طبق گزارش سازمان ملل، تا سال ۲۰۵۰ حدود ۲.۵ میلیارد نفر بیشتر در شهرها زندگی خواهند کرد که اغلب این افزایش از رشد جمعیت و جابهجایی جمعیت در مناطق جنوبی صورت میگیرد. به همین دلیل، به گفتهی گوگل ما به ابزارهای جدیدی برای درک چگونگی رشد و تغییر شهرهایمان در طول زمان نیاز داریم، بنابراین میتوانیم اطمینان پیدا کنیم که همهی ساکنان این مناطق در تصمیمگیری و برنامهریزی خدمات ضروری مانند آب و برق در نظر گرفته میشوند.
اکنون گوگل در حال گسترش پروژهی «ساختمانهای باز» (Open Buildings) خود است که هدف آن کمک به سازمانهای مختلف برای درک و برنامهریزی برای دنیای در حال تغییر، با مجموعهای از دادههای جدیدی است که شامل اطلاعاتی دربارهی شیوهی تغییر حضور ساختمانها در طول زمان میشوند. اکنون مجموعه دادههای موقتی Open Buildings 2.5D برای سالهای ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۳ در دسترس است و برای نخستین بار شامل اطلاعاتی دربارهی ارتفاع ساختمانها هم میشود.
چرا نقشهبرداری از ساختمانها مهم است؟
نقشهها راه نجات بسیاری از چیزهایی هستند که نیاز داریم. برای اینکه مردم خدمات ضروری مانند برق و آب را دریافت کنند و بتوانند واکنش مناسبی هنگام بحرانها داشته باشند، تصمیمگیرندگان باید ابتدا بدانند که کجا هستند! با ایجاد نقشهها، میتوان به تصمیمگیرندگان کمک کرد تا محیط فعلی را درک کنند و اطمینان حاصل کنند که به همه به طور مناسب دسترسی دارند.
میتوان گفت به همین دلیل است که بخش پژوهش گوگل (Google Research) پروژهی ساختمانهای باز را در سال ۲۰۲۱ معرفی کرد. این پروژه که در آزمایشگاه تحقیقاتی هوش مصنوعی گوگل در آکرا، غنا آغاز شده است، ۱.۸ میلیارد ساختمان را در سراسر آفریقا، آسیا، آمریکای لاتین و کارائیب ترسیم کرده است که حدود ۴۰ درصد از جهان و حدود ۵۴ درصد از جمعیت جهان را پوشش میدهد.
در چند سال گذشته، دولتها، سازمانهای بشردوستانه، پژوهشگران و شرکتها از مجموعه دادههای Open Buildings برای پروژههای مختلف استفاده کردهاند. برای نمونه، Sunbird AI که یک سازمان غیرانتفاعی در اوگاندا است، از این دادهها در جهت اولویتبندی مناطق مختلف برای پروژههای برقرسانی روستایی استفاده کرد تا بیشترین تأثیر را در مکانهایی با بیشترین نیاز داشته باشد. این نوع دادهها میتوانند برای اهداف مختلفی سودمند باشند، و گوگل همچنین از آنها برای بهبود دقت نقشه و اضافه کردن ساختمانهای سراسر جهان به نقشه استفاده میکند.
به مرور زمان و هنگامی که شرکای گوگل از این دادهها برای پروژههای خود استفاده کردند، پرسشهای مهمی مطرح شد: اینکه ساختمانها چه زمانی ساخته شدند؟ این شهر یا آبادی در طول زمان چگونه تغییر کرده است؟ این مکان قبل از رخداد یک بلای طبیعی یا بحران دیگر اخیر چگونه بود و اکنون چگونه است؟
دریافت پاسخ به این پرسشها به دلایل مختلف ممکن است دشوار یا گاهی غیرممکن باشد. برای نمونه در کشورهای با درآمد کم و متوسط که منابع اغلب کمیاب هستند، ممکن است این نوع دادهها وجود نداشته باشد. حتی گاهی ممکن است چالشهای سیاسی وجود داشته باشد و از ثبت دادهها جلوگیری کند یا حتی خود زمین ممکن است موانعی برای ثبت دادهها ایجاد کند. اما با رشد سالانه بیش از ۸۰ میلیون نفر جمعیت جهان، دسترسی به این اطلاعات بیش از هر زمان دیگری مهم است، به ویژه برای سازمانهای دولتی، سازمانهای بشردوستانه و محققانی که روند توسعه و شهرنشینی را مطالعه میکنند.
دادههای جدید چگونه تولید میشوند؟
برای تولید این مجموعه داده، گوگل از هوش مصنوعی برای حل دقیق و استخراج اثرات تغییرات و ارتفاعات ساختمان، از تصاویر در دسترس عموم و با وضوح پایینتر از مجموعهی Sentinel-2 استفاده کرد. این موضوع مهم است زیرا تصاویر ماهوارهای با وضوح پایین برای جنوب جهانی بیشتر از تصاویر با وضوح بالا در دسترس هستند، بنابراین ما نیاز به ایجاد مدلهایی داشتیم که بتوانند ساختمانها را با این تصاویر با دقت پایینتر طبقهبندی کنند.
مجموعه دادههای موقتی ۲.۵ بعدی پروژهی ساختمانهای باز، بهطور رایگان در دسترس قرار گرفته است تا از کار سیاستگذاران، سازمانهای بشردوستانه و دیگرانی که در جنوب جهانی کار میکنند، پشتیبانی شود.
همکاری برای افزایش اثرگذاری
گوگل همچنین در حال همکاری با شرکای است که از این دادهها برای انواع پروژههای تاثیرگذار استفاده میکنند. برای نمونه WorldPop از این پروژه برای برآوردهای تازه و دقیق جمعیت در سراسر جهان استفاده میکند. این برآوردها توسط دولتها و آژانسهای سازمان ملل استفاده میشود. WorldPop همچنین با شرکای خود در نیجریه کار میکند که از این دادهها برای شناسایی و دسترسی به کودکانی که خدمات معمول ایمنسازی دریافت نکردهاند، استفاده میکنند.
پروفسور اندرو تاتم، مدیر تیم WorldPop در این زمینه توضیح میدهد: «درک محل زندگی مردم برای اطمینان از توزیع عادلانهی منابع و اینکه هیچکس در ارائهی خدماتی مانند مراقبتهای بهداشتی عقب نمیماند، حیاتی است. مجموعه دادهی ساختمانهای باز گوگل افزودهای کاربردی به دادههای ما بوده است که از نقشهبرداری دقیقتر جمعیت پشتیبانی میکند و این مجموعه دادههای موقت جدید فرصتهایی را برای ثبت بهتر تغییرات جمعیتی سریعی که همچنان در سطح جهانی مشاهده میکنیم، ارائه میدهد.»
محدودیتها و راهکارها
نوآوریهای هوش مصنوعی گوگل مانند تقسیمبندی تصاویر ماهوارهای، وضوح فوقالعاده و برآورد ارتفاع، یک مجموعه دادهی سراسری و پویا ایجاد کرده است که کل جهان را روی نقشه نمایش میدهد. با این وجود، هنوز محدودیتهایی وجود دارد که ممکن است بر دادهها تأثیر بگذارد و گوگل را از نقشه برداری دقیق برخی از ساختمانها باز دارد.
آسمان پاک یک عامل مهم است: برای دریافت بهترین نتایج گوگل به مجموعهای از تصاویر بدون ابر نیاز دارد. در برخی از مناطق بسیار ابری، این موضوع میتواند یک چالش بزرگ باشد و منجر به دادههای کمتر قابل اعتماد شود.
ساختمانهای کوچک ممکن است نادیده گرفته شوند: گوگل ممکن ساختمانهای کوچکتر از یک پیکسل تصویر را پیدا کند اما محدودیتی وجود دارد. سازههای بسیار کوچک، مانند پناهگاههای غیررسمی، ممکن است در طراحی نقشه نمایش داده نشوند.
پیکسلها نه چند ضلعی: در حالی که مجموعه دادهی قبلی شامل شکل هندسی ساختمانها بود، با توجه به وضوح پایینتر دادههای ورودی، تولید آن از Sentinel-2 بسیار دشوار است. در عوض، دادههای گوگل در زمینهی حضور ساختمان در قالب شطرنجی با امتیاز اطمینان برای هر پیکسل ارائه میشود.
سایر ویژگیها: چند مشکل فنی دیگر هم مانند خطاهای دوخت تصویر و برخی موارد مثبت کاذب برای گوگل وجود دارد که میتواند بر دادهها تأثیر بگذارد.
نقشهها پویا هستند چون جهان همیشه در حال تغییر است. مجموعه دادههای زمانی ۲.۵ بعدی ساختمانهای باز، هوش مصنوعی به ما کمک میکند تا این تغییرات را درک کنیم.
گوگل اکنون علاوه بر شرکای خود، از همهی پژوهشگران، سیاستگذاران و متخصصان توسعه از سراسر جهان دعوت کرده است تا این مجموعه دادهها را بررسی کنند و بازخورد خود را در میان بگذارند.