مظلّة مبتكرة ضدّ الأعاصير في هولندا

تسخر الرياح لصالح الإنسان

مظلّة مبتكرة ضدّ الأعاصير في هولندا
TT

مظلّة مبتكرة ضدّ الأعاصير في هولندا

مظلّة مبتكرة ضدّ الأعاصير في هولندا

قليلة هي الأماكن في العالم التي تفوق هولندا في تهديديها للمظلات، إذ إن هذا البلد يعيش في خطر الرياح العاتية والأمطار القوية بصورة دائمة.
ككثير من المواطنين الهولنديين، كبر جيروين هوجيندورن على عادة استبدال المظلات المكسورة بعد الأعاصير. ولكن بعد خسارته ثلاث مظلات في أسبوع واحد، قرّر هوجيندورن، الذي كان طالب دراسات عليا في مجال الهندسة الصناعية والهندسة في ذلك الوقت، أنّه لم يعد يحتمل هذا الأمر.
وقال هوجيندورن، الذي يبلغ 38 عاماً من العمر: «بعد القيام ببعض الأبحاث، اكتشفت أنّ أكثر من مليون مظلّة، أي ما يعادل وزن 70000 فيل، ترمى في المهملات كلّ عام. لذا سئمت من هذه الحالة وقررت أن الوقت قد حان لحلّ هذه المشكلة».
تسخير الرياح
بعد تحليل عشرات المظلات المكسورة التي جمعها من سلال المهملات بعد العواصف الممطرة، وصل هوجيندورن إلى النظرية التالية: إن الهدف الرئيسي في تصميم مظلّة أفضل يجب أن يكون تسخير الرياح لصالح الإنسان، وليس استخدام المظلّة لحجب الرياح. وكراكب دؤوب للأمواج البحرية الشراعية منذ سن الثامنة، أدرك هوجيندورن أنّه فهم هذا المبدأ بطريقة غريزية. بعدها، ظهر نموذج تجريبي لمظلّة «سينز» Senz بالاعتماد على مواد غير الغراء وآلة والدته للخياطة. تبدو المظلّة المبتكرة، والقادرة على الصمود أمام رياح تتجاوز سرعتها الـ70 ميلا (الميل 1.6 كلم) في الساعة بحسب الشركة المنفذة، كمزيج من طائرة الشبح ورداء الرجل الوطواط، وهي مصممة لتحقيق التوازن في الرياح القوية بدل أن تتكسّر أمامها.
بعد تسعة أيام على طرحها في الأسواق للبيع في أكتوبر (تشرين الأول) 2016، باع هوجيندورن وشريكاه أكثر من 10000 مظلة، مما أدّى إلى نفاذها كلياً. وبذلك، أصبحت مظلّة هوجيندورن «المضادة للرياح» مشهداً مألوفاً في الشوارع الهولندية، وبرزت أخيراً في صدارة لائحة المظلات المستخدمة في الولايات المتحدة، والسبب يعود بالطيع إلى فرادتها.
تتراوح أحجام المظلات بين مقاس الجيب إلى أدوات كبيرة تكفي لتغطية أرضية مركب شراعي. وشهدت هذه الأدوات بعض التغييرات في السنوات الألف الماضية، إذ تعود المظلات الكبيرة الواقية من أشعة الشمس إلى حقب قديمة كالمصرية واليونانية والهندية والرومانية.
أفضل المظلات
وحول أفضل المظلات بحسب خبراء الموضة والسفر، يفيد موقع «أمبريلا هيستوري.كوم» بأنّه «منذ ظهور أولى المظلات الحريرية في الصين، فإنها شكّلت أعمالاً فنية حقيقية، مما جعلها حكراً على التجار الميسورين والعائلات النبيلة وأفراد العائلات الملكية. وزيّن العمال الصينيون الواجهة الحريرية العلوية من هذه المظلات المصنوعة من لحاء أشجار التوت والبامبو، بتصاميم متعدّدة كصور التنانين والمناظر الطبيعية، والحيوانات والشخصيات المعروفة والورود والأساطير والكتابات».
ولكن المشكلة الشائعة التي تعاني منها غالبية المظلات، بناء على شهادة معظم من عاشوا عواصف عاتية، هي أنّ مفاصل المظلّة، التي تعتبر عامل السحب في المظلّة، هي في الوقت نفسه موطن الضعف فيها، لأنها سبب هشاشتها أمام الرياح العاتية التي تجتاح قماشها. وفي أفضل الأحوال، إن لم تحطم الرياح القوية المظلة بشكل كلّي، ستكسر مفاصلها وتقلبها رأساً على عقب.
وعلى الرغم من تميّز «سينز» بتصميم فريد من نوعه، فإنها قوبلت ببعض الانتقاد. إذ يتذمّر بعض المستخدمين من أن شكلها الغريب يصعّب تخزينها ويحول دون حمايتها لأكثر من شخص واحد تحت المطر.
تصميم متميز
صمم هوجيندورن مظلة «سينز» بشكل يتيح تحويل اتجاه الرياح، مما يسمح للمظلة بالطوفان فوق الرياح القوية كطائرة ورقية. كما أنّه أعفى تصميمه من عنصر المفاصل واستبدل بها أضلعا قوية يستحيل قلبها. حين تخترق الرياح أسفل «سينز»، تتوازن المظلة بدل أن تنقلب. وكانت الشركة قد استعرضت متانة المظلة من خلال وضع موظفيها في أنفاق عاصفة بوضعية مواجهة لاتجاه قوة الرياح.
ينقلب رأس المظلة إلى الأعلى على شكل زاوية حتى لا تعيق نظر المستخدم، وتغيب عن تصميمها المبتكر الأطراف المستدقة التقليدية التي تهدّد عيون المشاة في الشوارع. كما يتيح مقبض المظلة انقلاب الأداة على نفسها حين تتواجه مع الرياح.
يدّعي هوجيندورن أنّه يستطيع حمل هذه المظلة بإصبعين فقط ودون مشاكل في مواجهة رياح تصل سرعتها إلى 40 ميلا في الساعة.
وقال المصمم: «مظلتنا مختلفة؛ فحين تدخل الرياح إلى أسفلها، تنقبض جهتها الخلفية، مما يؤدي إلى تحويلها باتجاه الرياح نفسه وهذا ما يحتاجه الناس لأن المطر يأتي غالباً من جهة الرياح».
* خدمة «واشنطن بوست»



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»