مادة جديدة تقلل ضوضاء محرك الطائرة وتحسن راحة الركاب

يتم تصنيعها من أكسيد الغرافين

الباحث ميشيل ميو يحمل المادة الجديدة (جامعة باث)
الباحث ميشيل ميو يحمل المادة الجديدة (جامعة باث)
TT

مادة جديدة تقلل ضوضاء محرك الطائرة وتحسن راحة الركاب

الباحث ميشيل ميو يحمل المادة الجديدة (جامعة باث)
الباحث ميشيل ميو يحمل المادة الجديدة (جامعة باث)

طوّر باحثو جامعة باث البريطانية، مادة جديدة خفيفة بشكل لا يصدق يمكنها تقليل ضوضاء محرك الطائرة وتحسين راحة الركاب.
وتزن المادة الجديدة المصنعة من أكسيد الغرافين والبولي فينيل 2.1 كلغم فقط لكل متر مكعب؛ مما يجعلها أخف عازل للصوت تم تصنيعه على الإطلاق، ويمكن استخدامها للعزل داخل محركات الطائرات لتقليل الضوضاء بما يصل إلى 16 ديسيبل، مما يقلل من هدير 105 ديسيبلات لمحرك نفاث، ليصبح صوته أقرب إلى صوت مجفف الشعر.
أما هيكل تلك المادة فخفيف للغاية؛ مما يعني أنها يمكن أن تعمل كعازل داخل هيكل محرك الطائرة، مع عدم زيادة الوزن الإجمالي تقريباً، ويقوم فريق البحث حالياً بتحسين المادة بشكل أكبر لتقديم تبديد حرارة محسّن؛ مما يوفر فوائد لكفاءة الوقود والسلامة.
ونشر الباحثون من مركز جامعة باث للمواد والهياكل (MAST) طريقة تصنيع هذه المادة في العدد الأخير من دورية «ساينتفيك ريبورتيز». ويقول ميشيل ميو، من مركز جامعة باث للمواد والهياكل، والباحث الرئيسي بالدراسة في تقرير نشره الموقع الإلكتروني للجامعة في 18 يونيو (حزيران) الحالي «من الواضح أن هذه مادة مثيرة للغاية يمكن تطبيقها بطرق عدة، في البداية بمجال الطيران، ولكن من المحتمل في العديد من المجالات الأخرى مثل السيارات والنقل البحري، وكذلك في البناء والبناء».
ويضيف «تمكنا من إنتاج مثل هذه الكثافة المنخفضة للغاية باستخدام مزيج سائل من أكسيد الغرافين والبوليمر، والتي تتكون من فقاعات هواء مخفوقة ومسبوكة بالتجميد، ويمكن مقارنة هذه التقنية بخفق بياض البيض إلى صنع حلوى المرينغ، فهي صلبة ولكنها تحتوي على الكثير من الهواء؛ لذلك لا توجد مشاكل في الوزن وتعطي في الوقت نفسه تحسينات كبيرة في الراحة والضوضاء».
ورغم من أن تركيز الفريق الأولي ينصبّ على العمل مع شركاء في مجال الطيران لاختبار المادة كعزل صوتي في محركات الطائرات، إلا أنهم يقولون إنه يمكن أيضاً استخدامها لإنشاء ألواح في طائرات الهليكوبتر أو محركات السيارات، ويقدرون أن هذه المادة يمكن استخدامها في غضون 18 شهراً.
ويثني الدكتور خالد أسامة، مدرس الصحة البيئية بجامعة الزقازيق (شمال شرقي القاهرة) على هذا الاختراع؛ كونه يعالج مشكلة ثبت أن لها تأثيرات صحية خطيرة، وهي ضوضاء الطائرات. وقال لـ«الشرق الأوسط»، إن ضوضاء الطائرات تتسبب في تأثيرات قاتلة للسكان في المناطق القريبة من المطارات، وهي مشكلة يمكن تقليل خطورتها حال تطبيق الاختراع.
وكشفت دراسة نشرت في 21 فبراير (شباط) الماضي بمجلة «القلب» الأوروبية، عن أن ضوضاء الطائرات أدت إلى 800 حالة وفاة لأفراد من عائلات تقطن بالقرب من مطار زيوريخ بسويسرا بين عامي 2000 و2015، وهو ما يمثل ثلاثة في المائة من جميع الوفيات القلبية التي حدثت خلال الفترة نفسها، والتي يبلغ عددها 25 ألف حالة وفاة بأمراض القلب والأوعية الدموية.


مقالات ذات صلة

رئيس «أبل» للمطورين الشباب في المنطقة: احتضنوا العملية... وابحثوا عن المتعة في الرحلة

تكنولوجيا تيم كوك في صورة جماعية مع طالبات أكاديمية «أبل» في العاصمة السعودية الرياض (الشرق الأوسط)

رئيس «أبل» للمطورين الشباب في المنطقة: احتضنوا العملية... وابحثوا عن المتعة في الرحلة

نصح تيم كوك، الرئيس التنفيذي لشركة «أبل»، مطوري التطبيقات في المنطقة باحتضان العملية بدلاً من التركيز على النتائج.

مساعد الزياني (دبي)
تكنولوجيا خوارزمية «تيك توك» تُحدث ثورة في تجربة المستخدم مقدمة محتوى مخصصاً بدقة عالية بفضل الذكاء الاصطناعي (أ.ف.ب)

خوارزمية «تيك توك» سر نجاح التطبيق وتحدياته المستقبلية

بينما تواجه «تيك توك» (TikTok) معركة قانونية مع الحكومة الأميركية، يظل العنصر الأبرز الذي ساهم في نجاح التطبيق عالمياً هو خوارزميته العبقرية. هذه الخوارزمية…

عبد العزيز الرشيد (الرياض)
خاص تم تحسين هذه النماذج لمحاكاة سيناريوهات المناخ مثل توقع مسارات الأعاصير مما يسهم في تعزيز الاستعداد للكوارث (شاترستوك)

خاص «آي بي إم» و«ناسا» تسخّران نماذج الذكاء الاصطناعي لمواجهة التحديات المناخية

«الشرق الأوسط» تزور مختبرات أبحاث «IBM» في زيوريخ وتطلع على أحدث نماذج الذكاء الاصطناعي لفهم ديناميكيات المناخ والتنبؤ به.

نسيم رمضان (زيوريخ)
خاص يمثل تحول الترميز الطبي في السعودية خطوة حاسمة نحو تحسين كفاءة النظام الصحي ودقته (شاترستوك)

خاص ما دور «الترميز الطبي» في تحقيق «رؤية 2030» لنظام صحي مستدام؟

من معالجة اللغة الطبيعية إلى التطبيب عن بُعد، يشكل «الترميز الطبي» عامل تغيير مهماً نحو قطاع طبي متطور ومستدام في السعودية.

نسيم رمضان (لندن)
خاص من خلال الاستثمارات الاستراتيجية والشراكات وتطوير البنية التحتية ترسم السعودية مساراً نحو أن تصبح قائداً عالمياً في التكنولوجيا (شاترستوك)

خاص كيف يحقق «الاستقلال في الذكاء الاصطناعي» رؤية السعودية للمستقبل؟

يُعد «استقلال الذكاء الاصطناعي» ركيزة أساسية في استراتيجية المملكة مستفيدة من قوتها الاقتصادية والمبادرات المستقبلية لتوطين إنتاج رقائق الذكاء الاصطناعي.

نسيم رمضان (لندن)

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»