«الطحالب» تعيد كتابة تاريخ ظاهرة الاحترار العالمي

توفر نهجاً جديداً للكشف عن عمليات ذوبان الجليد البحري

ذوبان الجليد بسبب الاحترار العالمي سمح بنمو الطحالب
ذوبان الجليد بسبب الاحترار العالمي سمح بنمو الطحالب
TT

«الطحالب» تعيد كتابة تاريخ ظاهرة الاحترار العالمي

ذوبان الجليد بسبب الاحترار العالمي سمح بنمو الطحالب
ذوبان الجليد بسبب الاحترار العالمي سمح بنمو الطحالب

يعتبر ذوبان الجليد في المنطقة القطبية الشمالية من أبرز التداعيات الخطيرة لظاهرة الاحترار العالمي، ويترتب عليه ارتفاع منسوب المياه في البحار، ما يهدد بغرق المدن المنخفضة عن مستوى البحار.
وعند الحديث عن ذوبان الجليد، يتم التأريخ منذ بدايات عملية رصد هذه الظاهرة، والتي بدأت في سبعينات القرن الماضي مع عمل أقمار المراقبة الصناعية، وهذا لا يسمح بوضع تصور دقيق لتطور الظاهرة، لوجود فترات سابقة كان ينبغي أن تشملها الحسابات. وقد وجد فريق بحثي مشترك من معهد الجيولوجيا بجامعة هامبورغ بألمانيا وقسم علوم الأرض بجامعة تورونتو بكندا، حلا لهذه المشكلة باللجوء للطحالب المرجانية طويلة العمر، كوسيلة يمكن استخدامها في إعادة كتابة تاريخ ظاهرة الاحترار العالمي وتأثيراتها على ذوبان الجليد بالقطب الشمالي.
ويعتمد النمو السنوي لهذه الطحالب ونسب المغنيسيوم والكالسيوم بها على كمية الضوء التي تصل لهذه النباتات البحرية القابعة في قاع المحيط. وحيث إن انصهار الجليد في المنطقة القطبية الشمالية يسمح بمرور المزيد من الضوء لقاع البحر، كانت نظرية الفريق البحثي أن مراقبة نسب نمو الطحالب يمكن أن تعطي فرصة لدراسة معدلات ذوبان الجليد البحري في الماضي.
وعلى عكس البيانات التي تتوفر حاليا من خلال صور الأقمار الصناعية، فإن كتابة تاريخ الماضي في هذه الظاهرة جاء من قاع المحيط.
وتظهر الطحالب أن أقل كمية جليد بحري خلال الـ200 عام الماضية كانت في الفترة من الثمانينات لأوائل الألفينات. وتساعد هذه النتائج في تقليل حالة عدم اليقين في وجود تلك الظاهرة، كما توفر نهجاً جديداً للكشف عن التغيرات في الجليد البحري في القطب الشمالي، بالإضافة لصور الأقمار الصناعية.
يقول الدكتور ستيفن هيتزنغر في تقرير نشره موقع الجمعية الجيولوجية الأميركية عن هذه الدراسة، نهاية أغسطس (آب) 2019: «رغم أن ظاهرة الاحترار على مستوى المنطقة القطبية الشمالية خلال القرن العشرين موثقة جيداً، فإنه من غير الواضح متى بدأ تراجع الجليد البحري. وتفيد الطحالب في الإجابة على هذا السؤال».
ويضيف أن «الإجابة عن هذا السؤال مهمة، لأن تغطية البيانات في هذه المنطقة مقيدة للغاية وتعتمد على صورة الأقمار الصناعية التي لم تتوفر إلا منذ سبعينات القرن الماضي».
وسبق أن ربطت دراسات أخرى بين نمو الطحالب وظاهرة الاحترار العالمي، لكنها المرة الأولى التي يتم استخدامها للخروج بنتائج حول البعد الزمني للمشكلة، كما يقول الدكتور محمد عاشور، المتخصص في الطحالب بالمعهد القومي لعلوم البحار والمصايد بمصر.
ويشير عاشور لـ«الشرق الأوسط»، إلى أن «أول ازدهار واسع للطحالب لوحظ عام 2011 ببحر تشوكتشي شمال مضيق بيرينغ الذي يفصل بين ألاسكا وروسيا، وهذه المنطقة كانت مظلمة إلى حد لا يتيح إمكانية حدوث عملية التمثيل الضوئي الذي يسمح بنمو الطحالب».
ويضيف «كانت الطحالب تدخل في سبات دائم لا يسمح بنموها بسبب طبقة الجليد في القطب الشمالي التي تحجب الضوء عن قاع المحيط، لكن الاحترار العالمي الذي أذاب طبقات الجليد أيقظها على ما يبدو من هذا السبات».



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»