AI và ảnh vệ tinh - Giúp lập bản đồ hoạt động trên đại dương

Trên toàn thế giới, các ngành công nghiệp sống dựa vào đại dương như ngư nghiệp, vận chuyển và sản xuất năng lượng tái tạo ít nhất sinh ra 1,5 nghìn tỷ USD cho hoạt động kinh tế mỗi năm và tạo ra 31 triệu việc làm. Giá trị này tăng theo cấp số nhân trong 50 năm qua, và dự kiến sẽ tăng gấp đôi vào năm 2030.

Sự minh bạch trong việc giám sát tăng trưởng này là rất quan trọng để ngăn chặn suy thoái môi trường, khai thác quá mức nguồn lợi thủy sản và biển cả, cũng như các hành vi trái pháp luật như đánh bắt cá bất hợp pháp và buôn bán người. Thông tin mở cũng sẽ giúp các quốc gia có khả năng quản lý tốt và hiệu quả hơn những nguồn tài nguyên đại dương quan trọng. Song, đại dương quá mênh mông khiến các nhà quản lý khó mà theo dõi được các hoạt động công nghiệp trên quy mô rộng.

Giờ đây, một nghiên cứu mới trên tạp chí Nature đã đưa ra một phương pháp kết hợp hình ảnh vệ tinh, dữ liệu GPS của tàu và trí tuệ nhân tạo giúp phát hiện các hoạt động công nghiệp của con người trên biển trong khoảng thời gian năm năm. Chủ trì nghiên cứu là các nhà nghiên cứu tại Global Fishing Watch, cộng tác với các nhà khoa học tại Đại học Duke, Đại học California Santa Barbara và SkyTruth.

Nhận thấy vô cùng nhiều hoạt động diễn ra bên ngoài phạm vi giám sát công cộng, họ đã tạo ra một bản đồ và dữ liệu mới nhằm cung cấp bức tranh công khai toàn diện nhất về việc khai thác đại dương.

Hoạt động trong bóng tối

Các nhà khoa học xây dựng nghiên cứu dựa trên công nghệ đã có sẵn. Chẳng hạn, có nhiều con tàu mang theo một thiết bị gọi là hệ thống nhận dạng tự động (hay AIS), nó tự động phát đi nhận dạng, vị trí, hải trình và tốc độ của tàu. Những thiết bị này liên lạc với nhau trong phạm vi gần để nâng cao nhận thức tình huống và giảm nguy cơ va chạm tàu trên biển. Chúng cũng truyền tới các bộ phận tiếp sóng trên bờ và vệ tinh, ta có thể dùng thiết bị này để giám sát hoạt động đánh bắt cá và giao thông hàng hải.

Tuy nhiên, hệ thống AIS có điểm mù. Không phải con tàu nào cũng lắp đặt thiết bị này, một số khu vực có khả năng thu tín hiệu AIS kém, những con tàu tham gia và hoạt động bất hợp pháp có thể vô hiệu hóa thiết bị này hoặc giả mạo chương trình phát vị trí. Để tránh những vấn đề nêu trên, một số chính phủ yêu cầu các tàu đánh cá sử dụng hệ thống giám sát tàu độc quyền, song dữ liệu vị trí tàu gần đó thường được giữ bí mật.

Một số công trình ngoài khơi, chẳng hạn như giàn khoan dầu và turbine gió, cũng sử dụng AIS để hướng dẫn những con tàu dịch vụ, giám sát giao thông của tàu gần đó và cải thiện an toàn hàng hải. Tuy nhiên, dữ liệu vị trí của các công trình ngoài khơi thường không đầy đủ, lỗi thời hoặc giữ bí mật vì lý do quan liêu hay thương mại.

Làm sáng tỏ hoạt động trên biển

Các nhà nghiên cứu đã lấp đầy khoảng trống này bằng mô hình trí tuệ nhân tạo, dùng nó để nhận diện tàu đánh cá, tàu không đánh cá và cơ sở hạ tầng cố định trong 2 triệu gigabyte hình ảnh radar dựa trên vệ tinh và hình ảnh quang học chụp trên đại dương từ năm 2017-2021. Họ cũng đối chiếu những kết quả này với 53 triệu báo cáo vị trí tàu AIS để xác định xem con tàu nào có thể theo dõi công khai tại thời điểm của hình ảnh.

Đáng chú ý là 75% tàu đánh cá mà họ phát hiện được lại không hiện trên các hệ thống giám sát AIS công cộng, nhiều con tàu trong số đó hoạt động ở quanh châu Phi và Nam Á. Những con tàu vô hình này đã thay đổi hiểu biết của họ về quy mô, phạm vi và địa điểm của hoạt động đánh bắt cá.

Chẳng hạn, dữ liệu AIS công cụ đã sai lầm khi cho thấy châu Á và châu Âu có số lượng tàu đánh cá tương đương nhau trong biên giới của mình. Bản đồ của nhà nghiên cứu lại cho thấy châu Á chiếm phần hơn: cứ 10 tàu đánh cá trên biển thì có bảy tàu nằm ở châu Á, chỉ có một tàu ở châu Âu. Tương tự, dữ liệu AIS cho thấy tàu đánh cá ở mạn châu Âu của Địa Trung Hải gấp hơn 10 lần tàu ở mạn châu Phi – trong khi đó bản đồ mới cho thấy hoạt động đánh bắt cá gần như tương đương ở cả hai khu vực.

Đối với các con tàu khác chủ yếu liên quan tới vận chuyển và năng lượng, thì khoảng 25% số tàu không xuất hiện trong hệ thống giám sát AIS công cộng.

Họ cũng xác định được khoảng 28.000 công trình ngoài khơi – đa phần là giàn khoan dầu và turbine gió, nhưng còn có trụ, cầu, đường dây điện, trang trại nuôi trồng thủy sản và các công trình nhân tạo khác. Cơ sở hạ tầng dầu khí ngoài khơi không tăng nhiều về số lượng trong giai đoạn năm năm, trong khi số turbine gió trên toàn cầu tăng hơn gấp đôi, vượt qua cả số lượng công trình dầu mỏ. Chúng mọc lên chủ yếu ở Bắc Âu và Trung Quốc.

Hỗ trợ ngoài thực tế

Dữ liệu này được công bố công khai, duy trì, cập nhật và mở rộng trên cổng dữ liệu của Global Fishing Watch. Các nhà nghiên cứu dự đoán thông tin tại một số khu vực sẽ giúp ích cho việc giám sát thực địa:

– Đánh bắt cá ở những vùng thiếu dữ liệu: Các hệ thống giám sát trên tàu có giá thành cao nên khó mà triển khai rộng rãi ở nhiều khu vực. Các nhà quản lý ngư nghiệp tại các nước đang phát triển có thể sử dụng dữ liệu này để giám sát áp lực lên nguồn lợi thủy sản địa phương.

– Đánh bắt cá trái phép, không báo cáo và không theo quy định: Đôi khi các con tàu đánh cá công nghiệp hoạt động ở những nơi không được phép, chẳng hạn như bãi đánh bắt cá truyền thống và có quy mô nhỏ, khu bảo tồn đại dương. Dữ liệu của tổ chức có thể hỗ trợ các cơ quan thi hành xác định những hoạt động bất hợp pháp và tuần tra hợp lý.

– Giao thương với nước bị trừng phạt: Dữ liệu có thể làm sáng tỏ các hoạt động trên biển có thể vi phạm lệnh trừng phạt kinh tế quốc tế. Ví dụ, các lệnh trừng phạt của Liên Hợp Quốc cấm Triều Tiên xuất khẩu thủy sản hay bán quyền đánh bắt cá cho quốc gia khác. Nghiên cứu trước đây phát hiện 900 con tàu đánh cá bí mật gốc Trung Quốc trong khu vực biển phía Đông Triền Tiên.

– Giảm thiểu và thích ứng với biến đổi khí hậu: Dữ liệu cũng giúp định lượng quy mô thải khí nhà kính từ giao thông thương mại và phát triển năng lượng ngoài khơi. Đây là thông tin quan trọng để thi hành các chương trình giảm thiểu biến đổi khí hậu, như chương trình mua bán khí thải của Liên minh Châu Âu.

– Tác động năng lượng ngoài khơi: Bản đồ không chỉ cho thấy ở ngoài khơi đang tăng tốc phát triển năng lượng, mà còn về cách tương tác giữa giao thông tàu với turbine gió và giàn khoan dầu. Thông tin này sẽ làm rõ dấu vết môi trường của việc xây dựng, duy trì và sử dụng các công trình đó. Nó cũng giúp xác định nơi tràn dầu và các ô nhiễm biển khác.

Nguồn: theconversation.com