من بين مئات الإنجازات العلمية والطبية التي سُجلت خلال 2023، حظيت تقنيات الذكاء الاصطناعي على اهتمام عالمي واسع، خاصة بعد بزوغ نجم روبوت الدردشة الشهير ChatGPT مطلع العام.
وشهد هذا العام ظهور أنظمة الذكاء الاصطناعي المتعددة التي سرعان ما تغلغلت في مختلف المجالات، ولم تكن مجالات العلوم والطب والصحة استثناءً.
وعلى مدار العام، كانت العناوين الرئيسية تسلط الضوء باستمرار على ما أنجزته أنظمة الذكاء الاصطناعي في الاختبارات البحثية التي تنوعت بين تشخيص الأمراض وتحسين الرعاية الشخصية وتطوير أدوية جديدة تستهدف الأمراض المستعصية، والقدرة الهائلة على تحليل البيانات والتنبؤ بالأمراض والظواهر المناخية، ووصل الأمر إلى استكشاف علامات الحياة في الفضاء.
فيما يلي أبرز الإنجازات والاكتشافات العلمية والطبية التي حظيت باهتمام كبير خلال عام 2023، والتي يمكنها أن تحدث ثورة في فهمنا للكون، وتحسين صحة الإنسان ورفاهيته، وتؤدي إلى تطوير تقنيات جديدة تفيد المجتمع.
انطلاقة باهرة للذكاء الاصطناعي
* طوّر علماء الأحياء الفلكية في معهد كارنيغي للدراسات نظاماً يعتمد على الذكاء الاصطناعي يعطي دقة تصل إلى 90 في المائة في اكتشاف علامات الحياة على الكواكب الأخرى في الفضاء. واستُخدِمَت بيانات ضخمة متعددة الأبعاد من التحليلات الجزيئية لـ134 عينة غنية بالكربون غير الحيوي، أو الحيوي، لتدريب الذكاء الاصطناعي على التنبؤ بأصل العينة الجديدة.
وبدقة عالية، نجح الذكاء الاصطناعي في تحديد العينات التي نشأت من الكائنات الحية مثل الأصداف الحديثة، والأسنان، والعظام، والحشرات، وأوراق الشجر، والأرز، وشعر الإنسان، والخلايا المحفوظة في الصخور الدقيقة الحبيبات، وبقايا الحياة القديمة التي تغيرت بسبب المعالجة الجيولوجية، أو العينات ذات الأصول غير الحيوية.
* تمكنت نماذج الذكاء الاصطناعي من التنبؤ بمسار إعصار «لي» قبل أسبوع من حدوثه وبدقة أكبر من نماذج التنبؤ التقليدية. وتشكّل إعصار «لي» في المحيط الأطلسي في 20 سبتمبر (أيلول)، حيث اشتدت العاصفة بسرعة ووصلت إلى الفئة (4). ثم اتجه الإعصار شمالاً وبدأ في الاقتراب من ساحل نيو إنغلاند. وقد حدث ذلك بفضل نموذج «Graph Cast» الذي طورته شركة «غوغل»، وهو نموذج لـ«التعلم العميق» يتم تدريبه على مجموعة بيانات ضخمة من صور الأقمار الاصطناعية وبيانات الطقس الأخرى. النموذج قادر على تحديد الأنماط في هذه البيانات التي يصعب على البشر اكتشافها.
* كشفت دراسة عن أن الفحص بتقنية الذكاء الاصطناعي يمكن أن يجعل التشخيص المبكر لسرطان البنكرياس ممكناً؛ مما يؤدي إلى فاعلية أكبر في العلاج. واستخدم الباحثون نموذج التعلم الآلي لتحليل البيانات، وتعليمها التنبؤ بمخاطر الإصابة بالسرطان بناءً على الأعراض ورموز التشخيص المختلفة الموجودة في السجلات الطبية للمرضى.
من جهة أخرى، خلص باحثون هولنديون إلى أن ChatGPT نجح في إجراء عمليات تشخيص في غرفة الطوارئ تضاهي الأطباء بدقتها، وفي بعض الحالات تتفوق عليهم. كما توصلت دراسة أخرى إلى أن ChatGPT تتفوق على الأطباء البشريين في التعاطف وجودة النصائح المكتوبة.
* لجأ علماء إلى الذكاء الاصطناعي للتوصل إلى مضاد حيوي جديد، يمكنه قتل أنواع مميتة من «البكتيريا الخارقة»، في خطوة قد تشكل حال نجاحها، طفرة في عالم الطب. وساعد الذكاء الاصطناعي في تقليص آلاف المواد الكيميائية المحتملة، إلى حفنة يمكن اختبارها في المختبر. وكانت النتيجة، التوصل إلى مضاد حيوي تجريبي قوي يسمى «abaucin»، والذي سيحتاج إلى مزيد من الاختبارات قبل استخدامه. وقال باحثون في كندا والولايات المتحدة: إن الذكاء الاصطناعي «لديه القدرة على تسريع اكتشاف عقاقير جديدة بشكل كبير».
* وجدت دراسة فرنسية أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يساعد في التنبؤ بتوقف القلب المفاجئ وربما منعه، عبر تحليل المعلومات الطبية في السجلات الصحية الإلكترونية. وهذه النتائج يمكن أن تقدم خطوة جديدة نحو الوقاية من هذه الحالة، وفق الباحثين.
الكون والفضاء
* لأول مرة، وبعدما سعى علماء الفلك طوال ربع قرن إلى تَتَبُعها، تمكنوا أخيراً، في يونيو (حزيران)، من رصد موجات الجاذبية التي تولدها الثقوب السوداء التي يفوق حجمها كتلة الشمس بملايين إلى مليارات الأضعاف. وما أتاح سماعها للمرة الأولى تقنية غير مسبوقة للكشف عن موجات الجاذبية، تفتح «نافذة جديدة على الكون».
وهذه النتائج هي ثمرة تعاون واسع النطاق لأكبر التلسكوبات الراديوية في العالم، التي تمكنت من التقاط هذا الاهتزاز للكون «بدقة الساعة»؛ مما أثار حماسة معدّي الدراسة المنشورة بالتزامن في أكثر من مجلة علمية.
* في يونيو، اكتشف علماء الفضاء لأول مرة، جزيء كربون يُعتقد أنه مكون أساسي لكل أشكال الحياة، التي نعرفها، وذلك بواسطة تلسكوب «جيمس ويب» الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأميركية (ناسا). يُعرف هذا الجزيء باسم كاتيون الميثيل (CH3 )؛ وهو مهم لأنه يساعد في تكوين جزيئات أكثر تعقيداً تعتمد على الكربون. ووُجد هذا المركب في سديم الجبار، الذي يبعد نحو 1350 سنة ضوئية عن الأرض، وينتمي إلى مجرتنا، مجرة درب التبانة.
وتشكل مركّبات الكربون أسس جميع أشكال الحياة المعروفة، وبالتالي فهي مثيرة للاهتمام بشكلٍ خاص للعلماء الذين يعملون على فهم كيفية تطور الحياة على الأرض، وكيف يمكن أن تتطور في مكانٍ آخر من الكون.
* في يوليو (تموز)، أعلن علماء الفضاء لأول مرة، أن أحد أقمار كوكب زحل يحتوي على كل عناصر الحياة بالنسبة للبشر. واكتشف العلماء تركيزات عالية من الفوسفور في «إنسيلادوس»، القمر التابع لكوكب زحل، وذلك في بلورات الجليد المالحة المنبعثة من محيطه الداخلي، وهو اكتشاف يزيد من قدرته على إيواء الحياة في المستقبل.
واستند الاكتشاف العلمي إلى البيانات التي جمعتها مركبة الفضاء «كاسيني»، التابعة لوكالة «ناسا»، وهي أول مركبة تدور حول كوكب زحل، خلال استكشافها التاريخي للكوكب الغازي العملاق وحلقاته وأقماره، التي استمرت 13 عاماً، من 2004 إلى 2017.
ولم يعثر العلماء فحسب على الفوسفور في محيط القمر التابع لكوكب زحل، بل أشارت بياناتهم إلى أنه من الممكن أن يكون هناك تركيزات أعلى منه، بما لا يقل عن 100 مرة من تلك الموجودة في محيطات الأرض.
ولا يعد الفوسفور في حد ذاته دليلاً على الحياة، ولكن وجود مركبات الفوسفور في الماء على كوكب الأرض، أمر بالغ الأهمية للنشاط البيولوجي؛ ولذا فهو جزء أساسي من تقييم ما إذا كان قمر «إنسيلادوس» قد يدعم الحياة.
العلوم البيولوجية
* أول خريطة لدماغ الحشرات. في شهر مارس (آذار)، نجح باحثون في جامعة كمبردج البريطانية في بناء أول خريطة على الإطلاق توضح كل خلية عصبية وكيفية ارتباطها ببعضها بعضاً في دماغ يرقة ذبابة الفاكهة.
وتعد الخريطة التي ترتبط بـ3016 خلية عصبية و548000 نقطة تشابك عصبي والتي تشكل دماغ ذبابة الفاكهة الصغيرة، هي أكبر شبكة عصبية كاملة تم رسمها على الإطلاق في دماغ الحشرات.
واستغرق العمل من الباحثين 12 عاماً لإكماله، واستغرق التصوير وحده يوماً تقريباً لكل خلية عصبية. وأوضح الباحثون، أن هذه الخريطة يمكن أن تقربهم أكثر من فهم آلية التفكير والسلوك، ووصفوا الاكتشاف بأنه «خطوة كبيرة إلى الأمام».
* أول «ولادة عذراء» بين التماسيح. وجد العلماء لأول مرة في التاريخ دليلاً على أن إناث التماسيح يمكن أن تضع بيضاً دون تزاوج، وذلك باتباعها استراتيجية تكاثر غريبة قد تكون لها جذورها التطورية في عصر الديناصورات. وسجّل الباحثون قيام أنثى تمساح أميركية وحيدة موجودة في محمية منذ 16 عاماً، بوضعها مجموعة بيوض تحتوي إحداها على جنين أنثى مثل والدتها.
وكشفت التحليلات الجينية التي أجراها الفريق، عن أن التمساح الأنثى أنتجت البيض دون أي تدخل من ذكر تمساح، وذلك عن طريق عملية تسمى «التوالد العذري»، والمعروفة أكثر باسم «الولادة العذراء».
* انقطاع الطمث موجود أيضاً لدى الشمبانزي. كان من السائد أن انقطاع الطمث يخص فقط البشر وبعض الحيتان القاتلة وكركدن البحر، لكنّ دراسة جديدة نشرت في أغسطس (آب)، أظهرت أن القائمة تضم أحياناً حيوانات الشمبانزي. ويوفّر هذا البحث معطيات جديدة عن تطور انقطاع الطمث لدى النساء، فالغالبية العظمى من إناث الثدييات تستمر في الإنجاب حتى نهاية حياتها، في حين ينخفض إنتاج الهرمونات التناسلية لدى الإنسان، حتى يتوقف تماماً بشكل عام عند سن الخمسين تقريباً.
وتبيّن أن إناث الشمبانزي، على عكس الشمبانزي من مجموعات أخرى، تعيش في المتوسط 20 في المائة من حياتها البالغة بعد توقف قدرتها على التكاثر، وهو ما يقل قليلاً عن البشر.
البيئة والمناخ
* 2023 الأشد حراً على الإطلاق. شهد العالم ارتفاعاً قياسياً في درجات الحرارة خلال 2023، لدرجة أنه حتى قبل نهاية العام، أعلنت المنظمة العالمية للأرصاد الجوية، خلال الشهر الحالي، أنه العام الأكثر حرارة على الإطلاق.
كانت درجات الحرارة العالمية أعلى بنحو 1.4 درجة مئوية (2.5 فهرنهايت) عن متوسط ما قبل عصر الصناعة للأشهر العشرة الأولى من العام، وهذا يكفي لإعلانه العام الأكثر سخونةً على الإطلاق حتى مع بقاء شهر على نهاية العام.
كما رجّح علماء بمرصد كوبرنيكوس التابع للاتحاد الأوروبي أن يكون 2023 الأكثر ارتفاعاً في درجات الحرارة منذ 125 ألف عام، بعدما أظهرت بيانات أن أكتوبر (تشرين الأول) الماضي كان الأشد حرارة في العالم خلال تلك السنوات.
* انحسار قياسي بجليد القطب الجنوبي. في سبتمبر، انحسر الجليد البحري حول القارة القطبية الجنوبية ووصل لمستويات قياسية منخفضة جديدة مسجلاً رقماً مقلقاً. وبالتزامن مع تحول نصف الكرة الجنوبي إلى مناخ ربيعي، أعلنت وكالة الفضاء الأميركية (ناسا) و«المركز الوطني (الأميركي) لبيانات الثلوج والجليد» أن الحد الأقصى للجليد البحري في القطب الجنوبي بلغ 16.96 مليون كيلومتر مربع في الـ10 من سبتمبر. وهذا الرقم يشكل أدنى حد شتوي منذ بداية تسجيل بيانات الأقمار الاصطناعية في عام 1979، ويقل بنحو مليون كيلومتر مربع عن الرقم القياسي السابق المسجل في شتاء عام 1986. ويأتي ذلك بعد أن انحسرت مساحة الجليد البحري في «أنتاركتيكا» خلال فصل الصيف إلى مستوى قياسي في فبراير (شباط) من هذا العام، متجاوزة الرقم القياسي السابق المسجل في عام 2022.
ابتكارات جديدة
* ابتكر فريق من الباحثين في جامعة «واترلو» الكندية، مواد ذكية متقدمة قالوا إنها ستكون بمثابة اللبنات الأساسية لجيل مستقبلي من الروبوتات الطبية الدقيقة. وأوضح الباحثون، أن المادة المبتكرة عبارة عن مركبات هيدروجيل متقدمة تتضمن جزيئات السليلوز النانوية المستدامة المشتقة من النباتات، ويمكن استخدامها كوحدة بناء للأجيال القادمة من الروبوتات صغيرة الحجم. ويمكن لهذه الروبوتات أن تساعد في توصيل الأدوية والعلاجات إلى مناطق معينة من الجسم، مثل الأورام أو الخلايا المريضة، بالإضافة إلى إزالة الخلايا أو الأنسجة المريضة، مثل الأورام أو الخلايا السرطانية.
* تمكن خبراء معادن في جامعة سكولتيش الروسية من الحصول على بنى مسامية، يمكن للخلايا الحية المرور من خلالها بسهولة، وذلك باستخدام مسحوق معدني وطباعة ثلاثية الأبعاد. وتصلح هذه البنى لإنتاج غرسات مسامية لأنسجة العظام تعتمد على مركبات النيكل والتيتانيوم، والتي تشبه إلى حد كبير العظام الحقيقية.
* طور باحثون في إيطاليا نوعاً جديداً من البطاريات القابلة لإعادة الشحن مصنوعة من مواد صالحة للأكل ويمكن أن تذوب بأمان في المعدة بمجرد أن تؤدي ما عليها القيام به. وصُممت البطارية من قائمة متنوعة من المكونات؛ وهي أول بطارية وظيفية قابلة لإعادة الشحن يمكن تقديمها كوجبة خفيفة، حيث تشمل مكوناتها فيتامين ريبوفلافين لأنود البطارية، ومكملات كيرسيتين مثل الكاثود. بينما يتكون المنحل بالكهرباء (الذي يولد الشحنة الكهربائية) من محلول قائم على الماء، والفاصل (الذي يمنع الدوائر القصيرة) مصنوع من النوري (أعشاب بحرية تزخر بها مطاعم السوشي). كما يتم تضمين الفحم المنشط، الذي يستخدم غالباً لعلاج حالات التسمم لزيادة التوصيل الكهربائي، في حين أن جهات الاتصال الخارجية التي تنقل الكهرباء إلى جهاز آخر مصنوعة من شمع العسل، متصلة بذهب مزخرف من الدرجة الغذائية.
* أعلن مركز أبحاث الطاقة الكمية في كوريا الجنوبية عن تطوير موصل كهربائي جديد باسم (LK-99)، يعد أول موصل يصل لحالة الموصلية الفائقة في درجة حرارة الغرفة ومن دون أي تأثير على الضغط الجوي.
والموصلية الفائقة هي حالة تصل لها أشباه الموصلات عندما تصبح مقاومتها صفر أو مقاربة للصفر، ولا يمكن عملياً الوصول لهذا الوضع إلا عند درجات حرارة شديدة الانخفاض قد تصل إلى صفر كيلفين (273- درجة سيليزية).
ويمكن أن يؤدي نجاح تصنيع (LK-99) بصورة تجارية إلى تغيير حياتنا بشكل كامل؛ لأنه سيقود إلى توفير كميات مهولة من الطاقة المهدرة في نقل الكهرباء، وستكون البطاريات المستخدمة أكثر كفاءة، كما أن تصنيع أجهزة الكمبيوتر الكمي ستكون أقل كلفة بمراحل ولن تحتاج مراكز البيانات إلى أنظمة تبريد ضخمة كالمستخدمة حالياً.
