جهاز صغير بنظام ذكاء صناعي لتصحيح وضعية الجلوس

«كاوست» تطوره لتجنب آلام الرقبة والظهر

باحثون في تطوير الجهاز الجديد
باحثون في تطوير الجهاز الجديد
TT

جهاز صغير بنظام ذكاء صناعي لتصحيح وضعية الجلوس

باحثون في تطوير الجهاز الجديد
باحثون في تطوير الجهاز الجديد

قد تداهمك آلام في الرقبة أو الظهر لدى الجلوس طويلاً إلى كومبيوترك أو عند تصفح هاتفك الشخصي، وقد تساعد أغطية الرأس الذكية التي تراقب وضعية الجلوس في تخفيف هذه الآلام.

آلام الرقبة والظهر
تقول الأبحاث إنّ عنق الشخص يكون مرفوعاً بزاوية 45 درجة في أثناء الكتابة على الهاتف، مما يمثل ضغطاً هائلاً على أربطة العمود الفقري والعضلات الأخرى. ونلاحظ عند موظفي المكاتب مثلاً أنهم، وبمجرد ظهور آلام الرقبة والظهر تدريجياً لديهم، يتنبهون إلى ضرورة تعديل وضعية الجلوس، وبسط العضلات.
في عام 2018 زار الدكتور علي مقبل، من «جامعة الملك فهد للبترول والمعادن»، «جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)»، وعلى هامش لقاء قصير أجراه مع الدكتور طارق النافوري، أستاذ الهندسة الكهربائية والحاسوبية في «كاوست»، دار بين الاثنين حديث قصير حول الحلول المقترحة لجهاز يمكن ارتداؤه لمراقبة وضعية الجلوس.
يعقّب النافوري: «وضع الرأس يكشف الكثير عن وضعية جلوس الشخص، لذلك بدأنا في استكشاف جهاز يمكن ربطه بالعقال السعودي؛ كمثال».
ولتطوير الفكرة، انضم الدكتور أحمد بدر، وهو زميل أبحاث في «كاوست» والذي يمتلك سجلاً حافلاً في تسويق التقنيات الجديدة، إلى الدكتور مقبل والدكتور النافوري، بالإضافة لانضمام بعض المواهب الشابّة من جامعة الملك عبد العزيز في جدّة، الذين سبق أن تلّقوا تدريبهم في «كاوست».
يشرح بدر؛ الذي كان مشرفاً على المشروع ومراقباً له: «عندما تعمل في فريق صغير؛ فإن انضمام عضو واحد جديد يعد استثماراً كبيراً، خصوصاً أنّ الخريجين الثلاثة في جامعة الملك عبد العزيز أظهروا حماساً ومثابرة، وقدرة على التعلم؛ لذلك فهم إضافة عظيمة للمشروع».
حصد المشروع منحة «تسريع التأثير» من «كاوست» للبدء في العمل، وبمعونة من خبرة بدر التجارية، وخبرة النافوري في الإلكترونيات، نجح الفريق في تحويل الجهاز القديم الذي اتسم بكبر الحجم وتصميمه غير الجذاب، إلى جهاز صغير يمكن لصقه بشكل سريّ تماماً على أي غطاء رأس مثل العقال أو الوشاحات أو النظّارات أو سماعات الرأس.

توظيف الذكاء الصناعي
يعقّب بدر: «الفريق تمسّك تماماً بتصميمه الأصلي، لكنّه كان مُكلّفاً، وصعّب مهمة طرحه بالأسواق، لذلك كان عليهم كثير من العمل التقني الشاق لتقليص حجمه». وعن طريقة العمل؛ فإنه يوجد داخل الجهاز مستشعر يراقب زاوية ومدّة إمالة الرأس، ثم يرسل هذه البيانات لتطبيق إلكتروني يستخدم الذكاء الصناعي لتقييم وضعية جلوس المستخدم. وإذا كانت الوضعية غير سليمة، فان التطبيق يحذّره ، ويمدّه بتمارين مناسبة للمساعدة على تخفيف الألم، وتقليل مخاطر الإصابة في المستقبل.
وعمل محمد شكري الاستشاري الفني للفريق بعد انتهاء تدريبه في «كاوست» في عام 2020، على خوارزميات اكتشاف وضعية الجلوس والتطبيق الإلكتروني، أثناء دراسة تفاصيل تسويق المنتج التقني.
يقول شكري: «علّمتني بيئة الأعمال الناشئة في (كاوست) كيفية اجتياز عقبة التمويل والوصول إلى آفاقٍ تجاريّة جديدة، إلى جانب المساهمة في حلِّ التحديّات الهندسية».
وعدّت ماريا بامخرمة؛ أحد أعضاء الفريق البحثي، أنَّ إشراكها في المرحلة المبكّرة من تطوير المنتج منحها خبرة قيّمة وفريدة، وتقول: «العمل في (كاوست) أتاح لي الخروج من المنطقة الآمنة، حيث واجهنا العديد من العقبات الفنيّة أثناء إعداد المستشعر، ولكن العمل المشترك كان يولد حلولاً دائماً».
وواجه الفريق تحديّات إضافية أثناء محاولات الحصول على مكوّنات مناسبة بأسعار زهيدة، ولكن بمساعدة صفوان إبراهيم؛ طالب مرحلة الدكتوراه في «كاوست»، تمكن الفريق من الحصول على التمويلات والمصادر التي كانت صعبة المنال في السابق.

علاج طبيعي
ي غضون عامين قاد الشباب الثلاثة المشروع، وأسسوا شركتهم الناشئة باسم «قوام» في 2021 لتسويق منتجهم، والتي تشير إلى الاتزان الصحّي. ويختبر نحو 20 مستخدماً الجهاز، الذي صُمّم خصيصاً لموظّفي المكاتب، بشكل تطوعي لتقديم تقييم بشأنه، حيث يأمل الفريق إطلاقه في وقت قريب.
لم تنته رحلة «قوام» بعد، حيث لا تزال أمامهم أسواق محتملة لاكتشافها، مثل هواة الألعاب، والسائقين، والأطفال الصغار الذي يقضون غالبية أوقاتهم أمام الشاشات الصغيرة.
يعلّق بدر: «يمكننا خوض غمار المغامرة في التأهيل والعلاج الطبيعي، وبرامج التأهيل الشخصي أيضاً. سيكون من الرائع رؤية التقنية توضع في مكانها الصحيح».
رغم إسهاماتهم الملحوظة، لم يكن بدر والنافوري أصحاب مصلحة في المشروع؛ إذ يتمثّل عائدهم الاستثماري في «الفخر بما يمكن لهؤلاء المهندسين الشباب تحقيقه حتى الآن، وما يمكنهم تحقيقه في المستقبل».
يختم النافوري بالقول: «لا يعدّ ذلك تطبيقاً آخر فقط؛ لكنّه مزوّد بملحق أيضاً، حيث إنّ تضافر الجهود لاختراع منتج مادّي يعدّ شيئاً رائعاً».


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)

أطلس الذكاء الاصطناعي لمرض السكري

أطلس الذكاء الاصطناعي لمرض السكري
TT

أطلس الذكاء الاصطناعي لمرض السكري

أطلس الذكاء الاصطناعي لمرض السكري

أطلقت مبادرة بحثية رائدة أول مجموعة بيانات رئيسة تربط بين العوامل البيئية والعلامات الحيوية ومرض السكري من النوع الثاني. وكشفت دراسة «أطلس الذكاء الاصطناعي الجاهز والعادل لمرض السكري» -التي تهدف إلى جمع البيانات من 4 آلاف مشارك متنوع بالفعل- عن روابط مثيرة للاهتمام بين تلوث الهواء وحالة مرض السكري، مع وضع معايير جديدة للبحث الصحي الشامل.

نظرة جديدة على مرض السكري

غالباً ما ركّزت أبحاث مرض السكري التقليدية على القياسات الطبية القياسية، لكن دراسة جديدة نُشرت في مجلة «Nature Metabolism» في 8 نوفمبر (تشرين الثاني) 2024، تتبنى نهجاً مختلفاً تماماً، تجمع مبادرة «أطلس الذكاء الاصطناعي الجاهز والعادل لمرض السكري» (Artificial Intelligence Ready and Equitable Atlas for Diabetes Insights) (AI-READI) بين أجهزة الاستشعار البيئية ومسح العين ومقاييس الاكتئاب والعلامات البيولوجية، لرسم صورة أكثر اكتمالاً عن كيفية تطور مرض السكري من النوع الثاني وتقدمه.

ويتضمن الإصدار الأولي بيانات من 1067 مشاركاً، تُمثل الربع الأول من أهداف التسجيل الطموحة للدراسة. وكشفت النتائج الأولية بالفعل عن أنماط غير متوقعة، بما في ذلك وجود رابط واضح بين حالة المرض والتعرض لجزيئات صغيرة من تلوث الهواء.

آفاق جديدة في تنوع الأبحاث

تعمل مبادرة «أطلس الذكاء الاصطناعي» على إنشاء مجموعة بيانات كبيرة مصممة لأبحاث الذكاء الاصطناعي حول مرض السكري من النوع الثاني. وحتى الآن تم جمع بيانات من 25 في المائة فقط من هدف الدراسة، التي تعطي الأولوية للتنوع، وتضمن التمثيل المتساوي عبر الأعراق (الأبيض والأسود والإسباني والآسيوي) والجنسين (تقسيم متساوٍ بين الذكور والإناث) ومراحل مرض السكري (غير المصابين بالسكري ومرحلة ما قبل السكري أو مراحل مختلفة من المرض، أي من يعتمدون على الأدوية أو على الأنسولين).

ويوضح الدكتور آرون لي، الباحث الرئيس في قسم طب العيون، وأستاذ مشارك وجراح شبكية بجامعة واشنطن بالولايات المتحدة، أن المشروع يُركز على فهم عوامل الخطر للإصابة بمرض السكري، وعوامل تعزيز الصحة التي تُساعد على تحسين الحالة، ومن خلال دراسة هذه العوامل يمكن أن تؤدي مجموعة البيانات إلى اكتشافات رائدة في الوقاية من مرض السكري من النوع الثاني وإدارته.

وتؤكد الدكتورة سيسيليا لي، من كلية الطب بجامعة واشنطن في الولايات المتحدة، وهي مديرة «أطلس الذكاء الاصطناعي» أن مرض السكري من النوع الثاني ليس نفسه لدى الجميع؛ حيث يُظهِر المرضى اختلافات كبيرة في حالاتهم، ومع توفر مجموعات بيانات كبيرة ومفصلة ​​يُمكن للباحثين دراسة هذا التباين بشكل أفضل، ما يؤدي إلى اتباع نهج أكثر تخصيصاً لفهم المرض وعلاجه.

من المرض إلى الصحة والعكس

تتخذ هذه الدراسة نهجاً جديداً، ليس من خلال دراسة كيفية إصابة الناس بالمرض فحسب بل استكشاف ما يساعدهم على التعافي أيضاً. ويريد الباحثون فهم الرحلة من الصحة إلى المرض، ومن المرض إلى الصحة مرة أخرى.

وقد يؤدي هذا التركيز المزدوج إلى طرق أفضل للوقاية من الأمراض وعلاجها، ويهتم مجتمع البحث العالمي بشكل كبير بهذه الدراسة؛ حيث تمت مشاركة البيانات من مجموعة صغيرة من 204 مشاركين بالفعل مع أكثر من 110 منظمات بحثية حول العالم.

وأوضح الدكتور آرون لي أن الأبحاث التقليدية تُركز على علم الأمراض، أي دراسة كيفية تطور الأمراض وتحديد عوامل الخطر، مثل انخفاض حساسية الأنسولين وتأثيرات نمط الحياة أو الإصابة بفيروس «كورونا» أثناء الطفولة، ما قد يزيد من خطر الإصابة بمرض السكري في وقت لاحق من الحياة.

ومع ذلك يريد فريقه أيضاً دراسة علم التسبب في المرض، والذي يبحث فيما يساعد الناس على تحسين صحتهم. وعلى سبيل المثال قد يكشف فهم سبب تحسن مرض السكري لدى بعض الأشخاص عن إسهامات رئيسة.

ذكاء اصطناعي لفحص صوت مريض السكري

ويتم ذلك بتوظيف الذكاء الاصطناعي في 10 ثوانٍ من الصوت لفحص مرض السكري.

وقد أظهرت دراسة بعنوان «التحليل الصوتي والتنبؤ بمرض السكري من النوع الثاني»، باستخدام مقاطع صوتية مسجلة بالهواتف الذكية، في ديسمبر (كانون الأول) 2023، برئاسة جايسي كوفمان، في مختبرات كليك للعلوم التطبيقية، بتورنتو كندا، ونُشرت في «مايو كلينك» (Mayo Clinic Proceedings: Digital Health) كيف يمكن للتسجيلات الصوتية جنباً إلى جنب مع الذكاء الاصطناعي اكتشاف مرض السكري من النوع الثاني بدقة ملحوظة. إذ من خلال تحليل 6 إلى 10 ثوانٍ فقط من كلام الشخص، إلى جانب تفاصيل صحية أساسية، مثل العمر والجنس والطول والوزن، حقق نموذج الذكاء الاصطناعي دقة بنسبة 89 في المائة لدى النساء و86 في المائة لدى الرجال.

وجمع الباحثون عينات صوتية من 267 مشاركاً (سواء كانوا مصابين بالسكري أو غير مصابين به)، وسجلوا عبارات في هواتفهم الذكية 6 مرات يومياً على مدار أسبوعين من أكثر من 18 ألف تسجيل.

14 سمة صوتية

وحدد العلماء 14 سمة صوتية، مثل تغيرات درجة الصوت والشدة، والتي تباينت بشكل كبير بين الأفراد المصابين بالسكري وغير المصابين به. ومن المُثير للاهتمام أن هذه التغيرات الصوتية تختلف بين الرجال والنساء. ولهذه الأداة القدرة على اكتشاف الحالة في وقت مبكر، وبشكل أكثر ملاءمة، وذلك باستخدام الهاتف الذكي فقط.

ويمكن أن يؤدي هذا النهج المبتكر القائم على الصوت إلى إحداث ثورة في فحص مرض السكري ومعالجة حواجز التكلفة والوقت، وإمكانية الوصول المرتبطة بأساليب التشخيص الحالية.

وتشمل الاختبارات التشخيصية الأكثر استخداماً لمرحلة ما قبل السكري والسكري من النوع الثاني الهيموغلوبين السكري (السكر التراكمي) (HbA1C) إلى جانب اختبار غلوكوز الدم الصائم (FBG) واختبار تحمل الغلوكوز في الدم (OGTT) (هو طريقة يمكن أن تساعد في تشخيص حالات مرض السكري أو مقاومة الأنسولين).

ووفقاً للاتحاد الدولي للسكري، فإن ما يقرب من واحد من كل اثنين أو 240 مليون بالغ، يعيشون مع مرض السكري في جميع أنحاء العالم ولا يدركون أنهم مصابون بهذه الحالة، ونحو 90 في المائة من حالات السكري هي من النوع الثاني.