طحين لإنقاص الوزن وسماد من إطارات السيارات

ضمن خمسة اختراقات علمية مهمة لوزارة الزراعة الأميركية

أعناب «تشاردوناي» يصنع من بذورها طحين لإنقاص الوزن
أعناب «تشاردوناي» يصنع من بذورها طحين لإنقاص الوزن
TT

طحين لإنقاص الوزن وسماد من إطارات السيارات

أعناب «تشاردوناي» يصنع من بذورها طحين لإنقاص الوزن
أعناب «تشاردوناي» يصنع من بذورها طحين لإنقاص الوزن

طورت وزارة الزراعة الأميركية مجموعة لا حصر لها من الابتكارات الجديدة التي شملت: عصير البرتقال المركز، وثيابا مكوية بصورة دائمة، ودواء من البنسلين منتجا بكميات تجارية كبيرة، مع كل عمليات تنسيل وتكثير التوت والتوت البري، التي هي جميعها قيد الإنتاج حاليا.

* اختراقات علمية
في كل عام تصدر الوكالة تقريرها المسمى «تقرير عن نقل التكنولوجيا» «Report on Technology Transfers» التي تستعرض فيه الاختراقات العلمية التي وصلت عبر الأبحاث التي تجريها وزارة الزراعة، والتي غالبا ما أجريت بالتعاون مع هيئات خارجية، مثل الجامعات وشركات الأعمال الصغيرة.
وفي العام الماضي قامت الوزارة بتسجيل 147 براءة اختراع، وتلقت 51 براءة أخرى. وفيما يلي بعض هذه الاختراقات التي كانت حصيلة عمل الوزارة:
* طحين لإنقاص الوزن: نوع جديد من الطحين مصنوع من بذور عنب «شاردوناي» chardonnay grape الذي يمنع زيادة الوزن والكولسترول العالي، استنادا إلى وزارة الزراعة. وأظهرت الاختبارات تغيرات في عملية الأيض (التمثيل الغذائي) لدى «الهمستر»، وهو حيوان قارض، الذي تناول هذا الطحين مع وجبات عالية الدهون. وتقوم «مايو كلينك» حاليا بإجراء تجارب عليه على البشر.
* مخصبات تربة مصنوعة من الإطارات: إطارات السيارات تحتوي على الزنك، مما يعني أن الإطارات المستخدمة القديمة التي يجري طحنها، يمكن استخدامها لتخصيب التربة، التي تعاني نقصا في الزنك، العنصر الضروري لتغذية كثير من المحاصيل.
وقد أظهرت الأبحاث أن الزنك يساعد في تقليل مستويات الكاديوم في الحنطة، وهو معدن سام يظهر طبيعيا في التربة، وينتهي به الأمر في الأطعمة، كالحبوب والخضراوات. قم بإضافة مطاط من أحد الإطارات إلى تربتك، لتحصل على محاصيل صحية لغرض الاستهلاك.
* خلاصات الشوفان المركزة لإنتاج الآيس كريم (بوظة): يمكن تحويل كربوهيدرات الشوفان إلى مادة على شكل القشدة، فقد أظهرت الدراسات أن الخلاصات المركزة من الشوفان Oat concentrate يمكن استخدامها لتطوير أنواع مختلفة جديدة وصحية من الزبادي، وحلوى البودنغ، والكاسترد، والعجين، والآيس كريم، والعصائر المكثفة.
* رزم بأبخرة تقاوم تعفن الفاكهة: تقوم هذه الرزم بإطلاق بخار مقاوم للميكروبات للحفاظ على الفاكهة من التلف. ويعالج هذا المنتج آفة الفواكه الحمضية التي تسبب تقرحات، وبالتالي تحول دون تسويقها عالميا.
وتقوم وزارة الزراعة الأميركية باختبار هذه الرزم في دراسات أولية. ومن شأن المنتج هذا إنقاذ الصناعة العالمية للمنتجات الطازجة التي تقدر بأكثر من بليون دولار سنويا.
* أجزاء ذهبية تتحرى وجود فيروس غرب النيل: اكتشفت وزارة الزراعة الأميركية أن جهازا يحمل باليد بمقدوره اكتشاف فيروس غرب النيل، وهو العدوى التي تسببها بعوضة قد تهدد حياة الإنسان، وذلك عن طريق جزيئات دقيقة من الذهب.
واستنادا إلى وزارة الزراعة، فإن هذه الجزيئات الذهبية الدقيقة لها القدرة على أن تبعثر الضوء وتمتصه، مما يجعلها مثالية لاكتشاف الخلايا المصابة بالفيروس، وذلك عن طريق مقياس للطيف.

* خدمة «واشنطن بوست»



لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»