هل تساعد علاجات «سارس» في مكافحة «كوفيد ـ 19»؟

علماء «كاوست» يدرسون التوصل إلى عقاقير محتملة

يُظهِر هذا التَّصوير الفني لفيروس «سارس-كوف-2» البروتين الغشائي (باللون الأخضر) والبروتين الغلافي (باللون الأرجواني) والبروتين الشوكي المميز لعائلة «كورونا» (باللون البرتقالي)
يُظهِر هذا التَّصوير الفني لفيروس «سارس-كوف-2» البروتين الغشائي (باللون الأخضر) والبروتين الغلافي (باللون الأرجواني) والبروتين الشوكي المميز لعائلة «كورونا» (باللون البرتقالي)
TT

هل تساعد علاجات «سارس» في مكافحة «كوفيد ـ 19»؟

يُظهِر هذا التَّصوير الفني لفيروس «سارس-كوف-2» البروتين الغشائي (باللون الأخضر) والبروتين الغلافي (باللون الأرجواني) والبروتين الشوكي المميز لعائلة «كورونا» (باللون البرتقالي)
يُظهِر هذا التَّصوير الفني لفيروس «سارس-كوف-2» البروتين الغشائي (باللون الأخضر) والبروتين الغلافي (باللون الأرجواني) والبروتين الشوكي المميز لعائلة «كورونا» (باللون البرتقالي)

توصل علماء من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) إلى نقطة مشتركة بين فيروس «كورونا» المتسبب في المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة «سارس» وفيروس «سارس - كوف - 2» المتسبب في مرض «كوفيد - 19»، وهو ما من شأنه أن يُحَسِّن النتائج للمرضى الذين يُعانون من أعراض تنفسية حادة.
تشابه جيني
وبحسب منظمة الصحة العالمية تعد فيروسات «كورونا» فصيلة كبيرة من الفيروسات التي تسبب اعتلالات تتنوع بين الزكام وأمراض أكثر وخامة، مثل متلازمة الشرق الأوسط التنفسية (MERS - CoV)، ومتلازمة الالتهاب الرئوي الحاد الوخيم (سارس) (SARS - CoV). ويُمثِّل فيروس «كورونا» المستجد (nCoV) سلالة جديدة لم يسبق تحديدها لدى البشر من قبل.
جدير بالذكر أن فهم أي أوجه تشابه بين الالتهاب الناجم عن المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة «سارس» ومرض «كوفيد - 19» يُساعِد في الإطار السريري لمكافحة «كورونا»؛ وهو ما توصل إليه فريق (كاوست) بعد إجراء مقارنة لجينومات «فيروس كورونا بيتا»، إذ وجدوا أن أحد البروتينات الموجودة في الفيروسات المُسَببة لمرض «كوفيد - 19» وللمتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة «سارس» تكاد تكون متطابقة بين الفيروسين.
وبناءً على هذه النتيجة، يقترح الباحثون إجراء اختبار لمعرفة ما إذا كان استهداف مرض «كوفيد - 19» بأدوية مُعتَمَدة من إدارة الغذاء والدَّواء الأميركية، اختُبرت بالفعل على الفئران المصابة بالمتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة «سارس»، يُمكِن أن يُحَسِن النتائج لمرضى «كوفيد - 19» الذين يُعانون من أعراض تنفسية حادة، أم لا؟
يقول البروفسور تاكاشي قوجوبوري، الأستاذ المتميز في العلوم البيولوجية والمدير المكلف بمركز العلوم البيولوجية الحاسوبية في (كاوست): «لدينا خبرة طويلة في تحليل البيانات الجينومية في مركز أبحاث العلوم البيولوجية الحاسوبية في الجامعة».
و«فيروسات كورونا بيتا» هي من فصائل فيروسات «كورونا» الأربعة، وقد قارن قوجوبوري، والبروفسور كارلوس مانويل دوارتي، الأستاذ المتميز في «كاوست»، وفريق من العلماء جينومات 24 من «فيروسات كورونا بيتا»، بما فيها أربعة معزولة من فيروس «سارس - كوف - 2». وقد حُدِّد تسلسل اثنين من الـ4 في الولايات المتحدة، في حين حُدِّد تسلسل اثنين آخرين في الصين.
ويوضح الدكتور المؤلف الأول للدراسة، أن فيروس «سارس - كوف - 2» يبدو أنه قد تطور أخيرا من «فيروسات كورونا بيتا» أخرى ذات صلة، مثل تلك التي تُسَبب المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة «سارس» والمتلازمة التنفسية الشرق أوسطية «ميرس»، وقد أراد الباحثون فهم التَّركيب الجيني لفيروس «سارس - كوف - 2»، فمعرفة ما تغيَّر قد تساعد في إيجاد طرق لاكتشاف الفيروس وفهم سبب انتشاره السريع. فضلاً عن أن معرفة ما بقي دون تغيير بين هذه الفيروسات قد تساعد في التنبؤ بما إذا كانت التَّوَجُّهات العلاجية التي جرى وضعها للعلاج من «فيروسات كورونا بيتا» الأخرى قد تكون فعَّالة مع فيروس «سارس - كوف - 2» أم لا؟.
بروتين غلافي
وقد كشفت مقارناتهم الجينومية التي أعقبتها تحليلات هيكلية عن أن ثمة بروتيناً صغيراً ينتشر عبر الغشاء الفيروسي، يُسمى البروتين الغلافي إي «E»، وهو يتطابق تقريباً في فيروس «سارس - كوف - 2» والفيروس المُسَبب للمتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (يُسمى «سارس - كوف - 1»).
ويساعد أحد المُكَوِّنات الجزيئية بهذا البروتين الموجود في فيروس المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة «سارس» على تحفيز إطلاق المواد المُسَببة للالتهاب لدى مضيفه. ويتسبب هذا التفاعل الالتهابي في تراكم السوائل في الرئتين، فتنتج عنه صعوبات في التنفس، وهي حالة تُسمى متلازمة الضائقة التنفسية الحادة. وقد وجد العلماء الذين يعكفون على دراسة فيروس المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة «سارس» أن هذا التفاعل يُمكِن تثبيطه في الفئران باستخدام عقاقير مُعتَمَدة من إدارة الغذاء والدَّواء الأميركية.
ونتيجة لذلك، يقول الدكتور عالم إن «العقاقير التي تثبط البروتين الغلافي (إي) لفيروسات المتلازمة التنفسية الحادة الوخيمة (سارس) السابقة يُفترض أن تحصر أيضاً البروتين الموجود في الفيروس المسبب لمرض (كوفيد - 19)». ويضيف «رغم أن هذه العقاقير لن توقف انتشار الفيروس، نأمل أن تتمكن من تخفيف تأثير متلازمة الضائقة التنفسية الحادة أو الوقاية منها، والمساعدة في إنقاذ الأرواح».
ويبحث الفريق الآن عن مستشفيات شريكة في المملكة العربية السعودية لإجراء تجارب بهذه العقاقير. كما أنهم يهدفون إلى استخدام بياناتهم للمساعدة في الجهود المبذولة لتصميم لقاح فعَّال لمرض «كوفيد - 19». فبياناتهم متاحة للجمهور على قاعدة بياناتهم الخاصة بالجينوم الشامل لفيروس «كورونا» بيتا. ومثلهم مثل المجموعات البحثية الأخرى، فإنهم يشاركون علناً المراحل الأولى من الأبحاث المتعلقة بمرض «كوفيد - 19» مع منظمة الصحة العالمية.



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»