شعاع ليزر «يهمس» بالأسرار في الأذن

يوجه رسائل إلى شخص محدد وسط حشد من الجمهور

شعاع ليزر «يهمس» بالأسرار في الأذن
TT

شعاع ليزر «يهمس» بالأسرار في الأذن

شعاع ليزر «يهمس» بالأسرار في الأذن

تخيّلوا أنكم جالسون في حفلة عشاء مع مجموعة من الأصدقاء عندما يقترب منكم ضوء ليزر ويقذف بـ«رذاذ مياه» في آذانكم... عندها، تسمعون صوت ابنكم الأكبر وهو يهمس في أذنكم يقول: «يجب أن تأتي إلى المنزل على الفور؛ فقد وقع أخي الصغير وجرحت رجله، ويجب نقله للعلاج». وعندها، تقفون، تطلبون الإذن بالانصراف، وتغادرون. ولا يملك الأصدقاء أدنى فكرة عن سبب المغادرة طبعاً، ولكنّهم يفترضون أنكم سمعتم رسالة مجهولة بالنسبة لهم في الغرفة المليئة بالضجيج، انتقلت إلى أذنكم عبر أشعة الليزر.

الليزر الهامس
هذا هو المستقبل الذي تخيّله علماء «معهد ماساتشوستس للتقنية» عندما طوّروا نظاماً لإرسال الصوت في أرجاء الغرفة من خلال استخدام أشعة الليزر.
وليست تقنيتهم هذه الأولى التي تستخدم الليزر لإرسال الموجات الصوتية، ولكنّها الأعلى تطورا، فقد أوضح تقرير نشرته دورية «أوبتيك ليترز» في 25 يناير (كانون الثاني) الماضي أنّ هذه الآلة تعتمد على تمرير شعاع الليزر ذهاباً وإياباً عبر ذرّات المياه في الهواء إلى أذن أحدهم.
وهذه الحركة التمريرية (التي تتمّ بواسطة مرآة سريعة الحركة) تدفع الذرّات إلى الحركة، وتدفعها للاصطدام بذرات الهواء المحيط وإصدار موجات صوتية.
وفي بيان له، قال تشارلز واين، الباحث الرئيسي في هذه الدراسة: «هذه التقنية صالحة حتى في الأماكن الجافة نسبياً، وذلك بسبب الوجود الدائم للمياه في الهواء ولو بكمية قليلة، خصوصا عند وجود أشخاص في الوسط المحيط. كما وجدنا أننا لسنا بحاجة لاستخدام موجة ليزر بطول تمتصه المياه بقوة، لأنّ الامتصاص القوي يولّد صوتاً أقوى، الأمر الذي ساهم في نجاح هذه التجربة».
ولفت الباحثون إلى أنّهم اليوم يعملون على تطوير طرق أخرى لإنتاج أصوات أوضح، ولكنّ هذه الطرق (كتشغيل أشعة الليزر وإبطالها بشكل سريع جداً لتحريك ذرّات المياه) لا تصدر أصواتاً عالية كتلك التي تصدرها تقنيتهم.

صوت بين الحشد
وتهدف هذه التقنيات بشكل رئيسي إلى إرسال رسائل إلى أفراد أثناء وجودهم في وسط حشد من الناس دون أن يسمعها الآخرون. ويقول بيان الباحثين: «يمكن استخدام إمكانية إرسال إشارات صوتية هادفة عبر الهواء للتواصل في الغرف المكتظّة أو لتحذير الأفراد من أوضاع خطرة كوجود مطلق للنار».
وتحدّث الباحثون في ورقتهم البحثية عن وجود بعض تقنيات الصوت عبر الليزر التي لا تزال قيد التطوير في المؤسسة العسكرية.
ولكن النقطة المهمة التي يجب التركيز عليها هنا هي أنّ الفكرة الأساسية لهذه التقنية ليست بجديدة؛ إذ تلفت الدراسة إلى أنّ ألكساندر غراهام بيل، مخترع الهاتف، أصدر براءة اختراع لتقنية مشابهة منذ عام 1880 مع شريك له يدعى تشارلز سامر تينتر، مهمتها نقل الصوت عبر الضوء.
وكان «ناقل الصوت عبر الضوء» الذي حمل توقيع بيل وتينتر عبارة عن «آلة للتحكّم في الضوء وتحويله إلى شكل متغيّر، بحيث ينتج سقوطه على الأداة المتلقية المناسبة صوتاً». بمعنى آخر؛ أنهم «ذبذبوا الضوء على مواد معينة لإنتاج الصوت».
لا شك في أن النظامين يختلفان في نقاط أساسية؛ أهمها أنّ نظام «معهد ماساتشوستس» يعتمد على بخار الماء المحيط أداةً للتلقي، وعلى الليزر دون غيره من الأضواء، إلا إن الفكرة الكامنة خلف التقنيتين هي نفسها.
وكتب الباحثون أن الخطوة التالية للمعهد ستكون تجربة نظامهم في أماكن مفتوحة وعلى نطاق أطول.



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»