مناخ «فردي» خاص.. يمكن التحكم به

لتوفير الطاقة وتقليل استهلاكها

مناخ «فردي» خاص.. يمكن التحكم به
TT

مناخ «فردي» خاص.. يمكن التحكم به

مناخ «فردي» خاص.. يمكن التحكم به

طور باحثو «معهد ماساشوستس للتقنيات» (إم آي تي) نظاما يقوم بتوليد مناخ خاص بالأشخاص.
ويسمى المشروع «لوكال وورمنغ»، أي «التدفئة المحلية، أو الموضعية»، ويستخدم نظاما بتقنيات «واي فاي» للاتصالات اللاسلكية لتعقب الحركة، فضلا عن عناصر تسخين ديناميكية مركبة في السقوف، بغية تتبع حركة شخص معين، وتهيئة طقس خاص دقيق للغاية حوله، وحول الأفراد الآخرين من ساكني المنزل. ونتيجة لذلك يبقى كل شخص منهم مرتاحا، في حين يظل الحيز الفارغ الفاصل بينهم في درجة حرارة أقل، مما يخفض من استهلاك الطاقة. وجرى إطلاق هذه التقنية في الاحتفال نصف السنوي للهندسة المعمارية، الذي أقيم في السابع من الشهر الحالي في مدينة البندقية في إيطاليا.
يقول البروفسور كارلو راتي، مدير مختبر «سينسيبل سيتي لاب» التابع لـ«إم آي تي» الذي رأس المشروع «في يومنا هذا يجري إهدار كمية هائلة من الطاقة في تدفئة المنازل، والمكاتب الفارغة، والأبنية المشغولة جزئيا. لكن تقنيات التدفئة المحلية يمكنها معالجة هذه المشكلة عن طريق مزامنة التحكم بالمناخ، مع الوجود، أو الحضور البشري، مما يحسن كثيرا من كفاءة الطاقة وفعاليتها داخل الأبنية».
وحالما يدخل زائر إلى الغرفة يجري تحديد موقعه وحركة تنقله، بواسطة تقنية تعقب الموقع الجديدة التي تعتمد على «واي فاي» التي قامت بتطويرها البروفسورة دينا كاتابي السورية الأصل وفريقها في مركز «إم آي تي» للشبكات اللاسلكية، وعلوم الكومبيوتر المتنقل، الموجود في مختبر المعهد لعلوم الكومبيوتر والذكاء الصناعي. ويجري بث هذه البيانات والمعلومات في الزمن الحقيقي إلى مجموعة من عناصر التسخين الديناميكية موجودة في شبكة قرب السقف. وكل عنصر من هذه العناصر مؤلف من محرك مؤازر لتغيير الاتجاه، فضلا عن مصباح لتوليد إشعاعات ما دون الحمراء، ومرآة باردة، وغيرها من البصريات الأخرى لإنتاج إشعاعات مركزة.
«ويجري بث هذه الحرارة تحت الحمراء لتوليد ما يشبه المصابيح الكشافة في الأساس، التي تطلق الدفء الذي يجري تركيزه على الشخص المعني الذي يبعد عدة أمتار، مما يؤمن راحة كاملة، في الوقت الذي يحسن فيه من كفاءة الطاقة الإجمالية»، وفقا إلى ليه كريستي مهندس المشروع.
وتقول ميريام رور، الباحثة الرئيسة في المشروع والعاملة في أبحاث مختبر «سينسيبل سيتي لاب»، إن التطبيق التجاري الأول لمثل هذه التقنية قد يكون على شكل سخانات ومدافئ لخارج المنازل، تقوم بتدفئة الأشخاص الذين يتنقلون في الأماكن الخارجية شبه المغطاة، قبل اعتماد هذا النظام في القاعات الواسعة، والغرف العلوية، والأماكن المشغولة نادرا. ومع تطور هذه التقنية فقد تتيح لكل شخص أن يحدد حرارة التدفئة التي يرغبها عبر هاتفه الذكي.
وشكلت تقنية «التدفئة المحلية أو الموضعية» هذه الركن الرئيس لأجنحة معرض البندقية المعماري الذي سيستمر من السابع من الشهر الحالي وحتى 23 نوفمبر (تشرين الثاني) المقبل. وشعار المعرض للعام الحالي هو «العناصر الأساسية للهندسة المعمارية وتقدمها عبر التاريخ». وعلى صعيد التركيب، فإن وضع التدفئة المحلية في غرفة هو أشبه بوضع موقد التدفئة (فاير بلايس) الذي يبث دفئه موضعيا أيضا.
ويدور مبدأ تقنية التدفئة كله حول حفرة النار، التي كانت في السابق العنصر المنزلي الذي يجتمع حوله الأشخاص. ومنذ ذلك الحين بدأ التفكير في التحكم في التدفئة والمناخ عن طريق تطوير الأنابيب والثرموستات (ضوابط الحرارة). لكن اليوم فلا حاجة للشخص بعد الآن للبحث عن الحرارة، بل إن الحرارة هي التي ستبحث عنه، كما يقول ماثيو كلوديل الباحث أيضا في مختبر «سينسيبل سيتي لاب».



لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»