كيف يمكن لعلماء الروبوتات معالجة تغير المناخ

ينبعث العالم من 51 مليار طن من غازات الدفيئة في الغلاف الجوي كل عام. لحل أزمة المناخ ، نحتاج إلى خفض هذا إلى النصف بحلول عام 2030 ، والوصول إلى الصفر بحلول عام 2050. بالنسبة لتوليد الكهرباء ، هذا يعني أن الولايات المتحدة وحدها بحاجة إلى زيادة قدرات الطاقة المتجددة بمقدار 10 مرات على مدار الـ 12 عامًا القادمة ، والتي تقريبًا يترجم إلى 400000 توربينات رياح إضافية و 2.5 مليار لوح شمسي آخر. لتسريع هذا التقدم ، أصدر الكونجرس مؤخرًا قانون خفض التضخم ، والذي يتضمن مليارات الدولارات لمشاريع الطاقة النظيفة. سنحتاج إلى الكثير من القوى العاملة لتركيب وصيانة هذه المرافق في الخطوط الأمامية ، والتي لا تكون دائمًا مناسبة تمامًا للبشر.

باعتباري متخصصًا في الروبوتات ، أرى أن هذه المهام المملة والقذرة وحتى الخطيرة هي المنطقة المثالية للروبوتات. ومع ذلك ، هناك نقص في علماء الروبوتات الذين يتعاملون مع تغير المناخ ، بسبب نقص الوعي بالتطبيقات الضرورية والعاجلة. بعد التحدث مع العديد من مؤسسي الروبوتات المناخية لمدونتي ، Nirva Labs ، ها هي النتائج التي توصلت إليها حول كيفية العثور على فرص لمساعدة الروبوتات على إحداث تأثير على تغير المناخ.

كان أول روبوت صنعته من الصفر هو SS MAPR ، وهو قارب مستقل لإدارات المياه لجمع بيانات جودة المياه متعددة العمق. يستخدمون هذه البيانات لرصد تلوث الأنهار وكبح مصادر التلوث. حتى يومنا هذا ، يظل المشروع الأكثر إثارة الذي عملت فيه على الإطلاق. بعد ستة أشهر من 80 ساعة من الأسابيع والليالي الخالية من النوم ، تمكنت SS MAPR من إنهاء رحلتها الأولى مع عينات المياه والبيانات التي تم جمعها من قاع نهر Schuylkill ، في ولاية بنسلفانيا. كانت تلك لحظة eureka بالنسبة لي: أدت جميع النماذج الأولية والتشفير إلى وصول أسرع وأرخص إلى البيانات التي تقود الإجراءات التنظيمية. أريد بناء المزيد من الروبوتات التي تعمل على تحسين البيئة التي نعيش فيها.

SS MAPR تستعد لرحلتها الأولى على نهر شيلكيل في فيلادلفيا.شيري تشين

لقد أذهلتني حرائق الغابات المتفشية بعد الانتقال إلى Bay Area في عام 2020 ، وبدأت Nirva Labs للكتابة عن فرص الروبوتات المناخية. والمثير للدهشة أن العديد من المؤسسين الذين تحدثت معهم رددوا صدى النقص في علماء الروبوتات في مجال تكنولوجيا المناخ. كان هذا غير متناسب مع الإمكانات الهائلة للروبوتات في حل مشاكل المناخ. أكدت تجربتي الشخصية تلك الملاحظات. في جميع أحداث الروبوتات التي ذهبت إليها في منطقة الخليج ، أحد أكبر مراكز الروبوتات في العالم ، بالكاد أجد أي شخص يعمل في مجال المناخ. دعمت بيانات الاستثمار هذا – وفقًا لـ PitchBook ، تمثل الروبوتات المناخية أقل من 1 في المائة من إجمالي تمويل مشاريع الروبوتات على مدى السنوات الخمس الماضية.

لماذا لا يوجد المزيد من علماء الروبوتات الذين يعملون على تغير المناخ؟ بعد التحدث إلى بعض الأقران ، أدركت أنه من منظور سطحي ، لا يبدو أن تغير المناخ بحاجة إلى اختراعات آلية – لدينا بالفعل معظم الحلول في أشكال غير روبوتية. ولكن ذاك لماذا بالضبط يحتاج تغير المناخ إلى الروبوتات للقيام بالعمل المتكرر: لتوسيع نطاق الحلول الحالية حتى نتمكن من الوصول إلى صافي الصفر في الوقت المناسب.

استخدام الروبوتات لتوسيع نطاق الحلول المناخية الحالية

لفهم سبب أهمية الروبوتات في معالجة تغير المناخ ، يجب أن ننظر إلى حالة مماثلة: صناعة السيارات. لفترة طويلة ، كان البشر يصنعون السيارات. في عام 1925 ، تطلب تجميع سيارة فورد موديل T متوسط ​​سرعة تجميع يبلغ 3.76 ثانية لكل جزء. كان هذا هو المعيار لما يقرب من 40 عامًا ، قبل أن تقدم جنرال موتورز ذراعًا آليًا للمساعدة في خط التجميع. اليوم ، يستغرق تجميع Toyota SUV حوالي 2.04 ثانية لكل جزء ، وهو تحسن بنسبة 84 بالمائة عن قرن مضى – على الرغم من أن عملية التجميع قد انفجرت في التعقيد.

هذا هو المكان المناسب للروبوتات – تحرير البشر من المهام المتكررة مع زيادة الكفاءة. تكنولوجيا المناخ في حالة مشابهة لتلك التي كانت في صناعة السيارات المبكرة. معظم اللبنات الأساسية لحل المناخ الشامل موجودة بالفعل (على سبيل المثال ، مولدات الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، والمركبات الكهربائية ، والمضخات الحرارية) ولكنها تحتاج إلى نشرها على نطاق واسع بسرعة من أجل الانتقال من 51 مليار طن من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري إلى صافي صفر بحلول عام 2050. من خلال القيام بأفضل ما يمكنهم فعله ، يمكن للروبوتات أن تلعب دورًا كبيرًا في تسريع مكافحة تغير المناخ من خلال تمكين وفورات الحجم.

البحث عن فرص الروبوتات المناخية

هناك العديد من الفرص المجدية تقنيًا في الروبوتات المناخية التي يمكن أن يكون لها تأثير على المناخ ، ولكن كيف يمكنك العثور على واحدة بالفعل؟ أفضل طريقة هي التعلم العميق وفهم دورة حياة حل المناخ الحالي وتحديد كيف يمكن للأتمتة تسريعها. ولكن بالنسبة لأي حل مناخي ، من المهم الانتباه إلى تأثيره العام على المناخ: هل يخفف أو يزيل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري بشكل مباشر ، أو يساعدنا على التكيف مع آثار تغير المناخ ، أو يعزز فهمنا للمناخ؟ لا يشمل التأثير الإجمالي الحل التقني فقط ، بل يشمل أيضًا القوى الاقتصادية والسياسية المحيطة به. لذلك من المهم تتبع الحل طوال دورة الحياة والحصول على صورة كاملة للإيجابيات والسلبيات.

فرص الروبوتات المناخية للطاقة المتجددة

يعد قطاع الطاقة المتجددة مكانًا رائعًا للبحث عن فرص الروبوتات المناخية. تعتبر مصادر الطاقة مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح تنافسية بالفعل من حيث التكلفة مقارنة بالوقود الأحفوري. يمكن أن تساعد الروبوتات في القضاء على الاختناقات التي تحد من توسعها.

بدءًا من مصدر سلسلة قيمة الطاقة المتجددة ، يمكن للروبوتات المساعدة في إزالة عنق الزجاجة في العمالة لتركيب مزارع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. على سبيل المثال ، يعد رفع الأحمال الثقيلة من أكثر المهام التي تستغرق وقتًا طويلاً والأكثر خطورة في بناء المزارع الشمسية. طورت شركة AES ، عملاق الطاقة ، روبوتًا آليًا لبناء مزرعة شمسية لحل هذه المشكلة. يمكن للروبوت تثبيت الألواح الشمسية تلقائيًا على أسس مثبتة مسبقًا لتحرير العمال من الرفع. إنها أيضًا أسرع بثلاث مرات من الإنسان ، ويمكن أن يولد التصميم الشمسي الجديد ضعف الطاقة الشمسية في نفس البصمة. يعد هذا مثالًا رائعًا على كيفية قيام الملاحة المستقلة في الهواء الطلق والتحكم في مناور الروبوت في تسريع انتقال الطاقة المتجددة.

تساعد تقنية تعويض الحركة في X Laboratory على زيادة عدد الأيام التي يمكن فيها تركيب توربينات الرياح بغض النظر عن ظروف الرياح. X مختبر

يواجه إنشاء مزارع الرياح البحرية تحديًا مختلفًا ، حيث تكون التركيبات محدودة من أبريل إلى نوفمبر لأن ظروف الرياح العاتية في الشتاء تجعل من الصعب القيام بمهام عالية الدقة مثل تركيب الشفرات. طورت شركة X Laboratory ، وهي شركة هولندية ، تقنية تعويض الحركة للحفاظ على ثبات الرافعة أثناء عملية تركيب الشفرة ، مما يزيد من تحمل سرعة الرياح وبالتالي زيادة أيام التثبيت على مدار العام. يعمل الفريق حاليًا على تحسين التكنولوجيا للتعويض عن الاضطرابات الناجمة عن الأمواج ، بحيث يمكن تركيبها على سفن عائمة بدلاً من سفن الرافعة التي تقف في قاع البحر. هذا يمكن أن يضاعف سرعة البناء. هذا تطبيق مناخي إبداعي وفعال للتحكم القوي في الروبوت.

تحتاج مرافق الطاقة المتجددة إلى صيانة روتينية للحفاظ على كفاءتها. مع توسعها السريع على مدى العقد الماضي ، كان هناك نقص في فنيي الصيانة المهرة. على سبيل المثال ، يتضمن فحص وإصلاح توربينات الرياح البرية تعليق شخص على ارتفاع 150 مترًا فوق سطح الأرض ، وهو الأمر الذي لا يمكن القيام به إلا من قبل فنيين مدربين جيدًا للوصول إلى الحبال. يتعين على العديد من مشغلي مزارع الرياح توظيف فنيين من خارج الولاية بتكلفة عالية ، مما يرفع التكلفة الإجمالية لطاقة الرياح.

تستخدم العديد من الشركات الأتمتة لحل هذه المشكلة. تستخدم شركات مثل Unleash طائرات بدون طيار لتسريع فحص الشفرة ، بينما طورت شركة Aerones طائرة بدون طيار مقيدة مدعومة بنظام حبال يتمتع بحمولة أكبر واستقرار أفضل. يؤدي ذلك إلى توسيع مظروف المهام من الفحص إلى التنظيف والطلاء والإصلاحات البسيطة. أحيانًا يكون للدوران الإبداعي في روبوت موجود تأثير كبير.

يمكن للطائرات بدون طيار المربوطة من Aerones المساعدة في صيانة وفحص توربينات الرياح.ايرونيس

وهناك العديد من فرص الروبوتات في جميع أنحاء سلسلة قيمة مصادر الطاقة المتجددة. تعد البطاريات مصدرًا مهمًا للطاقة المتجددة ، والتي تختلف على مدار اليوم. ومع ذلك ، هناك نقص في المعادن الحرجة للبطاريات مثل الليثيوم والكوبالت. تعمل شركات مثل Impossible Metals على الروبوتات لحصاد عقيدات الخام من قاع البحر لتخفيف هذا النقص. في الطرف الآخر من دورة حياة البطارية ، تعمل كل من الأوساط الأكاديمية (مختبر أوك ريدج الوطني) والصناعة (Posh Robotics) على تطوير روبوتات لإعادة استخدام بطاريات EV المتقاعدة ، والتي لا تزال تتمتع بسعة تخزين 80 بالمائة في نهاية حياتها ويمكن أن تكون كذلك تستخدم لتخزين الطاقة للمباني. تعمل الروبوتات على تسريع العملية وتقليل تعرض الإنسان للمواد الكيميائية السامة ومستويات الجهد العالي.

كيف يمكنك المساعدة

ابق على اطلاع على مشهد الحلول المناخية

للحصول على نظرة شاملة للحلول الحالية ، كيف تتجنب كارثة المناخ بواسطة بيل جيتس و السرعة والحجم من تأليف John Doerr كلاهما من الكتب الجيدة للبدء بها. قام مشروع السحب أيضًا بتجميع قائمة شاملة بالحلول المناخية الحالية وتأثيراتها المقدرة. ابق على اطلاع على أخبار المناخ من خلال متابعة قنوات مثل InsideClimateNews. انضم إلى مجتمعات المناخ عبر الإنترنت مثل Work on Climate لمقابلة أشخاص متشابهين في التفكير والتعرف على ما يعملون عليه.

انضم إلى مشروع أو شركة بحثية حول الروبوتات المناخية

إذا كنت ترغب في المساهمة في حل تغير المناخ بشكل أكثر مباشرة ، يمكنك الانضمام إلى مبادرة الروبوتات المناخية الحالية. تغير المناخ AI هو مجتمع نشط من الباحثين في التعلم الآلي (ML) الذين يعملون على حلول المناخ. يحتوي موقع ClimateBase على لوحة وظائف كبيرة لتكنولوجيا المناخ لأولئك الذين يرغبون في إجراء تحول وظيفي. لاكتشاف المزيد من المشاريع ذات الصلة وباعتبارها مكونًا وقحًا ، تحقق من مدونتي ، Nirva Labs ، من أجل تغطية مؤسسي الروبوتات المناخية والباحثين. إذا كنت أكثر من مجرد podcaster ، فإن Hardware to Save a Planet تقابل الأشخاص الذين يعملون على حلول الأجهزة لتغير المناخ التي لا تقتصر على الروبوتات.

ابدأ شيئًا ما بنفسك

إذا كنت مستعدًا للقفز إلى النهاية العميقة ، فابدأ في إنشاء شركة أو مشروع بحث بنفسك! يمكنك البدء بالتواصل مع ممارسي المناخ وسؤالهم عن كيفية توسيع نطاق الحلول التي يعملون عليها. حاول أن تفهم تمامًا نقاط الألم لديهم قبل البدء في بناء أي شيء. إذا كان هناك بالفعل حل للروبوتات لقطاع معين ، فلا تتخلى عنه! تواصل مع العملاء الذين يستخدمونها بالفعل واسألهم كيف يريدون تحسينها. اسأل أيضًا العملاء الذين لم يشرعوا في استخدامه ، وافهم السبب. عادة ما يكون هناك العديد من شرائح العملاء المختلفة داخل قطاع واحد ، مما يعني أن البديل الأفضل أو الحل المتميز سيحصل على الحصة السوقية المتبقية.

تغير المناخ هو القضية الأكثر إلحاحًا في عصرنا ، والوقت ينفد. تطالب اتفاقية باريس بأن نحافظ على الاحترار العالمي عند 1.5 درجة مئوية (2.7 درجة فهرنهايت) بما لا يزيد. لتحقيق هذا الهدف ، يجب أن نخفض انبعاثاتنا بنسبة 45 في المائة بحلول عام 2030 وأن نصل إلى صافي الصفر بحلول عام 2050. لكننا ما زلنا بعيدين عن هذا الهدف. وفي الوقت نفسه ، وفر قانون الحد من التضخم الزخم لتوسيع نطاق الحلول المناخية الحالية للوصول إلى هدف الحد من الكربون.

علماء الروبوتات ، ليس هناك وقت أفضل للعمل على الروبوتات المناخية أكثر من الوقت الحالي! لدينا القوة العظمى التي أوصلتنا إلى المريخ. دعونا نستفيد من بيئة السياسة العظيمة هذه ونستخدم مهاراتنا لتسريع الحلول المناخية للوصول إلى صافي الصفر في الوقت المناسب!

شيري تشين هي مؤسسة Nirva Labs ، وهي منظمة ترفع الوعي حول حلول الروبوتات المناخية وتشجع المزيد من المهندسين على الانضمام إلى هذا المجال. كانت أيضًا موظفة مبكرة في Chef Robotics ، حيث قامت ببناء روبوتات للمهام المتكررة في المطابخ التجارية. في السابق ، قامت ببناء قارب مستقل حائز على جوائز لمراقبة جودة المياه ، وقامت بتدريس روبوت Nuro للتفاعل بأمان مع المشاة ، ونشرت ورقة حول التخطيط التفاعلي القائم على ML للمركبات ذاتية القيادة أثناء إجراء البحوث في جامعة بنسلفانيا.