שתפו‬        

רחלי ווקס

הרובוט שימצא את הדליפה הרעילה

האם בעתיד יוכלו רובוטים זעירים לאתר דליפות גז במהירות ויעילות, וכך למנוע אסונות סביבתיים חמורים? חוקרים מאוניברסיטת דיוק פיתחו מודל ראשון לרובוט מהסוג הזה, והוא נוסה בהצלחה במעבדה

24 ביוני 2019



הקלות שבה חומרים מסוכנים עלולים לדלוף אל האוויר הומחשה לאחרונה כשכמויות גדולות של גז דליק ונפיץ דלפו מצינור של חברת "דור כימיקלים" אל צומת "הום סנטר", אחד מהצמתים העמוסים ביותר בחיפה. במקרה הזה הייתה זו ערנותם של התושבים שהובילה לטיפול בדליפה וכך מנעה אסון, אבל פעמים רבות קשה למצוא את מקורה של דליפת חומרים מסוכנים, מה שעלול לעכב מאוד את עצירתה.

על מנת להתמודד עם הבעיה, פיתחו חוקרים מאוניברסיטת דיוק שבארצות הברית אב טיפוס של רובוט קטן שמסוגל לאתר ביעילות את מקורה של דליפת מזהמים שנישאים באוויר, כמו גזים רעילים, מה שעשוי לסייע בהגנה על בריאותנו ועל הסביבה מפני חומרים אלה.

כמו עשן סיגריות במשרד

כבר היום קיימים חיישנים שמסוגלים "להריח" דליפות של חומרים מזהמים אל האוויר ולהתריע על כך. במקרים מסוימים מותקנים חיישנים כאלה במקומות מועדים לפורענות, כמו מפעלים שבהם נעשה שימוש בחומרים מסוכנים. עם זאת, גלאים אלה לא יודעים להתמודד עם הבעיה המורכבת יותר: איתור מקור הזיהום. "התפשטות של זיהום תלויה בכיוון הרוח, במאפיינים של מזג האוויר כמו טמפרטורה ולחות וגם בתכונות של המזהם עצמו, כמו גודל החלקיקים", אומר ד"ר דניאל מדר, חוקר ויועץ מדעי וממייסדי חברת SP Interface. "זו סביבה שיש בה אינסוף משתנים, ולכן קשה מאוד לגלות מאיפה מגיע הזיהום".

בנוסף לגלאים הפשוטים, קיימים כיום גם גלאים מתוחכמים יותר, חלקם רובוטיים, שיודעים לאתר במקרים מסוימים את מקור הדליפה. עם זאת, גלאים אלה מסתמכים בפעולתם על "כללי אצבע" –

עקרונות פשוטים שנכונים במקרים מסוימים, אך לא תמיד. כך, הגלאים עשויים לחפש את מקור הדליפה בהתאם לכיוונה הכללי של הרוח או באזורים שבהם ריכוז המזהם גבוה יותר. שיטות כאלה עשויות להיות יעילות במקרים שבהם הדליפה מתרחשת בחלל פתוח וכשהיא נובעת ממקור אחד בלבד, אך בתרחישים מורכבים יותר, שבהם זרמי האוויר מפזרים את המזהם לכיוונים שונים, הגלאים עלולים להתקשות בזיהוי המקור לדליפה. ניתן לדמות זאת להתפשטותו של חומר שכולנו מסוגלים להריח בקלות: עשן סיגריות. כשמישהו מעשן לידינו בפארק, קל לנו להבחין מהיכן הריח מגיע ואיפה נמצא המעשן, כי שום דבר לא עוצר את זרמי האוויר מלנוע ישירות אל האף (והריאות) שלנו. לעומת זאת, אם מישהו יחליט לעשן לידנו בחלל משרדי, יהיה לנו קשה הרבה יותר להבין מאיפה מגיע העשן, כי כשזרמי האוויר פוגעים בקירות, במחיצות וברהיטים שברחבי החלל, כיווני תנועתם משתנים.

"מדובר בפעילות חישובית מורכבת מאוד שקשה ליישם על גבי רובוט קטן ונייד". צילום: Duke University

צי רובוטי נגד מזהמים

הרובוט החדש מסוגל לנוע עצמאית במרחב ולבצע חישובים מורכבים למרות גודלו הקטן. בשונה מהפיתוחים שקיימים כיום, הרובוט החדש מסוגל לחשב את תנועתם של זרמי האוויר שבסביבתו, בהתאם לעקרונות הפיזיקליים שמכתיבים את זרימתם, ולהשתמש במידע זה על מנת לאתר את מקור (או מקורות) הדליפה. במהלך החיפושים, הרובוט מודד את ריכוזי הדליפה במספר קטן של נקודות במרחב בלבד, שאותן הוא בוחר בקפידה. "מדובר בפעילות חישובית מורכבת מאוד שקשה ליישם על גבי רובוט קטן ונייד, ולכן היינו צריכים לפשט את המודל כדי להפוך את החישובים ליעילים יותר, אם כי מדויקים מעט פחות. זה אתגר לא פשוט", מסבירה אחת ממפתחות הרובוט מאוניברסיטת דיוק.

על מנת לבדוק את תפקודו של הרובוט בסביבה מורכבת, הוא הוצב בקופסה מלבנית שנחצתה לשניים באופן חלקי על ידי מחיצה, כך שהחלל שבתוכה היה בצורת U. מאחת מפינות הקופסה שוחרר גז אתנול, שנע במערבולות לכיוונים שונים בגלל זרמי האוויר הטבעיים בקופסה. לגלאים הרובוטיים שקיימים כיום קשה לבצע את משימתם בתנאים כאלה – אך הרובוט החדש איתר בהצלחה את מקור הדליפה.

למרות התוצאות המעודדות, חשוב לציין שתפקודו של הרובוט נבדק עד כה רק במעבדה, ויש צורך לגלות כיצד הוא פועל במרחבים המורכבים והמגוונים של העולם האמיתי. כיום מנסים החוקרים להמשיך ולשפר את הרובוט, והם מתכננים להשתמש באלגוריתמים מעולם למידת המכונה על מנת לייעל ולדייק עוד את תהליך קבלת ההחלטות שלו. עוד מתכננים החוקרים ליצור מערך של רובוטים שיעבדו בשיתוף פעולה, דבר שיאפשר חיפוש שיטתי אחר מקורות של דליפות באזורים נרחבים.

להכריע מי אחראי לזיהום

אם וכאשר פיתוח של הרובוט החדש יסתיים והוא יוכנס לשימוש מחוץ למעבדה, האיתור המהיר של מקור הדליפה בסביבות מורכבות יוכל לאפשר טיפול זריז בבעיה וכך צמצום של הזיהום שנגרם. השימוש ברובוט נייד במקום במכשיר שנישא על ידי בני אדם יוכל למנוע מצב שבו אנשים נאלצים להיכנס למקומות מסוכנים על מנת לחפש את מקור הדליפה (למשל לאזורים שבהם הם עלולים להיחשף לזיהום בעצמם). לדברי מדר, הטכנולוגיה הזו תוכל להועיל גם במקרים שבהם דליפה מסוימת נובעת מאחד מכמה גופים מזהמים אפשריים, וקיימים חילוקי דעות לגבי מקורה. "פיתוח כזה יכול להקל על האיתור ולהכריע מי אחראי לזיהום, בצורה מהירה, קלה ומדויקת יותר", הוא מסכם.


בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב-ynet

שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

עקבו אחרי זווית