ملابس تراقب صحتك... ألياف كمبيوتر مرنة داخل الأقمشة لجمع وتحليل البيانات

ابتكرها علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا

يمكن استخدام هذه التكنولوجيا في مجالات متنوعة بما في ذلك اللياقة البدنية والرعاية الصحية والعمليات العسكرية وحتى في البيئات القاسية (MIT)
يمكن استخدام هذه التكنولوجيا في مجالات متنوعة بما في ذلك اللياقة البدنية والرعاية الصحية والعمليات العسكرية وحتى في البيئات القاسية (MIT)
TT

ملابس تراقب صحتك... ألياف كمبيوتر مرنة داخل الأقمشة لجمع وتحليل البيانات

يمكن استخدام هذه التكنولوجيا في مجالات متنوعة بما في ذلك اللياقة البدنية والرعاية الصحية والعمليات العسكرية وحتى في البيئات القاسية (MIT)
يمكن استخدام هذه التكنولوجيا في مجالات متنوعة بما في ذلك اللياقة البدنية والرعاية الصحية والعمليات العسكرية وحتى في البيئات القاسية (MIT)

تخيل عالَماً تكون فيه ملابسك قادرة على فعل أكثر من مجرد تدفئتك أو إضفاء لمسة أنيقة على مظهرك. ماذا لو كانت قادرة على مراقبة صحتك، وتتبع نشاطك البدني، وحتى تنبيهك إلى المخاطر المحتملة، كل ذلك في الوقت الفعلي؟

هذا الرؤية المستقبلية أصبحت أقرب إلى الواقع بفضل بحث رائد من معهد «ماساتشوستس للتكنولوجيا» (MIT). طور فريق العلماء جهاز كمبيوتر مستقل وبرمجي مدمج داخل ألياف مرنة، ما يمهد الطريق لأقمشة ذكية يمكن أن تحدث ثورة في كيفية التفاعل مع التكنولوجيا ومراقبة الصحة.

على عكس الأجهزة القابلة للارتداء التقليدية كالساعات الذكية أو أجهزة تتبع اللياقة البدنية التي تقتصر على نقطة واحدة في الجسم، يتم نسج ألياف الكمبيوتر هذه مباشرة في الملابس. وهذا يسمح لها بتغطية مساحات أكبر من الجسم، مما يوفر فهماً أكثر شمولاً لفسيولوجيا الإنسان. كما أن هذه الألياف، التي تكاد تكون غير محسوسة لمن يرتديها، قابلة للغسل ما يجعلها عملية للاستخدام اليومي.

الألياف مصنوعة من مواد مرنة قابلة للتمدد بأكثر من 60 % دون فقدان الوظائف كما أنها قابلة للغسل (MIT)

ما دور الألياف المرنة؟

في قلب هذا الابتكار توجد ألياف مرنة واحدة تحتوي على جميع مكونات الكمبيوتر، منها أجهزة استشعار ووحدة تحكم دقيقة وذاكرة رقمية ووحدات «بلوتوث» وأنظمة اتصالات بصرية وحتى بطارية. يتيح هذا التصميم المدمج للألياف أليافاً مرنة واحدة تحتوي على جميع مكونات الكمبيوتر ونقلها بسلاسة. في التجارب، قام الباحثون بتضمين 4 من هذه الألياف في قميص وسروال، ووضعوها على طول كل طرف. قامت كل واحدة من الألياف بتشغيل نموذج تعلم آلي مستقل تم تدريبه على تمارين محددة مثل القرفصاء والاندفاع والـ«بلانك». بينما حققت الألياف الفردية دقة تبلغ نحو 70 في المائة، ارتفعت دقتها الجماعية إلى ما يقرب من 95 في المائة عندما سمح لها بالتواصل بعضها مع بعض.

يقول يوئيل فينك، أستاذ علوم وهندسة المواد في معهد «ماساتشوستس للتكنولوجيا» والمؤلف الرئيسي للدراسة أن أجسادنا تبث غيغابايتات من البيانات كل ثانية عبر الجلد، كالحرارة والصوت والإشارات الكيميائية الحيوية والإمكانات الكهربائية والضوء. تحمل جميعها معلومات قيمة عن صحتنا وأنشطتنا. لسوء الحظ، يتم فقدان معظم هذه البيانات في الملابس التي نرتديها. يضيف: «ماذا لو استطعنا تعليم ملابسنا على التقاط هذه المعلومات وتحليلها ونقلها؟».

اختبار عملي

هذه الرؤية يتم اختبارها بالفعل في واحدة من أقسى البيئات على وجه الأرض. في مهمة قادمة إلى القطب الشمالي، سيتمكن أفراد من الجيش والبحرية الأميركية من ارتداء قمصان تحتية مدمجة مع ألياف الكمبيوتر هذه أثناء عبورهم مسافة 1000 كيلومتر في درجات حرارة تصل إلى -40 درجة فهرنهايت. تهدف المهمة، التي تحمل اسم «ماسك أوكس II» إلى توفير رؤى في الوقت الفعلي حول صحة ونشاط المشاركين، مما يساعد على منع الإصابات وتحسين السلامة في الظروف القاسية.

ويضيف فينك: «في المستقبل غير البعيد، ستسمح ألياف الكمبيوتر بتشغيل التطبيقات والوصول إلى خدمات الرعاية الصحية مباشرة من خلال ملابسنا. نحن متحمسون لرؤية هذا المستقبل يتشكل من خلال تعاوننا مع الجيش الأميركي والبحرية».

الألياف المرنة داخل الأقمشة تحتوي على جميع مكونات الكمبيوتر ما يجعلها قادرة على جمع البيانات وتحليلها ونقلها (MIT)

عقد من الابتكار

يعتمد تطوير ألياف الكمبيوتر على أكثر من عقد من البحث في مختبر «Fibers@MIT» التابع لمعهد «ماساتشوستس للتكنولوجيا». شملت الاكتشافات السابقة تضمين أجهزة أشباه الموصلات والصمامات الضوئية وأجهزة الاستشعار في الألياف. ومع ذلك، واجه الفريق تحديات كبيرة في زيادة تعقيد هذه الأجهزة مع الحفاظ على المرونة والمرونة اللازمة للأقمشة القابلة للارتداء.

كان أحد التحديات الرئيسية هو عدم التطابق الهندسي بين الشكل الأسطواني للألياف والتصميم المسطح للرقائق الدقيقة التقليدية. للتغلب على ذلك، طور الباحثون تقنية جديدة تسمى تصميم «ماكي»، تستخدم لوحة توصيل مرنة لتحويل التصميم الثنائي الأبعاد للأجهزة الدقيقة إلى شكل أسطواني ثلاثي الأبعاد. سمح هذا الابتكار بتضمين عناصر حوسبة متقدمة، مثل وحدات التحكم الدقيقة وأجهزة استشعار «البلوتوث»، في الألياف. كما قام الفريق بالتحول إلى مادة لدنة حرارية أكثر مرونة، مما جعل الألياف قابلة للتمدد بأكثر من 60 في المائة دون فقدان الوظائف. سمحت هذه المادة، جنباً إلى جنب مع عملية السحب الحراري التي طورتها مجموعة «Fibers@MIT»، بإنشاء ألياف قابلة للغسل في الغسالة يمكن دمجها بسلاسة في الملابس اليومية.

من المختبر إلى العالم الحقيقي

تمتد التطبيقات المحتملة لهذه التكنولوجيا إلى ما هو أبعد من تتبع اللياقة البدنية. من خلال تضمين ألياف كمبيوتر متعددة في قطعة ملابس واحدة، أنشأ الباحثون شبكة نسيجية قادرة على إجراء حسابات معقدة. على سبيل المثال، يمكن للألياف الموجودة في أكمام القميص والسروال التواصل بعضها مع بعض، مما يعزز قدرتها على التعرف على الأنشطة وتحليلها.

يشرح فينك أنه عندما تعمل الألياف الموجودة على أطراف مختلفة بشكل جماعي، تصل دقتها في تحديد الأنشطة إلى ما يقرب من 95 في المائة. وهذا يظهر قوة الحوسبة الموزعة داخل قطعة الملابس، حيث تعمل الألياف معاً دون الحاجة إلى أسلاك أو اتصالات خارجية. في المستقبل، يهدف الفريق إلى تضمين أجهزة دقيقة إضافية في الألياف، مما يعزز قدراتها بشكل أكبر. كما يستكشفون استخدام هذه الأقمشة الذكية في بيئات أخرى عالية المخاطر، مثل الرعاية الصحية والاستجابة للكوارث.

يمكن للألياف الذكية التواصل بعضها مع بعض داخل قطعة الملابس مما يخلق شبكة نسيجية قادرة على إجراء حسابات معقدة (MIT)

الطريق إلى الأمام

لا يزال التقاء النسيج والحوسبة وتعلم الآلة في مراحله الأولى، لكن الإمكانيات هائلة. بينما يواصل فينك وفريقه دفع حدود ما هو ممكن، فإنهم أيضاً يلهمون الجيل القادم من المبتكرين. من خلال دورة في معهد «ماساتشوستس للتكنولوجيا» بعنوان «الأقمشة الحاسوبية»، يتم تدريسها بالتعاون مع مدرسة «رود آيلاند» للتصميم، يستكشف الطلاب مستقبل الأقمشة الذكية وإمكاناتها في تحويل الصناعات.

يمثل هذا البحث خطوة كبيرة نحو مستقبل تكون فيه ملابسنا ليست مجرد قطع سلبية، بل عنصر فاعل في صحتنا وسلامتنا. يرى هؤلاء العلماء أن التقاء الألياف والأقمشة التقليدية مع الحوسبة وتعلم الآلة قد بدأ للتو.


مقالات ذات صلة

كيف يغير تقارب الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية وجه الاكتشافات العلمية؟

خاص التقارب بين الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية يمكن أن يسرع الاكتشافات في مجالات مثل الأدوية والمناخ (أدوبي)

كيف يغير تقارب الذكاء الاصطناعي والحوسبة الكمومية وجه الاكتشافات العلمية؟

الحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي يجتمعان لقيادة الابتكار العلمي، مع تقدم سريع في التطبيقات التجارية، من اكتشاف الأدوية إلى الأمن السيبراني.

نسيم رمضان (سياتل)
علوم تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد حققت قفزات متوالية في مجال جراحة العظام (جامعة برنو للتكنولوجيا)

ثورة في جراحة العظام: كيف تحسّن «الغرسات المطبوعة» زراعة المفاصل؟

مع التطور السريع في تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد، شهد قطاع الرعاية الصحية تحولاً جذرياً في تصنيع الغرسات الطبية، لا سيما في جراحة العظام واستبدال المفاصل.

محمد السيد علي (القاهرة)
علوم جين يفتح آفاقاً جديدة لعلاج الشيخوخة

جين يفتح آفاقاً جديدة لعلاج الشيخوخة

كشفت أبحاث حديثة عن اكتشاف جيني قد يمهد الطريق لعلاجات ثورية لإدارة الشيخوخة والحد من الأمراض المرتبطة بالتقدم في العمر.

د. وفا جاسم الرجب (لندن)
علوم اختراقات علمية وتقنية جديدة

اختراقات علمية وتقنية جديدة

ما الذي سيحمل أهمية حقيقية على المدى البعيد؟ يتوقف خبراء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الأميركي أمام هذا السؤال،

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
خاص تهدف مبادرات مثل «النطاق العريض اللاسلكي» إلى ضمان اتصال سلس وعالي السرعة للمستخدمين في جميع أنحاء المملكة (شاترستوك)

خاص «نوكيا»: السعودية ستكون رائدة عالمياً في نشر شبكات «الجيل السادس»

في حديث لـ«الشرق الأوسط»، يصف نائب الرئيس الأول لشبكات الهواتف الجوالة في الشرق الأوسط وأفريقيا في «نوكيا» المشهد في السعودية بـ«العاصفة المثالية من النمو».

نسيم رمضان (الرياض)

«تشات جي بي تي 4.5» و«غوغل جيميناي 2.0»: صراع العمالقة في عالم الذكاء الاصطناعي

منافسة حادة بين نموذجي «تشات جي بي تي 4.5» و«غوغل جيميناي 2.0» للتربع على عرش الذكاء الاصطناعي
منافسة حادة بين نموذجي «تشات جي بي تي 4.5» و«غوغل جيميناي 2.0» للتربع على عرش الذكاء الاصطناعي
TT

«تشات جي بي تي 4.5» و«غوغل جيميناي 2.0»: صراع العمالقة في عالم الذكاء الاصطناعي

منافسة حادة بين نموذجي «تشات جي بي تي 4.5» و«غوغل جيميناي 2.0» للتربع على عرش الذكاء الاصطناعي
منافسة حادة بين نموذجي «تشات جي بي تي 4.5» و«غوغل جيميناي 2.0» للتربع على عرش الذكاء الاصطناعي

في سباق محموم نحو تطوير الذكاء الاصطناعي، تطل علينا شركتا «أوبن إيه آي» و«غوغل» بإصدارين جديدين يعدان بنقلة نوعية في عالم نماذج اللغة الكبيرة: «تشات جي بي تي 4.5» Chat GPT 4.5 و«غوغل جيميناي 2.0» Google Gemini 2.0، وهما نموذجان يقدِّمان ميزات وقدرات متطورة تجعل منهما أداتين قويتين ومتنوعتين قادرتين على التعامل مع مهام معقدة بكفاءة ودقة عالية.

وسنستعرض في هذا الموضوع أبرز المزايا التي يقدمها هذان النموذجان ونقارن بينهما في جوانب عدة، لنكشف عن نقاط القوة والضعف في كل منهما ونسلط الضوء على الفروقات التي قد تكون حاسمةً في اختيار النموذج الأنسب لكم.

قفزة «جي بي تي» النوعية

يتجسَّد في «تشات جي بي تي 4.5»، الفهم المحسَّن للسياق. وهو يمثل قفزةً نوعيةً في عالم نماذج اللغة الكبيرة، حيث يأتي بتحسينات ملحوظة في الأداء والقدرات مقارنة بالإصدارات السابقة. وهذه التحسينات تجعله أداةً أكثر قوةً وتنوعاً، قادرةً على التعامل مع مجموعة واسعة من المهام بكفاءة ودقة عالية.

وسنستعرض فيما يلي أبرز المزايا التي يقدِّمها هذا النموذج المطور.

• الميزة الأولى: الفهم المُحسَّن للسياق، حيث يتمتع «تشات جي بي تي 4.5» بقدرة مُحسَّنة على فهم السياق في المحادثات المعقدة والطويلة. وهذا الأمر يعني أنه يمكنه تتبع التفاصيل الدقيقة للمحادثة وفهم العلاقات بين الأفكار المختلفة وتقديم استجابات أكثر دقةً وملاءمة.

وهذه الميزة تجعل النظام أكثر فاعليةً في المهام التي تتطلب فهماً عميقاً للنصوص، مثل تلخيص المستندات الطويلة أو الإجابة عن الأسئلة المعقدة.

• الميزة الثانية: تقديم دقة أعلى في الإجابات، حيث تم تحسينه لتقديم إجابات أكثر دقةً وموثوقيةً، مع خفض الهلوسة أو توليد معلومات خاطئة. وهذا التحسين يجعله أداةً أكثر موثوقيةً للاستخدام في مجموعة متنوعة من المهام المتخصصة، مثل البحث عن المعلومات أو كتابة المحتوى.

• الميزة الثالثة التي يتمتع بها «تشات جي بي تي 4.5»، هي تقديم قدرات إبداعية محسنة، إذ يتمتع بقدرات إبداعية مُطوَّرة تسمح له بتوليد نصوص أكثر إبداعاً وتنوعاً. ويمكن استخدام هذه الميزة لكتابة القصص والشعر والنصوص المتقدمة والمحتوى الإبداعي.

• الميزة الرابعة هي دعم قدرات الوسائط المتعددة؛ حيث تتكامل مع أحدث ميزات «تشات جي بي تي»، بما في ذلك تحميل الملفات والصور وقدرات البحث، وغيرها. ومع ذلك، لا تزال قدرات الوسائط المتعددة مثل الوضع الصوتي ومعالجة الفيديو ومشاركة الشاشة غير مدعومة في هذا الإصدار الجديد.

«جيميناي 2.0»: تكامل مع «غوغل»

يمثل «غوغل جيميناي 2.0» خطوةً ثوريةً في مجال نماذج الذكاء الاصطناعي، حيث يجمع بين قوة التعلم العميق، وقدرات معالجة البيانات الهائلة؛ لتقديم أداء غير مسبوق في مجموعة متنوعة من المهام. ويتميز هذا الإصدار الجديد بقدرته على فهم وتوليد النصوص والصور والصوتيات وعروض الفيديو، مما يجعله نموذجاً متعدد الوسائط، قادراً على التكيف مع احتياجات المستخدمين في مختلف المجالات.

• الميزة الأولى لـ«غوغل جيميناي 2.0» هي دعم الوسائط المتعددة، حيث إن له قدرةً فائقةً على فهم وتوليد المحتوى عبر مختلف الوسائط، بما في ذلك النصوص والصور والصوتيات وعروض الفيديو. ويمكنه تحليل الصور والفيديوهات بدقة عالية وفهم محتواها وتوليد أوصاف نصية دقيقة لها. كما يمكنه توليد الصوتيات وتحويل النصوص إلى كلام منطوق، والعكس. هذه القدرات المتعددة الوسائط تجعله أداةً متقدمةً جداً للإبداع والتواصل والتعلم.

• الميزة الثانية، هي الفهم المتقدم للغات؛ ما يسمح له بتحليل النصوص المعقدة وفهم العلاقات بين الكلمات والجمل بدقة عالية، حيث يمكنه فهم السياق واستخلاص المعلومات المهمة والإجابة عن الأسئلة المعقدة بدقة وموضوعية. وهذا الفهم المتقدم للغة (يشمل فهم اللغة العربية) يجعله أداةً قيّمة للبحث عن المعلومات وتلخيص النصوص والترجمة بين اللغات المختلفة وكتابة المحتوى.

• الميزة الثالثة: تحسن الإصدار من حيث قدرات كتابة النصوص البرمجية، وذلك نتيجة تحسينه للتعامل مع المهام البرمجية المعقدة، حيث يمكنه فهم وتوليد النصوص البرمجية بلغات البرمجة المختلفة وتصحيح الأخطاء واقتراح التحسينات للنصوص الحالية. وهذه القدرات البرمجية تجعله مرجعاً مهماً للمطورين والمبرمجين، حيث يمكنهم استخدامه لكتابة النصوص بشكل أسرع وأكثر كفاءة.

• الميزة الرابعة، وهي تكامله السلس مع خدمات «غوغل»، حيث يتكامل الإصدار الجديد بسلاسة مع مجموعة واسعة من خدمات «غوغل»؛ ما يجعله متاحاً للمستخدمين في مختلف التطبيقات والمنصات. ويمكن استخدامه في محرك البحث و«مساعد غوغل» والخدمات السحابية لـ«غوغل» التي تشمل «وثائق غوغل» وجداول الحسابات وعروض التقديم، وغيرها من الخدمات الأخرى. هذا التكامل السلس يجعل من الإصدار الجديد أداةً عالية الكفاءة للبحث عن المعلومة وإنجاز المهام والتواصل مع الآخرين.

مقارنة بين الإصدارين الجديدين

ولدى طلب التخطيط لقضاء إجازة في منطقة، قدَّم «تشات جي بي تي 4.5» خط سير مفصلاً مع اقتراحات للسير لمسافات طويلة، وأماكن لتناول الطعام، وخيارات للسكن، إلى جانب نصائح حول كيفية الوصول إلى الوجهة. وفي المقابل، قدَّم «غوغل جيميناي 2.0» مقترحات جيدة للسير لمسافات طويلة وتناول الطعام، ولكنه كان أقل تحديداً حول أماكن السكن.

وفي ما يتعلق بالترجمة، قدم كلا النموذجين ترجمات دقيقة بين اللغات العربية والإنجليزية والفرنسية. وكان الفارق الوحيد هو أن «تشات جي بي تي 4.5» قدَّم روابط مع الترجمة. أما لدى سؤال الإصدارين حول حالة الطقس في مدينة الرياض، فقدَّم «غوغل جيميناي 2.0» حالة الطقس الحالي، بينما قدم «تشات جي بي تي 4.5» توقعات لكل ساعة مع صور وكلمات تصف حالة الطقس.

وفي الخلاصة، لا يمكن اعتبار أي منهما أفضل بشكل قاطع من الآخر، على الرغم من وجود بعض الاختلافات الطفيفة بينهما، والتي قد لا تكون ملحوظةً في الاستخدامات اليومية العادية. ويُنصح بالتحقق من جميع النتائج حتى لا يقع المستخدم في مشكلة الهلوسة (تأليف الذكاء الاصطناعي للمعلومة التي لا يعرفها لتبدو وكأنها حقيقية).

النموذجان متقدمان والاختيار بينهما يعتمد على تفضيلات المستخدمين بشكل فردي. ولكن يبقى فارق أخير بينهما يستحق الذكر، وهو أن «غوغل جيميناي 2.0» يسمح بتحميل الملفات والوثائق الكبيرة وتلخيصها والإجابة عن أي استفسارات مرتبطة بها بشكل مجاني، مقارنة باشتراك مدفوع في «تشات جي بي تي 4.5» وقيوده فيما يتعلق بحجم الملفات وعدد مرات استخدام هذا الميزة في اليوم الواحد.

«أبل» تؤجّل ميزات الذكاء الاصطناعي الجديدة

من جهتها أعلنت «أبل» تأجيل إطلاق النسخة المُحدَّثة من مساعدها الصوتي «سيري» التي كان من المفترض أن تُقدِّم قدرات متطورة لفهم السياق الشخصي وتنفيذ المهام داخل التطبيقات. وأوضحت الشركة أنها ستطلق هذه التحديثات خلال العام المقبل دون تحديد موعد دقيق لذلك. ويأتي هذا التأجيل نتيجة لصعوبات واجهت «أبل» في تطوير «سيري» المحدث، وإدراكها أن خططها لربط المساعد الصوتي بنموذج لغة كبير لتعزيز قدراته قد تستغرق سنوات عدة لتنضج بالشكل المرغوب، مقارنة بقدرات «سامسونغ» للذكاء الاصطناعي التي أطلقتها في سلسلة هواتفها «غالاكسي إس 25»، التي أطلقتها في شهر فبراير (شباط) الماضي، والتي تدعم تنفيذ المهام داخل التطبيقات بشكل مدمج.

وكانت «أبل» قد قدَّمت «سيري» المطور بوصفه جزءاً أساسياً من رؤيتها لـ«ذكاء أبل»، حيث وعدت بقدرة المساعد الصوتي على فهم ما يحدث في الجوال وتنفيذ الإجراءات داخل التطبيقات. ولكن ما تم إطلاقه حتى الآن يقتصر على ميزات مبسطة مثل الكتابة إلى «سيري» وفهم وشرح ميزات منتجات «أبل» وتحسينات بصرية، وتكامل مع «تشات جي بي تي».