يعتمد الأطباء على الملاحظات الشخصية والمعدات المتخصصة لقياس التوازن لدى الأفراد الذين يعانون من حالات مثل مرض باركنسون، والإصابات العصبية، والتدهور المرتبط بالعمر. وقد تفتقر هذه الأساليب، وخاصة منها الذاتية، إلى الدقة، ويصعب إدارتها عن بعد، وغالباً ما تكون غير متسقة.
ولمعالجة هذه القيود، طور باحثون من جامعة فلوريدا أتلانتيك نهجاً جديداً باستخدام أجهزة استشعار يمكن ارتداؤها وخوارزميات التعلم الآلي المتقدمة التي يمكن أن تعيد تعريف ممارسات تقييم التوازن.
5 مواقع للاستشعار
استخدم الباحثون أجهزة استشعار وحدة القياس بالقصور الذاتي Inertial (IMU) Measurement Unit القابلة للارتداء التي تم وضعها في خمسة مواقع من الجسم: الكاحل، والفقرات القطنية في أسفل الظهر، وعظم القص، والمعصم، والذراع.
ولدى جمع البيانات اتبع الباحثون بروتوكول الاختبار السريري المعدل للتفاعل الحسي على التوازن (m - CTSIB)، حيث تم اختبار 4 حالات حسية: عندما تكون العينان مفتوحتين ومغلقتين عند الوقوف على الأسطح المستقرة والرغوية. واستغرق كل اختبار نحو 11 ثانية، لمحاكاة سيناريوهات التوازن المستمر.
راصدات الظهر والكاحل
قام العلماء بمعالجة واستخراج الميزات من بيانات المستشعر الأولية، ثم طبقوا 3 خوارزميات التعلم الآلي لتقدير درجات هذا الاختبار. أنتجت أجهزة الاستشعار في الفقرات القطنية والكاحل أعلى أداء في تقدير درجة التوازن.
وخلص الباحثون، الذين نشروا دراستهم في مجلة «Frontiers in Digital Health»، إلى أن «النتائج التي توصلوا إليها تمهد الطريق لإجراء تقييمات أكثر دقة وملاءمة للتوازن». وذكروا أن هذا النهج لديه «إمكانات هائلة لتعزيز تقييم أداء التوازن وإدارته في مختلف البيئات، بما في ذلك البيئات السريرية، وإعادة التأهيل، والمراقبة عن بعد».
تتصدر الشركة السعودية للذكاء الاصطناعي (سكاي) مسيرة بناء منظومة تقنية عالمية المستوى ما يمهد الطريق لتحقيق نمو اقتصادي مدفوع بالذكاء الاصطناعي
آيات نور (الرياض)
ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضةhttps://aawsat.com/%D8%B9%D9%84%D9%88%D9%85/5082627-%D8%A3%D9%84%D9%8A%D8%A7%D9%81-%D8%B7%D8%A8%D9%8A%D8%B9%D9%8A%D8%A9-%D8%AA%D8%B9%D8%B2%D8%B2-%D9%83%D9%81%D8%A7%D8%A1%D8%A9-%D8%AA%D9%82%D9%86%D9%8A%D8%A7%D8%AA-%D8%AA%D8%AD%D9%84%D9%8A%D8%A9-%D8%A7%D9%84%D9%85%D9%8A%D8%A7%D9%87-%D8%A8%D8%AA%D9%83%D9%84%D9%81%D8%A9-%D9%85%D9%86%D8%AE%D9%81%D8%B6%D8%A9
ألياف طبيعية تعزز كفاءة تقنيات تحلية المياه بتكلفة منخفضة
الألياف الطبيعية المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية تُعتبر بديلاً منخفض التكلفة وقابلًا للتحلل الحيوي (الدكتور محمد عجيزة)
تُشكل ندرة المياه العذبة تحدياً عالمياً زائداً، خصوصاً في المناطق الجافة التي تشهد استنزافاً سريعاً لمواردها المحدودة. كما يزيد النمو السكاني والتطور الاقتصادي من حدة المشكلة، حيث يرفعان الطلب على المياه لأغراض الشرب والزراعة والصناعة؛ مما يهدد الصحة العامة والأمن الغذائي.
وتعتمد الطرق التقليدية لتحلية المياه على الطاقة بشكل مكثف ولها آثار بيئية سلبية، بينما تعد تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية حلاً واعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي، حيث تستفيد من الطاقة الشمسية المتجددة. وعلى الرغم من أن أنظمة «المقطرات» الشمسية لتحلية المياه تعد طريقة مستدامة، فإنها تواجه تحديات مثل الكفاءة المنخفضة التي تتراوح بين 30 و40 في المائة، ومعدلات إنتاج منخفضة للمياه العذبة، بالإضافة إلى التلوث البيئي الناجم عن استخدام مواد تقليدية، مثل المواد ذات التغير الطوري.
ألياف طبيعية
واستعرضت دراسة مرجعية أجراها باحثون مصريون، إمكانية استخدام الألياف الطبيعية بوصفها وسيلة مستدامة لتعزيز أداء الأنظمة الشمسية لتحلية المياه. وتتميز الألياف الطبيعية، المستخلصة من مصادر نباتية وحيوانية متاحة في المناطق النائية، بكونها بديلاً منخفض التكلفة، وقابلة للتحلل الحيوي، ومتعددة الاستخدامات.
ووفق النتائج المنشورة بعدد نوفمبر (تشرين الثاني) بدورية (Solar Energy)، يمكن للألياف الطبيعية مثل القطن، وقش الأرز، وألياف شجرة الموز، ونبات السيزال، وقش الخيزران، تحسين الأداء من خلال توفير الهيكل المسامي من أجل ترشيح المياه، وإزالة الشوائب، وتعزيز نقل الحرارة.
يقول الدكتور محمد عجيزة، الباحث الرئيسي للدراسة بقسم الهندسة الميكانيكية في جامعة كفر الشيخ، إن الألياف الطبيعية توفر حلاً مستداماً لتحسين كفاءة تحلية المياه بالطاقة الشمسية مع تقليل الأثر البيئي، لأنها تتميز بالتحلل البيولوجي، ما يجعلها خياراً جذاباً لتعزيز كفاءة الأنظمة الشمسية في المناطق التي تفتقر إلى الموارد.
وأضاف لـ«الشرق الأوسط» أن الألياف الطبيعية توفر امتصاصاً عالياً للإشعاع الشمسي؛ مما يُحسّن الاحتفاظ بالحرارة ويزيد معدلات التبخر، كما تعزز الكفاءة الحرارية والعزل وتقلل الفاقد الحراري؛ مما يزيد من كفاءة التكثيف بفضل مساحتها السطحية الكبيرة، فيما تُسهّل خصائصها نقل المقطر الشمسي، وتوزيعه في المناطق النائية، حيث تقلل من الوزن الإجمالي له.
تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية تعد حلا ًواعداً لمعالجة ندرة المياه والعمل المناخي (جامعة واترلو)
تقييم الأداء
أثبتت الدراسة أن الألياف الطبيعية تتمتع بقدرة استثنائية على امتصاص المياه تصل إلى 234 في المائة، بالإضافة إلى خصائصها الحرارية المميزة؛ مما يتيح استخدامها بوصفها مواد عازلة أو ممتصة أو موصلة للحرارة في الأنظمة الشمسية. ويسهم ذلك في تحسين عمليات التبخير والتكثيف. وتعمل هذه الألياف على تعزيز نقل الحرارة وتقليل فقد الطاقة؛ مما يؤدي إلى تحسين الكفاءة بنسبة 15 في المائة. كما وجد الباحثون أن هذه الألياف أثبتت قدرتها على زيادة إنتاجية المياه العذبة بشكل ملحوظ، حيث حققت زيادة تصل إلى 123.5 في المائة مع قشور الجوز الأسود، و126.67 في المائة مع مزيج من ألياف النباتات التي تنمو في البرك والمستنقعات وألياف السيزال.
وبالمقارنة مع المقطرات التقليدية، حققت بعض الألياف زيادة ملحوظة في إنتاج المياه العذبة، مثل نشارة الخشب وقش الأرز (62 في المائة)، واللوف الأسود (77.62 في المائة)، وألياف السيزال (102.7 في المائة)، والقماش القطني (53.12 في المائة)، وألياف النخيل (44.50 في المائة)، وألياف الكتان (39.6 في المائة).
وحددت الدراسة أبرز مميزات التوسع في استخدام الألياف الطبيعية في تقنيات تحلية المياه بالطاقة الشمسية، مثل وفرة الموارد الشمسية والمساحات الواسعة لتركيب الأنظمة، بالإضافة لكون الألياف خياراً مستداماً. كما تدعم زيادة استنزاف الموارد المائية العالمية، ونمو السكان، وزيادة الوعي بتغير المناخ الحاجة الملحة لهذه التكنولوجيا.
في المقابل، أشار الباحثون إلى تحديات تواجه هذه التقنيات، منها قلة الاستثمارات في الطاقة المتجددة، والوعي المحدود بفوائد أنظمة التحلية الشمسية، بالإضافة إلى قلة الانتشار والعوائق التجارية مقارنة بالتقنيات التقليدية، والاختلافات في سياسات الطاقة بين الدول، ما يؤثر على إمكانية توسيع نطاق استخدامها.
وأوصى الباحثون بإجراء مزيد من الأبحاث لتحسين تركيبات الألياف الطبيعية، واستكشاف بدائل قابلة للتحلل الحيوي لتقليل الأثر البيئي. وأكدوا أهمية إجراء تقييمات شاملة لتقنيات التحلية الشمسية لتحقيق أقصى تأثير ممكن وتلبية الاحتياجات الزائدة للمياه بشكل مستدام؛ مما يسهم في دعم الأمن المائي، وتعزيز القدرة على التكيف مع التغيرات المناخية.
