تصاميم لروبوتات صغيرة ولتجميع الأقمار الصناعية في المدار

حشود منها تسير بسرعة الإنسان

روبوت لتجميع الأقمار الصناعية
روبوت لتجميع الأقمار الصناعية
TT

تصاميم لروبوتات صغيرة ولتجميع الأقمار الصناعية في المدار

روبوت لتجميع الأقمار الصناعية
روبوت لتجميع الأقمار الصناعية

يطور المهندسون الأميركيون أنواعا مختلفة من الروبوتات منها روبوتات صغيرة جدا تسير بشكل حشود بسرعات كبيرة نسبة إلى حجمها، وأخرى فضائية لتجميع الأقمار الصناعية وصيانتها.
وبينما كان يجري تخيل الروبوتات في روايات الخيال العلمي على أنها تكون شبيهة بالبشر، فإن جيوشها اليوم شرعت تأخذ كل الأشكال والأحجام. وعلى سبيل المثال الجيش الصغير من الروبوتات التي تصنعها شركة {إس آر آي إنترناشنال}، والتي تسمى {الروبوتات الميكروية الصغيرة التي تشغل مغناطيسيا}Magnetically Actuated Micro - Robots، فقد صممت لتشييد الإنشاءات الصغيرة على نطاق صغير. فهي تبدو أشبه بحشود من النمل يمكن السيطرة عليها والتحكم بها عن طريق كومبيوتر مركزي.

* روبوتات سريعة

* وهذه الروبوتات الصغيرة سريعة بالنسبة إلى حجمها، وبصورة لا تصدق، ويمكنها التحرك بسرعة 35 سنتيمترا في الثانية، استنادا إلى الفيديو الذي نشرته الشركة الصانعة. وقد لاحظ معهد المهندسين الكهربائيين والإلكترونيين في أميركا أن هذه السرعة تعادل سرعة البشر، وهي تركض أقل بقليل من سرعة الصوت، وهذا ليس سيئا بالنسبة إلى جسم يقل حجمه عن حجم حبة الحمص.
وهذه الروبوتات نشيطة للغاية، يمكنها شق طريقها بسرعة إلى داخل الأجسام الأخرى ومنها، وتسلق الجدران، وحتى التنقل ضمن دوائر مرنة في أي اتجاه.
وتقول شركة {إس آر آي} إن التقنية الكامنة وراء هذه الروبوتات الصغيرة يمكن استخدامها للتحكم بالآلاف منها، لبناء المنتجات الكبيرة ضمن نظم مدمجة متكاملة، أي بعبارة أخرى يمكن تصور أسراب من هذه الروبوتات تعمل سوية لتشييد إنشاءات صغيرة.
وهذه الروبوتات صغيرة جدا لكون الشركة الصانعة قامت بإنتاج سطح خاص بها لكي تتنقل وتتحرك عليه، مما يسمح لكل روبوت من هذه الروبوتات التحكم به من المصدر ذاته، على الرغم من أن كل منها يقوم بإنجاز مهمات مختلفة. ولا يوجد هنا مصدر للطاقة أيضا، لكون جميع هذه الروبوتات تستخدم المغناطيس للتحرك والتنقل.
والروبوتات هذه هي جزء من برنامج الإنتاج المفتوح التابع لوكالة المشاريع الدفاعية للأبحاث المتقدمة (داربا) التي تنظر في تخفيض تكلفة وسرعة تسليم السلع الإنتاجية العالية النوعية.

* تجميع الأقمار الصناعية

* وقد تصبح صناعة الأقمار الصناعية مستقبلا من الأمور السهلة، كسهولة إرسال روبوتات محملة بالأجهزة والعتاد إلى مدار حول الأرض، هذا إذا نجح مشروع جديد من {داربا}. فبموجب برنامج {فينيكس} الجديد الذي أنهى أخيرا المرحلة الأولى من اختباراته، تقوم {داربا} بإعادة التفكير في كيفية قيام الولايات المتحدة بتشييد وصيانة شبكتها من الأقمار الصناعية. وتدور الفكرة حول قيام الروبوتات بتجميع الوحدات الهندسية المعيارية لهذه الأقمار التي تدعى {ساتليت}، والتي تزن نحو 15 رطلا، والتي تتضمن مهام وعمل القمر الصناعي، مثل إمدادات الطاقة الكهربائية، ووسائل التحكم، والمجسات والمستشعرات. ويجري تسليم كل ذلك عن طريق نظام الحمولات المدارية (بود)، الذي يعني سهولة النشر بسهولة وسرعة.
{المرحلة الأولى هذه لم تظهر إمكانية الجدوى وقابلية التنفيذ للعدد والأدوات الروبوتية وأساليب التجميع فحسب، بل تحققت أيضا من صحة إمكانية تشييد أقمار صناعية جديدة في مدارات حول الأرض} وفقا إلى ديفيد بارنهارت مدير البرامج في {داربا}، الذي أضاف {إن هذه النجاحات قد تؤدي في النهاية إلى إمكانية كبيرة لإنتاج نظم فضائية حقيقية قابلة للتطوير في مدارات حول الأرض، بتكلفة لا تتعدى أجزاء صغيرة من الكلفة الحالية}.
والأقمار الصناعية في حالتها اليوم هي مكلفة جدا، وتحتاج إلى عملية تطوير طويلة، مما يوجب تصميمها لتحمل فترات خدمتها الفضائية من دون أي تعديل وتحديث، أو حتى إصلاح وترميم، وكل ذلك يقرر في نهاية المطاف حجمها، ومدى تعقيدها، وكلفتها، وفي نهاية المطاف، فإن الأقمار الصناعية التي ترسل إلى مدار ثابت حول الأرض على ارتفاع 22 ألف ميل، تصبح بعيدة المنال يصعب الوصول إليها، عن طريق التقنيات المتوفرة حاليا.
وكانت {داربا} قد أعلنت عن اختراق في تقنيات الأقمار الصناعية عبارة عن تطوير قمر صناعي عملاق، مصنوع من بلاستيك متين، يمكنه الانفتاح إلى عرض 68 قدما، وقادر على تغطية 40 في المائة من مساحة الأرض.



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»