تنبؤات علمية لتحديد موقع انفجار الشهب في الغلاف الجوي للأرض

تصورات حديثة لرصد مواقع سقوط النيازك

تنبؤات علمية لتحديد موقع انفجار الشهب في الغلاف الجوي للأرض
TT

تنبؤات علمية لتحديد موقع انفجار الشهب في الغلاف الجوي للأرض

تنبؤات علمية لتحديد موقع انفجار الشهب في الغلاف الجوي للأرض

تخترق كرات ضخمة من النيران الغلاف الجوي للأرض كل يوم، لكن تحديد أي منها سيهبط على الأرض ظل يمثل تحديًا للعلماء، وقد برز الآن نموذج يستطيع توقع الارتفاع الذي تنفجر عنده الصخور القادمة من الفضاء، ومعرفة ما إذا كان على سكان الأرض توخي الحذر من الشظايا. في العادة وعندما لا تتمكن الصخور من الوصول إلى كوكب الأرض، فإن طبقات الجو تحولها إلى كرات من لهب. ويحدث هذا في أغلب الحالات على ارتفاع لا يجعلها تمثل خطرا، حيث تكون قد احترقت تماما قبل وصولها إلى سطح الأرض.

* قذائف فضائية
* ويقول مانويل مورينو إيبانيز، من جامعة برشلونة المستقلة في إسبانيا: «يمثل غلافنا الجوي درعا فاعلا يصد تلك القذائف، التي لولاه لأصبحت خطيرة». مع ذلك قد تحدث الأجسام، التي تحلق على ارتفاع منخفض، بعض الأضرار سواء وصلت إلى سطح الأرض أم لم تصل. وعلى سبيل المثال، منذ عامين انفجر شهاب على بعد 29 كلم من منطقة تشيليابنسك في روسيا، وفاق الضوء المنبعث منه أشعة الشمس قوة، وكان مقدار الطاقة المنبعثة منه يفوق مقدار الطاقة المنبعثة من 20 قنبلة نووية. وتسببت صخور أكبر انفجرت على ارتفاع أقل في محو معالم الحياة على نطاق واسع.
ويبحث العلماء عن طريقة لمعرفة ما الذي يحدث للصخور بمختلف أشكالها، وأحجامها، وحركتها، وهي تقترب منا. واكتشف مورينو وزملاؤه كيفية حساب الارتفاع الذي تنفجر عنده الصخور بدقة باستخدام معيارين: الأول هو مقدار الديناميكية الهوائية بها، والثاني هو كيفية ارتفاع درجة حرارتها بفعل الجو. وبعد معرفة تلك الأرقام السحرية باستخدام مسارات الصخور، قاموا بتغيير معادلة موجودة بحيث تعبر عن الواقع بشكل أفضل، وتمكّنهم من حساب عمق اختراق الصخور المرجح لغلافنا الجوي. واختبر الفريق النموذج على كرات لهب سابقة مساراتها وارتفاعاتها معروفة ومسجلة في مشروع «ميتيورايت أوبزيرفيشين آند ريكافري» الخاص برصد الشهب والنيازك استمر منذ عام 1971 حتى 1985 باستخدام 60 كاميرا لتصوير السماء في كندا. وأتت الطريقة ثمارها، ونقلت ما التقطته الكاميرات.
بعد ذلك يعتزم الفريق إجراء المزيد من الاختبارات على النموذج من خلال تطبيق الأرقام على شهاب «تشيليابنسك» وغيره من الشهب. ويأملون أن يتمكنوا في النهاية من حساب الارتفاعات المتوقعة لكرات اللهب في المستقبل، وأماكن سقوط أي من شظاياها.

* توقعات سقوط النيازك
* مع ذلك للأسف، لن تنجح هذه الطريقة في التعامل مع تلك الشهب التي قتلت الديناصورات، حيث تساعد ضخامة تلك الصخور في الحفاظ على كتلتها عند التعرض إلى حرارة مرتفعة. مع ذلك يمكن أن تخبرنا الصخور الأصغر حجما، التي تصل إلى الأرض، مثل النيازك، الكثير عن الصخور الأكبر حجما. ويفيد النموذج في رصد تلك الصخور، حيث يمكنه توقع طاقة تلك الشظايا عند ارتطامها بالأرض في حال حدوث ذلك، ومكان سقوطها. ونقلت مجلة «نيوساينتست» عن مايكل هانكي من جمعية الشهب الأميركية أن «إنقاذ الشهب من انفجارات كرات اللهب يمنحنا فرصة لمعرفة المزيد من المعلومات حول المجموعة الشمسية، والأهم من ذلك المواد التي تتكون منها تلك الأجسام الموجودة في الفضاء، والتي قد تمثل تهديدًا للأرض. كل نيزك يسقط على الأرض هو قطعة من السماء».
ورغم حدوث تلك الانفجارات بشكل متكرر، على الكاميرات تصوير الجزء الصحيح من السماء في الوقت المناسب من أجل رصدها. ولدى وكالة «ناسا»، ووكالات أبحاث الفضاء الأخرى، عدد من التلسكوبات الأرضية والفضائية التي تصور السماوات بحثا عن صخور خطيرة. وتريد مؤسسة «بي 612» الخاصة إطلاق تلكسوب فضائي يسمى «سينتينيل» من أجل القيام بهذه المهمة.
مع ذلك، قد يكون هناك المزيد من الأنباء غير السارة في انتظارنا. على سبيل المثال، لقد هاجمنا «تشيليابنسك» بغتة، وحتى هذه اللحظة لم يتم تتبع سوى بضعة نيازك في طريقها من الفضاء إلى الأرض. ويقدم النموذج بعض الأمل في أن تسفر الأبحاث في المستقبل عن المزيد من النتائج، لكنه يسلط الضوء، في الوقت ذاته، على الحاجة إلى تلسكوبات يقظة. في النهاية، نحن لا نستطيع توقع سقوط صخور ضخمة من الفضاء إلا عندما نراها تتجه نحونا.



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»