انقلاب صنعتی چهارم؛ پای نهادن هوش مصنوعی به معادن

کانی مگ، محمد قهرمانی کوشان- بسیاری معتقدند هوش مصنوعی باعث منسوخ شدن روش‌های قدیمی شده است ؛ اما باید دید که برای بخش‌های صنعتی مانند استخراج، اکتشاف و سایر فعالیت‌های معدنی هوش مصنوعی واقعاً چه چه کاربردهایی دارد؟  

تحقیقات نشان می‌دهد، هوش مصنوعی می‌تواند به استخراج‌کنندگان مواد معدنی در معادن کمک کند تا بدون سرمایه‌گذاری در مقیاس بزرگ، با تولید مدل‌های پیش‌بینی شده‌تر، تا ۱۰ درصد صرفه‌جویی در بهره‌وری داشته باشند.

مفهوم معدن دیجیتال چیز جدیدی نیست، اما اجرای فناوری‌های دیجیتال در بخش معدن در بیشتر نقاط جهان، به کندی ورود پیدا می‌کنند.

نقش هوش مصنوعی در تولید محصولات معدنی

هنگامی که یک واحد معدنی اقدام به تولید محصولات معدنی می‌کند، بی‌شک به دنبال افزایش بهره‌وری است. ذوب فلز، بهبود کیفیت سنگ معدن از طریق بهینه سازی مواردی است که در تولید محصولات معدنی در نظر گرفته می‌شود.

برای دست یابی به یک محصول معدنی قابل اتکا نیاز است که ترکیب آن پیش بینی شود. به طور سنتی، در بخش معدن این کار توسط یک متالورژیست با استفاده از علم مواد انجام می‌شود.

برای سنگ معدن‌هایی مانند طلا یا مس، اگر در طول فرآیند غنی سازی به اندازه کافی این اتفاق نیفتد از یک نوع کانی به نام سیانید استفاده می‌کنند. این کانی بسیار سمی است و نزدیک به ۴۰ درصد از هزینه‌های فرآیند غنی‌ سازی را تشکیل می‌دهد.

از آنجایی که هیچ‌کس دقیقاً نمی‌داند، کارشناسان از سیانید چقدر استفاده می‌کنند، کنترل این فرآیند الزامی می‌شود. می‌توان از مزیت‌های هوش مصنوعی در کنترل فرآیند‌های فرآوری هم استفاده کرد. این موضوع باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها و آسیب کمتری به محیط‌زیست می‌شود.

هوش مصنوعی در فرآیند غنی سازی، داده‌های تاریخی را می‌گیرد و بر اساس داده‌ها،ساخت الگوریتمی  را آموزش می‌دهد. در نتیجه پیش‌بینی نتایج این اقدامات دقیق‌تر می‌شود.

این الگوریتم سپس توصیه‌ها یا اقدامات خاصی را ارائه می‌کند که دقیق‌تر از آنچه امروزه با مدل‌های علمی انجام می‌شود، هستند.

تکمیل چنین فرآیندهایی با مدل‌های پیش‌بینی هوش مصنوعی می‌تواند شرکت‌ها را از ۳ تا ۵ درصد  بهره‌وری در ابتدای راه نجات دهد؛ اما همانطور که هوش مصنوعی به یادگیری ادامه می‌دهد، این میزان در نهایت می‌تواند به ۱۰ درصد افزایش یابد، زیرا هرچه داده‌های بیشتری به دست آورد، در پیش‌بینی بهتر می‌شود.

معمولاً برای ایجاد این سطوح  که می‌تواند صدها میلیون دلار هزینه داشته باشد، ارتقاء تجهیزات به سرمایه گذاری سرمایه‌ای نیاز دارد.

در حالی که اقداماتی که انجام می‌گیرد، استفاده از الگوریتمی است که یادگیری آن چند ماه طول می‌کشد، اما به سرمایه‌گذاری سرمایه‌ای نیاز ندارد، فقط به برخی هزینه‌های عملیاتی نیاز دارد.

علاوه بر این، فرآیند را می توان به صورت آفلاین نیز انجام داد، با داده‌هایی که معمولاً از محل استخراج از راه دور طی چند ماه جمع آوری می‌شود. از راه دور روی الگوریتم اعمال می‌شود. هر بار نتایج جدید را می‌توان به راحتی با نتایج قبلی مقایسه کرد.

هوش مصنوعی در معادن نگرش‌ها را تغییر می‌دهد

در ابتدای ورود هوش مصنوعی به معادن بسیاری از استخراج‌کنندگان نسبت به این موضوع بدبین بودند؛ اما اکنون معدنکاری و سایر بخش‌های صنعتی شروع به درک درستی از این موضوع کرده‌اند.

بیشتر صنایع واقفند که دیجیتالی‌سازی باید اتفاق بیفتد، همانطور که قبلاً در بخش‌های دیگر اتفاق افتاده است.

گاهی اوقات شرکت‌ها فکر می‌کنند موانعی برای پذیرش این فناوری جدید وجود دارد، مانند نداشتن داده‌های کافی، اما اغلب اینها بیشتر تصورات غلط هستند تا مشکلات واقعی.

یافتن برنامه‌های کاربردی جدید برای هوش مصنوعی در معادن

استفاده از هوش مصنوعی می‌تواند منحر به بهبود حفاری در صنعت معدن شود.البته محدودیت‌هایی در این فناوری وجود دارد. به عنوان مثال، اگر شرکتی داده‌ای نداشته باشد، نمی‌توان از هوش مصنوعی استفاده کرد تا زمانی که برخی از آنها را جمع آوری کند. علاوه بر این، اقتصاد حکم می‌کند که تولید باید به صرفه باشد. کاربرد هوش مصنوعی در بخش حفاری‌های معادن سنگ منجر به افزایش ۱۰درصدی راندمان و کاهش ۳ درصدی هزینه‌ها می‌شود.

این درحالیست که کارشناسان می‌گویند، اعداد و ارقام فعلی فقط پول نیستند؛ بلکه منجر به پایداری بیشتر می‌شوند تا استخراج‌کنندگان بتوانند از منابع کمتری استفاده کنند و برای محیط‌زیست آسیب کمتری داشته باشند. تمامی این اتفاقات مثبت بدون قربانی کردن و آسیب وارد کردن به چیزی پیش می‌آید.

سرمایه‌گذاری صنعت معدن در هوش مصنوعی

با وجود اینکه بیشتر شرکت‌های معدنی تازه‌کار دیجیتال و دنبال‌کننده  فناوری‌های دیجیتال بودند، آنها در ابتکارهای مختلفی سرمایه‌گذاری می‌کردند تا منافع خاصی را به همراه داشته باشند.

تمامی شرکت‌های معدنی فعال پیشرو تلاش می‌کنند تا در فناوری‌های دیجیتال سرمایه‌گذاری کنند. از سال ۲۰۱۷شرکت‌های معدنی پیشرو نزدیک به ۳درصد از گردش مالی خود را صرف سرمایه‌گذاری‌های دیجیتالی می‌کنند. در سال ۲۰۲۱ رقم سرمایه‌گذاری سالانه شرکت‌های معدنی در حوزه هوش مصنوعی و فناوری‌های دیجیتال حدود ۱۶۶ میلیون دلار بود.

هوش مصنوعی مسیر اصلی توسعه معدنکاری دیجیتال

شرکت‌های معدنی پیشرفته دنیا به اهمیت و الزام معدنکاری دیجیتال ایمان آورده‌اند. بیشتر شرکت‌ها با استفاده از فناوری‌های جدید، اقدام به توسعه معدنکاری دیجیتال کرده‌اند. یکی از ابزارهایی که گفته می‌شود، مسیر معدنکاری دیجیتال را به طرز قابل توجهی رشد می‌دهد؛ هوش منوعی است. دو مسیر اصلی توسعه بازار  معدن‌کاری دیجیتال، ارائه خدمات و فروش تجهیزات هستند که به حوزه‌‌‌های مختلفی تقسیم می‌‌‌شوند.

برای نمونه در بخش خدمات شاهد سه حوزه مختلف هستیم که شرکت‌های متنوعی در سالیان اخیر در این اکوسیستم شکل گرفته‌‌‌اند و شامل پشتیبانی و نگهداری (خدمات مهندسی)، یکپارچه‌سازی سیستم (خدمات استقرار) و خدمات مشاوره هستند. در بخش تجهیزات اما روند متفاوت و دامنه کار گسترده‌‌‌تر است. بخش‌‌‌هایی که در نتیجه انقلاب دیجیتال به حوزه معدن و صنایع معدنی اضافه شده‌‌‌اند عموما در دو سطح کلی قرار دارند. در واقع  معدن‌کاری هوشمند به ترتیب برای معادن روی زمین و استخراج سطحی، و نیز استخراج عمیق راه‌‌‌حل‌‌‌های تازه‌‌‌ای ارائه می‌کند. 

بر اساس یکی دیگر از انواع دسته‌‌‌بندی، بازار  معدن‌کاری هوشمند از منظر تجهیزات و قطعات خودکار طبقه‌‌‌بندی می‌شود. تجهیزات خودکار شامل انواع بیل‌‌‌های مکانیکی، ماشین‌آلات تخلیه بار، ادوات حفاری و سنگ‌‌‌شکن، کامیون‌‌‌های روباتیک و سایر تجهیزات خودران است. از منظر اطلاعات نیز، بازار به سه سطح سخت‌افزار، نرم‌افزار و راه‌حل، و خدمات طبقه‌بندی می‌شود. جزء سخت‌افزاری خود به انواع حسگرها، برچسب‌های RFID، سیستم‌های هوشمند و انواع دیگر ابداعات تقسیم شده است.

در بخش نرم‌افزار و راه‌حل هم، بازار استخراج هوشمند به نرم‌افزارهای لجستیک، نرم‌افزار مدیریت داده و عملیات، سیستم‌های ایمنی و امنیتی، راه‌حل‌‌‌های اتصال هوشمند، راه‌حل‌‌‌های تجزیه و تحلیل داده، راه‌حل‌های مدیریت از راه دور و نیز راه‌حل‌های مدیریت دارایی دسته‌‌‌بندی شده است.

بخش خدمات نیز ابعاد مشخصی دارد. فعلا و برمبنای برآوردهای اولیه، بخش تجهیزات خودکار بزرگ‌ترین سهم را از توسعه  معدن‌کاری دیجیتال داشته و بازار آن با سرعتی شگفت‌‌‌انگیز در حال گسترش است. بررسی‌‌‌های بیشتر اسناد مالی شرکت‌های فعال در این بازار نشان می‌دهد از سال ۲۰۲۵ به بعد، رشد  معدن‌کاری دیجیتال شدتی دوچندان گرفته که در نتیجه این روند، ابعاد مالی این بخش گسترش یافته و صنعتگران فعال در این حوزه را منتفع خواهد کرد.