طلاء مرن فائق الرقة لتوليد الطاقة من ضوء الشمس

ابتكره علماء في جامعة أكسفورد البريطانية

علماء الفيزياء بجامعة أكسفورد يبتكرون مادة جديدة شديدة المرونة يمكن تطبيقها على أي سطح تقريبًا لتوليد الطاقة من الشمس (Martin Small)
علماء الفيزياء بجامعة أكسفورد يبتكرون مادة جديدة شديدة المرونة يمكن تطبيقها على أي سطح تقريبًا لتوليد الطاقة من الشمس (Martin Small)
TT

طلاء مرن فائق الرقة لتوليد الطاقة من ضوء الشمس

علماء الفيزياء بجامعة أكسفورد يبتكرون مادة جديدة شديدة المرونة يمكن تطبيقها على أي سطح تقريبًا لتوليد الطاقة من الشمس (Martin Small)
علماء الفيزياء بجامعة أكسفورد يبتكرون مادة جديدة شديدة المرونة يمكن تطبيقها على أي سطح تقريبًا لتوليد الطاقة من الشمس (Martin Small)

كشف العلماء في قسم الفيزياء بجامعة أكسفورد نهجاً جديداً لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية، يمكن أن يحوّل مستقبل الطاقة المتجددة. وتبتعد هذه الطريقة المبتكَرة عن الاعتماد التقليدي على الألواح الشمسية القائمة على السيليكون، وتقدِّم بديلاً أكثر تنوعاً واستدامةً.

تتضمّن التكنولوجيا الجديدة طلاء أشياء مثل المباني والمركبات، وحتى الهواتف المحمولة، بمادة مرنة فائقة الرقة، يمكنها توليد الطاقة من ضوء الشمس.

التكنولوجيا وراء الابتكار

يكمُن جوهر هذا الابتكار في مادة جديدة تمتص الضوء، وهي رقيقة ومرنة بشكل مدهش، تكدّس هذه المادة طبقات متعدّدة تمتص الضوء في خلية شمسية واحدة، ويسمح هذا النهج متعدّد الوصلات للمادة بتسخير طيف أوسع من ضوء الشمس، ما يزيد بشكل كبير من كمية الطاقة المولَّدة.

وللمرة الأولى، تم اعتماد هذه المادة الجديدة لتوفير كفاءة طاقة تزيد عن 27 في المائة، أي على قدم المساواة مع أفضل الخلايا الكهروضوئية القائمة على السيليكون المتاحة حالياً، وقد تم منح الشهادة من المعهد الوطني الياباني للعلوم الصناعية المتقدمة والتكنولوجيا (AIST)، ما يؤكد بشكل أكبر على إمكانات المادة قبل نشر الدراسة البحثية في وقت لاحق من هذا العام.

أبرز الدكتور شوايفينج هو، زميل ما بعد الدكتوراه في الفيزياء بجامعة أكسفورد، التقدم السريع الذي أصبح ممكناً من خلال هذا النهج متعدّد الوصلات. وقال إنه «في غضون 5 سنوات فقط قمنا بزيادة كفاءة تحويل الطاقة من حوالي 6 في المائة إلى أكثر من 27 في المائة، وهو ما يقترب من حدود ما يمكن أن تحقّقه الخلايا الكهروضوئية أحادية الطبقة اليوم». وأضاف: «نعتقد أن هذا النهج يمكن أن يؤدي في النهاية إلى كفاءات أكبر، ربما تتجاوز 45 في المائة».

الدكتور شوايفينج هو... زميل ما بعد الدكتوراه في الفيزياء بجامعة أكسفورد (Martin Small)

حل متعدّد الاستخدامات ومستدام

تتمثّل إحدى أهم مزايا هذه المادة الجديدة في تعدّد استخداماتها، حيث يبلغ سُمكها أكثر من ميكرون واحد، أي أرقّ بنحو 150 مرة من رقاقة السيليكون، ويمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من الأسطح، وليس فقط الألواح الشمسية التقليدية. تفتح هذه المرونة العديد من الاحتمالات لتوليد الطاقة الشمسية بطرق جديدة ومبتكرة.

ويؤكّد الدكتور جونكي وانج، زميل ما بعد الدكتوراه في برنامج ماري سكودوفسكا كوري أكشنز في قسم الفيزياء بجامعة أكسفورد، أنه من خلال استخدام مواد جديدة يمكن تطبيقها طلاءً، يمكن إثبات أنه يمكن تكرار أداء السيليكون، بل وحتى تجاوزه، مع اكتساب فائدة المرونة أيضاً.

ويرى جونكي وانج أن هذا أمر بالغ الأهمية؛ لأنه يَعِد بزيادة توليد الطاقة الشمسية، دون الحاجة إلى كميات هائلة من الألواح القائمة على السيليكون، أو المزارع الشمسية المبنية خصيصاً.

ويعتقد الباحثون أن هذا النهج يمكن أن يقلّل بشكل كبير من تكلفة الطاقة الشمسية، ما يجعلها الشكل الأكثر استدامةً للطاقة المتجددة المتاحة، ومنذ عام 2010 انخفضت التكلفة العالمية المتوسطة للكهرباء الشمسية بنحو 90 في المائة، ما يجعلها أرخص بنحو الثلث من الطاقة المولَّدة من الوقود الأحفوري.

وتَعِد الابتكارات مثل هذا بمزيد من خفض التكاليف، من خلال تقليل الاعتماد على الألواح السيليكونية، والحاجة إلى مزارع شمسية واسعة النطاق.

مادة ضوئية جديدة من الأغشية الرقيقة في مختبر روبوتي تم بناؤه خصيصًا في قسم الفيزياء بجامعة أكسفورد (Martin Small)

الإمكانات التجارية والتأثير المستقبلي

بدأت شركة أكسفورد للطاقة الكهروضوئية -وهي شركة انبثقت عن الجامعة لتسويق الخلايا الكهروضوئية المصنوعة من «البيروفسكيت»- بالفعل في تصنيع هذه الخلايا الشمسية الجديدة على نطاق واسع في منشأتها في براندنبورغ أندر هافيل بألمانيا، ويمثل هذا المصنع أول خط تصنيع ضخم في العالم للخلايا الشمسية المترادفة المصنوعة من «البيروفسكيت» والسيليكون.

وعلى الرغم من التقدم فإن البروفيسور سنيث هنري سنيث، أستاذ الطاقة المتجددة بقسم الفيزياء بجامعة أكسفورد، يلاحظ أن المملكة المتحدة قد تخسر قيادة هذه الصناعة الناشئة دون دعم أكثر قوة. ويقول: «لقد فكّرنا في الأصل بمواقع التصنيع في المملكة المتحدة، لكن الحوافز المالية والتجارية المقدّمة في أجزاء أخرى من أوروبا والولايات المتحدة كانت أكثر إقناعاً».

ويؤكد أنه بينما ركزت المملكة المتحدة على بناء مزارع شمسية جديدة، فإن النمو الحقيقي سيأتي من تسويق ابتكارات مثل هذه. وأضاف سنيث: «يمكن أن تصبح أحدث الابتكارات في المواد والتقنيات الشمسية التي تم عرضها في مختبراتنا منصةً لصناعة جديدة، وتصنيع المواد لتوليد الطاقة الشمسية بشكل أكثر استدامةً، وبتكلفة أقل باستخدام المباني والمركبات والأشياء القائمة».

رؤية للمستقبل

يمتد التأثير المحتمل لهذه التكنولوجيا إلى ما هو أبعد من كفاءة الطاقة وخفض التكاليف، فمن خلال تمكين توليد الطاقة الشمسية على مجموعة واسعة من الأسطح، يمكن لهذا الابتكار أن يقلّل بشكل كبير من الحاجة إلى المزارع الشمسية التقليدية، ويدمج الطاقة المتجددة بشكل أكثر سلاسة في الحياة اليومية.

ومع استمرار العالم في التحول إلى مصادر طاقة أكثر خُضرةً، فإن العمل الذي يقوم به علماء أكسفورد يقدّم لمحة عن مستقبل الطاقة الشمسية، من خلال دفع حدود ما هو ممكن باستخدام المواد الكهروضوئية.


مقالات ذات صلة

بعد إطلاق «أونستار»... كيف تعزز «جنرال موتورز» التحول الرقمي لقطاع السيارات السعودي؟

خاص توفر «أونستار» خدمات الاستجابة التلقائية لحوادث الاصطدام والطوارئ والمساعدة في إيجاد المركبة المسروقة (جنرال موتورز)

بعد إطلاق «أونستار»... كيف تعزز «جنرال موتورز» التحول الرقمي لقطاع السيارات السعودي؟

تقنية «OnStar» متوفرة الآن في سيارات «شيفروليه» و«جي إم سي» و«كاديلاك» في السعودية.

نسيم رمضان (لندن)
يوميات الشرق السعودية تجري أول عملية زراعة قلب كاملة بالروبوت في العالم (واس)

مستشفى سعودي يجري أول عملية زراعة قلب بالروبوت في العالم

بعد 3 ساعات من بدء العملية نجح الفريق الطبي في المهمة التي تمثل تحولاً نوعياً في الممارسات الجراحية لزراعة القلب.

«الشرق الأوسط» (الرياض)
الاقتصاد الوزير بندر الخريف يتحدث للحضور خلال القمة العالمية للذكاء الاصطناعي (الشرق الأوسط)

إنشاء أكبر مركز بيانات عالمي لاستقراء الذكاء الاصطناعي في السعودية

قررت «أرامكو الرقمية» التعاون مع «غروك» لإنشاء أكبر مركز بيانات عالمي لاستقرار الذكاء الاصطناعي بالسعودية.

«الشرق الأوسط» (الرياض)
الاقتصاد زوّار يتوافدون في القمة العالمية للذكاء الاصطناعي 2024 (الشرق الأوسط)

السعودية: إطلاق حاضنة لدعم الأفكار المُعزِّزة للابتكار الصناعي والتحول الرقمي

أطلقت شركتا «كوالكوم تكنولوجيز» و«أرامكو السعودية»، بالتعاون الاستراتيجي مع هيئة تنمية البحث والتطوير والابتكار، حاضنة لدعم الأفكار الابتكارية الناشئة.

«الشرق الأوسط» (الرياض)
الاقتصاد صورة جماعية بعد توقيع مذكرة التفاهم بين «سدايا» و«أوراكل» (واس)

«سدايا» السعودية توقع مذكرتي تفاهم مع «أوراكل» و«ديل» في مجال الذكاء الاصطناعي

وقّعت الهيئة السعودية للبيانات والذكاء الاصطناعي (سدايا) وشركة «أوراكل» الأميركية، الخميس، مذكرة تفاهم تهدف إلى تعزيز وعي المواطنين في الذكاء الاصطناعي.

«الشرق الأوسط» (الرياض)

«أوبن إيه آي» أطلقت نموذجاً جديداً للذكاء الاصطناعي التوليدي قادراً على «التفكير»

شعار «أوبن إيه آي» في هذه الصورة الملتقطة في 3 فبراير 2023 (رويترز)
شعار «أوبن إيه آي» في هذه الصورة الملتقطة في 3 فبراير 2023 (رويترز)
TT

«أوبن إيه آي» أطلقت نموذجاً جديداً للذكاء الاصطناعي التوليدي قادراً على «التفكير»

شعار «أوبن إيه آي» في هذه الصورة الملتقطة في 3 فبراير 2023 (رويترز)
شعار «أوبن إيه آي» في هذه الصورة الملتقطة في 3 فبراير 2023 (رويترز)

أطلقت شركة «أوبن إيه آي»، الخميس، نموذج الذكاء الاصطناعي التوليدي الجديد «o1» القادر على التفكير والإجابة عن أسئلة أكثر تعقيداً، خصوصاً في مجال الرياضيات، وتأمل مبتكرة «تشات جي بي تي» من خلاله الحدّ من احتمالات الهلوسة التي تصيب أحياناً هذا النوع من البرامج.

وأكدت «أوبن إيه آي» في بيان نُشر عبر الإنترنت أن «(o1) يُفكّر قبل إعطاء الإجابة». ويُشكّل إطلاق هذا النموذج خطوة جديدة للشركة نحو تحقيق هدفها المتمثل في تطوير الذكاء الاصطناعي «العام»، أي الذكاء الاصطناعي المُشابه لذكاء البشر، وفق «وكالة الصحافة الفرنسية».

وتوجّه رئيس «أوبن إيه آي»، سام ألتمان، عبر منصة «إكس» بالتهنئة إلى فرق عمل شركته على هذا «النموذج الجديد: الذكاء الاصطناعي القادر على التفكير بطريقة معقدة وعامة».

لكنّه أقرّ بأن هذه التكنولوجيا «لا تزال غير كاملة، ولا تزال محدودة، وتبدو أكثر إبهاراً عند استخدامها للمرة الأولى مما تبدو بعد استخدامها لمزيد من الوقت».

ووفّرت الشركة الإصدار التجريبي من «o1» بداية من الخميس، الذي سيكون متاحاً في مرحلة أولى لمن يستخدمون «تشات جي بي تي»، لقاء رسم مدفوع.

وأجرت «وكالة الصحافة الفرنسية» اختباراً لنموذج «o1» بطرح أسئلة منطقية بسيطة عليه، فحقق النتائج نفسها التي حققها «GPT-4o»، لكنه استغرق مزيداً من الوقت، وأعطى تفاصيل أكثر عن إجاباته، بدلاً من أن يولّدها على الفور تقريباً.

وثمة فارق آخر يتمثل في عدم قدرة النموذج الجديد في الوقت الراهن على معالجة أو إنشاء محتوى آخر غير النصوص.

استثمارات

ويأتي إطلاق «o1» في وقت تسعى شركة «أوبن إيه آي» إلى جمع اكتتابات ترفع قيمتها إلى نحو 150 مليار دولار، ما يجعلها واحدة من أغلى الشركات غير المدرجة في البورصة في العالم، وفقاً لوسائل إعلام أميركية.

وتشمل قائمة المستثمرين المكتتبين مجموعة «مايكروسوفت» وشركة «إنفيديا» العملاقة لتصنيع الرقائق. كذلك تداولت وسائل الإعلام أسماء جهات أخرى مثل مجموعة «أبل» التي تستخدم أصلاً تكنولوجيا الشركة الناشئة في نظامها الجديد للذكاء الاصطناعي التوليدي، وشركة الأسهم الخاصة «ثرايف كابيتال»، وشركة «إم جي إكس» للاستثمار التكنولوجي التي أسّسها مجلس الذكاء الاصطناعي والتكنولوجيا المتقدِّمة في دولة الإمارات العربية المتحدة.

وأدى طرح «أوبن إيه آي» برنامج «تشات جي بي تي» في نهاية عام 2022 إلى إطلاق تسابق في سيليكون فالي على ابتكار برامج الذكاء الاصطناعي التوليدي الذي يستطيع إنتاج المحتوى بناءً على استعلام بسيط باللغة اليومية.

ومذّاك، تتنافس كل المجموعات التكنولوجية الكبرى، من «مايكروسوفت» إلى «غوغل» و«ميتا» (مالكة «فيسبوك» و«إنستغرام»)، على توفير الأدوات التي تهدف إلى مساعدة البشر في مهام الحياة اليومية، من كتابة الرسائل إلى التعليم والإبداع الفني.

لكنّ أدوات المساعدة هذه، القائمة على الذكاء الاصطناعي، لا تعدو كونها مجرّد آلات تتنبأ بشكل مقنع جدّاً بتسلسلات الكلمات أو بترتيب وحدات البكسل، ولكن من دون تفكير، وبالتالي من دون فهم الجمل أو الصور التي تولّدها.

من هنا، يلاحظ أحياناً أن هذه النماذج التي يتم تدريبها بواسطة كمّ ضخم من البيانات المأخوذة من الإنترنت، قد تهلوس من خلال اختراع وقائع ومعلومات غير دقيقة، وقد تجد صعوبة في حل مسائل رياضية بسيطة.

تصحيح الأخطاء

وأفادت «أوبن إيه آي» بأنها جرّبت نموذجها الجديد في مجال حل المسائل الرياضية أو إنتاج سطور من التعليمات البرمجية، مؤكدة أن «(o1) ينافس أداء الخبراء البشريين في عدد كبير من الاختبارات المعيارية التي تتطلب قدرة قوية على التفكير».

وأضافت أن «o1» حلّ «من بين أفضل 500 تلميذ» في مسابقة رياضيات للمدارس الثانوية الأميركية.

وشرحت «أوبن إيه آي» أن «(o1) يستخدم سلسلة من الأفكار، كما يفعل الإنسان الذي يمكنه التفكير وقتاً طويلاً، قبل الإجابة عن سؤال صعب».

وأوضحت أنه «يتعلّم التعرّف على أخطائه وتصحيحها، ويتعلّم تقسيم الخطوات الصعبة إلى خطوات أبسط، ويتعلم تجربة نهج مختلف عندما لا ينجح النهج الأولي».

ومع أن النموذج الجديد «يهلوس أقل» من سَلفه، «لا يمكن القول إن الهلوسة حُلَّت»، وفق الباحث في «أوبن إيه آي»، جيري تووريك، الذي أجرى موقع «ذي فيردج» المتخصص في التكنولوجيا مقابلة معه. وثمة مشكلة أخرى في النماذج الحالية وهي أنها أشبه بصناديق سوداء للمستخدمين.

وشددت الشركة الناشئة على أن النموذج الجديد يُمثّل تحسناً من حيث الأمان والتوافق مع القيم الإنسانية، لأن تفكيره أصبح «قابلاً للقراءة»، ويطبق قواعد الأمان بشكل أفضل.