خرائط ثلاثية الأبعاد للشعاب المرجانية عبر الذكاء الاصطناعي... في وقت قياسي

يقوم التركيب الكلسي لمستعمرات الشعاب المرجانية بتزويد السواحل بالأتربة عند تكسره (شاترستوك)
يقوم التركيب الكلسي لمستعمرات الشعاب المرجانية بتزويد السواحل بالأتربة عند تكسره (شاترستوك)
TT

خرائط ثلاثية الأبعاد للشعاب المرجانية عبر الذكاء الاصطناعي... في وقت قياسي

يقوم التركيب الكلسي لمستعمرات الشعاب المرجانية بتزويد السواحل بالأتربة عند تكسره (شاترستوك)
يقوم التركيب الكلسي لمستعمرات الشعاب المرجانية بتزويد السواحل بالأتربة عند تكسره (شاترستوك)

تتأثر الأنظمة البيئية البحرية بشكل واضح نتيجة التغير المناخي وتلوث المياه ما يحوّل انتباه العلماء والباحثين إلى أحد أكثر مكونات المحيط حيوية، وهي الشعاب المرجانية.

وتلعب هذه اللافقاريات البحرية المعقدة، التي تشكل الهياكل الخارجية لكربونات الكالسيوم، دوراً حاسماً في التنوع البيولوجي البحري.

وعلى الرغم من أنها تحتل أقل من 0.1 في المائة من قاع المحيط، فإن الشعاب المرجانية تعد موطناً لما يقرب من ثلث جميع الأنواع البحرية، وتوفر الموئل والمأوى لمجموعة واسعة من الحياة البحرية. وإلى جانب أهميتها البيئية، فإن للشعاب المرجانية تأثيراً مباشراً على المجتمعات البشرية، حيث توفر مصادر مهمة للأمن الغذائي والدخل من خلال السياحة لما يصل إلى نصف مليار شخص على مستوى العالم، كما هو موضح في بحث أجرته الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي في الولايات المتحدة.

ديفيس تويا الأستاذ في مختبر «ECEO» أثناء غوصه في جيبوتي (LWimages)

صمود بعض أنواع شعاب المرجان

يؤدي تعرض النظم البيئية الحيوية للخطر نتيجة التهديدات المزدوجة المتمثلة في ارتفاع درجات حرارة البحر والتلوث الناجم عن الأنشطة البشرية، إلى تحول لونها إلى الأبيض، أو ما يعرف بابيضاض الشعاب المرجانية على نطاق واسع.

واستجابة لهذه القضية الملحة، تتعمق مبادرات مثل تلك التي يقودها «مركز البحر الأحمر العابر للحدود الوطنية» (TRSC) في قدرة بعض أنواع المرجان الموجودة في البحر الأحمر على الصمود. وقد أظهرت هذه الشعاب المرجانية مقاومة مثيرة للاهتمام للضغوط الناجمة عن تغير المناخ، ما أثار اهتماماً علمياً كبيراً وجهوداً بحثية تهدف إلى الكشف عن أسرارها لتطبيقها على نطاق أوسع.

لقد ظهر تطور رائد في هذا البحث من «مختبر العلوم الحسابية البيئية ومراقبة الأرض» (ECEO) في كلية الهندسة المعمارية والهندسة المدنية والبيئية (ENAC) بجامعة «EPFL» السويسرية.

قدّم الفريق نظام «ديب ريف ماب» (DeepReefMap) وهو نظام مبتكر يعمل بالذكاء الاصطناعي قادر على إنشاء خرائط تفصيلية ثلاثية الأبعاد للشعاب المرجانية من الصور تحت الماء التي تم التقاطها بواسطة الكاميرات التجارية القياسية.

لا تقوم هذه الأداة برسم الخرائط فحسب، بل تصنف أيضاً الشعاب المرجانية بناءً على ميزاتها الفريدة، ما يعزز بشكل كبير كفاءة أبحاث الشعاب المرجانية.

ويقول صامويل جارداز، منسق مشاريع «TRSC»، إن النظام يعمل على تبسيط منهجية البحث وتقليل التكاليف المرتبطة بالمعدات والخدمات اللوجستية وتكنولوجيا المعلومات.

تمثل الشعاب المرجانية بيئة لتوالد وتكاثر وتربية وتغذية كثير من الأسماك والأحياء المائية المختلفة (شاترستوك)

ما الجديد؟

تقليدياً، يتطلب الحصول على صور ثلاثية الأبعاد للشعاب المرجانية معرفة متخصصة، حيث كانت عبارة عن عملية تستخدم كثيراً من الموارد، ما يحدّ من تطبيقها ويجعل المراقبة الشاملة للشعاب المرجانية أمراً صعباً. ومع ذلك، فإن «DeepReefMap» يزود الغواصين الهواة بمعدات الغوص الأساسية وكاميرا للمساهمة في أبحاث المرجان من خلال التقاط لقطات واسعة النطاق تحت الماء. ويتم تسهيل هذا النهج من خلال هيكل «PVC» مبتكر، طوره باحثو معهد «EPFL »، وهو قادر على حمل كاميرات متعددة لتغطية مساحات أكبر من الشعاب المرجانية بتكلفة معقولة وبكفاءة.

التغلب على التحديات

تتعامل خوارزميات الذكاء الاصطناعي المتطورة في «DeepReefMap» ببراعة مع التحديات الفريدة للتصوير تحت الماء، مثل الإضاءة الضعيفة والحيود، لإنتاج عمليات إعادة بناء دقيقة وشاملة ثلاثية الأبعاد وتصنيفات المرجان.

كما تعد هذه الكفاءة أمراً بالغ الأهمية لتمكين الاستكشاف الشامل والمفصل للأنظمة البيئية للشعاب المرجانية دون الحاجة إلى معدات باهظة الثمن أو قوة معالجة.

ويؤكد جوناثان سودر، الذي ساهم في تطوير «DeepReefMap» خلال فترة دراسته الدكتوراه، على إمكانية اعتماد النظام على نطاق واسع، مسلطاً الضوء على التطبيق العملي له لمراقبة المناطق الساحلية الشاسعة، مثل ساحل جيبوتي الذي يبلغ طوله 400 كيلومتر مع الحد الأدنى من متطلبات الأجهزة.

تحدث ظاهرة ابيضاض الشعاب المرجانية لأسباب تتعلق بالتغيير في صبغياتها نتيجة تغير المناخ وارتفاع درجة حرارة البحار والمحيطات (شاترستوك)

آفاق نظام «DeepReefMap»

يمثل ظهور «DeepReefMap» خطوة مهمة نحو الحفظ الرقمي وفهم الشعاب المرجانية. من خلال توفير أداة قابلة للتطوير يمكن الوصول إليها لرصد صحة الشعاب المرجانية وديناميكياتها، يستطيع الباحثون تحديد المجالات ذات الأولوية للحفظ وجمع البيانات الأساسية عن وفرة المرجان والاتجاهات الصحية.

وتضع هذه التكنولوجيا الأساس لإنشاء توأم رقمي للأنظمة البيئية للشعاب المرجانية، ما يقدم تمثيلاً رقمياً شاملاً يمكن استخدامه لمختلف أغراض البحث والحفظ، بما في ذلك دراسة تنوع أنواع الشعاب المرجانية، والمجموعات الجينية، وتأثيرات التلوث.

ولا تقتصر قدرات «DeepReefMap» على دراسة الشعاب المرجانية، بل تمهد الطريق لتطبيقات أوسع في البحوث البحرية، لتشمل الموائل تحت الماء، مثل أشجار المانغروف. وتمثل أداة الذكاء الاصطناعي متعددة الاستخدامات هذه، بقدرتها على التكيف والتطبيق في بيئات جديدة، حدوداً واعدة في الجهود المستمرة لحماية وفهم النظم البيئية البحرية الثمينة على كوكبنا.


مقالات ذات صلة

4 طرق لتحسين الرعاية الصحية بواسطة الذكاء الاصطناعي

صحتك استخدام الذكاء الاصطناعي للقيام بالكشف الأولي على المريض يمكن أن يؤدي للكشف عن كسور بالعظام قد يغفل عنها الإنسان (أ.ف.ب)

4 طرق لتحسين الرعاية الصحية بواسطة الذكاء الاصطناعي

يمكن للذكاء الاصطناعي المساعدة على تحقيق ثورة في الرعاية الصحية العالمية، خصوصاً مع وجود 4.5 مليار شخص لا يستطيعون الحصول على خدمات الرعاية الصحية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
صحتك شعار برنامج الدردشة الذي يعمل بالذكاء الاصطناعي «شات جي بي تي» (رويترز)

دراسة: «شات جي بي تي» يتفوق على الأطباء في تشخيص الأمراض

كشفت دراسة علمية جديدة، عن أن روبوت الدردشة الذكي الشهير «شات جي بي تي» يتفوق على الأطباء في تشخيص الأمراض؛ الأمر الذي وصفه فريق الدراسة بأنه «صادم».

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
الاقتصاد جوال ذكي مع شعار «إنفيديا» معروض على لوحة للكومبيوتر (رويترز)

نتائج «إنفيديا» في دائرة الضوء مع تركيز المستثمرين على قطاع التكنولوجيا

قد توجه نتائج شركة «إنفيديا كورب» في الأسبوع المقبل سوق الأسهم الأميركية إلى مسارها التالي حيث يحول المستثمرون تركيزهم إلى قطاع التكنولوجيا.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
الاقتصاد عرض تقديمي في إحدى الفعاليات التقنية التي أقيمت بالعاصمة السعودية الرياض (واس)

رئيس «سكاي»: الذكاء الاصطناعي يعزز مستقبل الاقتصاد السعودي

تتصدر الشركة السعودية للذكاء الاصطناعي (سكاي) مسيرة بناء منظومة تقنية عالمية المستوى ما يمهد الطريق لتحقيق نمو اقتصادي مدفوع بالذكاء الاصطناعي

آيات نور (الرياض)
علوم ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

يستعيض مستشعر بالذكاء الاصطناعي عن اختبارات الشم والفحص البصري البشرية لتمييز الأصالة.

جيسوس دياز (واشنطن)

تعرف على مزايا «بلايستيشن 5 برو»: جهاز الألعاب الأقوى في العالم

انعكاس الأشعة الضوئية من مصدرها بشكل متقدم في لعبة «ذا كرو موتورفيست»
انعكاس الأشعة الضوئية من مصدرها بشكل متقدم في لعبة «ذا كرو موتورفيست»
TT

تعرف على مزايا «بلايستيشن 5 برو»: جهاز الألعاب الأقوى في العالم

انعكاس الأشعة الضوئية من مصدرها بشكل متقدم في لعبة «ذا كرو موتورفيست»
انعكاس الأشعة الضوئية من مصدرها بشكل متقدم في لعبة «ذا كرو موتورفيست»

أطلقت «سوني» جهاز «بلايستيشن 5 برو» PlayStation 5 Pro المطور الذي يُعد الأقوى في العالم في أجهزة الألعاب إلى الآن، من حيث قدرات الرسومات للألعاب الحالية والسابقة، بتصميم أصغر حجماً وأقل وزناً، مقارنة بإصدار «بلايستيشن 5».

ويهدف هذا الإصدار إلى تشغيل الألعاب بالدقة الفائقة وبسرعات عالية مع دعم المؤثرات البصرية المتقدمة وتقنيات الذكاء الاصطناعي. واختبرت «الشرق الأوسط» الجهاز، ونذكر ملخص التجربة.

مؤثرات بصرية متقدمة في لعبة السباقات السريعة «إف1 24»

أداء رسومي وتقني مطور

بداية، جرى رفع سرعة الرسومات بنسبة 45 في المائة، وزيادة عدد نوى الرسومات بنسبة 67 في المائة، ورفع سرعة الذاكرة بنسبة 28 في المائة، وهي نسب عالية تسمح للمطورين تقديم ألعاب بالدقة الفائقة 4K وبسرعة 60 أو 120 صورة في الثانية. وكان يجب على اللاعبين في السابق اختيار إما نمط جودة الصورة أو الأداء، حيث يعرض نمط جودة الصورة الرسومات بالدقة الفائقة 4K ولكن على حساب سرعة اللعب، بينما يقوم نمط الأداء بعكس المعادلة بخفض دقة الصورة وتفاصيلها مقابل الحصول على سرعة لعب أعلى. ويغير «بلايستيشن 5 برو» هذا الأمر، حيث يعرض الصورة بالدقة الفائقة وبسرعة عالية، وذلك بفضل زيادة سرعة وحدة الرسومات واستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي لرفع الدقة من دون أن يشعر اللاعب بأي تأخير في مجريات اللعب.

ويقدم هذا الإصدار تجربة ألعاب مبهرة بالدقة الفائقة 4K ومعدل رسومات يتراوح بين 60 و120 صورة في الثانية، حسب اللعبة، للحصول على صورة أكثر وضوحاً وحركة أكثر سلاسة. يضاف إلى ذلك دعم تقنية تتبع الأشعة الضوئية من مصدرها Ray Tracing بالوقت الفعلي وبشكل متقدم، وهي واحدة من أفضل الابتكارات في مجال الألعاب الحديثة، حيث تصبح الإضاءة والانعكاسات داخل اللعبة أكثر واقعية، وسيستطيع اللاعب مشاهدة انعكاسات الضوء على الأسطح المعدنية وتفاعل الإضاءة في بيئة اللعب.

عالم مفتوح مليء بالتفاصيل الغنية والرسومات المبهرة في لعبة «سبايدر-مان 2»

ويقدم الجهاز تحسينات في التفاصيل والظلال، مثل التفاصيل الدقيقة في كل خصلة شعر في الشخصيات أو كل قطرة ماء على أوراق الشجر، مع عرض الظلال وتدرجات الألوان بدقة أعلى للحصول على تجربة لعب أكثر واقعية وانغماساً من السابق. كما يدعم هذا الإصدار تجربة ألعاب محسَّنة، حيث تبدو الألعاب السابقة أكثر وضوحاً بفضل التحسينات البصرية.

الذكاء الاصطناعي في عالم الألعاب

وبشكل يشابه تقنية Dynamic Learning Super Sampling DLSS على الكومبيوترات الشخصية، يدعم «بلايستيشن 5 برو» تقنية «الدقة الطيفية الفائقة» PlayStation Spectral Super Resolution PSSR المعززة بالذكاء الاصطناعي لمعالجة الصورة داخلياً بدقة معتدلة بشكل سريع جداً، ومن ثم استخدام وحدات معالجة الذكاء الاصطناعي لرفع دقة الرسومات بكل سرعة.

ولدى تجربة لعبتي Marvel’s Spider - Man 2 وThe Last of Us II Remastered وتفعيل نمطي جودة الصورة والأداء وعرض الصورة بتردد 120 هرتز، كانت التجربة انسيابية للغاية، مع ملاحظة أدق التفاصيل دون أي تراجع في الأداء مهما كانت بيئة اللعب مليئة بالعناصر، وكان التحكم بالشخصيات سلساً جداً. ولوحظ أن الأشعة تنعكس بواقعية عن المياه والأسطح المعدنية والزجاجية مما يزيد من مستويات الانغماس.

تطوير الألعاب الحالية والجيل السابق

ويوجد حالياً أكثر من 50 لعبة تدعم القدرات المتقدمة لـ«بلايستيشن 5 برو» تشمل رفع دقة الرسومات وزيادة معدل الرسومات في الثانية وتحقيق تردد عرض الصور يتراوح بين 60 و120 هرتز (تتطلب هذه الميزة دعم تلفزيون المستخدم للتردد المرغوب)، نذكر منها Alan Wake 2 وAlbatroz وApex Legends وAssassin’s Creed Mirage وBaldur’s Gate 3 وCall of Duty: Black Ops 6 وEA Sports College Football 25 وDead Island 2 وDemon’s Souls وDiablo IV وDragon Age: The Veilguard وDragon’s Dogma 2 وDying Light 2 Reloaded Edition وEA Sports FC 25 وEnlisted وF1 24 وFinal Fantasy VII Rebirth وFortnite وGod of War Ragnarök وGran Turismo 7 وHogwarts Legacy وHorizon Forbidden West وHorizon Zero Dawn Remastered وKayak VR: Mirage وLies of P وLords of the Fallen وMadden NFL 25.

ونذكر كذلك ألعاب Marvel’s Spider - Man Remastered وMarvel’s Spider - Man: Miles Morales وMarvel’s Spider - Man 2 وMetal Gear Solid Delta: Snake EaterوNaraka: Bladepoint وNBA 2K25 وNo Man’s Sky وPalworld وPaladin’s Passage وPlanet Coaster 2 وProfessional Baseball Spirits 2024 - 2025 وRatchet & Clank: Rift Apart وResident Evil 4 وResident Evil Village وRise of the Ronin وRogue Flight وStar Wars: Jedi Survivor وStar Wars: Outlaws وStellar Blade وTest Drive Unlimited: Solar Crown وThe Crew Motorfest وThe Finals وThe First Descendant وThe Last of Us Part I وThe Last of Us Part II Remastered وUntil Dawn وWar Thunder وWarframe وWorld of Warships: Legends.

انعكاس الأشعة الضوئية من مصدرها بشكل متقدم في لعبة «ذا كرو موتورفيست»

تجدر الإشارة إلى أنه يجب تحميل تحديث لهذه الألعاب قبل الاستفادة من القدرات الرسومية المطورة لها، واختيار نمط الرسومات المناسب من قائمة الإعدادات الخاصة بكل لعبة. وسنقوم بتجربة ألعاب مطورة لجهاز «بلايستيشن 5 برو» بشكل معمق قريباً ونشارككم النتائج (منها لعبتا Horizon Zero Dawn Remastered وLEGO Horizon Adventures). يضاف إلى ذلك دعم الجهاز تشغيل أكثر من 8500 لعبة لجهاز «بلايستيشن 4» ورفع دقة العديد منها، دون الحاجة لتحميل تحديث برمجي لها.

مواصفات تقنية

وبالنسبة للمواصفات التقنية، يستخدم الجهاز المعالج نفسه ثماني النوى الموجود في «بلايستيشن 5» الأساسي، لكن مع توفير القدرة على رفع سرعته من 3.5 إلى 3.85 غيغاهرتز عند الحاجة وبشكل آلي. إلا أن القفزة الأكبر هي في قدرة وحدة معالجة الرسومات، حيث ازدادت قدرتها بنسبة 62 في المائة من 10.28 إلى 16.67 تيرافلوب Teraflop (تريليون عملية حسابية في الثانية) وزيادة عدد النوى من 36 إلى 60. مع استخدام الذاكرة نفسها بسعة 16 غيغابايت ولكن بسرعة نقل بيانات تبلغ 18 غيغابت في الثانية، مقارنة بـ14 غيغابت في الثانية في الإصدار السابق، مع تقديم 2 غيغابايت إضافية خاصة لنظام التشغيل.

ويقدم الجهاز، الآن، ضِعف السعة التخزينية المدمجة (2 تيرابايت أو 2048 غيغابايت)، مع دعم شبكات «واي فاي 7» فائقة السرعة في الإصدار الجديد. يضاف إلى ذلك دعم تقنية «الدقة الطيفية الفائقة» PSSR لرفع دقة الصورة آلياً. وتبقى المنافذ نفسها مع خفض السماكة من 92 (الإصدار الأساسي الرقمي) إلى 89 ملليمترا وخفض الوزن من 3.9 إلى 3.1 كيلوغرام.

واستطعت نقل الألعاب من جهاز «بلايستيشن 5» الأساسي إلى «بلايستيشن 5 برو» بكل سهولة، حيث تم نسخ جميع الألعاب من وحدة التخزينية المدمجة إلى وحدة تخزين إضافية بتقنية NVME في بضع ثوان، وتم نقل تلك الوحدة من الإصدار السابق إلى الجديد وتشغيل أي لعبة في أقل من دقيقتين.

وتجدر الإشارة إلى أن هذا الإصدار لا يحتوي على مشغل أقراص ليزرية، وتجب إضافته إلى الجهاز بشكل منفصل، الأمر نفسه بالنسبة لقاعدة حمل الجهاز طولياً.

ويبلغ سعر الجهاز 3399 ريالاً سعودياً (نحو 906 دولارات أميركية)، وهو متوفر الآن في متاجر المنطقة العربية.