Sử dụng AI trong tương lai của hệ thống xử lý nước: Nghiên cứu

Sự khan hiếm nước đang tăng tốc trên toàn cầu, được thúc đẩy bởi nhu cầu tăng, ô nhiễm và biến động khí hậu. Một nghiên cứu mới về quản lý hệ thống xử lý nước, được công bố tại Biên giới Khoa học & Kỹ thuật Môi trường Bởi một nhóm từ Đại học Nam Kinh, đề xuất một kế hoạch chi tiết mới cho ngành nước trong thời đại của AI.

Nghiên cứu, dẫn đầu bởi Lili Jin, Hui Huang và Hongqiang Ren, giới thiệu một lộ trình ba trục để kết hợp AI qua các cấp độ công nghệ, kỹ thuật và công nghiệp. Bằng cách rút ra từ các nghiên cứu trường hợp trong thế giới thực và các công nghệ mới nổi, các tác giả đã cung cấp một khuôn khổ cho xử lý nước điều khiển AI, nhằm mục đích mang lại sự bền vững, hiệu quả và khả năng phục hồi ở quy mô.

Nghiên cứu phác thảo một sự chuyển đổi hoàn toàn: từ các bản sửa lỗi công nghệ bị cô lập đến một hệ sinh thái nước thông minh tích hợp đầy đủ. Việc bổ sung AI tăng tốc thiết kế màng tiên tiến, vật liệu nano có thể lập trình và cộng đồng vi sinh vật phù hợp cho sự suy thoái ô nhiễm. Những đổi mới này được thiết kế để cải thiện hiệu quả, giảm chi phí và tăng khả năng thích ứng.

Về mặt thực hành kỹ thuật, AI cung cấp kiểm soát thời gian thực thông qua các cặp song sinh kỹ thuật số, thuật toán học tập củng cố và phân tích dự đoán. Ví dụ, các hệ thống sục khí thông minh được hướng dẫn bởi AI có thể cắt giảm sử dụng năng lượng hơn 30% trong khi vẫn duy trì các tiêu chuẩn chất lượng nước. Ngoài mức tăng hoạt động, nghiên cứu đã minh họa cách AI cho phép phối hợp toàn vòng đời-từ phân bổ nước thô đến tái sử dụng nước thải và phản ứng khẩn cấp.

Nghiên cứu cho thấy AI mở rộng chuỗi giá trị từ cơ sở hạ tầng đến dịch vụ dữ liệu. ‘Xử lý nước như một mô hình dịch vụ’ đang nổi lên, nơi các tiện ích trả tiền dựa trên các số liệu hiệu suất như loại bỏ chất gây ô nhiễm hoặc khối lượng tái sử dụng nước. Kết quả là một hệ thống không chỉ xử lý nước, mà liên tục học, thích nghi và cải thiện-cung cấp quản lý nước thông minh, điều khiển dịch vụ.

Huang AI không chỉ là một công cụ – đó là một đối tác chiến lược trong việc tái hiện toàn bộ hệ sinh thái xử lý nước. Bằng cách nhúng AI vào mọi giai đoạn-từ lựa chọn vật liệu đến tối ưu hóa quá trình-chúng ta có thể biến các hệ thống phản ứng thành cơ sở hạ tầng dự đoán, tự thích ứng. Điều này không chỉ cải thiện hiệu quả hoạt động mà còn phù hợp với ngành với các mục tiêu rộng hơn như trung lập carbon, cân bằng sinh thái và phát triển bền vững.

Chuyển đổi AI-điều khiển của công nghệ xử lý nước và công nghiệp.

Nghiên cứu hình dung một tương lai gần nơi các hệ thống xử lý nước chạy bằng AI trở thành tiêu chuẩn chứ không phải là ngoại lệ. Các hệ thống có thể phối hợp các hoạt động, giảm dấu chân môi trường và cho phép độ tin cậy lâu dài-ngay cả trong điều kiện khí hậu cực đoan.

Các ứng dụng bao gồm từ tối ưu hóa thời gian thực trong mạng lưới nước đô thị đến xử lý chính xác ở các khu công nghiệp và các công viên xả thải.

Với những tiến bộ liên tục trong các cảm biến, nền tảng đám mây và mô hình học máy, bản thiết kế được cung cấp bởi nghiên cứu này có thể sớm phát triển thành một mô hình cắm và chơi cho cơ sở hạ tầng nước thông minh-tạo ra các thành phố xanh hơn và tương lai nước kiên cường hơn.

Tín dụng hình ảnh hàng đầu: istock.com/onuma inthapong