يعمل باحثون من معهد البوليتكنيك ومعهد العلوم الطبيعية والدقيقة بجامعة جنوب الأورال الحكومية على تطوير نظام لتقييم وتوقع تشتت انبعاثات المواد الضارة من المركبات في هواء المدينة. يعمل نظام التحكم الديناميكي في الانبعاثات «AIMS-Eco» في الوقت الفعلي ويأخذ في الاعتبار تأثير التنمية الحضرية وعوامل الأرصاد الجوية عند حساب مستوى التلوث. حاليًا ، يتم نشر نظام AIMS-Eco في أكثر من 20 تقاطعًا في بيرم وسانت بطرسبرغ وتشيليابينسك.
يراقب النموذج المطور ديناميكيات التغيرات في جودة الهواء الجوي في الحوض الجوي لشبكة الطرق في المدن بناءً على استخدام كاميرات مراقبة الفيديو في الشوارع ، والتي تُستخدم كأجهزة استشعار رقمية. يعتمد جمع البيانات على مبدأ تقنيات إنترنت الأشياء (إنترنت الأشياء) ، والتي يستخدمها العلماء في استخدام البنية التحتية للاتصالات السلكية واللاسلكية الحالية ومحطات الأرصاد الجوية والمراقبة البيئية.
««على مدى السنوات القليلة الماضية ، ظهرت الأساليب القائمة على الذكاء الاصطناعي باعتبارها أكثر الأساليب الواعدة للتنبؤ بتلوث الهواء. ومع ذلك ، فإن الأبحاث الحالية القائمة على تطبيق التعلم الآلي للتنبؤ بجودة الهواء تقوم ببساطة بتدريب شبكة عصبية للتحكم في تركيز تلوث الهواء بالساعة. يركز تطويرنا على مراقبة حالة الانبعاثات عبر الإنترنت»,- يوضح فلاديمير شيبليف ، مدير المشروع ، دكتوراه ، أستاذ مشارك في «قسم نقل السيارات».
تم بناء نظام المراقبة على أساس الحصول على بيانات ضخمة عن حالة التغيرات في الانبعاثات من مصادر التلوث النقطية ورصد ديناميكيات عامل الأرصاد الجوية.
في هذه الدراسة ، ركز الباحثون على تدريب الشبكات العصبية المتكررة LSTM. تتواءم الشبكة العصبية الصناعية مع مهمة تحسين دقة التنبؤ بالانبعاثات من المركبات وعددها وتركيزها. يحدث استخراج سريع للبيانات من تدفقات الفيديو باستخدام شبكة عصبية تلافيفية (RNN). يوفر مراقبة في الوقت الحقيقي وسجل البيانات. تتيح لنا هذه الميزة تطوير بنية LSTM معقدة باستخدام خوارزميات التعلم الذاتي. للتعلم العميق للشبكات العصبية ، تم استخدام مجمع كمبيوتر«الكمبيوتر العصبي الصناعي بجامعة جنوب الأورال الحكومية».
النهج المقترح هو انتقال أساسي من قياس الانبعاثات باستخدام أجهزة الاستشعار التناظرية إلى الحلول الرقمية الفعالة من حيث التكلفة ، والتي تكون بياناتها أكثر دقة وغنية بالمعلومات. في عملية البحث ، حصل علماء جامعة جنوب الأورال الحكومية على براءة اختراع المنهجية ، وعلى أساس اتفاقيات الترخيص ، يقومون بتوسيع شبكة المنشورات باستمرار ، والتي سيصل عددها إلى 21 في المستقبل القريب.
««ننشر سنويًا في مجلات رفيعة المستوى (Q1) مفهرسة في قواعد البيانات السينتومترية الدولية. علاوة على ذلك ، في مايو 2023 ، قبلت عرضًا من مجلة Mathematic (TOP-10 WoS) لأصبح محرر العدد الخاص «المحاكاة والتحسين في النقل الحضري والبيئة». ستسمح المشاركة في العدد الخاص للزملاء باجتياز مراجعة مبسطة ، وبالنظر إلى المستويات العالية من البحث وأهمية النشر بالنسبة للمجتمع العلمي ، سيحصلون على خصم بنسبة 25-75% »,— كما يقول فلاديمير شيبليف.
تم دعم المشروع بمنحة من مؤسسة العلوم الروسية في عام 2022 وفي إطار المشروع الاستراتيجي «البيئة - التكتل البيئي ما بعد الصناعي» لبرنامج «الأولوية 2030».
جامعة جنوب الأورال الحكومية - هي جامعة للتحولات الرقمية ، حيث يتم إجراء البحوث المبتكرة في معظم المجالات ذات الأولوية لتطوير العلوم والتكنولوجيا. وفقًا لاستراتيجية التطور العلمي والتكنولوجي لروسيا الاتحادية ، تركز الجامعة على تطوير مشاريع علمية كبيرة متعددة التخصصات في مجال الصناعة الرقمية وعلوم المواد والبيئة. في عام 2021 ، فازت جامعة جنوب الأورال الحكومية بالمسابقة في إطار برنامج «الأولوية 2030». تؤدي الجامعة وظائف مكتب المشروع الإقليمي لمركز الأورال العلمي والتربوي الأقاليمي على المستوى العالمي، والذي تم تصميمه لحل مهام المشروع الوطني «العلوم والجامعات».