«جلد مغناطيسي» للتحكم عن بعد باليد أو العين

تصميم فريد لمساعدة المصابين بالشلل أو ممارسة الألعاب الإلكترونية

«جلد مغناطيسي» للتحكم عن بعد باليد أو العين
TT

«جلد مغناطيسي» للتحكم عن بعد باليد أو العين

«جلد مغناطيسي» للتحكم عن بعد باليد أو العين

قد يتذكر البعض منا سلسلة الأفلام الملحمية الفضائية التي يغلب عليها طابع الخيال العلمي وتحمل اسم «حرب النجوم» حيث كان أول إصدار لها في عام 1977. وهي من تأليف وإخراج الأميركي جورج لوكاس. قصة الفيلم تدور حول الحرب الأهلية التي تندلع في مجرة بعيدة في الفضاء وعن الصراع بين إمبراطورية الشر في المجرة من جهة ومقاتلي «الجيداي» من جهة أخرى والذين يمتلكون مهارات وقدرات خارقة مثل التخاطب العقلي وتحريك الأشياء عن بعد.
ومن أفلام الخيال العلمي إلى واقع اليوم فنحن نشهد العديد من التنبؤات التي قد أصبحت قاب قوسين أو أدنى من أن تكون حقيقية ماثلة أمام أعيننا، فمثلا طوَّر مهندسون بجامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) بالسعودية مؤخرا جلداً مغناطيسياً جديداً يمكنه التحكم عن بُعد في المفاتيح، ولوحات المفاتيح.
التقنية الجديدة عبارة عن جلد صناعي ممغنط قابل للارتداء، يتَّسم بالمرونة وخفة الوزن، مما يجعله مفيداً في التطبيقات المختلفة دون الحاجة إلى اتصال سلكي بأجهزة أخرى.
يقول مهندس الكهرباء، الدكتور يورجن كوسيل، أستاذ الهندسة الكهربائية المشارك ورئيس مجموعة الاستشعار والمغناطيسية والأنظمة المصغرة بكاوست الذي قاد المشروع: «تحتاج الجلود الإلكترونية الصناعية عادة إلى مصدر طاقة وذاكرة بيانات أو شبكة اتصال، ويتضمّن هذا بطاريات وأسلاكاً ورقاقات إلكترونية وهوائيات بشكل يجعل ارتداء الجلود غير مريح. لكن الجلد المغناطيسي الذي لدينا لا يحتاج إلى أي من هذا. وعلى حد علمنا، فهو الأوَّل من نوعه».
يُصنَع الجلد المطوَّر من مصفوفة بوليمرية فائقة المرونة، ومتوافقة حيويّاً ومليئة بالجسيمات الدقيقة الممغنطة. «ويمكن تفصيله بأي شكل ولون، مما يجعله غير ملحوظ، بل وذا مظهر عصري»، حسب قول عبد الله المنصوري، طالب الدكتوراه في كاوست، والمهتم بإيجاد حلول لتجميع الطاقة والدوائر الرقمية ذات الإشارات المختلطة وأجهزة توفير القدرة اللاسلكية. ويشير المنصوري إلى أن عملية التصنيع غير مُكلّفة وبسيطة. ويضيف: «يمكن لأي شخص بدء مشروعه للجلود الصناعية بعد بضع دقائق من التدريب إذا توافرت لديه الأدوات والمواد».
واختبر الفريق الجلدَ المغناطيسي لتتبّع حركات العين عن طريق ربطه بالجفن بواسطة جهاز استشعار مغناطيسي متعدّد المحاور في مكان قريب. وحركة العين تُغيّر المجال المغناطيسي الذي اكتشفه المستشعر سواء فُتح الجفن أم أُطبِق. ويمكن دمج المستشعر في إطارات النظارات أو قناع النوم أو وشمه كوشم إلكتروني على الجبهة. ويتّسم بإمكانية استخدامه واجهة بين الإنسان والحاسوب لمن يعانون من الشلل أو من أجل الألعاب، وفي تحليل أنماط النوم، ومراقبة حالات العين، مثل تدلّي الجفون، أو مراقبة يقظة السائقين.
من جانب آخر وصَّل الفريق الجلدَ بأحد أطراف أصابع قفاز من اللاتكس المطاطي ووضعوا مستشعراً داخل مفتاح مصباح. وعندما يقترب الجلد المغناطيسي من المستشعر - بمسافة يمكن تعديلها - يعمل المصباح أو يتوقّف تشغيله. وقد يكون هذا التطبيق شديد الأهمية بشكل خاص في المختبرات والممارسات الطبية، حيث يكون التلوّث مصدَر قلق. ويوسّع كوسيل وفريقه من التطبيق حالياً ليمكن استخدامه في كرسي متحرك يجري التحكم فيه عن طريق الإيماءات، وفي واجهة تعمل دون تلامس بين الإنسان والحاسوب، ولوضع جهاز طبي حيوي غير مؤذٍ.



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»