft, i TUHH, što dodatno jača istraživački potencijal Instituta i omogućava mu da postane lider u regionu u primeni veštačke inteligencije za rešavanje problema poplava i upravljanja vodnim resursima”, kaže Prodanović.

Uz to, dodaje, kroz ARTIFACT, Institut može ojačati svoje administrativne kapacitete i poboljšati stručnost u upravljanju istraživačkim projektima i međunarodnim partnerstvima.

“Ova iskustva su dragocena ne samo za buduće projekte u okviru Horizont programa, već i za dugoročni razvoj Instituta kao istraživačkog centra od regionalnog značaja, između ostalog, u oblasti primene veštačke inteligencije za razvoj zelenih tehnologija.”