«نظام اتصال» من أنفاس الإنسان لرصد المصابين بالأوبئة المميتة

باحثون في جامعة سعودية يبتكرون نموذجاً نظرياً له

تحمل أنفاس الإنسان الكثير من المعلومات عن صاحبها، خاصة إذا كان الشخص يعاني من حالة مرضية مثل أمراض الجهاز الهضمي والسكري وعدوى الحلق والصدر وغيرها من الأمراض. هذه الحقيقة تلقفها العلماء في مجال الاتصالات وكانت دافعا لكل من الدكتور أسامة أمين، والبروفسور محمد سليم العويني، والدكتور باسم شهادة، من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، للبحث في كيفية الاستفادة من هذه المعلومات، بالمشاركة مع مريم خالد، والدكتور ساجد أحمد، من جامعة تكنولوجيا المعلومات في باكستان.
وعند التحدث عن وسائل الاتصال الحديثة دعونا نعود إلى الوراء قليلا إلى أواخر القرن الثامن عشر حيث ابتكر العلماء العديد من وسائل التواصل البشري عن بعد، بداية من التلغراف والهاتف ثم وصولاً إلى الهاتف المحمول والإنترنت. وفي السنوات الأخيرة أثيرت ضجة حول الوسائط متعددة الأبعاد التي يعرفها البعض بكونها تعني استخدام منظومة متكاملة من وسائط الحاسوب التفاعلية مثل الرسوم الثابتة والمتحركة ثنائية وثلاثية الأبعاد، والتسجيلات الصوتية والموسيقية، والألوان، والصور الثابتة والمتحركة، ولقطات الفيديو، إلى جانب النص المكتوب بأشكاله المختلفة، بحيث يتم توظيف تكنولوجيا تلك الوسائط بطريقة تفاعلية إلى أقصى حد ممكن تحت تحكم الحاسوب. وقد دفع الطلب على هذا النوع من الوسائط إلى البحث عن وسائل تواصل جديدة، يمكنها استخدام حواس أخرى، مثل الشم واللمس والتذوق، فضلاً عن حاستي السمع والبصر المستخدمتين في الوسائل التقليدية.
وقد وجد العلماء بالفعل طرقاً لاستخلاص معلومات عن الجسم البشري من خلال النفس، منها جهاز قياس نسبة الكحول في الدم عن طريق التنفس، الذي تم اختراعه في خمسينيات القرن الماضي، وأخيرا استخدم الأطباء عينات هواء النَفَس، جُمعت من بعض المرضى، لاكتشاف ما إذا كانوا مصابين بفيروس ما، مثل فيروس الإنفلونزا، أو حتى لتشخيص أنواع من أمراض السرطان، مثل أورام الثدي والرئة.
وحتى الآن، تمكن العلماء من التعرف على حوالي ألف مركب عضوي ينفثها الإنسان السليم أثناء تنفسه، وتختلف تلك المركبات بحسب الصحة والعمر والنظام الغذائي والنوع، ونسبة الدهون في الجسم، بالإضافة إلى طول القامة وأسلوب الحياة.
وفي إطار تطلع الفريق المشترك من جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية، «كاوست»، وجامعة تكنولوجيا المعلومات الباكستانية، إلى مفهوم أكثر شمولاً، عمل الفريق على تصميم بنية لنظام اتصال يمكنه، من الناحية النظرية، اكتشاف شخص مصاب بفيروس ما، أو بوباء مميت، في منطقة مزدحمة، كالمطارات على سبيل المثال.
ويشرح أمين فكرة هذا النظام قائلاً: «تتمثل فكرتنا في إنشاء نظام اتصال باستخدام هواء الشهيق والزفير، حيث توجد المعلومات اللازمة في الجزيئات».
ومن شأن تصميم نظام اتصال قائم على التنفس أن يفتح الباب أمام جيل جديد من شبكات الجسم اللاسلكية. وهي ذاتها أنظمة الاتصال التي يستخدمها الأطباء؛ لمراقبة الصحة لا سلكياً، على سبيل المثال، باستخدام مستشعرات قابلة للارتداء أو الزرع في الجسم البشري، يمكنها إرسال المعلومات إلى أجهزة في أماكن بعيدة.
وجدير بالذكر أنه وبينما من غير المتوقع أن يحل نظام الاتصال التنفسي محل شبكات المراقبة اللاسلكية هذه، إلا أنه يقدم درجة أكبر من الحرية، تلائم تطبيقات الحياة العملية، مثل تلك المطلوبة لمراقبة المرضى المحتجزين في الحجر الصحي.
ويتعاون الفريق مع خبراء من مختلف التخصصات، لتحديد أفضل نماذج لقنوات الاتصال التي يمكن استخدامها مع هذا النهج، في ضوء مجموعة من التساؤلات، يطرحها أعضاء الفريق، منها: ما هي أنواع المعلومات التي يمكن تبادلها؟ وأي نوع من المركبات الجزيئية يمكن إضافته لهذا النظام بهدف التفاعل مع الجسم البشري؟ وما هي أنواع المستشعرات والمستقبلات المطلوبة لإرسال واستقبال المعلومات؟ وما هي شواغل الأمن والخصوصية التي يجب وضعها في الاعتبار؟
وأوضح أمين إن الفريق يستخدم أيضاً المعلومات التي يتم جمعها من هواء النَفَس، لتلقين خوارزميات التعليم الآلية كيفية مراقبة الصحة البشرية، وقياس الأنشطة الجسدية، وحتى مراقبة الحالة النفسية.، ويمكن استخدام هذه الخوارزميات مع المستشعرات في الهواتف الخلوية في المستقبل، ويضيف: «كما ندرب الأجهزة الخلوية على التعرف على البصمات والأصوات والوجوه، يمكن استخدام التنفس في التعرف على الأفراد، ومراقبة حالتهم الصحية العامة».