تدابير وقائية تُقلل من أضرار تغير المناخ على البنية التحتية

تنفيذ أساليب مبتكرة للتنبؤ بالظواهر الجوية

تغير المناخ يؤثر على البنية التحتية (رويترز)
تغير المناخ يؤثر على البنية التحتية (رويترز)
TT

تدابير وقائية تُقلل من أضرار تغير المناخ على البنية التحتية

تغير المناخ يؤثر على البنية التحتية (رويترز)
تغير المناخ يؤثر على البنية التحتية (رويترز)

يؤثر تغير المناخ بشكل كبير في البنية التحتية في جميع أنحاء العالم، نتيجة ارتفاع درجات الحرارة وزيادة هطول الأمطار والفيضانات، وارتفاع مستويات سطح البحر، ويمكن أن تؤدي هذه التأثيرات إلى تلف الطرق والجسور وشبكات الكهرباء؛ ما يتطلّب إصلاحات مكلفة.

بنية تحتية مهددة

ورصدت دراسة أجراها باحثون من جامعات في ألمانيا وفنلندا والمكسيك والبرتغال مدى تأثير تغير المناخ في البنية التحتية، باستخدام التحليل العالمي للبيانات من عام 1997 إلى 2022، ودراسات حالة من 5 قارات حول العالم، ونصحت بضرورة اتخاذ تدابير استباقية لتعزيز متانة البنية التحتية لمواجهة تحديات تغير المناخ.

وركزت الدراسة، التي نُشرت في عدد 19 يونيو (حزيران) 2024 من دورية «ساينتفك ريبورتس»، على تقييم التأثير السلبي لتغير المناخ في البنية التحتية، خصوصاً في البلدان النامية، واستعراض أبرز مشاريع البنية التحتية وتدابير التكيف الحالية لمعالجة تغير المناخ.

وحلّل فريق البحث بيانات مشاريع للتكيف مع تغير المناخ من جميع أنحاء العالم، والاستراتيجيات المختلفة التي يجري تنفيذها، ففي اليابان، نُفّذت خطة تكيف للسكك الحديدية عبر زيادة درجة حرارة التشغيل القصوى لمواجهة ارتفاع درجات الحرارة.

وفي الولايات المتحدة، أُعيد إعمار نيوجيرسي بعد تأثير إعصار ساندي، لتكون البنية التحتية أكثر مقاومة لتغير المناخ. وفي أستراليا، ركزت خطة شبه جزيرة آير على تكييف البنية التحتية الساحلية لمواجهة زيادة الفيضانات الساحلية. أما في الدنمارك فهناك مشاريع تهدف إلى إدارة مخاطر الفيضانات بطرق مبتكرة لتحسين تصريف المياه وتقليل الأضرار. وأظهرت النتائج أن البنية التحتية الحالية عرضة لتأثيرات تغير المناخ، وهذا يبرز الحاجة إلى فهم أفضل للعلاقات والتأثيرات بين تغير المناخ ومجالات حيوية، مثل النقل والبنية التحتية الساحلية، خصوصاً في البلدان النامية والصناعية.

حلول علمية

وبناء على نتائج التحليل، وضع الباحثون مجموعة من الحلول العلمية، لمواجهة تأثيرات تغير المناخ في البنية التحتية حول العالم، أبرزها: ضرورة استثمار الحكومات في قدرة البنية التحتية على الصمود أمام تغير المناخ، عبر تدابير وقائية، للحد من التأثيرات المباشرة، وأبرزها الفيضانات، من خلال تطوير أنظمة الإنذار المبكر واعتمادها.

كما تشمل الحلول تعديل مواصفات البنية التحتية للطرق والجسور، لزيادة قدرتها على تحمّل درجات الحرارة المرتفعة والظواهر الجوية القاسية، وتعزيز مشاريع تصريف مياه الأمطار والفيضانات، وتنفيذ أساليب مبتكرة للتنبؤ بالظواهر الجوية. بالإضافة إلى ذلك العمل على تقليل انبعاثات غازات الدفيئة.

وشدد الباحثون على أن تأثيرات تغير المناخ في البنية التحتية الحيوية فورية وشديدة، ويتعيّن على الحكومات وصناع السياسات أن يتحرّكوا بصورة حاسمة لحماية البنية التحتية الحيوية وضمان الرفاهة المجتمعية، مشيرين إلى أن الاستثمار في تدابير التكيف حالياً من شأنه أن يخفّف من المخاطر المستقبلية ويحمي الاستقرار الاقتصادي والصحة العامة والسلامة.

تأثيرات الحرارة الشديدة

يقول أستاذ العلوم البيئية بجامعة «عين شمس» في مصر، الدكتور وحيد إمام، إن الحرارة الشديدة يمكن أن تسبّب تليين الأسفلت وتمدده؛ ما يؤدي إلى ظهور الشقوق والحفر بالطرق، كما أن الفيضانات قد تؤدي إلى تآكل أساسات الطرق وانجرافها، في حين يهدد ارتفاع مستوى البحر الطرق الساحلية بالغمر.

وأضاف إمام لـ«الشرق الأوسط»، أن موجات الحر قد تتسبّب في انقطاع التيار الكهربائي، وتقليل كفاءة توليد الطاقة الشمسية، في حين يؤثر نقص المياه والجفاف في توليد الطاقة الكهرومائية وعمليات التبريد في محطات الطاقة الحرارية، ونتيجة لذلك؛ تزيد تكاليف الصيانة والإصلاح ويزيد استهلاك الطاقة، بسبب زيادة استخدام أجهزة التبريد.

ونبه إلى ضرورة توجه العالم بقوة إلى الاستثمار في مصادر الطاقة المتجددة، مثل: الرياح والطاقة الشمسية لتقليل الانبعاثات وتنويع مصادر الطاقة، والاستثمار في تقنيات تخزين الطاقة لضمان إمدادات طاقة موثوقة في أثناء انقطاع التيار الكهربائي، بالإضافة إلى تنفيذ عمليات فحص وصيانة منتظمة للطرق والجسور.



ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة
TT

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

ذكاء اصطناعي «شديد الحساسية للرائحة» يكتشف المصنوعات المقلَّدة

ابتكر أليكس ويلشكو، مؤسس شركة الذكاء الاصطناعي «أوسمو»، وفريقه نسخة «ألفا» من جهاز خيالي بحجم حقيبة الظهر مزودة بمستشعر شمّ يستخدم الذكاء الاصطناعي لتحديد المنتجات المقلدة من خلال تحليل تركيبها الكيميائي.

وأقامت شركة «أوسمو» (Osmo) شراكة مع منصات إعادة بيع الأحذية الرياضية لإظهار أن اختبار الشم عالي التقنية قادر على تحديد المنتجات المزيفة بدرجة عالية من الدقة.

الجزيئات المتطايرة تحدد الرائحة

كل شيء في العالم له رائحة، من الملابس إلى السيارات إلى جسمك. هذه الروائح هي جزيئات متطايرة، أو كيمياء «تطير» من تلك الأشياء وتصل إلى أنوفنا لتخبرنا بالأشياء. ويختبر الإنسان ذلك بوعي ووضوح عندما يكون هناك شيء جديد قرب أنفه، مثل شم سيارة جديدة أو زوج من الأحذية الرياضية. لكن حتى عندما لا تلاحظ الروائح، فإن الجزيئات موجودة دائماً.

رائحة المنتجات المقلَّدة

الأحذية المقلدة لها رائحة مختلفة عن الأحذية الحقيقية. إذ لا تختلف الأحذية الرياضية الأصلية والمقلدة في المواد، فحسب، لكن في التركيب الكيميائي. حتى الآن، اعتمدت شركات مثل «استوكس» (StockX) على اختبارات الشم البشري والفحص البصري لتمييز الأصالة - وهي عملية تتطلب عمالة مكثفة ومكلفة. وتهدف التقنية الجديدة إلى تبسيط العملية.

خريطة تحليل الفوارق اللونية

تدريب الذكاء الاصطناعي على الاختلافات الجزيئية

ووفقاً لويلشكو، درَّب فريقه «الذكاء الاصطناعي باستخدام أجهزة استشعار شديدة الحساسية للتمييز بين هذه الاختلافات الجزيئية».

وستغير هذه التكنولوجيا كيفية إجراء عمليات التحقق من الأصالة في الصناعات التي تعتمد تقليدياً على التفتيش اليدوي والحدس. وتهدف إلى رقمنة هذه العملية، وإضافة الاتساق والسرعة والدقة.

20 ثانية للتمييز بين المزيف والحقيقي

ويضيف أن آلة «أوسمو» تستغرق الآن نحو 20 ثانية للتمييز بين المنتج المزيف والحقيقي. وقريباً، كما يقول، ستقل الفترة إلى خمس ثوانٍ فقط. وفي النهاية، ستكون فورية تقريباً.

تم بناء أساس التقنية على سنوات من العمل المخبري باستخدام أجهزة استشعار شديدة الحساسية، كما يصفها ويلشكو، «بحجم غسالة الأطباق»، ويضيف: «تم تصميم أجهزة الاستشعار هذه لتكون حساسة مثل أنف الكلب، وقادرة على اكتشاف أضعف البصمات الكيميائية».

وتعمل هذه المستشعرات على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، وتجمع باستمرار البيانات حول التركيب الكيميائي لكل شيء من البرقوق والخوخ إلى المنتجات المصنعة»، كما يوضح ويلشكو.

خريطة الرائحة الرئيسية

تشكل البيانات التي تم جمعها العمود الفقري لعملية تدريب الذكاء الاصطناعي الخاصة بالشركة، والتي تساعد في إنشاء فهم عالي الدقة للروائح المختلفة ومنحها موقعاً في نظام إحداثيات يسمى خريطة الرائحة الرئيسية.

إذا كنت على دراية بكيفية ترميز ألوان الصورة في الصور الرقمية، فان الطريقة تعمل بشكل مماثل. إذ تقريباً، يتوافق لون البكسل مع مكان على خريطة RGB، وهي نقطة في مساحة ثلاثية الأبعاد بها إحداثيات حمراء وخضراء وزرقاء.

تعمل خريطة الرائحة الرئيسية بشكل مشابه، باستثناء أن الإحداثيات في تلك المساحة تتنبأ بكيفية ورود رائحة مجموعات معينة من الجزيئات في العالم الحقيقي. يقول ويلشكو إن هذه الخريطة هي الصلصة السرية لشركة «أوسمو» لجعل الاختبار ممكناً في الوحدات المحمولة ذات أجهزة استشعار ذات دقة أقل وحساسة تقريباً مثل أنف الإنسان.

من المختبر إلى الأدوات اليومية

يقول ويلشكو إنه في حين أن أجهزة الاستشعار المحمولة أقل حساسية من وحدات المختبر، فإن البيانات المكثفة التي يتم جمعها باستخدام أجهزة الاستشعار عالية الدقة تجعل من الممكن إجراء اكتشاف فعال للرائحة. مثل الذكاء الاصطناعي لقياس الصورة القادر على استنتاج محتويات الصورة لإنشاء نسخة بدقة أعلى بناءً على مليارات الصور من نموذجه المدرب، فإن هذا يحدث بالطريقة نفسها مع الرائحة. تعدّ هذه القدرة على التكيف أمراً بالغ الأهمية للتطبيقات في العالم الحقيقي، حيث لا يكون نشر جهاز بحجم المختبر ممكناً.

من جهته، يشير روهينتون ميهتا، نائب الرئيس الأول للأجهزة والتصنيع في «أوسمو»، إلى أن مفتاح عملية التعريف لا يتعلق كثيراً بالروائح التي يمكننا إدراكها، لكن بالتركيب الكيميائي للكائن أو الشيء، وما يكمن تحته. ويقول: «الكثير من الأشياء التي نريد البحث عنها والتحقق من صحتها قد لا يكون لها حتى رائحة محسوسة. الأمر أشبه بمحاولة تحليل التركيب الكيميائي».

وهو يصف اختباراً تجريبياً أجرته الشركة مؤخراً مع شركة إعادة بيع أحذية رياضية كبيرة حقق معدل نجاح يزيد على 95 في المائة في التمييز بين الأحذية المزيفة والأحذية الحقيقية.

إلا أن الطريقة لا تعمل إلا مع الأشياء ذات الحجم الكبير، في الوقت الحالي. ولا يمكن للتكنولوجيا التحقق من صحة الأشياء النادرة جداً التي تم صنع ثلاثة منها فقط، مثلاً.

هذا لأنه، كما أخبرني ويلشكو، يتعلم الذكاء الاصطناعي باستخدام البيانات. لكي يتعلم رائحة طراز جديد معين من الأحذية، تحتاج إلى إعطائه نحو 10 أزواج من الأحذية الرياضية الحقيقية. في بعض الأحيان، تكون رائحة البصمة خافتة لدرجة أنه سيحتاج إلى 50 حذاءً رياضياً أصلياً ليتعلم الطراز الجديد.

خلق روائح جديدة

لا يشم مختبر «أوسمو» الأشياء التي صنعها آخرون فحسب، بل يخلق أيضاً روائح جديدة داخل الشركة باستخدام أنظمة الذكاء الاصطناعي والروبوتات نفسها. أظهر علماء الشركة كيف يعمل هذا بطريقة عملية خلال تجربة أطلقوا عليها اسم مشروع نقل الرائحة. لقد التقطوا رائحة باستخدام مطياف الكتلة للتفريق اللوني الغازي (GCMS)، الذي يحللها إلى مكوناتها الجزيئية ويحمل البيانات إلى السحابة. أصبحت هذه البيانات الملتقطة إحداثيات على خريطة الرائحة الرئيسية. بمجرد رسم الخريطة، يتم توجيه روبوت التركيب في مكان آخر لخلط عناصر مختلفة وفقاً لوصفة الرائحة، وإعادة إنشاء الرائحة الأصلية بشكل فعال.

رائحة مصنّعة لتعريف المنتجات

باستخدام تقنية تصنيع الرائحة نفسها، يتخيل ويلشكو أن «أوسمو» يمكن أن تدمج جزيئات عديمة الرائحة مباشرة في المنتجات بصفتها معرفاتٍ فريدة؛ مما يخلق توقيعاً غير مرئي لن يكون لدى المزورين أي طريقة لاكتشافه أو تكراره. فكر في هذا باعتباره ختماً غير مرئي للأصالة.

وتعمل شركة «أوسمو» على تطوير هذه العلامات الفريدة لتُدمج في مواد مثل الغراء أو حتى في القماش نفسه؛ ما يوفر مؤشراً سرياً لا لبس فيه على الأصالة.

هناك فرصة كبيرة هنا. وكما أخبرني ويلشكو، فإن صناعة الرياضة هي سوق بمليارات الدولارات، حيث أعلنت شركة «نايكي» وحدها عن إيرادات بلغت 60 مليار دولار في العام الماضي. ومع ذلك، تنتشر النسخ المقلدة من منتجاتها على نطاق واسع، حيث أفادت التقارير بأن 20 مليار دولار من السلع المقلدة تقطع هذه الإيرادات. وقد صادرت الجمارك وحماية الحدود الأميركية سلعاً مقلدة بقيمة مليار دولار فقط في العام الماضي في جميع قطاعات الصناعة، وليس فقط السلع الرياضية. ومن الواضح أن تقنية الرائحة هذه يمكن أن تصبح سلاحاً حاسماً لمحاربة المنتجات المقلدة، خصوصاً في أصعب الحالات، حيث تفشل الأساليب التقليدية، مثل فحص العلامات المرئية.

الرائحة هي مفتاح المستقبل

يرى ويلشكو أن النظام جزء من استراتيجية أوسع لرقمنة حاسة الشم - وهو مفهوم بدأ العمل عليه عند عمله في قسم أبحاث «غوغل». إن أساس النظام يكمن في مفهوم يسمى العلاقة بين البنية والرائحة. وتتلخص هذه العلاقة في التنبؤ برائحة الجزيء بناءً على بنيته الكيميائية، وكان مفتاح حل هذه المشكلة هو استخدام الشبكات العصبية البيانية.

إمكانات طبية لرصد الأمراض

إن الإمكانات الطبية لهذه التقنية هي تحويلية بالقدر نفسه. ويتصور ويلشكو أن النظام يمكن استخدامه للكشف المبكر عن الأمراض - مثل السرطان أو السكري أو حتى الحالات العصبية مثل مرض باركنسون - من خلال تحليل التغييرات الدقيقة في رائحة الجسم التي تسبق الأعراض غالباً.

لكنه يقول إنه حذّر بشأن موعد حدوث هذا التقدم؛ لأنه يجب على العلماء أن يحددوا أولاً العلامات الجزيئية لهذه الروائح قبل أن تتمكن الآلة من اكتشاف أمراض مختلفة. وتعمل الشركة بالفعل مع عدد من الباحثين في هذا المجال.

* مجلة «فاست كومباني» - خدمات «تريبيون ميديا»