أداة اكتشاف الشقوق بالذكاء الاصطناعي التي تساعد المهندسين في العمل بصورة أكثر ذكاءً

لا يقل حجم الشقوق بشكل عام. خذ على سبيل المثال كوبًا زجاجيًا. بمجرد أن تكتشف وجود شق فيه، يجب عدم استخدامه مرة أخرى لأن الأمر مجرد مسألة وقت قبل أن يتهشم. ولحسن الحظ لا ينطبق ذلك على كل المواد المكسورة قليلاً، وفي معظم الأحيان، يمكن أن يمنع الاكتشاف المبكر تحوّل الشق الصغير إلى مشكلة كبيرة.

والخرسانة مثال جيد على ذلك. فهي قوية ومتينة للغاية، ولهذا السبب نستخدمها في المباني والطرق والجسور. ولكن بعد مرور نحو 50 عامًا يبدأ ظهور علامات التدهور الأولى، وعندها يتم الاستعانة بالمهندسين المدنيين بسرعة لفحص الهياكل والتحقق من وجود شقوق وتقديم توصيات مهمة بشأن مسار العمل. وهذا عمل أساسي، خاصة عندما تفكر في أماكن مثل أنظمة الطرق السريعة المعقدة. ويستخدم هذه الطرق مئات الآلاف، إن لم يكن الملايين، من سائقي السيارات كل أسبوع، وتضم غالبًا أعدادًا هائلة من الجسور والأنفاق وغيرها من الهياكل الخرسانية أيضًا.

وفي اليابان، يتم تشغيل إحدى هذه الشبكات بواسطة شركة Nippon Expressway Company‏ (NEXCO) ويقل طولها عن 10000 كيلومتر من الطرق و16700 جسر خرساني و1680 نفقًا. ويتجاوز نحو نصف عددها إجمالاً 30 عامًا، ويعود تاريخ الكثير منها إلى ستينيات القرن الماضي. وهذا يعني كمية كبيرة من الخرسانة. خاصة عندما تدرك أن كل سنتيمتر يجب أن يكون آمنًا ومناسبًا للغرض.

ومن الناحية التقليدية، يتولى فريق صغير من المهندسين والخبراء البواسل أعمال الفحص بالكامل، حيث يقومون بمعاينة الشقوق وتغير اللون وتشظية الخرسانة (مكان انفصال الخرسانة عن الهيكل). وهذا لا يقتصر فقط على التجول باستخدام عدسة مكبرة والنقر على الخرسانة للتحقق من زاوية السطح، فكر في تسلق الجسور على السقالات واستخدام المنصات المرتفعة وحتى المركبات ذات الأذرع القابلة للتمديد التي تساعدهم في الوصول إلى الأماكن الصعبة. إنه عمل ضروري ولكنه مكلف، حتى قبل إجراء أي تحليلات أو أعمال إصلاح أخرى.

وفي ظل التوسع المستمر لشبكات الطرق والصعوبات المتوقعة بشأن تعيين المهندسين في المستقبل، وجب على معهد الأبحاث التابع لشركة NEXCO استكشاف طرق جديدة وفعالة لمواجهة هذا التحدي الذي لا ينتهي. وفي أثناء إجراء ذلك، اكتشفوا خدمة Inspection EYE for Infrastructure من Canon، وهي خدمة قائمة على الصور تستخدم التعلم العميق لاكتشاف العيوب.

حيث يتم التقاط صور الفحص أولاً باستخدام كاميرا EOS DSLR من Canon عالية الدقة يتم تثبيتها على حامل بانورامي مزوّد بمحرك لتحريكها وإمالتها تلقائيًا لتصوير المكان من كل الزوايا. ثم يتم دمج هذه الصور معًا لإنشاء نسخة واحدة عالية الوضوح ليحللها الذكاء الاصطناعي. وقد تم تدريب نموذج الذكاء الاصطناعي هذا باستخدام بيانات من شركة Tosetsu Civil Engineering Consultant Inc.‎، وهي شركة رائدة في مجال فحص البنية التحتية القائم على الصور، وقد تعلم هذا النموذج اكتشاف الشقوق بمستوى يضاهي مستوى مهندسي الفحص ذوي المهارات العالية، حتى إنه يحدد الشقوق الموجودة على سطح الجدار من دون أن يخطئ في اكتشاف الأوساخ أو الفواصل.

وفي عملية مقارنة، استغرق مهندس مدني حصل على الصور نفسها التي حصلت عليها خدمة Inspection EYE for Infrastructure‏ 720 دقيقة لتحديد نحو 500 شق ثم إعداد بيانات الفحص ذات الصلة. وبمساعدة الأداة التي تعمل بالذكاء الاصطناعي المتوفرة لدينا، استغرق المهندس نفسه 90 دقيقة فقط لإكمال المهمة ذاتها. وتمت الإشارة أيضًا إلى أن النظام لا يوفر الدقة فحسب، بل يوفر أيضًا اتساقًا في النتائج، وهذا أمر يمكن أن يكون متغيرًا بعض الشيء في أثناء التحليل البشري. ومع ذلك، يقيّم المهندسون المؤهلون النتائج النهائية دائمًا، وإذا لزم الأمر، يتم إدخال أي تعديلات على نموذج الذكاء الاصطناعي مرة أخرى حتى يتمكن من الاستمرار في التعلم والتحسين.

عند العمل في Nippon Expressways، يُعد "الكشف الآلي عن العيوب باستخدام الذكاء الاصطناعي مجرد جزء من عملية الفحص"، ورد ذلك على لسان ماساكازو هوندا، رئيس شعبة إدارة الصيانة وتعزيزها بقسم تطوير البنية التحتية لدى معهد الأبحاث التابع لشركة NEXCO. "وسيتعين على المهندس إجراء التقييم النهائي"، ولكن أظهرت الاختبارات التي أجريناها أن خدمة Inspection EYE for Infrastructure تتمتع بمستوى عالٍ للغاية من دقة الكشف، حيث بلغت دقتها 99,5%. ويضيف السيد هوندا قائلاً: "بالرغم من أن بعض أنظمة الذكاء الاصطناعي تكتشف الشقوق الفردية بطريقة مجزأة، فإن نظام الذكاء الاصطناعي من Canon يوفر مستوى من الدقة يقترب من الفحوصات البصرية التي يجريها مهندسو الفحص، مثل اكتشاف الشقوق المتتالية كشق واحد".

وهذه التكنولوجيا الجديدة لا تقلل من وقت الفحص وتكلفته فحسب، بل يرى السيد هوندا فوائد كبيرة لتدريب المهندسين لأنها توفر وقتهم وتسمح لهم بالقيام بالمزيد من الزيارات الميدانية، وهذا أمر مهم لتطوير تلك المهارات الحيوية المتمثلة في الملاحظة وفهم أنواع الأضرار الهيكلية المختلفة. ويتابع قائلاً: "لكي تكون مهندسًا محترفًا يجب أن ترى الموقع بعينيك". "حتى في ظل [ما يوفره الذكاء الاصطناعي] من قدر أكبر من الراحة، يظل من الضروري تطوير القدرة على التقييم من خلال الملاحظات في الموقع".

وبهذه الطريقة، فإن "أنظمة المراقبة" الإضافية التي توفرها Canon ليست فقط أداة مهمة للحفاظ على سلامتنا، بل تدعم أيضًا تطوير المهن في مجال متخصص للغاية، المجال الذي يُعد ضروريًا لسلامة المسافرين وكذلك للاقتصادات التي تعتمد على أنظمة الطرق التي تتم صيانتها جيدًا لنقل البضائع والركاب على حد سواء.

اكتشف المزيد حول كيفية عملنا مع الشركات لمساعدتها في حل مشكلاتها.