Satu pasukan penyelidik di University of Waterloo di Kanada mempunyai membangunkan kecerdasan buatan (AI) teknologi untuk membantu menjaga bekalan air kita daripada toksin.

"Ia penting untuk mempunyai air yang mengalir, walaupun kita perlu mendidihnya, untuk kebersihan asas," kata Monica Emelko, seorang profesor kejuruteraan awam dan alam sekitar di Waterloo dan pengarang penyelidik, dalam satu kenyataan. "Jika anda tidak mengalir air, orang akan mula sakit."

Setiap tahun, disebabkan oleh banyak faktor seperti peningkatan suhu dan kelebihan penggunaan baja pertanian, sumber air di seluruh negara semakin tertanam dalam lapisan tebal hijau tebal ganggang toksik, mengancam keluarga dan hidupan liar.

Sebagai contoh, empat tahun yang lalu, setengah juta Penduduk sekitar Lake Erie, rizab air tawar terbesar di planet ini, bangun dengan amaran "Tidak Minum" daripada kerajaan bandar mereka. Mereka dibiarkan tanpa minum dan mandi selama beberapa hari.

Apa yang salah dengan kaedah semasa?

Walaupun penting untuk terus mengenalpasti dan memonitor mikroorganisma berbahaya di dalam air untuk mengekalkan keselamatan air, kaedah ujian semasa sama ada terlalu lama, jika manual, atau terlalu mahal, jika automatik.

"Proses ini sangat memakan masa untuk melakukan secara manual oleh pakar manusia dengan puluhan ribu kepada berjuta-juta mikroorganisma dalam sampel air, dan juga terhad kepada sebilangan kecil makmal yang disahkan yang boleh melakukan ini," kata Alex Wong, seorang profesor daripada kejuruteraan reka bentuk sistem di Waterloo dan penulis bersama kajian itu.

Tetapi sekarang, pasukan Waterloo telah membangunkan sistem AI yang secara automatik boleh mengenal pasti dan menghitung mikroorganisma toksik dengan cepat dan dengan kos yang rendah.

"Keupayaan untuk melakukan semua ini secara automatik dalam masa beberapa saat boleh membolehkan kemudahan air dilakukan secara langsung di tapak dengan cara yang kerap dan cepat untuk memastikan keselamatan air," kata Wong.

Kertas penyelidikan diterbitkan dalam jurnal Laporan Saintifik.

Pasukan itu juga termasuk profesor kejuruteraan tambahan Chao Jin, pelajar kedoktoran Jason Deglint dan rakan penyelidikan Maria Mesquita.

Sistem ini

Sistem AI pasukan menggunakan perisian dalam kombinasi dengan mikroskop untuk secara murah dan menganalisis sampel air secara automatik untuk sel-sel alga dalam masa satu hingga dua jam, termasuk pengesahan keputusan oleh penganalisis manusia.

Menurut Wong, bukannya kaedah semasa yang hanya boleh menganalisis kawasan kecil yang melihat hanya beberapa mikroorganisma pada satu masa, sistem pasukannya mengenal pasti dan mengira berjuta-juta mikroorganisma daripada jumlah sampel air yang lebih besar dalam hitungan detik, menggunakan standard mikroskop.

Oleh kerana ujian boleh dilakukan dengan lebih cepat dan kerap, penyelidik percaya bahawa sistem mereka akan memberikan amaran awal masalah.

"Kami perlu melindungi bekalan air kami," kata Monica Emelko, seorang profesor kejuruteraan awam dan alam sekitar dan ahli Institut Air di Waterloo, dalam satu kenyataan. "Alat ini akan membekalkan kami dengan sistem sentinel, petunjuk yang lebih pantas apabila mereka terancam."

Wong percaya sistem mereka bukan sahaja tepat seperti bilangan pakar manusia untuk kuantifikasi sel, tetapi juga lebih tepat daripada probe fluorometric, satu lagi kaedah alternatif yang digunakan sebagai pakar manusia.

"Sekeping yang menarik ialah kami telah menunjukkan ujian penggunaan AI dapat dilakukan dengan cepat dan baik," kata Emelko dalam satu kenyataan. "Kini sudah tiba masanya untuk bekerja melalui semua senario yang mungkin dan mengoptimumkan teknologi."

Jadikan kiraan AI

Para penyelidik akan terus memperbaiki sistem supaya satu hari boleh memantau air mengalir melalui mikroskop untuk pelbagai pencemaran dan mikroorganisma.

"Langkah seterusnya ialah meneroka dan menyiasat kebolehgunaannya kepada pelbagai mikroorganisma dan dalam pelbagai skenario sumber air semula jadi yang mana terdapat pencemaran yang berbeza," kata Wong.

"Pada penghujung hari, kajian yang teliti diperlukan untuk memastikan bahawa setiap teknologi maju dapat melihat penggunaan secara meluas dalam senario kehidupan sebenar."

Para penyelidik menganggarkan ia mungkin mengambil masa dua hingga tiga tahun untuk memperbaiki sistem ujian sampel komersial sepenuhnya untuk digunakan di makmal atau di rumah di loji rawatan.

Teknologi untuk menyediakan pemantauan berterusan boleh menjadi tiga hingga empat tahun lagi.

"Ini membawa penyelidikan kami ke kawasan berimpak tinggi," kata Wong dalam satu kenyataan. "Membantu memastikan air yang selamat melalui penerapan teknologi yang meluas ini akan menjadi salah satu cara terbaik untuk membuat kiraan AI."