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
20

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)
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)
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)
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

خبراء يحذِّرون: الذكاء الاصطناعي يجعل البشر أغبياء

تكنولوجيا صورة تعبيرية عن الذكاء الاصطناعي (أرشيفية- رويترز)

خبراء يحذِّرون: الذكاء الاصطناعي يجعل البشر أغبياء

حذَّرت مجموعة من الخبراء في دراسة جديدة من أن الذكاء الاصطناعي قد يجعل البشر أغبياء.

«الشرق الأوسط» (لندن)
الاقتصاد شعار «ديب سيك» على أحد الهواتف الجوالة (رويترز)

«ديب سيك» يعود إلى أسواق التطبيقات في كوريا الجنوبية

عاد تطبيق «ديب سيك»، خدمة الذكاء الاصطناعي الصينية، إلى أسواق التطبيقات في كوريا الجنوبية يوم الاثنين، وتلك أول مرة منذ نحو شهرين.

«الشرق الأوسط» (سيول)
تكنولوجيا شعار شركة هواوي الصينية (رويترز)

«هواوي» تطور شريحة ذكاء اصطناعي جديدة لمنافسة «إنفيديا»

يبدو أن الصين قررت أن تنافس الولايات المتحدة بقوة في مجال شرائح الذكاء الاصطناعي الذي تتفوق فيه الشركات الأميركية حتى الآن.

«الشرق الأوسط» (بكين)
الاقتصاد رئيس الهيئة العامة للإحصاء فهد الدوسري (الشرق الأوسط)

«المنتدى السعودي للإحصاء» يطرح تجارب عالمية لتعزيز التكامل بين المعرفة والاحتياج المحلي

أكد رئيس الهيئة العامة للإحصاء، فهد الدوسري، أن المنتدى السعودي الأول للإحصاء يمثل منصة وطنية تُعنى بتطوير منظومة العمل الإحصائي ودعم السياسات العامة.

«الشرق الأوسط» (الرياض )
آسيا الرئيس الصيني شي جينبينغ (د.ب.أ)

الرئيس الصيني: علينا تجاوز تحديات تطوير الذكاء الاصطناعي

أكّد الرئيس الصيني شي جينبينغ أن على بلاده أن تتجاوز تحديات تطوير تقنيات الذكاء الاصطناعي الأساسية، بما في ذلك صنع الرقائق المتطورة.

«الشرق الأوسط» (بكين)

الصين تتفوق مجدداً: معيار «GPMI» الجديد للهيمنة على قطاع التلفزيونات والكمبيوترات وأجهزة الألعاب

أكثر من 50 شركة مصنعة للأجهزة تدعم هذا المعيار حالياً
أكثر من 50 شركة مصنعة للأجهزة تدعم هذا المعيار حالياً
TT
20

الصين تتفوق مجدداً: معيار «GPMI» الجديد للهيمنة على قطاع التلفزيونات والكمبيوترات وأجهزة الألعاب

أكثر من 50 شركة مصنعة للأجهزة تدعم هذا المعيار حالياً
أكثر من 50 شركة مصنعة للأجهزة تدعم هذا المعيار حالياً

في خطوة استراتيجية تهدف إلى إعادة تشكيل مستقبل الفيديو والصوتيات في التلفزيونات والكمبيوترات وأجهزة الألعاب المقبلة، تم الكشف عن معيار جديد اسمه «واجهة الوسائط متعددة الأغراض» (General Purpose Media Interface GMPI) من «تحالف شنزن للتعاون في صناعة الفيديوهات فائقة الدقة» (Shenzhen 8K Ultra HD Video Industry Collaboration Alliance)، وهو تجمع يضم أكثر من 50 شركة صينية رائدة في مجال التقنية، تشمل: «هواوي» (Huawei)، و«سكاي وورث» (Skyworth)، و«تي سي إل» (TCL)، و«هاي سينس» (Hisense)، وغيرها.

ويمثل هذا المعيار الجديد محاولة طموحاً لتقديم بديل متقدم وموحد لمعايير «HDMI» و«DisplayPort» الحالية، مع التركيز بشكل خاص على تلبية المتطلبات المزدادة لنقل البيانات بسرعات عالية من الأجهزة المختلفة نحو الشاشة، وتقديم الطاقة الكهربائية بكفاءة للأجهزة من خلال المنفذ ذاته.

تفوق على المعايير الحالية

ويكمن جوهر ابتكار «GPMI» في قدرته على دمج وظيفتي نقل البيانات بسرعات فائقة النطاق الترددي، وتوصيل الطاقة الكهربائية من خلال كابل واحد. ويأتي هذا المعيار بنوعين رئيسيين من المنافذ؛ الأول هو «يو إس بي تايب-سي» (Type-C) المنتشر، والثاني «تايب-بي» (Type-B) الأكثر قوة، ولكن بتصميم جديد خاص به. ويوفر منفذ «تايب-سي» سرعة نقل بيانات تصل إلى 96 غيغابت في الثانية (12 غيغابايت في الثانية، ذلك أن الغيغابايت الواحد يساوي 8 غيغابت)، وقدرة على توصيل الطاقة بقدرة تصل إلى 240 واط، وهو ما يمثل قفزة نوعية مقارنة بقدرات معايير «يو إس بي4» و«ثاندربولت 4» الحالية اللذين يقدمان سرعات تصل إلى 40 غيغابت في الثانية (5 غيغابايت في الثانية).

أما منفذ «تايب-بي»، فيقدم أداء استثنائياً بسرعات نقل تصل إلى 192 غيغابت في الثانية (24 غيغابايت في الثانية) وقدرة توصيل للطاقة تصل إلى 480 واط، ما يجعله خياراً واعداً لتشغيل حتى أكثر الأجهزة تطلباً للطاقة الكهربائية. هذه القدرة على توصيل الطاقة بكفاءة تعني إمكانية تشغيل مجموعة واسعة من الأجهزة مباشرة عبر كابل «GPMI»، ما يقلل من الحاجة إلى كابلات طاقة منفصلة، ويسهم في تبسيط الاستخدام. وتجدر الإشارة إلى أن منافذ «HDMI» و«DisplayPort» تفتقر إلى ميزة نقل الطاقة الكهربائية عبر الكابل نفسه.

ولدى مقارنة معيار «GPMI» الجديد بالمعايير الأخرى الحالية، فنرى أنه يتفوق بوضوح في جوانب مهمة، حيث يتجاوز منفذ «تايب-بي» بشكل كبير، الحد الأقصى لسرعات HDMI 2.1 التي تبلغ 48 غيغابت في الثانية (6 غيغابايت في الثانية)، وDisplayPort 2.1 UHBR20 الذي تبلغ سرعته 80 غيغابت في الثانية (10 غيغابايت في الثانية). وتفتح هذه الزيادة الكبيرة في السرعة آفاقاً جديدة لنقل بيانات الفيديو والصوت غير المضغوطة بدقة فائقة جداً، ودعم معدلات تحديث للصورة مرتفعة، وهو أمر بالغ الأهمية لتجارب المشاهدة الغامرة والواقع الافتراضي المتقدم.

وسيعتمد مستقبل هذا المعيار على عدة عوامل، بما في ذلك اعتماد الشركات العالمية المصنعة للأجهزة الإلكترونية وصناع المحتوى، إضافة إلى المنافسة من التحديثات للمعايير الحالية، أو إطلاق معايير أخرى جديدة. يضاف إلى ذلك أن جهود 50 شركة مصنعة للأجهزة والكابلات، من شأنه تقديم نظام بيئي متقدم بنهج تعاوني يهدف إلى تسريع تبني المعيار الجديد، وضمان توافقه مع مجموعة واسعة من الأجهزة والمنتجات المقبلة.

إمكانات ثورية

ولا يقتصر طموح هذا المعيار الجديد على التفوق في الأداء التقني فحسب؛ بل يمتد ليشمل توفير تجربة أكثر سلاسة وتوحيداً، حيث يدعم بروتوكولات التحكم الشائعة مثل «HDMI-CEC»، ما يتيح للمستخدم التحكم بجميع الأجهزة المتصلة عبر بـ«GPMI» باستخدام جهاز تحكم عن بُعد (ريموت كونترول) واحد. وتعزز هذه الميزة من سهولة الاستخدام، وتخفض من تعقيد أنظمة الترفيه المنزلي وبيئة العمل.

وعلى الرغم من أن هذا المعيار لا يزال في مراحله الأولية، فإن الإمكانات الكامنة فيه هائلة؛ فمع التطور المستمر لتقنيات العرض بالدقة الفائقة جداً (8K)، والنمو المتسارع في مجالات الواقع الافتراضي والمعزز، سيزداد الطلب على تقنيات نقل بيانات فائقة السرعة وقادرة على توفير الطاقة بكفاءة.

يضاف إلى ذلك أن تضمين منفذ «يو إس بي تايب-سي» أحد الخيارات الرئيسية في هذا المعيار الجديد، يضمن توافقاً مع الأجهزة الحالية، وتلك المقبلة التي تعتمد على هذا النوع من المنافذ. ويمكن لهذا التوجه العملي أن يسهل عملية الانتقال الجماعي إلى المعيار الجديد، ويشجع جميع الشركات المصنعة حول العالم على تبني هذا المعيار الجديد في أجهزتها.

يقدم المعيار الجديد سرعات نقل للصوت والصورة غير مسبوقة والقدرة على نقل الطاقة الكهربائية
يقدم المعيار الجديد سرعات نقل للصوت والصورة غير مسبوقة والقدرة على نقل الطاقة الكهربائية

تطوير مباشر لأجهزة الترفيه والنظم الطبية

من المتوقع أن يجد هذا المعيار تطبيقات كبيرة في مجموعة واسعة من الأجهزة والقطاعات، ذلك أن السرعات الكبيرة لنقل البيانات التي يقدمها، وتوصيل الطاقة الكهربائية، تجعله حلاً مثالياً لتوصيل الشاشات فائقة الدقة بمصدر الصورة (مثل أجهزة البث التلفزيوني، وأجهزة الألعاب المتقدمة، والكمبيوترات المتطورة). وهذا الأمر بالغ الأهمية في عالم الترفيه المنزلي، حيث يمكن لـ«GPMI» تقديم تجربة مشاهدة غامرة مع محتوى فائق الدقة.

وبالإضافة إلى الترفيه المنزلي، يحمل هذا المعيار وعوداً كبيرة للتطبيقات المهنية في مجالات؛ مثل تحرير الفيديو والتصميم الهندسي الرقمي والتمثيل العلمي للجزيئات، لنقل مجموعات البيانات الضخمة باستمرار. كما يمكن أن يكون لهذا المعيار دور حاسم في تطوير نظم الواقع الافتراضي (VR) والمعزز (AR) المتقدمة، والتي تتطلب معدلات نقل بيانات عالية وزمن نقل منخفضاً، لتقديم تجارب واقعية وجذابة أكثر من السابق.

وعلاوة على ذلك، يمكن استخدام «GPMI» في الأجهزة الطبية المتقدمة، لنقل الصور والفيديو عالي الدقة في العمليات الجراحية عن بُعد، أو في قطاع السيارات الذكية، لتوصيل الكاميرات فائقة الدقة لتطوير عملية القيادة الذاتية. كما يمكن استخدامه في أتمتة العمليات، ونقل البيانات بين الآلات والأجهزة المختلفة، لتشغيل الروبوتات والأجهزة الصناعية المختلفة.