راه‌اندازی آزمایشگاه «علم داده در علوم زمین» در مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران

دانشیار مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، از راه‌اندازی آزمایشگاه علم داده در علوم زمین در مؤسسه ژئوفیزیک خبر داد و گفت: این آزمایشگاه به‌منظور تأمین نیازهای استراتژیک کشور در این حوزه محاسباتی و مهم و با هدف مجتمع‌سازی داده‌های سیستم‌های سنسوری و غیر سنسوری برای پاسخ نیازهای مرتبط مهندسان و دانشمندان علوم زمین تأسیس شد.

کد خبر: ۶۵۶۸۳۶

تاریخ: ۰۱ مهر ۱۴۰۲ - ۱۰:۱۴

دکتر حسین هاشمی، مدیر آزمایشگاه علم داده در علوم زمین در گفت‌وگو با ایران اکونومیست، جذب تحقیقات دانشجویی و صنعتی مرتبط و ارائه محصول نرم‌افزاری متناسب با نیاز محققان را از اهداف اولیه تأسیس و راه‌ندازی این آزمایشگاه برشمرد و افزود: ‌انتظار می‌رود تا در گام‌های بعدی بتوان سامانه برخطی از داده‌ها و فراداده‌های این آزمایشگاه تهیه شود و در اختیار محققان و مدیران قرار گیرد تا در تصمیم‌سازی‌های مهم کشوری نقش بیشتری ایجاد شود.

وی ابراز امیدواری کرد که با حمایت همکاران صنعت، دانشگاه بتواند بار دیگر در ارائه راهکارهای دانش‌بنیان بومی برای حل مسائل عمده کشور گام اساسی بردارد.

دانشیار مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران با بیان این‌که رویکرد جدید علمی در سال‌های اخیر مبتنی بر زایش میان رشته‌ای‌ها برای مطالعه یک پدیده جهانی رو به گسترش بوده است، افزود: این مهم وقتی اهمیت می‌یابد که تبدیل داده‌های حاصل از سنسورها به دستیابی اطلاعات ارزشمندی برای مدیران و کارشناسان منجر شود.

هاشمی با بیان این‌که مطالعه جامع کره زمین و شناخت آن به‌عنوان محل زندگی بشر، اهمیت بالقوه‌ای برای دانشمندان حوزه علوم زمین و مهندسی و نیز دولتمردان دارد، ادامه داد: بسیاری از محافل علمی بین‌المللی مانند انجمن اروپایی دانشمندان و مهندسان علوم زمین(EAGE) از سالیان پیش تأسیس شده و با برگزاری همایش‌های سالیانه و مجلات مرتبط دید صاحب‌نظران حوزه علوم زمین را به پاسخ مدل یکپارچه زمین (Unified Earth Model) تقویت کردند.

نمایی از یک سیستم  هوشمند یادگیری ماشین با ارتباط بین کاربر و داده برای کلاسه‌بندی

مدیر آزمایشگاه علم داده در علوم زمین در مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، گفت: از سوی دیگر ابزارهای علم داده (Data Science) مبتنی بر هوش محاسباتی و یادگیری ماشین در سال‌های اخیر با تلفیق داده‌های مختلف و ایجاد یک اطلاعات از داخل داده‌های برداشت شده، راه سریعی را در ارائه مدل یکپارچه زمین طی کردند. می‌توان به برخی مثال‌های مهم ایجاد یک فراداده یا اطلاعات از داده‌های برداشت شده یا داده‌های موجود اشاره کرد.

هاشمی در ادامه با ذکر مثال‌هایی درباره کاربردهای علم داده‌ها در علوم زمین، توضیح داد: در پیش‌نشانگری زمین‌لرزه داده‌های مختلف (گاز رادون اندازه‌گیری شده از درزه و شکاف‌های گسل، تغییرات آب و هوایی، برداشت‌های زمینی و ماهواره‌ای جابجایی‌های زمین، زمین‌لرزه‌های کوچک‌تر و ... ) می‌توانند با هم ترکیب شوند (ترکیب داده‌ها) و یک مدل پیش‌نشانگری نزدیک به واقعیت را ارائه دهند.

وی ادامه داد: همچنین با استفاده از علم داده‌ها در مطالعات اکتشاف کانسار و معدن، می‌توان داده‌های اطلاعات مکانی، نقشه‌های زمین‌شناسی، اطلاعات ژئوفیزیکی و موارد دیگر مدل معدن کانی مورد نظر را به‌دست آورد. در مطالعات اکتشاف نفت و گاز، هم مهم‌ترین مسأله ایجاد یک مدل اکتشافی از پوسته بالایی زمین تا عمق حدود ۱۰ کیلومتر است که با تجمیع داده‌های لرزه‌نگاری، گرانی‌سنجی، مغناطیس‌سنجی و داده‌های محاسباتی مهندسی نفت می‌توان بهترین محل برای حفاری مورد نیاز را به‌دست آورد.

دانشیار مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران با ارائه مثالی دیگر درباره کاربرد علم داده‌ها در مطالعات شهرسازی و عمران، گفت: داشتن مدل اطلاعات ساختمان (BIM) از تأسیسات زیر سطحی تا اطلاعات سازه‌ای از تجمیع اطلاعات نقشه‌های مختلف، مسیر قنوات، کانال تأسیسات و نقشه‌های اطلاعات مکانی به دست می‌آید. در آب و هواشناسی کاربردی هم نیازمند تجمیع داده‌های ایستگاه‌های مربوطه در قالب سری‌های زمانی دما، بارش، فشار، باد و ... هستیم که می‌تواند مورد استفاده شرکت‌های مختلف نفتی تا هواپیمایی قرار گیرد.

هاشمی افزود: از سوی دیگر، ابزارهای علم داده امکان پیش‌پردازش و بهنجارش داده‌ها، با حد تفکیک متفاوت زمانی، مکانی و آموزش آن‌ها با مثال‌ها (برچسب‌ها) و الگوهای موجود را در قالب یک سیستم هوشمند تشخیص الگو با ابزارهای کلاسیک آماری تا یادگیری مبتنی بر شبکه‌های عصبی عمیق فراهم می‌کند.

وی با بیان این‌که استفاده صحیح از این تکنیک مهندسی (علم داده‌ها) در کنار سازوکارهای دیگر چون روش‌های کنترل و مدل‌سازی می‌تواند باعث ایجاد بسیاری از کاربردهای متفاوت برای جامعه شود، تصریح کرد: به‌عنوان مثال دیگر نگران گم شدن نقشه تأسیسات یک سازه یا کارخانه نخواهیم بود، چون نسخه تغییریافته آن تحت‌تنش‌های زیر سطحی یا فرونشست احتمالی نیز علاوه‌بر نسخه اولیه تأسیسات در دسترس است.

مدیر آزمایشگاه علم داده در علوم زمین در مؤسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، با بیان این‌که تکان نشست و برخاست هواپیما از باند فرودگاه و تغییر در اطلاعات زیر سطحی باند، یافتن محدوده ریزش سنگ در جاده‌های کوهستانی و فصول سرد و نیز یافتن نقاط مستعد سیلاب به‌صورت آنی و محلی، از دیگر کاربردهای علم داده‌ها(دیتا) در علوم زمین بشمار می‌رود، خاطرنشان کرد: از دیگر موارد و کاربردهای علم داده‌ها در علوم زمین می‌توان به تعیین گستره آتش‌سوزی در جنگل‌ها، تغییر مسیر حفاری مته در زیر سطح برای ازدیاد برداشت نفت و گاز، نقشه‌های برخط ذخیره معادن کشور، تعیین مناطق مستعد فرونشست و خوشه‌بندی آن‌ها برای طرح‌های استانی و سیاست‌گذاری کلان کشوری اشاره کرد.

هاشمی یادآور شد: همچنین تعیین ضخامت لایه بالاست راه‌آهن و کنترل سلامت ریل، پایش مستمر سلامت سازه (SHM) و ارائه راهکارهای سریع برای حل مشکل، تعیین و پایش مستمر گستره مناطق مستعد رانش زمین و روان‌شدگی خاک به‌خصوص در مناطق نزدیک رودخانه‌ها و شیب‌های تند و بسیاری از موارد دیگر در قالب مطالعات علم داده در علوم زمین امکانپذیر است. با این گستره کاربرد انتظار می‌رود همکاران دستگاه‌های اجرایی و بخش خصوصی در حمایت معنوی و مادی از این آزمایشگاه تازه تأسیس اهتمام ورزند.

وی خاطرنشان کرد: انتظار می‌رود تا نیازهای جامعه که علم داده در علوم زمین می‌تواند آن را پاسخ دهد، به‌صورت روزمره افزایش یابد و این رشد سریع در کاهش بحران و افزایش توانمندی افراد جامعه مؤثر است.