دمج الذكاء الاصطناعي وتقنيات التصوير تحت الماء لكشف أسرار محيطاتنا
مقدمة:
يُعد خليج مين في شمال شرق الولايات المتحدة أحد أكثر النظم البيئية البحرية تنوعًا بيولوجيًا على هذا الكوكب، حيث يضمّ حيتانًا وأسماك قرش وقناديل بحر ورنجة وبلانكتون ومئات الأنواع الأخرى. لكن هذا النظام البيئي الغني بالتنوع البيولوجي يخضع لتغيرات بيئية سريعة. فخليج مين يسخن بوتيرة أسرع من 99% من محيطات العالم، مما ينتج عنه عواقب لا تزال تتكشف.
مشروع LOBSTgER: تقنية جديدة للتصوير تحت الماء
تُشكل مبادرة بحثية جديدة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) Sea Grant، تُعرف باسم LOBSTgER (اختصارًا لـ Learning Oceanic Bioecological Systems Through Generative Representations)، خطوةً ثوريةً في مجال التصوير تحت الماء. يُجمع هذا المشروع بين الذكاء الاصطناعي وتقنيات التصوير تحت الماء لتسجيل حياة الكائنات البحرية المعرضة لهذه التغيرات، ومشاركتها مع الجمهور بطرق بصرية جديدة. ويقود المشروع كل من المصور تحت الماء والفنان الزائر في MIT Sea Grant، كيث إلينبوغن، وطالب الدكتوراه في الهندسة الميكانيكية في MIT، أندرياس مينتزلوبولوس. يهدف المشروع إلى استكشاف كيفية توسيع الذكاء الاصطناعي التوليدي لرواية القصص العلمية بالاعتماد على بيانات التصوير الميدانية.
الذكاء الاصطناعي التوليدي: آفاق جديدة في سرد القصص المرئية
تمامًا كما غيرت كاميرا القرن التاسع عشر قدرتنا على توثيق وعرض العالم الطبيعي – بالتقاط الحياة بتفاصيل غير مسبوقة وإظهار البيئات البعيدة أو الخفية – يُمثل الذكاء الاصطناعي التوليدي حدودًا جديدة في سرد القصص المرئية. فمثل التصوير الفوتوغرافي المبكر، يفتح الذكاء الاصطناعي مجالًا إبداعيًا ومفهوميًا، مما يُشكّل تحديًا لكيفية تعريفنا للمصداقية وكيفية توصيلنا للمنظورات العلمية والفنية.
مصدر البيانات و ضمان دقة النتائج:
في مشروع LOBSTgER، يتم تدريب النماذج التوليدية حصريًا على مكتبة مُنسقة من صور إلينبوغن الأصلية تحت الماء – حيث تتميز كل صورة بنية فنية ودقة تقنية وتحديد دقيق للأنواع وسياق جغرافي واضح. وبناءً على مجموعة بيانات عالية الجودة تستند إلى ملاحظات من العالم الحقيقي، يضمن المشروع أن تحتفظ الصور الناتجة بالنزاهة البصرية والأهمية البيئية. بالإضافة إلى ذلك، تم بناء نماذج LOBSTgER باستخدام شفرة مخصصة طورها مينتزلوبولوس لحماية العملية والمخرجات من أي تحيزات محتملة من البيانات أو النماذج الخارجية. ويعتمد الذكاء الاصطناعي التوليدي في LOBSTgER على التصوير الفوتوغرافي الحقيقي، مما يُوسّع من مفردات الباحثين البصرية لتعزيز ارتباط الجمهور بالعالم الطبيعي.
التكامل بين الفن والعلم والتكنولوجيا:
يُعمل مشروع LOBSTgER في نقطة تقاطع الفن والعلم والتكنولوجيا. ويستمد المشروع من اللغة البصرية للتصوير الفوتوغرافي، والدقة الرصدية لعلوم البحار، والقوة الحسابية للذكاء الاصطناعي التوليدي. من خلال توحيد هذه التخصصات، لا يطور الفريق طرقًا جديدة لتصوير الحياة البحرية فحسب، بل يعيد أيضًا تصور كيفية سرد القصص البيئية. يجعل هذا النهج التكاملي من LOBSTgER أداة بحث وتجربة إبداعية – تعكس تقليد MIT الراسخ في الابتكار متعدد التخصصات.
التحديات والصعوبات في التصوير تحت الماء:
يُعرف التصوير تحت الماء في مياه الساحل في نيو إنجلاند بصعوبته الشديدة. فإنّ محدودية الرؤية، وترسب الرواسب، والفقاعات، وحركة الحياة البحرية التي لا يمكن التنبؤ بها، كلها تشكل تحديات مستمرة. على مدى السنوات القليلة الماضية، تغلب إلينبوغن على هذه التحديات، وهو يبني سجلًا شاملاً للتنوع البيولوجي في المنطقة من خلال مشروع “Space to Sea: Visualizing New England’s Ocean Wilderness”. توفر هذه المجموعة الكبيرة من الصور تحت الماء الأساس لتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي التوليدي في LOBSTgER. تغطي الصور زوايا متنوعة، وظروف إضاءة، وسلوكيات حيوانات، مما ينتج عنه أرشيف مرئي مُذهل فنياً ودقيقًا بيولوجيًا.
نماذج الانتشار المُخصصة:
تم تدريب نماذج الانتشار المُخصصة في LOBSTgER على تكرار ليس فقط التنوع البيولوجي الذي وثقه إلينبوغن، بل أيضًا الأسلوب الفني الذي استخدمه لالتقاطه. من خلال التعلم من آلاف الصور الحقيقية تحت الماء، تدرك النماذج تفاصيل دقيقة مثل تدرجات الإضاءة الطبيعية، وتلوين الأنواع المحددة، وحتى الملمس الجوي الذي تُحدثه الجسيمات العالقة والضوء المنكسّر. والنتيجة هي صور لا تبدو دقيقة بصريًا فحسب، بل تبدو غامرة ومؤثرة.
إمكانيات النماذج:
يمكن للنماذج توليد صور جديدة اصطناعية، ولكنها دقيقة علميًا بشكل غير مشروط (أي لا تتطلب مدخلات/إرشادات من المستخدم)، وتعزيز الصور الحقيقية بشكل مشروط (أي توليد صورة من صورة). من خلال دمج الذكاء الاصطناعي في سير عمل التصوير، سيتمكن إلينبوغن من استخدام هذه الأدوات لاستعادة التفاصيل في المياه العكرة، وضبط الإضاءة لتسليط الضوء على المواضيع الرئيسية، أو حتى محاكاة مشاهد يصعب التقاطها في الميدان. يعتقد الفريق أيضًا أن هذا النهج قد يفيد المصورين تحت الماء ومحرري الصور الآخرين الذين يواجهون تحديات مماثلة. تم تصميم هذه الطريقة الهجينة لتسريع عملية الإعداد وتمكين رواة القصص من بناء سرد مرئي أكثر اكتمالًا واتساقًا للحياة تحت السطح.
أمثلة على الصور:
في سلسلة رئيسية واحدة، التقط إلينبوغن صورًا عالية الدقة لقناديل البحر ذات الخصلات، وأسماك القرش الزرقاء، والكركند الأمريكي، وسمكة الشمس المحيطية (Mola mola) أثناء الغوص الحر في المياه الساحلية. يقول إلينبوغن: “إن الحصول على مجموعة بيانات عالية الجودة ليس بالأمر السهل. إنه يتطلب غوصات متعددة، وفرص ضائعة، وظروفًا لا يمكن التنبؤ بها. لكن هذه التحديات جزء مما يجعل الوثائق تحت الماء صعبة ومجزية في نفس الوقت.”
تطوير النماذج:
طور مينتزلوبولوس شفرة أصلية لتدريب عائلة من نماذج الانتشار الكامنة لـ LOBSTgER تستند إلى صور إلينبوغن. يتطلب تطوير مثل هذه النماذج مستوىً عالٍ من الخبرة التقنية، وتدريب النماذج من الصفر عملية معقدة تتطلب مئات الساعات من الحساب والضبط الدقيق لمعلمات التشغيل.
عملية متوازية:
يعكس المشروع عملية متوازية: توثيق ميداني من خلال التصوير وتطوير النموذج من خلال التدريب المتكرر. يعمل إلينبوغن في الميدان، ويلتقط لقاءات نادرة وعابرة مع الحيوانات البحرية؛ ويعمل مينتزلوبولوس في المختبر، ويترجم تلك اللحظات إلى سياقات تعلم آلي يمكنها توسيع اللغة البصرية للمحيط وإعادة تفسيرها.
يقول مينتزلوبولوس: “الهدف ليس استبدال التصوير الفوتوغرافي، بل هو البناء عليه وتكميله – جعل غير المرئي مرئيًا، ومساعدة الناس على رؤية التعقيد البيئي بطريقة تتردد صداها عاطفيًا وفكريًا. تهدف نماذجنا إلى التقاط الواقعية البيولوجية فحسب، بل أيضًا الشحنة العاطفية التي يمكن أن تدفع المشاركة والعمل في العالم الحقيقي.”
المستقبل:
يشير LOBSTgER إلى مستقبل هجين يدمج الملاحظة المباشرة مع التفسير التكنولوجي. الهدف طويل الأمد للفريق هو تطوير نموذج شامل يمكنه تصور مجموعة واسعة من الأنواع الموجودة في خليج مين، وفي النهاية، تطبيق طرق مماثلة على النظم البيئية البحرية في جميع أنحاء العالم.
يقترح الباحثون أن التصوير الفوتوغرافي والذكاء الاصطناعي التوليدي يشكلان استمرارية، بدلاً من صراع. يلتقط التصوير الفوتوغرافي ما هو موجود – الملمس والضوء وسلوك الحيوان أثناء اللقاءات الفعلية – بينما يُوسّع الذكاء الاصطناعي هذه الرؤية لما هو أبعد من ما يُرى، نحو ما يمكن فهمه أو استنتاجه أو تخيله بناءً على البيانات العلمية والرؤية الفنية. معًا، يوفران إطارًا قويًا لنقل العلم من خلال صنع الصور.
في منطقة تتغير فيها النظم البيئية بسرعة، يصبح فعل التصوير أكثر من مجرد توثيق. يصبح أداة للوعي والمشاركة، وفي النهاية، الحفاظ على البيئة. ما زال LOBSTgER في مراحله الأولى، ويتطلع الفريق إلى مشاركة المزيد من الاكتشافات والصور والرؤى مع تطور المشروع.
صورة توضيحية: الصورة اليسرى تم إنشاؤها باستخدام نماذج LOBSTgER غير المشروطة، والصورة اليمنى حقيقية.
للمزيد من المعلومات، يُرجى التواصل مع كيث إلينبوغن وأندرياس مينتزلوبولوس.
اترك تعليقاً