تحدي البيانات غير المتوقع لفوكوشيما

وقد ظلت سلسلة الأحداث التي وقعت في محطة فوكوشيما دايشي للطاقة النووية في آذار/مارس 2011 واحدة من أكثر الأزمات البيئية تعقيداً في التاريخ الحديث، وبعد الزلزال وأمواج التسونامي، تذوب ثلاثة من المفاعلات الأساسية، مما أدى إلى إطلاق كميات كبيرة من المضاربة المشعة في الغلاف الجوي والتربة والمحيط الهادئ، وبعد ذلك جمع ما يزيد على 1.2 مليون طن من المياه الملوثة، وعالجت هذه العينات المثبتة في أكثر من 000 1 من الدوانيدات المشعة التي تم الاستيلاء عليها في البداية.

جدول ومعقدة النظام الإيكولوجي للبيانات الإشعاعية

تم تحليل هيكل رصد الإشعاع في (فوكشيما) الآن واحد من أشمل شبكات اقتناء البيانات البيئية التي تم بناؤها، وتنشأ البيانات الخام من مجموعة كبيرة من طرائق الاستشعار، وتدير حكومة مقاطعة (فوكوشيما) وحدها أكثر من 600 3 موقع رصد ثابت ينقل قراءات الجرعات الجوية الملونة على فترات عشر دقائق، وتستكمل هذه الدراسات بمسح للمركبات بواسطة طائرات الهليكوبتر والطائرات الثابتة المجهزة بأجهزة كشف ضوئية

وقد أدى إنتاج جهاز الكشف عن الأشعة إلى ظهور نماذج ثنائية للكميات شبه الموصلية الألمانية، في إطار نماذج قياسية مفصَّلة حسب نوع المواصفات، إلى ظهور مجموعة من البيانات ذات القيمة الثابتة من مواقع الرصد الحكومية، كما أن مجموعة المقاييس المتعددة المؤشرات التي تُستخدم في إطار نظام " الأشعة " (JON) هي التي تُعدّل من خلال مجموعة من الصور الثابتة التي تستخدم في إطار نظام " e-d-di-di-d-d-d-di-di-ctrebre.

بنية أساسية كبيرة للبيانات: من قواعد البيانات المتعلقة بالعلاقة إلى منطقة البحيرات الكبرى

أما نظم إدارة قاعدة البيانات التقليدية ذات الصلة، التي صُممت للمعاملات المنظمة ذات المنحى الجاف، فقد ثبت عدم قدرتها على استيلاء على بيانات فوكوشيما في الحجم المطلوب وسرعة وتنوعها، حيث يمكن للوكالة اليابانية للطاقة الذرية وشركائها - بما في ذلك المعهد الوطني للعلوم والتكنولوجيا الصناعية المتقدمة، وجامعة طوكيو - أن تتخذ قرارا استراتيجيا مبكرا بشأن نقل أنواع البيانات إلى البحيرات القائمة على السحب.

وقد أدت مبادرات البيانات المفتوحة دوراً لا يمكن الإفراط في التقدير، كما أن مشروع SAFICAST ، وهو نظام عالمي يقوم على أساس التطوع ويُنشأ في آذار/مارس 2011، قد أنشأ نظاماً نموذجياً مفتوحاً ومدخلاً للبيانات يحتوي اليوم على أكثر من 180 مليون قياس إشعاعي ملوث بالشبكة الجغرافية يسهم به مواطنون في جميع أنحاء العالم.

التحليلات المتقدمة: التعلم في مجال الآلات وآلات التصوير لأغراض رسم خرائط الإشعاع

إن قياسات الإشعاع الخام، مهما كانت العدد، غير كافية لاتخاذ القرارات ما لم تتحول إلى نماذج مكانية وزمنية متماسكة، فالاستقطاب الجغرافي، وتقدير المصدر، والكشف عن الشذوذ، والتنبؤات المتوقعة كلها تتطلب أساليب تحليلية قادرة على معالجة البيانات ذات الأبعاد العالية، والمزعجة، وغير الثابتة، وقد جعلت تحليلات البيانات الضخمة هذه الإمكان من خلال تطبيق تقنيات التعلم الآلاتي.

الاستقطاب المكاني وتحديد المواقع الساخنة

ولا بد أن تتضمن شبكات رصد الإشعاع ثغرات مكانية بين مواقع الرصد الثابتة، أو المنحدرات الجبلية الحرجية، أو الحقول الزراعية التي لا يتم تركيب أجهزة الاستشعار الدائمة فيها، كما أن الأساليب الجيولوجية التقليدية مثل الحرق العادي، لا تزال تستخدم على نطاق واسع، ولكنها تكافح مع وجود أنماط تلوث عالية من حيث التحلل في المدار الثابت بالنسبة للأرض، وهي نماذج متطورة من قبل الشبكة العالمية " جيوت " ، وهي نماذج معززة من نوع " جيتار " .

وقد تم نشر أساليب التعلم غير المشرفة، بما في ذلك شبكة دي بي سيان وغابات العزل، للكشف عن الشذوذ في الوقت الحقيقي في مجرى الاستشعار الحي، وعندما ترتفع معدلات المراقبة الثابتة بشكل مفاجئ في معدل الجرعة، فإن محرك التحليلات يقارن بين القراءة وبين أقرب جيرانه وبين النمط التاريخي لذلك الموقع، والمتعلمة من أشهر التحقق من البيانات السابقة.

النماذج الافتراضية وإعادة بناء المصدر

وكان هناك سؤال علمي أساسي في أعقاب الحادث: كم تم إطلاق كل نويدات المشعة، وعلى أي شكل من أشكال التحلل الزمني؟ وينظم الجواب مباشرة إعادة بناء الجرعة من أجل علم الأوبئة والتقييم الطويل الأجل للآثار الصحية، ويستخدم النمط العكسي للطرق البيزية وكمية البيانات المختلفة في إعادة تحليل الحمولة في الغلاف الجوي(37).

وعلى الصعيد التشغيلي، تُتوقع الآن نماذج التنبؤات من تمزق ثلاثي النيتيوم الذي أُطلق في نظام تجهيز السائل المتطور المخفف الذي عولجت فيه الوكالة الدولية للطاقة الذرية في المحيط الهادئ، ويُدمج نظام التنبؤات بيانات حديثة للمحيطات من مجموعة الفولط المميزة في أرغو على الصعيد العالمي، كما أن المقياس التسلسلي للسواتل من بعثات جيسون - 3 وسينيل - 6 تحقق من شبكة عصبية متكررة (Luk)

إدماج مصادر البيانات غير المتجانسة في البصر عبر السلك

وكان من أكثر العقبات استمرارا في السنوات الأولى تجزؤ ملكية البيانات وشكلها، وقد خُزِّنت قراءات الإشعاع في أحد الحروف المؤسسية، وبيانات الأرصاد الجوية في سجلات حكومية، وسجلات استخدام الأراضي في خواديم نظام المعلومات الجغرافية البلدية، حيث اكتسبت مواقع تحليل البيانات الضخمة طبقة قياسية تربط بين هذه البيانات المتباينة وبين نماذج متجانسة متصلة بمجموعات متجانسة.

وهذا التكامل يتيح إجراء استفسارات شاملة لعدة تخصصات كانت مستحيلة أو مجهدة في السابق، ويمكن الآن لموظف حماية الإشعاع أن يطرح سؤالاً مثل: " بالنسبة لجميع المدارس العامة في غضون 20 كيلومتراً من المصنع، ويظهر السلسلة الزمنية الأسبوعية من معدل الجرعة الجوية المقيسة في الملاعب، ويتجاوز فيها تواريخ أنشطة إزالة التلوث، وعدد الطلاب الذين يحضرون، ونتائج اختبارات التكوين المدرسي المقابلة " .

التغلب على التحديات: نوعية البيانات والأمن والخصوصية

إن حجم البيانات الضخمة غير ذي قيمة في جوهره؛ ونوعية البيانات هي عامل التميز الحاسم لأي نظام تحليلي؛ والاحتراق المكثف للحساسية هو شاغل مستمر، ولا سيما بالنسبة لأجهزة الكشف عن الوضع المتدني التكلفة التي تُبث بعد الحادث، والتي تشمل الآن عملية التتبع التجريبي لسلسلة البيانات التي يتم إعدادها بواسطة نظام اختبار العينات المثبتة من قبل الجهاز، وهي تقارن باستمرار مسار كل جهاز من الأجهزة بشبكة من محطات المراجعات، وضبة مختبرية دورية

وتنشأ اعتبارات الخصوصية أساساً عن بيانات قياس الجرعات الشخصية وسجلات الدراسات الاستقصائية للتلوث على مستوى الأسرة المعيشية، وفي حين أن الإحصاءات المجمعة والمغفلة قد أصبحت مفتوحة، فإن تاريخ التعرض الفردي محمية بموجب قانون اليابان المتعلق بحماية المعلومات الشخصية، ويستخدم برنامج التحليل تقنيات مختلفة للخصوصية - تُضاف بعناية الضوضاء الإحصائية المعايرة إلى نتائج الاستفسار - بحيث لا يمكن إعادة بناء بيانات الفرد عن السرية من النواتج الإجمالية.

إن الأمن السيبرى هو شاغل بنفس القدر من الخطورة، إذ أن شبكة رصد الإشعاع هي البنية التحتية الوطنية الحيوية؛ والتلاعب الذي يمكن أن يخفي حادثا حقيقيا سيكون كارثيا، وتصعب البيئات السحابية باستخدام بنية لا تثقل، مع وجود جميع مجاري البيانات المشفرة في كل من النقل العابر (TLS 1.3) وفي حالة الراحة (AES-256).

رصد المجتمعات المحلية - الدريفن: ارتفاع علوم المواطنين

وكان من بين أكثر التطورات تحولاً في مشهد بيانات فوكوشيما النشأة العضوية لرصد إشعاع المواطنين، وفي الأسابيع التالية مباشرة للحادث، نشأت عن وجود نقص واسع النطاق في الثقة في المعلومات الرسمية التي يكتسحها السكان الذين يقطنون اتصالات مبكرة سعياً إلى الحصول على قدرات قياسية مستقلة، كما أن منظمات مثل اللجنة المعنية بالمناطق الجغرافية الأفريقية والتقنية والتقنية والتقنية والتقنية والجماعات المحلية مثل موقع فوكوشيما لا للبيانات، وهي منظمات ذات مصادر مفتوحة

وقد تبين من دراسة دقيقة عن التفريغ نشرت في عام 2019 أن قراءة " سافاست " تتفق مع استقصاءات تعمل في الحكومة في منطقة الارتفاع بنسبة 15 في المائة في المتوسط، وهو مستوى من التوافق يعزز الثقة في كلا الشرائح، كما أن برامج البيانات الضخمة التي تُعد الآن بيانات عن علم المواطنين إلى جانب المجرى الرسمي من خلال طبقة موحدة من الاستغناء تُعَلَم كل قياس مع مستعملين نهائيين مثبتين في الميدان.

جيم - تأثير السياسات ودعم القرارات

وكان التدبير النهائي لأي نظام لإدارة البيانات هو تأثيره على قرارات العالم الحقيقي التي تؤثر على صحة الإنسان والانتعاش الاقتصادي، وخلال مرحلة الإجلاء الحادة، كانت تحليلات الجرعات الجوية في الوقت الحقيقي، والتنبؤات المتعلقة بالتشتت في الغلاف الجوي تستند إلى التكيف الدينامي لممرات الإجلاء ومنح تراخيص مؤقتة للعودة للمهام العاجلة، وفي مرحلة التعافي الأطول، شكلت البيانات بصورة مباشرة نماذج التلوث في المناطق المحيطة بالمركبات.

أما رصد السلامة الغذائية فهو مجال آخر كان فيه تحليل البيانات الضخمة أثر قابل للقياس، وتحتفظ وزارة الصحة والعمل والرعاية بقاعدة بيانات شاملة عن نتائج اختبار النويدات المشعة على المستويات الزراعية والماشية ومنتجات مصائد الأسماك التي تتجاوز الآن 10 ملايين من السجلات الفردية، وتضع الخوارزميات الآلية التي تستخدم أشجار القرار وآلات الدعم التي تُعَلِّم أي عينة تتجاوز الحد التنظيمي البالغ 100 كيلو متر/كغ الذي يُحد من التلوث بالغازلة الكلية.

وتُستخدم بوابات البيانات المفتوحة مثل موقع معلومات الإشعاع في محافظة فوكوشيما كواجهة عامة لهذه الهياكل الأساسية للتحليلات، ويستخدم صانعو السياسات لوحات تفاعلية - مبنية على أدوات نظام المعلومات الجغرافية المفتوحة المصدر - لإبلاغ السكان عن المخاطر بصورة شفافة، وتتبع التقدم المحرز في وقف التشغيل، وتثبت امتثالها لمعايير السلامة الدولية، وقد حددت الوكالة الدولية للطاقة الذرية نهجها في مجال التأهب للطوارئ

توجيهات المستقبل: حاسبة الكبار، والتوائم الرقمية، ووقف تشغيل المركبات

أما الموجة التالية من الابتكارات فهي الآن منشورة في موقع فوكوشيما دايتشي، ويجري تطوير نماذج أولية لتطبيق أوسع نطاقا، ويقوم معهد فوكوشيما للبحوث والهندسة للبيانات الضخمة ببناء شبكة حاسوبية تعتمد على الحواف، تقوم فيها أجهزة الاستشعار الذكية بإجراء عمليات إنذار أولي وكشف عن حالة الشذوذ محليا، ولا ترسل سوى انحرافات وملخصات مجمّعة للاستهلاك السحابي.

ويجري تطوير تكنولوجيا التوأم الرقمية لموقع فوكوشيما دايشي بأكمله - وهي نسخة افتراضية تدمج البيانات الإشعاعية، والمعلومات الهيكلية الثلاثة الأبعاد لمباني المفاعلات المتضررة، وأجهزة استشعار المياه ودرجات الحرارة في القبو، ونماذج تلوث المياه الجوفية في بيئة محاكاة واحدة، وسيكون بوسع المهندسين ومشغلي الأجهزة الآلية أن يُجريوا سيناريو " ما إذا كان الافتراض " :

والرؤية الأوسع نطاقا هي إدماج التنبؤات التي تقودها منظمة العفو الدولية في الحياة اليومية للمحافظات المتضررة، وستدمج أجهزة الطقس تلقائياً مخاطر الإشعاع إلى جانب مؤشر الأشعة فوق البنفسجية وإحصاء الملوثات، وستكيف البنية التحتية للمدن الذكية معدلات التهوية بناء على التنبؤات بتشريحات الانكماش في الوقت الحقيقي، وسيتحول النظام الإيكولوجي للبيانات الذي بني في الاستجابة للأزمات إلى نظام صحي دائم ومثق به من قبل الجمهور.

خاتمة

إن التدفق العلمي الذي كانت عليه في منطقة توسخية من خلال عملية التطهير من الاضطرابات الناجمة عن الاضطرابات، والانتعاش القائم على البيانات، قد قدم دليلاً قاطعاً على أن تحليل البيانات الضخمة ليس رفياً بل ضرورة أساسية في إدارة البيانات الإشعاعية الحديثة، وأن تقارب السحب والتعلم الآلي وشبكات الاستشعار في الوقت الحقيقي، وأن علم المواطنين قد أدى إلى إيجاد نظام مرن قادر على الإجابة على أكثر المسائل إلحاحاً فيما يتعلق بالسلامة والصحة والاستعادة البيئية.