ماذا يحدث لنا لو توقفت الأرض فجأة عن الدوران؟!https://aawsat.com/%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85/4754001-%D9%85%D8%A7%D8%B0%D8%A7-%D9%8A%D8%AD%D8%AF%D8%AB-%D9%84%D9%86%D8%A7-%D9%84%D9%88-%D8%AA%D9%88%D9%82%D9%81%D8%AA-%D8%A7%D9%84%D8%A3%D8%B1%D8%B6-%D9%81%D8%AC%D8%A3%D8%A9-%D8%B9%D9%86-%D8%A7%D9%84%D8%AF%D9%88%D8%B1%D8%A7%D9%86%D8%9F
تخيل أنك تسير على شاطئ مشمس في مكان ما على طول خط الاستواء. تدور الأرض الموجودة تحتك باتجاه الشرق بسرعة 1040 ميلاً في الساعة (1674 كيلومترًا في الساعة). ماذا لو توقفت الأرض فجأة؟
لكن بما أنك والرمال وكل شيء آخر في محيطك العام تتحركون بنفس السرعة، فإن نزهتك تبدو بطيئة وممتعة. ثم يتوقف العالم تحتك، فيتم طردك. وبفضل قانون القصور الذاتي الأول لنيوتن، ستطير في البداية باتجاه الشرق بسرعة 1040 ميلًا في الساعة تقريبًا.
وبغض النظر عن المكان الذي ستهبط فيه، سواء كان في المحيط أو على الأرض، فمن المحتمل أن تقتلك قوة التأثير.
ويقول جوزيف ليفي الأستاذ المساعد بعلوم الأرض والبيئة بجامعة كولجيت «ستشعر المياه أيضًا بهذا التسارع المفاجئ. لذلك من المحتمل أن ترى المحيط يتحرك قليلاً قبل الاصطدام... لن تكون الأشجار والمباني آمنة أيضًا، على الرغم من جذورها في الأرض». وأضاف «ان المواد الأرضية قوية تحت الضغط ولكنها ضعيفة للغاية تحت التوتر؛ بمعنى آخر، يمكن لهذا المبنى المجاور من الطوب أن يستوعب مئات الأشخاص لأن أرضياته وعوارضه تصبح مضغوطة تحت ثقلها. لكن القصور الذاتي الذي يدفع المبنى باتجاه الشرق من التوقف المفاجئ للأرض سيكون أقوى بكثير من الملاط الذي يثبت الطوب معًا، وبالتالي يمكن أن يتمزق الهيكل بأكمله». مبينا «من المرجح أن ينجو ابن عمك الافتراضي في القارة القطبية الجنوبية من بعض هذه الحوادث». قائلا «بالقرب من القطبين، يكون محور الدوران أصغر بكثير، وبالتالي فإن سرعة الدوران أصغر بكثير. لكن يجب أن تكون قريبًا جدًا ضمن خط عرض 89.9 درجة أو حوالى سبعة أميال من القطبين؛ ففي تلك المسافة، من المحتمل أن تتعثر للأمام بسرعة المشي. لكن ربما لن يتمكن أصدقاؤك في الدنمارك أو أستراليا من ذلك. إذ ان معظم الأماكن التي يسكنها البشر بعيدة بما فيه الكفاية عن القطبين بحيث يظل سكانها يطيرون بسرعة مئات الأميال في الساعة». وذلك وفق ما نقل موقع «ساينس إليرت» عن «بزنس إنسايدر» العلمي المرموق.
ماذا لو توقفت الأرض عن الدوران تدريجياً؟
وقال ليفي «في الأنظمة الطبيعية، لا شيء يتوقف تمامًا على الفور. فماذا لو تباطأت الأرض على مدى أيام أو أسابيع؟ وأجاب «قد يمنعك التباطؤ التدريجي من الانطلاق نحو السماء، ولكن بمجرد توقفه، ستظل تواجه الكثير من المشاكل؛ فعلى مدار العام عندما تدور الأرض حول الشمس، سيكون نصف الكوكب في الليل ونصفه في ضوء كامل، لكن النصف سيتغير باستمرار على مدار العام. وبدلا من 12 ساعة، يمكن أن يستمر اليوم ستة أشهر». وأضاف «أن الشمس التي لا تتوقف ستؤدي إلى تحميص المحاصيل القريبة وتبخر الكثير من الماء في نصف الكرة الأرضية. وربما لن تكون الليلة التالية التي تستمر ستة أشهر أفضل بكثير. فمن المحتمل أن يؤدي نقص الضوء والدفء إلى قتل العديد من النباتات المتبقية وتجميد الماء في الصفائح الجليدية».
وفي هذا الاطار، يوضح ليفي «أن خطوط العرض الأعلى قد تكون أكثر أمانًا، لأن ضوء الشمس لن يكون شديدًا بالقرب من القطبين. ولكن عليك أن تعتاد على أسلوب حياة البدو الرحل، حيث تطارد ضوء النهار إلى الأبد في جميع أنحاء العالم. كما أنه قد يتعين عليك التعامل مع بعض الأحوال الجوية غير المتوقعة أيضًا». حيث أنه على الأرض التي تدور يضرب معظم الإشعاع الشمسي خط استواء الكوكب. وتابع ليفي «بشكل عام، يرتفع الهواء الدافئ فوق خط الاستواء، ويهبط فوق القطبين بعد أن يبرد.فتتبع تيارات المحيط دورة تصاعدية مماثلة. ولكن عندما يحصل نصف الكوكب فقط على ضوء الشمس المكثف لعدة أشهر متتالية، يحصل الكوكب على تدرج جانبي ثانٍ في درجة الحرارة، مما يجعل التنبؤ بالطقس أكثر تعقيدًا». مؤكدا «سوف تهب الرياح عبر الخط الفاصل (خط الظل) لتعيد الهواء البارد من الجانب الليلي، إذ سيكون دافئًا ويرتفع على الجانب النهاري».
هل يمكن للعالم أن يتوقف عن الدوران حقًا؟
لا داعي للذعر، لكن دوران الأرض يتباطأ بفضل عملية تسمى كبح المد والجزر. حيث تخلق جاذبية قمرنا عائقًا صغيرًا للغاية على دوران كوكبنا، لذلك في كل قرن يتباطأ دوران الأرض بمقدار 2.3 مللي ثانية إضافية، وفقًا لوكالة الفضاء الأميركية (ناسا). لكن من غير المرجح أن يوقف القمر الأرض تمامًا.
ويشرح ليفي «أن الأرض أكبر بكثير من القمر، ولها زخم زاوي أكبر بكثير نتيجة لذلك. وان إحدى الطرق لإبطاء دوران الأرض بشكل كبير هي أن تعاملها البشرية كمصدر عملاق للطاقة. على سبيل المثال، يمكننا نظريًا استخدام الأرض كنظام دولاب الموازنة، حيث نقوم بتخزين الطاقة الحركية من دورانها لتطبيقها على احتياجاتنا من الطاقة. فإذا استخدمت الزخم الدوراني للكوكب لتلبية جميع احتياجات الإنسان من الطاقة، فسوف يستغرق الأمر ما يقرب من مليون سنة لإبطاء الكوكب حتى التوقف. ومن المستحيل تقريبًا لأي جسم في الفضاء أن يوقف دوران الأرض قبل ذلك الوقت».
ويخلص ليفي الى القول «إن الزخم الزاوي للأرض أكبر من أن يبطئه أي شيء سوى كارثة كاملة».
تجري «سبيس إكس» اختباراً سادساً لصاروخ «ستارشيب» العملاق، الثلاثاء، في الولايات المتحدة، في محاولة جديدة لاستعادة الطبقة الأولى منه عن طريق أذرع ميكانيكية.
«جراح آلي» بذكاء اصطناعي دُرّب على مشاهدة فيديوهات طبية
«تخيل أنك بحاجة إلى إجراء عملية جراحية في غضون بضع دقائق لأنك قد لا تنجو... لا يوجد جراحون في الجوار ولكن يوجد روبوت جراحي مستقل متاح يمكنه إجراء هذا الإجراء باحتمالية عالية جداً للنجاح، هل ستغتنم الفرصة؟» هذا ما أجابني به طالب ما بعد الدكتوراه بجامعة جونز هوبكنز عبر البريد الإلكتروني، لدى سؤالي عن التطوير الجديد.
تعليم الروبوت بمقاطع فيديو للجراحة
لأول مرة في التاريخ، تمكن كيم وزملاؤه من تعليم الذكاء الاصطناعي استخدام آلة جراحة آلية لأداء مهام جراحية دقيقة، من خلال جعلها تشاهد آلاف الساعات من الإجراءات الفعلية التي تحدث في ردهات جراحية حقيقية. ويقول فريق البحث إنه تطور رائد يتجاوز حدوداً طبية محددة ويفتح الطريق لعصر جديد في الرعاية الصحية.
وفقاً لورقتهم البحثية المنشورة حديثاً، يقول الباحثون إن الذكاء الاصطناعي تمكن من تحقيق مستوى أداء مماثل لجراحي البشر دون برمجة مسبقة.
تدريب على العروض بدلاً من البرمجة
وبدلاً من محاولة برمجة الروبوت بشق الأنفس للعمل -وهو ما تقول ورقة البحث إنه فشل دائماً في الماضي- قاموا بتدريب هذا الذكاء الاصطناعي من خلال شيء يسمى التعلم بالتقليد، وهو فرع من الذكاء الاصطناعي حيث تراقب الآلة وتكرر الأفعال البشرية. سمح هذا للذكاء الاصطناعي بتعلم التسلسلات المعقدة للأفعال المطلوبة لإكمال المهام الجراحية عن طريق تقسيمها إلى مكونات حركية. وتترجم هذه المكونات إلى أفعال أبسط -مثل زوايا المفاصل ومواضعها ومساراتها- والتي يسهل فهمها وتكرارها وتكييفها أثناء الجراحة.
توظيف روبوت «دافنشي» للتدريب
استخدم كيم وزملاؤه نظام دافنشي الجراحي كأيدٍ وعيون لهذا الذكاء الاصطناعي. ولكن قبل استخدام المنصة الروبوتية الراسخة (التي يستخدمها الجراحون حالياً لإجراء عمليات دقيقة محلياً وعن بُعد) لإثبات نجاح الذكاء الاصطناعي الجديد، قاموا أيضاً بتشغيل محاكاة افتراضية. وقد سمح هذا بتكرار أسرع وتحقق من السلامة قبل تطبيق الإجراءات التي تم تعلمها على الأجهزة الفعلية.
«كل ما نحتاجه هو إدخال الصورة، ثم يجد نظام الذكاء الاصطناعي هذا الإجراء الصحيح»، كما يقول كيم. كانت روبوتات دافنشي أيضاً مصدر مقاطع الفيديو التي حللها الذكاء الاصطناعي، باستخدام أكثر من 10000 تسجيل تم التقاطها بواسطة كاميرات المعصم أثناء العمليات الجراحية التي يقودها الإنسان.
تعلّم 3 مهام جراحية
وكان الهدف تعلم ثلاث مهام جراحية: التعامل مع إبرة جراحية وتحديد موضعها، ورفع الأنسجة والتلاعب بها بعناية، والخياطة -كلها مهام معقدة تتطلب تحكماً دقيقاً وحساساً للغاية.
مكنت مجموعة البيانات واسعة النطاق هذه الذكاء الاصطناعي من تعلم الاختلافات الدقيقة بين الإجراءات الجراحية المتشابهة، مثل شدة التوتر المناسب اللازم للتعامل مع الأنسجة دون التسبب في ضرر.
تعد مقاطع الفيديو التدريبية هذه جزءاً صغيراً جداً من مستودع واسع النطاق للبيانات الجراحية. مع ما يقرب من 7000 روبوت دافنشي قيد الاستخدام في جميع أنحاء العالم، هناك مكتبة ضخمة من العروض الجراحية للمراقبة والتعلم منها، والتي يستخدمها فريق البحث الآن لتوسيع ذخيرة الذكاء الاصطناعي الجراحية لدراسة جديدة لم تُنشر بعد.
«في عملنا المتابع، والذي سنصدره قريباً، ندرس ما إذا كانت هذه النماذج يمكن أن تعمل في الإجراءات الجراحية طويلة المدى التي تنطوي على هياكل تشريحية غير مرئية»، يكتب كيم، في إشارة إلى الإجراءات الجراحية المعقدة التي تتطلب التكيف مع حالة المريض في أي وقت معين، مثل إجراء عملية جراحية على جرح داخلي خطير.
التحقق من صحة النموذج المطور
أثناء التطوير، عمل الفريق عن كثب مع الجراحين الممارسين لتقييم أداء النموذج وتقديم ملاحظات حاسمة (خاصة فيما يتعلق بالتعامل الدقيق مع الأنسجة)، والتي قام الروبوت بدمجها في عملية التعلم الخاصة به.
أخيراً، للتحقق من صحة النموذج، استخدموا مجموعة بيانات منفصلة غير مدرجة في التدريب الأولي لإنشاء محاكاة افتراضية، ما يضمن قدرة الذكاء الاصطناعي على التكيف مع السيناريوهات الجراحية الجديدة وغير المرئية قبل الشروع في اختبارها في الإجراءات المادية. أكد هذا التحقق المتبادل قدرة الروبوت على التعميم بدلاً من مجرد حفظ الإجراءات، وهو أمر بالغ الأهمية بالطبع نظراً للعدد المجهول المحتمل الذي قد ينشأ في غرفة العمليات.
جراح آلي «ذو خبرة»
كل شيء سار بشكل جميل إذ تعلم نموذج الروبوت هذه المهام إلى مستوى الجراحين ذوي الخبرة. يقول أكسل كريغر، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية في جامعة جونز هوبكنز والمؤلف الرئيسي للدراسة، في بيان عبر البريد الإلكتروني: «إنه لأمر سحري حقاً أن يكون لدينا هذا النموذج حيث كل ما نقوم به هو تلقيمه مدخلات الكاميرا، ويمكنه التنبؤ بالحركات الروبوتية اللازمة للجراحة». «نعتقد أن هذا يمثل خطوة مهمة إلى الأمام نحو أفق جديد في مجال الروبوتات الطبية».
تطوير رائد
إن أحد مفاتيح هذا النجاح هو استخدام الحركات النسبية بدلاً من التعليمات المطلقة. ففي نظام دافنشي قد لا تنتهي الأذرع الآلية إلى حيث هي مقصودة تماماً بسبب التناقضات الطفيفة في حركة المفصل التي تتراكم على مدار عدة حركات ويمكن أن تؤدي في النهاية إلى أخطاء كبيرة -خاصة في بيئة حساسة مثل الجراحة. كان على الفريق إيجاد حل، لذا بدلاً من الاعتماد على هذه القياسات، قام بتدريب النموذج على التحرك بناءً على ما يلاحظه في الوقت الفعلي أثناء إجراء العملية.
لكن الابتكار الرئيسي هنا هو أن التعلم بالتقليد يزيل الحاجة إلى البرمجة اليدوية للحركات الفردية. قبل هذا الاختراق، كانت برمجة الروبوت للخياطة تتطلب ترميزاً يدوياً لكل حركة بالتفصيل. يقول كيم إن هذه الطريقة كانت أيضاً عرضة للخطأ وتشكل قيداً رئيسياً في تقدم الجراحة الروبوتية. إذ إنها حدت مما يمكن للروبوت فعله بسبب جهود التطوير، والافتقار إلى المرونة التي جعلت من الصعب للغاية على الروبوتات القيام بمهام جديدة.
ومع ذلك، يسمح التعلم بالتقليد للروبوت بالتكيف بسرعة مع أي شيء يمكن مشاهدته، والتعلم على غرار طالب الجراحة. «(نحن) نحتاج فقط إلى جمع بيانات التعلم التقليدي لإجراءات مختلفة، ويمكننا تدريب الروبوت على تعلمها في غضون يومين»، كما يقول كريغر. «هذا يسمح لنا بالتعجيل نحو هدف الاستقلالية مع تقليل الأخطاء الطبية وتحقيق جراحة أكثر دقة».
تقييم مدى النجاح
لقياس مدى نجاح الذكاء الاصطناعي، حدد الباحثون مقاييس الأداء الرئيسية، مثل الدقة في وضع الإبرة والاتساق في التلاعب بالأنسجة باستخدام مجموعة من البيئات الجراحية الوهمية المادية، والتي تضمنت محاكيات الأنسجة الاصطناعية والدمى الجراحية. وكانت النتائج مذهلة. يقول كريغر: «النموذج جيد جداً في تعلم الأشياء التي لم نعلمه إياها. على سبيل المثال، إذا أسقط الإبرة، فسوف يلتقطها تلقائياً ويستمر».
لا تعد هذه القدرة على التكيف مهمة فقط لمواصلة تعلم مهارات جديدة ولكنها أيضاً ضرورية للتعامل مع الأحداث غير المتوقعة في الجراحات الحية، مثل تمزق الشريان أو تغير العلامات الحيوية للمريض فجأة. بالإضافة إلى ذلك، أظهر النموذج كفاءة زمنية محسنة، ما أدى إلى تقليل وقت الانتهاء للمهام الجراحية القياسية مثل الخياطة بنحو 30 في المائة، وهو أمر واعد بشكل خاص للعمليات الحرجة من حيث الوقت.
ويتصور العلماء سيناريو حيث تساعد هذه الروبوتات الجراحين في المواقف عالية الضغط، وتعزيز قدراتهم وتقليل الخطأ البشري. سيؤثر جراحو الذكاء الاصطناعي المستقبليون بشكل كبير على توفر الرعاية الجراحية، مما يجعل التدخلات الطبية عالية الجودة متاحة لعدد أكبر.
اللوائح التنظيمية وأخلاقيات الطب
هناك أيضاً تحديات أخلاقية وتنظيمية يجب معالجتها قبل نشر مثل هذا الذكاء الاصطناعي في بيئات جراحية حقيقية دون إشراف بشري. فالقفزة نحو الروبوتات الجراحية المستقلة تثير مخاوف أخلاقية جديدة.
هناك قضية المساءلة: من سيكون مسؤولاً إذا حدثت مشكلة؟ الشركة التي صنعت الجراح الذكي؟ المهنيون الطبيون الذين يشرفون عليه (إذا كان هناك أي إشراف)؟ هناك أيضاً مسألة موافقة المريض، والتي ستتطلب تثقيف كل من الشخص الذي يخضع للجراحة والأشخاص المحيطين به حول ماهية هذا الذكاء الاصطناعي، وما الذي يمكنهم فعله بالضبط، وما هي المخاطر التي تشكلها الروبوتات مقارنة بالجراحين البشر.
يعترف كيم بأن المستقبل الآن في منطقة رمادية حيث يمكن للجميع مجرد التكهن بما يجب أن يحدث أو سيحدث. ستكون أيدي السلطات التنظيمية مشغولة، من معالجة المساءلة والمخاوف الأخلاقية عند السماح لجراحي الذكاء الاصطناعي بالعمل بشكل مستقل، إلى وضع معايير للحصول على موافقة مستنيرة من المرضى.
ولكن عند الاختيار بين إجراء عملية جراحية طارئة منقذة للحياة بواسطة جراح مستقل أو عدم تلقي العلاج لأن الجراح البشري غير متاح (مثلاً في مكان بعيد أو منطقة متخلفة)، يزعم كيم أن الخيار الأفضل واضح. يمكنني بسهولة أن أتخيل مستقبلاً قريباً حيث يبدأ الناس في اختيار روبوتات الذكاء الاصطناعي على نظرائهم من البشر - في ظل وجود دليل إحصائي على أن جراحي الذكاء الاصطناعي يعملون بأمان.
وبعيداً عن التحديات الأخلاقية والقانونية، هناك حاجة إلى المزيد من العمل لتمكين التنفيذ العملي. ستحتاج المستشفيات إلى الاستثمار في البنية الأساسية التي تدعم جراحة الروبوتات بالذكاء الاصطناعي، بما في ذلك الأجهزة المادية والخبرة الفنية للتشغيل والصيانة. بالإضافة إلى ذلك، سيكون تدريب الفرق الطبية على إدارة العملية أمراً بالغ الأهمية. فالأطباء سيحتاجون إلى فهم الآلة ومتى يكون التدخل ضرورياً، وفي النهاية تحويل الجراحين البشريين من المهام الجراحية المباشرة إلى أدوار تركز على الإشراف والسلامة.
جراحات بسيطة أولاً
على المستوى العملي، يتصور الباحثون تقدماً تدريجياً، بدءاً بجراحات أبسط وأقل خطورة مثل إصلاح الفتق والتقدم تدريجياً إلى عمليات أكثر تعقيداً. سيساعد النهج التدريجي في التحقق من موثوقية الروبوت مع معالجة المخاوف التنظيمية والأخلاقية بمرور الوقت، فضلاً عن مساعدة السكان على الثقة في الذكاء الاصطناعي لإجراء العمليات الحرجة للحياة.
يقول كريغر: «ما زلنا في المراحل الأولى من فهم ما يمكن أن تحققه هذه الآلات حقاً. الهدف النهائي هو الحصول على أنظمة جراحية مستقلة تماماً وموثوقة وقابلة للتكيف وقادرة على إجراء العمليات الجراحية التي تتطلب حالياً اختصاصياً مدرباً تدريباً عالياً».