ابتكار تقنية تتيح زراعة محاصيل تتحمل المياه المالحة

البروفيسور مارك تستر أستاذ علوم النبات في «كاوست»
البروفيسور مارك تستر أستاذ علوم النبات في «كاوست»
TT

ابتكار تقنية تتيح زراعة محاصيل تتحمل المياه المالحة

البروفيسور مارك تستر أستاذ علوم النبات في «كاوست»
البروفيسور مارك تستر أستاذ علوم النبات في «كاوست»

بعد عام تكلل بالنجاح، احتلت خلاله المركز الثالث في كأس العالم لريادة الأعمال 2019، وأمّنت تمويلاً أولياً بقيمة 1.9 مليون دولار، وسّعت شركة مزارع البحر الأحمر الناشئة في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست) عملياتها التجارية. وكانت الشركة قد طوّرت تقنية جديدة تماماً تتيح زراعة محاصيل تتحمل المياه المالحة في دفيئات تبردها المياه المالحة.
ويخفض هذا النظام استهلاك المياه العذبة بنسبة تتراوح بين 80 و95 في المائة، ويستهلك طاقة أقل بمرتين إلى ست مرات قياساً بالدفيئة العادية المبردة ميكانيكياً. وأحدثت التقنية التي ابتكرتها شركة مزارع البحر الأحمر تغييراً جذرياً في مفهوم الزراعة في المملكة العربية السعودية وغيرها من المناطق التي تعاني من شح المياه ومحدودية الأراضي الصالحة للزراعة، وقدمت حلولاً لتحديات شح الغذاء بما ينسجم مع رؤية 2030 في المملكة.
يقول البروفسور مارك تستر، أستاذ علوم النبات في «كاوست»: «للمياه أهمية بالغة ولكنها باهظة التكاليف، خاصة في الدول الصحراوية، وتستهلك الكثير من الطاقة. ولذلك، تكتسي إمكانية استخدام المياه المالحة بسبل جديدة، أهمية كبيرة في تحقيق الاستدامة». حققت شركة مزارع البحر الأحمر في نوفمبر (تشرين الثاني) 2020 تقدماً جديداً ببناء دفيئة مياه مالحة في إطار مشروعها التجريبي في حرم «كاوست» الجامعي. وتمثل المنشأة جهداً تعاونياً بين «كاوست» وشركة تطوير المنتجات البحثية، وهي المركز الوطني لتطوير التقنيات واستغلالها تجارياً في السعودية؛ كما تتلقى دعماً من برنامج الأبحاث الابتكارية في مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية. والمنشأة التجريبية التي تقع في مدينة الأبحاث والتقنية في «كاوست» ليست سوى المنشأة الأولى بين خطط عديدة تزمع مزارع البحر الأحمر تنفيذها في مختلف أنحاء المملكة ومناطق أبعد من ذلك.
تقدم مدينة الأبحاث والتقنية في «كاوست»، وهي مركز أبحاث وتطوير مكرس لكل المجالات المرتبطة بالزراعة في الجامعة، البيئة المثالية كي تزدهر مزارع البحر الأحمر والشركات الناشئة التي تعمل في مجال التقنية الزراعية. وتتيح مساحة 2.7 مليون متر مربع للأعمال القائمة على التقنية الوصول إلى مختبرات «كاوست» والاستعانة بأعضاء هيئة التدريس والطلبة الموهوبين، بالإضافة إلى شبكة من المساحات العامة والمرافق المصممة للتعاون المبتكر وتبادل المعارف. وترعى المدينة أيضاً الروابط بين الجامعة والصناعة وبين شبكة المستأجرين والشركات الناشئة ومزودي الخدمات الموجودين هناك.
بعد البدء بالطماطم الكرزية، تبيع مزارع البحر الأحمر حالياً عشرة أنواع مختلفة من المحاصيل العضوية في المخازن العامة المحلية، ومنها الخيار والفلفل الحار والخس والكرفس. وتتمثل الخطوة التالية للشركة في الانفتاح أكثر على الأسواق السعودية والعالمية، والتعاون مع مزارع محلية لتأمين المتطلبات الغذائية لسكان المدن الذين تتنامى أعدادهم. ويبرهن النجاح التجاري للشركة على إمكانية نقل أبحاث «كاوست» وابتكاراتها من المختبر إلى السوق لتقديم منتجات عالية الجودة مستدامة ومربحة في الوقت نفسه.


مقالات ذات صلة

شراكة سعودية بريطانية بمجال التراث الثقافي ودعم العلا مَعْلماً سياحياً عالمياً

يوميات الشرق ولي العهد مستقبلاً ستارمر في الرياض مساء الاثنين (واس)

شراكة سعودية بريطانية بمجال التراث الثقافي ودعم العلا مَعْلماً سياحياً عالمياً

هيئة التراث التاريخية في إنجلترا تضع اللمسات الأخيرة على شراكة جديدة مع هيئة التراث السعودي

فتح الرحمن يوسف (الرياض)
يوميات الشرق تركي آل الشيخ رئيس مجلس إدارة الهيئة العامة للترفيه خلال الحفل (واس)

تركي آل الشيخ: مبادرة الزواج الجماعي ستكون حافزاً لمراحل مقبلة في مناطق السعودية

أكد المستشار تركي آل الشيخ، رئيس الهيئة العامة للترفيه، أن «مبادرة الزواج الجماعي» التي تم الإعلان عنها تمثل حافزاً لمراحل إضافية خلال الفترة المقبلة.

عبد الهادي حبتور (الرياض)
خاص ‎⁨فيلم «زيرو» للمخرج جان لوك إيربول يُعرض في الدورة الجديدة (إدارة المهرجان)⁩

خاص عسيري لـ«الشرق الأوسط»: «البحر الأحمر» هو السفير الأول للسينما المحلية والإقليمية

يترقب عشاق الفن السابع انطلاق الدورة الربعة من مهرجان البحر الأحمر السينمائي الدولي، الخميس، التي تستضيفها مدينة جدة.

إيمان الخطاف (الدمام)
يوميات الشرق جانب من الفعاليات التي شهدتها «أيام مصر» في حديقة السويدي بالعاصمة السعودية الرياض (الشرق الأوسط)

حديقة السويدي تختتم فعاليات «أيام مصر» ضمن «انسجام عالمي»

اختتمت «حديقة السويدي» فعالياتها ضمن مبادرة «تعزيز التواصل مع المقيمين» التي أطلقتها وزارة الإعلام السعودية تحت شعار «انسجام عالمي» بفعاليات «أيام مصر»

«الشرق الأوسط» (الرياض)
يوميات الشرق الفعاليات تنوّعت ما بين مختلف الثقافات المصرية (الشرق الأوسط)

الثقافات المصرية تحصد تفاعلاً في «حديقة السويدي» بالرياض

شهدت فعاليات «أيام مصر» في «حديقة السويدي» بالعاصمة السعودية الرياض، حضوراً واسعاً وتفاعلاً من المقيمين المصريين في السعودية.

«الشرق الأوسط» (الرياض)

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»