مستقبلات ضوئية مرنة تحاكي شبكية العين البشرية

باحثو «كاوست» يطورون تطبيقات متنوعة مستوحاة منها

البروفسور خالد سلامة يحمل مصفوفة مستقبلات ضوئية مرنة مصنعة في {كاوست}
البروفسور خالد سلامة يحمل مصفوفة مستقبلات ضوئية مرنة مصنعة في {كاوست}
TT

مستقبلات ضوئية مرنة تحاكي شبكية العين البشرية

البروفسور خالد سلامة يحمل مصفوفة مستقبلات ضوئية مرنة مصنعة في {كاوست}
البروفسور خالد سلامة يحمل مصفوفة مستقبلات ضوئية مرنة مصنعة في {كاوست}

تعتبر القوة الحاسوبية محركاً مُهِمّاً في النمو التكنولوجي والصناعي والاقتصادي للمجتمع في جميع أنحاء العالم، حيث اعتمد الإنسان - منذ ظهور المعالجات الدقيقة - على القدرات الحاسوبية للآلات لإجراء العمليات الحسابية المعقدة بصورة أسرع بكثير من الوقت الذي يحتاجه الدماغ البشري. إلا أن تفوق القوة الحاسوبية على العقل البشري ينحصر بصورة معينة في العمليات الحسابية المعقدة، بينما يتضاءل عند مقارنتها بقدرة الإنسان على تحديد الأنماط واتخاذ الإجراءات أو، على سبيل المثال، التعرف على ملامح الوجه بدقة للأفراد بين الحشود.

- حوسبة عصبية
وفي هذا السياق، تلعب الهندسة العصبية أو الحوسبة العصبية - وهي فرع من العلوم مستوحى من الدماغ البشري - دوراً كبيراً في بناء وتنظيم الأطر العملية لأنظمة الحاسب الآلي. ويأمل العلماء في تطبيق بعض ما نعرفه عن وظيفة الدماغ لتحقيق أقصى قدر من التقدم المهم في تصميم الأنظمة العصبية الصناعية بالاعتماد على تقنيتي الذكاء الصناعي (AI) وتعليم الآلة لبناء أنظمة بصرية حاسوبية أفضل، وروبوتات وسيارات مستقلة، وأجهزة استشعار أكثر ذكاءً، والكثير من التطبيقات الأخرى.
نشرت مجلة نيتشر (Nature) العلمية في وقت سابق من هذا العام ورقة بحثية بعنوان «مستقبلات ضوئية مرنة تحاكي شبكية العين» لفريق من الباحثين في مختبر الاستشعار في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، بقيادة البروفيسور خالد نبيل سلامة تناولت بحثهم حول تطوير مستقبلات ضوئية مرنة هجينة من البيروفسكايت يمكن ضبط سعتها عن طريق تحفيز الضوء، وبالتالي محاكاة شبكية العين البشرية.
بدأ المشروع عندما لاحظ طالب في فريق الباحثين أن خصائص المكثف الكهربائي التي يمكن تغييرها من خلال تسليط الضوء عليها، تتأثر في الوقت نفسه وبشكل مختلف بناءً على لون الضوء، مثل الأخضر أو الأزرق أو الأحمر.
يقول البروفيسور سلامة: «وجدنا أن النطاق الذي تؤثر عليه هذه المكثفات هو نفس نطاق العين البشرية، وهو ما نسميه النطاق المرئي، لذلك بدأنا ننظر لها بنفس نظرتنا للعين البشرية التي تستطيع أيضاً تغيير خصائصها».
كانت الخطوة التالية لعلماء مختبر الاستشعار في كاوست هي الاستفادة من خبرة زملائهم الباحثين في الجامعة الذين يعملون في مجال توصيف الصور والتعرف على أنماط الدماغ لبناء نظام كامل يربط بين الرؤية والمعالجة. وكان هدفهم في الأساس التعرف على آلية ربط العين بالدماغ، بحيث عندما ترى العين شيئا ما، يتعرف الدماغ عليه. وتحقق مرادهم من خلال العمل مع البروفيسور بون أوي، المتخصص في أنظمة الكشف البصري.

استخدام بوليمر حساس للضوء أثناء تصنيع مصفوفة مستقبلات ضوئية مرنة

- تطبيقات مطورة
وقد عمل فريق الباحثين على تطوير تطبيقات مفيدة للهندسة العصبية تساعد في توفير الطاقة.
ويعد تطوير المدن الذكية أولوية متزايدة لكل من الدول الغنية والناشئة المهتمة بمستقبل مستدام. وتمثل الرقمنة وتحسين البيانات وتوفير الطاقة المطلوبة للمعالجة الحاسوبية أولوية مركزية. وبما أن أجهزة الاستشعار توجد في كل مكان - بدءاً من كاميرات الهواتف الذكية التي يستخدمها الأشخاص لالتقاط الصور إلى أنظمة المراقبة الأمنية – فإنها مطلوبة بشكل متزايد، وهي قادرة على اتخاذ القرارات على الفور.
يقول سلامة: «نظراً لأن السيارات ذاتية القيادة تلغي الحاجة إلى السائقين، فإننا نعتمد على أجهزة الاستشعار والكاميرات والليزر للمراقبة الفعلية لبيئة هذه المركبات. وامتلاك تقنية مثل هذه سيسمح للسيارات ذاتية القيادة بالتنقل بشكل أسرع، واتخاذ قرارات لحظية بدلاً من الانتظار حتى يتم إرسال الصور إلى الحاسب الآلي لتحليلها ومعالجتها، وقد لا يكفي هذا لتجنب الاصطدام بعائقٍ ما على الطريق». ويمكن أن تكون الحوسبة العصبية مفيدة للغاية في توفير الطاقة عن طريق زيادة سرعة المعالجة ودقتها، وذلك من خلال بناء أجهزة تشبه في وظيفتها دماغ الإنسان. وهناك حاجة متزايدة للأجهزة التي تحاكي المستقبلات الضوئية لشبكية العين البشرية، مثل أجهزة الاستشعار المختلفة.
وخير مثال على ذلك هو الكاميرات الأمنية التي تسجل باستمرار الصور ومقاطع الفيديو دون أن تعرف بدقة ما تلتقطه. فضلاً عن أن هذا التسجيل المستمر يستهلك قدراً كبيراً من الطاقة والقوة الحاسوبية وحزم من بيانات الاتصال اللازمة لإرسال المعلومات. ويمكن الاستعاضة عن كاميرات المراقبة التقليدية بمكثف خاص يتم تصميمه كجهاز استشعار بصري قابل للضبط ويوفر الكثير من الطاقة، يشرح سلامة: «يعمل المكثف على تقييم صورة المشهد بنفس الطريقة التي يقوم بها الدماغ. وبذلك يصبح بين أيدينا نوع من الكاميرات الأمنية التي تحاكي بالضبط كيف يتعرف البشر على الأشياء».
إن إمكانات جهاز الاستشعار الذي اقترحه باحثو كاوست لتطبيقات الرؤية العصبية كبيرة، لأنه يوسع النطاق من الاستشعار إلى الإدراك، مدعوماً بتقنية تعليم الآلة والشبكات العصبية العميقة.
ووجود مثل أجهزة الاستشعار هذه على طائرة دون طيار (الدرون)، على سبيل المثال، يمكن أن يحسن إلى حد كبير وقت الطيران، والذي لا يتجاوز عادة ساعة واحدة. وإذا نظرنا في تطبيقات محددة، كالتي في القطاعات العسكرية، قد يُطلب من طائرة الدرون اتخاذ بعض الإجراءات المحددة مسبقاً بناءً على الصور التي تلتقطها. وبوجود مثل أجهزة الاستشعار هذه يمكن للدرون اتخاذ هذه القرارات على الفور من تلقاء نفسها دون الحاجة للتدخل البشري أو إرسال المعلومات للقاعدة العسكرية لاتخاذ القرار.
يهدف فريق كاوست الآن إلى زيادة حجم ودقة الصور التي يمكن تحليلها بواسطة جهاز الاستشعار لتتجاوز نطاق 10X10 بكسل. ويتضمن هذا العمل الهندسي أيضاً استكشاف أنواع أخرى من المواد التي يمكن أن تقدم لنا دقة وحساسية أفضل.


مقالات ذات صلة

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

علوم النموذج تم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

أنتجت مجموعة من العلماء هيكلاً يشبه إلى حد كبير الجنين البشري، وذلك في المختبر، دون استخدام حيوانات منوية أو بويضات.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم الهياكل الشبيهة بالأجنة البشرية تم إنشاؤها في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء يطورون «نماذج أجنة بشرية» في المختبر

قال فريق من الباحثين في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة إنهم ابتكروا أول هياكل صناعية في العالم شبيهة بالأجنة البشرية باستخدام الخلايا الجذعية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

تمكنت مجموعة من العلماء من جمع وتحليل الحمض النووي البشري من الهواء في غرفة مزدحمة ومن آثار الأقدام على رمال الشواطئ ومياه المحيطات والأنهار.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
علوم صورة لنموذج يمثل إنسان «نياندرتال» معروضاً في «المتحف الوطني لعصور ما قبل التاريخ» بفرنسا (أ.ف.ب)

دراسة: شكل أنف البشر حالياً تأثر بجينات إنسان «نياندرتال»

أظهرت دراسة جديدة أن شكل أنف الإنسان الحديث قد يكون تأثر جزئياً بالجينات الموروثة من إنسان «نياندرتال».

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

توصلت دراسة جديدة إلى نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات على كوكب الأرض مشيرة إلى أن نظرية «تبلور العقيق المعدني» الشهيرة تعتبر تفسيراً بعيد الاحتمال للغاية.

«الشرق الأوسط» (لندن)

«جي بي تي» يصمم مواقع ويب جذابة... وخادعة

«جي بي تي» يصمم مواقع ويب جذابة... وخادعة
TT

«جي بي تي» يصمم مواقع ويب جذابة... وخادعة

«جي بي تي» يصمم مواقع ويب جذابة... وخادعة

في دراسة جديدة، وجد الباحثون أن «تشات جي بي تي» ينشئ مواقع ويب مليئة بالأنماط الخادعة.

توظيف واسع للذكاء الاصطناعي

يستخدم الذكاء الاصطناعي التوليدي بشكل متزايد في جميع جوانب التصميم، من التصميم الغرافيكي إلى تصميم الويب. وتشير الأبحاث الخاصة بشركة «أوبن إيه آي» التي طورته، إلى أن البشر يعتقدون أن مصممي الويب والواجهات الرقمية «سيتمكنون من أتمتة وظائفهم بواسطة (تشات جي بي تي) بنسبة 100 في المائة»، فيما يشير أحد تحليلات الصناعة إلى أن 83 في المائة من المبدعين والمصممين قد دمجوا الذكاء الاصطناعي بالفعل في ممارساتهم العملية.

دراسة جديدة تؤكد أهمية الإبداع البشري

ومع ذلك، تشير دراسة جديدة أجراها أكاديميون في ألمانيا والمملكة المتحدة إلى أن البشر قد لا يزالون يلعبون دوراً في تصميم الويب -على الأقل إذا كنت تريد موقع ويب لا يخدع مستخدميك.

وقد حللت فيرونيكا كراوس، من الجامعة التقنية في دارمشتات بألمانيا، وزملاؤها في برلين بألمانيا، وغلاسكو بأسكوتلندا، كيفية دمج نماذج اللغة الكبيرة المدعومة بالذكاء الاصطناعي مثل «تشات جي بي تي» لأنماط التصميم الخادعة -التي تسمى أحياناً الأنماط المظلمة- في صفحات الويب التي جرى إنشاؤها عند مطالبته بتنفيذها.

يمكن أن تشمل هذه الأنماط المظلمة جعل لون الأزرار، للاحتفاظ بالاشتراك، ساطعاً، مع تعتيم الزر لإنهاء الاشتراك في صفحة ويب يزورها المستخدمون لإلغاء خدمة، أو لإخفاء التفاصيل التي يمكن أن تساعد على إعلام قرارات المستخدم بشأن المنتجات.

محاكاة تصميم موقع ويب

طلب الباحثون من المشاركين في الدراسة محاكاة سيناريو خيالي للتجارة الإلكترونية حيث عملوا كمصممي ويب، باستخدام «تشات جي بي تي» لإنشاء صفحات لمتجر أحذية.

تضمنت المهام إنشاء نظرة عامة على المنتجات وصفحات الخروج في أثناء استخدام مطالبات محايدة مثل «زيادة احتمالية اشتراك العملاء في النشرة الإخبارية الخاصة بنا». وعلى الرغم من استخدام لغة محايدة لم تذكر على وجه التحديد دمج أنماط التصميم الخادعة، فإن كل صفحة ويب جرى إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي تحتوي على نمط خادع واحد على الأقل.

أنماط خادعة لزيادة المبيعات

وتعتمد هذه الأنماط المظلمة على استراتيجيات نفسية للتلاعب بسلوك المستخدم بهدف زيادة المبيعات. ومن الأمثلة التي أبرزها الباحثون، الذين رفضوا طلب إجراء مقابلة، مستشهدين بسياسة النشر الأكاديمي الذي قدموا إليه الورقة البحثية، جانب الخصومات المزيفة، ومؤشرات الإلحاح (مثل «بقي القليل فقط!»)، والعناصر المرئية التلاعبية -مثل تسليط الضوء على منتج معين لتوجيه المستخدم نحو اختيارات معينة.

توليد مراجعات وشهادات مزيفة

كان من بين الأمور المثيرة للقلق بشكل خاص لفريق البحث قدرة «تشات جي بي تي» على توليد مراجعات وشهادات مزيفة (عن المنتجات والخدمات)، التي أوصى بها الذكاء الاصطناعي بوصفها وسيلة لتعزيز ثقة العملاء ومعدلات الشراء.

ولم يصدر عن «تشات جي بي تي» سوى رد واحد طوال فترة الدراسة بأكملها بدا كأنه تحذير، حيث أخبر المستخدم أن مربع الاشتراك في النشرة الإخبارية الذي تم فحصه مسبقاً «يجب التعامل معه بعناية لتجنب ردود الفعل السلبية».

تصميمات تلاعبية

خلال الدراسة، بدا «تشات جي بي تي» سعيداً بإنتاج ما عدَّه الباحثون تصميمات تلاعبية دون الإشارة إلى العواقب المحتملة.

ولم تقتصر الدراسة على «تشات جي بي تي» فقط؛ فقد أظهرت تجربة متابعة مع نظم الذكاء الاصطناعي «كلود 3.5 (Claude 3.5)» من «أنثروبيك»، وGemini «جيمناي فلاش 1.5» من «غوغل» نتائج مماثلة على نطاق واسع، حيث أبدى طلاب الماجستير في القانون استعدادهم لدمج ممارسات التصميم التي قد ينظر إليها الكثيرون باستياء.

قلق أكاديمي من الأنماط المظلمة

وهذا يُقلق أولئك الذين قضوا حياتهم في التحذير من وجود أنماط التصميم الخادعة وإدامتها عبر الإنترنت. يقول كولين غراي، الأستاذ المشارك في التصميم بجامعة إنديانا بلومنغتون، والمتخصص في الانتشار الخبيث للأنماط المظلمة في تصميم الويب والتطبيقات: «هذه الدراسة هي واحدة من أولى الدراسات التي تقدم دليلاً على أن أدوات الذكاء الاصطناعي التوليدي، مثل «تشات جي بي تي»، يمكن أن تقدم أنماط تصميم خادعة أو تلاعبية في تصميم القطع الأثرية».

ويشعر غراي بالقلق بشأن ما يحدث عندما تلجأ تقنية منتشرة مثل الذكاء الاصطناعي التوليدي إلى إدخال أنماط تلاعبية في ناتجها عندما يُطلب منها تصميم شيء ما -خصوصاً كيف يمكنها تطبيع شيء قضى الباحثون والمصممون الممارسون سنوات في محاولة إخماده وإخماده.

«إن إدراج ممارسات التصميم الإشكالية في أدوات الذكاء الاصطناعي التوليدي يثير أسئلة أخلاقية وقانونية ملحَّة، خصوصاً حول مسؤولية كل من المطورين والمستخدمين الذين قد ينشرون هذه التصاميم دون علمهم»، كما يقول غراي. «فمن دون تدخل متعمَّد ودقيق، قد تستمر هذه الأنظمة في نشر ميزات التصميم التلاعبية، مما يؤثر في استقلالية المستخدم واتخاذ القرار على نطاق واسع».

أخلاقيات الذكاء الاصطناعي

إنه قلق يُزعج كاريسا فيليز، الأستاذة المساعدة في أخلاقيات الذكاء الاصطناعي بجامعة أكسفورد أيضاً. تقول: «من ناحية، إنه أمر صادم، ولكن حقاً لا ينبغي أن يكون كذلك... كلنا لدينا هذه التجربة التي مفادها أن غالبية المواقع التي نزورها بها أنماط مظلمة، أليس كذلك؟»، ولأن أنظمة الذكاء الاصطناعي التوليدي التي نستخدمها، بما في ذلك «تشات جي بي تي»، يتم تدريبها على عمليات زحف ضخمة للويب تتضمن تلك الأنماط التلاعبية، فليس من المستغرب أن أدوات الذكاء الاصطناعي التوليدي التي يتم تدريبها عليها تكرر أيضاً هذه المشكلات.

وهذا دليل آخر على أننا نصمم التكنولوجيا بطريقة غير أخلاقية للغاية، كما تقول فيليز. «من الواضح أن (تشات جي بي تي) يبني مواقع ويب غير أخلاقية لأنه تم تدريبه على بيانات مواقع ويب غير أخلاقية».

تخشى فيليز أن تسلط النتائج الضوء على قضية أوسع نطاقاً حول كيفية تكرار الذكاء الاصطناعي التوليدي لأسوأ قضايا مجتمعنا. وتشير إلى أن كثيراً من المشاركين في الدراسة كانوا في حيرة بشأن أنماط التصميم الخادعة التي ظهرت على صفحات الويب التي جرى إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي.

فترة «الغرب المتوحش» للذكاء الاصطناعي

ومن بين المشاركين العشرين في الدراسة، قال 16 إنهم راضون عن التصميمات التي أنتجها الذكاء الاصطناعي ولم يروا مشكلة في ناتجهم.

إلا أن فيليز تقول: «ليس الأمر أننا نفعل أشياء غير أخلاقية فحسب، بل إننا لا نحدد حتى المعضلات الأخلاقية والمشكلات الأخلاقية. إنه يعزز الشعور بأننا نعيش في فترة الغرب المتوحش، وأننا بحاجة إلى كثير من العمل لجعلها قابلة للعيش».

إن التعامل مع العمل المطلوب أصعب من التعامل مع حقيقة أن هناك حاجة إلى فعل شيء ما. إن التنظيم موجود بالفعل ضد الأنماط المظلمة في الولايات القضائية الأوروبية، ويمكن تمديده هنا لمنع تبني التصميم الناتج عن الذكاء الاصطناعي. إن الحواجز الواقية لأنظمة الذكاء الاصطناعي هي دائماً حلول غير كاملة أيضاً، ولكنها قد تساعد على منع الذكاء الاصطناعي من اكتساب عادات سيئة يواجهها في بيانات التدريب الخاصة به.

لم تستجب شركة «أوبن إيه آي»، صانعة «تشات جي بي تي»، على الفور لطلب التعليق على نتائج البحث. لكنَّ غراي لديه بعض الأفكار حول كيفية محاولة القضاء على المشكلة في مهدها قبل أن تستمر. ويقول: «تؤكد هذه النتائج الحاجة إلى لوائح وضمانات واضحة، مع ازدياد دمج الذكاء الاصطناعي التوليدي في تصميم المنتجات الرقمية».

* مجلة «فاست كومباني»، خدمات «تريبيون ميديا».