Des capteurs de pollution atmosphérique abordables alimentés par l'IA peuvent révolutionner la surveillance de la qualité de l'air, selon une étude
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Une nouvelle génération de capteurs de pollution de l'air mobiles, alimentés par l'intelligence artificielle, peut améliorer la précision des mesures de la qualité de l'air et mieux informer les gens sur les niveaux de pollution dans leur région, selon une nouvelle étude de recherche de l'Université de Kingston, à Londres.
L'étude, publiée dans la revue Sensors , a examiné comment la surveillance de la qualité de l'air pourrait être améliorée en développant et en déployant des capteurs électrochimiques épais et rentables de la taille d'un téléphone portable, intégrés à la technologie de l'IA qui pourraient fournir des relevés précis et en temps réel de la qualité de l'air à n'importe quel endroit.
Les systèmes de surveillance actuels sont coûteux, peu transportables et trop peu nombreux. Par conséquent, les relevés de pollution de la station la plus proche ne reflètent souvent pas la qualité de l'air environnant. Selon l'Organisation mondiale de la Santé, la pollution atmosphérique serait responsable de 7 millions de décès par an, les enfants étant particulièrement vulnérables en raison de leurs poumons en développement, d'un système immunitaire affaibli et d'une respiration plus rapide.
L'Université de Kingston a collaboré avec Technocomm Consulting Ltd, experts en communications réseau et en capteurs, qui a développé un appareil abordable de lutte contre la pollution de l'air appelé EnviroSense.
L'Université de Kingston a étudié l'impact de la présence d'autres gaz et des conditions environnementales sur la précision de ces capteurs d'air. Pour ce faire, les capteurs ont été installés à proximité de ceux de l'Observatoire atmosphérique de Weybourne, station de référence de haute précision pour la qualité de l'air, sur la côte nord du Norfolk. Cet emplacement était particulièrement adapté, car il permet d'observer un large spectre de niveaux de pollution , principalement dû aux vents de sud-ouest transportant de l'air pollué provenant de diverses régions du Royaume-Uni, notamment de Londres et des Midlands.
Les données ont été recueillies à partir de capteurs d'air plus petits et plus abordables, ainsi que de la station de surveillance plus grande, sur une période de 12 semaines, entre mai et août 2024. Les concentrations de monoxyde de carbone (CO), de dioxyde de carbone (CO₂ ) et d'ozone (O₃ ) ont été mesurées toutes les 30 minutes. Les conditions météorologiques ont également été surveillées afin de mieux comprendre les relations complexes entre les différents gaz, polluants et conditions environnementales.
Un capteur économique installé sur une voiture circulant à Newbury, au Royaume-Uni, a collecté des données sur la pollution atmosphérique toutes les minutes. Crédit : Université de Kingston, Londres
Ces données ont ensuite été intégrées à des modèles d’IA avancés qui ont contribué à réduire les inexactitudes de mesure jusqu’à 46 %, démontrant que la science des données avait transformé des capteurs défectueux, mais prometteurs, en outils de précision qui peuvent aider les personnes en quête d’un air plus pur.
Cet effort de collaboration reconnu par Innovate UK comme une réussite, a permis à Technocomm Consulting Ltd de mettre à jour et de commercialiser une version plus précise de son appareil de mesure de la pollution de l'air, EnviroSense AI.
Le directeur de l'Institut d'échange de connaissances et de recherche pour la cybernétique, l'ingénierie et les technologies numériques de l'Université de Kingston et co-chercheur, le professeur Jean-Christophe Nebel, a déclaré que le projet avait offert l'opportunité de fournir des connaissances académiques à une entreprise qui relève des défis du monde réel.
« Nous avons découvert que les capteurs d'air portables, alimentés par l'IA, fournissent des données suffisamment précises pour réellement améliorer la vie des citoyens », a-t-il déclaré. « Ces données peuvent éclairer les décisions politiques et permettre la mise en place de mesures d'urgence au niveau local, contribuant ainsi directement à la protection de la santé publique, révolutionnant ainsi la surveillance de la qualité de l'air et la gestion du trafic. »
« Notre rêve est d'avoir un de ces capteurs sur chaque bus ou véhicule de collecte des ordures visitant chaque code postal, et de fournir ainsi à chacun des données sur la pollution de l'air facilement accessibles et très précises sur l'endroit où il vit ou travaille », a-t-il ajouté.
La Dre Farzana Rahman, maître de conférences et responsable du master en science des données et chercheuse principale, a déclaré que l'étude était cruciale pour contribuer à résoudre un problème majeur de santé publique. « Les capteurs innovants alimentés par l'IA transforment la surveillance de la qualité de l'air et rendent les données plus précises et accessibles que jamais. Cette collaboration a non seulement permis de relever un défi crucial de santé publique, mais a également ouvert la voie à de futures avancées et à des partenariats fructueux. »
Bijan Mohandes, directeur général de Technocomm Consulting Ltd, a déclaré que l'étroite collaboration entre l'Université de Kingston et Technocomm avait contribué au succès du projet. « Les réunions d'équipe régulières, avec les points à suivre et leur mise en œuvre, ont été déterminantes pour garantir la réussite du projet dans les délais impartis. Les recherches ont montré que l'apprentissage automatique et l'IA jouent un rôle important dans la modélisation de capteurs électrotechniques précis », a-t-il ajouté.
Des travaux complémentaires sont actuellement en cours, en collaboration avec l'Université Rey Juan Carlos de Madrid et une université locale de Kuala Lumpur, en Malaisie, pour déployer des capteurs d'air abordables et commencer à collecter des données. Ces données permettront de tester la précision des unités et de la technologie d'IA sous différents climats, comme au Royaume-Uni.