أشجار النخيل توظف «الإنبات عن بُعد» للحفاظ على نموها

باحثون من «كاوست» يكشفون عن عملية تعزيز الفسيلة لقدراتها

يستخدم النخيل آلية «الإنبات عن بُعد» لحماية الخلايا المولّدة من البيئة الصحراوية القاسية
يستخدم النخيل آلية «الإنبات عن بُعد» لحماية الخلايا المولّدة من البيئة الصحراوية القاسية
TT

أشجار النخيل توظف «الإنبات عن بُعد» للحفاظ على نموها

يستخدم النخيل آلية «الإنبات عن بُعد» لحماية الخلايا المولّدة من البيئة الصحراوية القاسية
يستخدم النخيل آلية «الإنبات عن بُعد» لحماية الخلايا المولّدة من البيئة الصحراوية القاسية

تعد التمور من أهم المحاصيل الغذائية التي تُزرع في منطقة الشرق الأوسط، لكننا لا نعرف الكثير بشأن آلية نمو هذه الأشجار الصامدة وسط درجات الحرارة المرتفعة في البيئات الصحراوية. والآن، وجد الباحثون أن أشجار النخيل بعد مرحلة الإنبات، لديها القدرة على وقف نموّها متَّخذة شكل جذر شبيه بالرحم داخل التربة، لتواصل نموها لاحقاً عندما تصبح الظروف البيئية مواتية.
تقول الدكتورة تينج تينج شاو، التي شاركت في هذه الدراسة مع فريق دولي تحت إشراف البروفسورة إكرام بليلو، أستاذة علوم النبات المشاركة بجامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست): «تحظى أشجار نخيل التمر بأهمية كبيرة في الزراعة الصحراوية، خصوصاً في السعودية، إذ تُعد رمزاً للنماء والازدهار. وتُعرف التمور بفوائدها الطبية والغذائية. أما في أوروبا، فيُنظر إلى التمور كنوع من الحلوى، أما في البيئات الصحراوية فهي مصدر غذائي مستدام».
ومن جانبها توضِّح بليلو سبب اهتمامها وفريقها بدراسة هذه الأشجار القوية: «كان الفضول دافعاً وراء بحثنا. فرغم الدراسات التي أجريت بخصوص جينوم النخيل وزراعة الأنسجة به، لا يوجد سوى القليل من الدراسات عن مراحل التطور الجنيني وتكوّن أجزاء النبات».
وجد الباحثون أن أشجار النخيل تطبّق فكرة يطلق عليها «الإنبات عن بُعد»؛ فبدلاً من إنبات أول برعم وجذر بجوار البذرة مباشرة وبالقرب من سطح التربة، تظل الفسيلة الكاملة (البرعم والجذر) داخل بنية متعدّدة الطبقات شبيهة بالجذر، مدفونة على عمق في باطن التربة لحماية النبتة.
تقول شاو: «ما يحدث خلال عملية الإنبات عن بُعد هو ما أثار دهشتنا. فباستخدام أحدث تقنيات التصوير عالي الدقة وأدوات التحليل الجُزيئي، وجدنا أن النخيل يستطيع وقف نموه بشكل مؤقت - كما هو الحال مع بعض الحيوانات التي تحافظ على حَملِها في طور الكمون - إلى أن تصبح الظروف مواتية».
عندما يحين الوقت المناسب، كأن ترتفع درجة حرارة التربة مثلاً، يخرج النبات إلى سطح التربة بورقة مكتملة النمو ونظام جذري دقيق، وهو ما يساعده على امتصاص أكبر قدر من الماء والعناصر الغذائية في البيئة القاسية المحيطة.
تشير بليلو إلى الإنجاز الكبير الذي تحقق في فهم آلية تكيّف النبات مع البيئات الصحراوية القاسية، وتضيف: «يمكن للمزارعين الآن الاستفادة من نتائجنا بالتركيز على النظام الجذري للنبات، وانتقاء أصناف جديدة. وبالبناء على هذه النتائج لاحقاً، يمكننا التصدّي لمشكلة التصحّر».
ويسعى علماء النبات في كاوست - في إطار جهد مشترك - إلى تقييم التنوع الوراثي لأشجار النخيل في السعودية، بإعادة تسلسل الجينوم والتوصل إلى آليات جديدة لزراعته، ومن المتوقع أن تسهم تلك الجهود في تحسين إنتاج أشجاره وتعزيز جودة هذا النبات المهم.



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»