مقدمة عن مجال المعلوماتية الحيوية Bioinformatics

ما هي المعلوماتية الحيوية؟

هي مجال متعدد التخصصات يطور أساليب وأدوات برمجية لفهم البيانات البيولوجية، خصوصًا عندما تكون مجموعات البيانات المستخدمة كبيرة ومعقدة. تجمع المعلوماتية الحيوية ما بين علم الأحياء والكيمياء والفيزياء وهندسة المعلومات والرياضيات والإحصاء بهدف تحليل وتفسير البيانات البيولوجية.


مجالات تجمع بينها المعلوماتية الحيوية

تطبيقات المعلوماتية الحيوية

يعتبر هذا المجال من التخصصات الغنية حيث تبحث في المجالات علم الأدوية, والمضادات الحيوية، والمستحضرات الصيدلانية وحتى التقنيات الصديقة للبيئة ودراسات تغير المناخ. ويهتم هذا المجال بعلم الوراثة والجينوم، ويستخدم لجمع وتخزين وتحليل البيانات والمعلومات البيولوجية، مثل تسلسل الحمض النووي (DNA) أو الحمض النووي الريبي (RNA) أو البروتين والأحماض الأمينية. حيث يستخدم العلماء والأطباء قواعد البيانات التي تنظم هذه المعلومات من أجل مقارنة الجينات والتسلسلات الأخرى في البروتينات والتسلسلات الأخرى داخل الكائنات الحية والنظر في العلاقات التطورية فيما بينها. وأيضا استخدام الأنماط الموجودة عبر تسلسل الحمض النووي والبروتين لمعرفة وظيفتها وأهميتها.[1]

يستخدم علماء المعلوماتية الحيوية التطورية برمجيات خاصة تم تطويرها لتتبع البيانات الجينية وتحقيق تقدم جديد في فهم جينوم المريض وعوامل الخطر الجينية والتي عملت المعلوماتية الحيوية على تسهيل فهمها إلى حد كبير.

كما يتم إنشاء خرائط الجينوم عن طريق إدخال البيانات الحيوية في البرامج، لتبني بعد ذلك نماذج معقدة من العينات الجينية. ويساعد هذا الربط العلماء على قضاء وقت أقل في رسم خرائط الجينات والمزيد من الوقت في دراسة وتحديد مواقع بروتينات معينة. ويُطلق على هذا اسم نمذجة البروتين، ويستخدم لاختبار نظريات متخصص حول كيفية تفاعل البروتينات للتأثير على التغيير الجيني والتكيف والتطور.

نمذجة لشكل البروتين باستخدام برمجيات خاصة

دور المعلوماتية الحيوية في تحليل البيانات

إن زيادة كمية البيانات الناتجة من مشاريع وأبحاث الجينوم أدت إلى زيادة الحاجة لإدارة قواعد بيانات الكمبيوتر التي تتميز بالاستيعاب الفعال والعملي. وبسبب التنوع الموجود في طبيعة هذه البيانات، فمن الصعب حصرها بقاعدة بيانات واحدة شاملة. وتحتاج إدارة هذا النوع من البيانات إلى متخصصين، بحيث يكونوا قادرين على فهمها والتعامل معها للوصول إلى تنسيق وصيغة مفيدة للأكاديميين والأطباء.

وتختلف إمكانية الوصول لهذه القواعد ما بين قواعد بيانات عامة متاحة لكل الراغبين، وأخرى خاصة متاحة لمشتركين معينين أو فريق بحث معين. فمثلاً مشروع «Ensemble» هو مشروع مشترك بين المعهد الأوروبي للمعلومات الحيوية ومركز «Sanger». ويقوم هذا الموقع بتتبع القطع المتسلسلة من الجينوم البشري تلقائيًا وتجميعها وتحليلها لتحديد الجينات وغيرها من الميزات التي تهم الباحثين في الطب الحيوي. [2]

أداة أخرى في هذا المجال تسمى «BLAST» وهي تعمل وفق خوارزمية قادرة على البحث في قواعد البيانات عن الجينات ذات البنية النوكليوتيدية المتشابهة. ويسمح بمقارنة تسلسل غير معروف للحمض النووي أو الأحماض الأمينية مع مئات أو آلاف التسلسلات من البشر أو الكائنات الحية الأخرى حتى يتم العثور على تطابق.

اختصاصات ومجالات المعلوماتية الحيوية

أدى الكم الكبير والمتزايد من البيانات المستخرجة معمليًا في علم الأحياء إلى توسع هذا المجال بحيث أصبح يشمل مجموعة واسعة من التخصصات الفرعية ومنها:

  • علم الأحياء الحوسبي
    يختص باستخدام تحليل البيانات والنمذجة الرياضية والمحاكاة الحاسوبية لفهم الأنظمة والعلاقات البيولوجية.
  • علم الوراثة
    علم الوراثة هو دراسة كيفية انتقال الجينات والصفات من جيل إلى جيل.
  • علم الجينوم
    فرع من علم الأحياء الجزيئي يهتم ببنية الجينوم ووظيفته وتطوره ورسم خرائطه.
  • علم البروتينات
    وهو تخصص يهتم بدراسة البروتينات ووظائفها وأشكالها.
  • علوم الميتاجينوميا
    يمكن الإشارة إلى المجال الواسع أيضًا باسم الجينوم البيئي أو الجينوميات المجتمعية. حيث أنها تهتم بدراسة المادة الوراثية المستخرجة مباشرة من العينات البيئية، مثل المجتمعات الفطرية.
  • علم الاستنساخ
    وهي دراسة نسخة كاملة من الحمض النووي الريبي RNA. وغيرها الكثير من التخصصات الدقيقة والمعقدة.

برامج دراسات المعلوماتية الحيوية

تعتبر هذا المجال تخصص على مستوى الدراسات العليا في أغلب الجامعات العربية. ويأتي معظم الطلاب من دورات دراسية جامعية في مجالات مثل البيولوجيا وعلوم الكمبيوتر والكيمياء والهندسة الطبية الحيوية والصيدلة والطب. ويمكن لبرامج درجة الماجستير في المعلوماتية الحيوية إعداد الخريجين لشغل وظائف في التدريس الجامعي أو وظائف البحث لتطبيق تقنياتها في مراكز البحث. وسوف نذكر بعض برامج درجة الماجستير في عدة جامعات حول العالم:

  • برنامج الماجستير بجامعة كولومبيا

    تقدم جامعة كولومبيا درجة الماجستير في العلوم عبر الإنترنت (MS) في علم الأحياء الحسابي الذي يركز على موضوعات مثل علوم البيانات، وطرق المعلوماتية الحيوية الحسابية، وعلم الإحصاء الرياضي. يمكن زيارة الموقع من هنا. [3]

  • برنامج ماجستير المعلوماتية الحيوية بجامعة نورث إيسترن

    تقدم جامعة نورث إيسترن درجة الماجستير عبر الإنترنت في المعلوماتية الحيوية التي تركز على موضوعات مثل برمجة المعلوماتية الحيوية وأخلاقيات البحث الطبي الحيوي. ويقدم البرنامج أيضًا شهادة الدراسات العليا في علوم البيانات. حيث أن كلية العلوم بجامعة نورث إيسترن تعد مؤسسة رائدة عبر الإنترنت في مجال دراسات البيانات الحيوية وتضم هيئة تدريس من المتخصصين في المعلوماتية الحيوية. يمكن زيارة الموقع من هنا. [4]


    المصادر

[1] Genome.gov
[2] NCBI
[3] برنامج جامعة كولومبيا
[4] برنامج جامعة نورث إيسترن

 

 

 

 

 

لم استوحت خوارزمية البحث التناغمي من الموسيقى وكيف تعمل؟

هذه المقالة هي الجزء 7 من 12 في سلسلة أشهر الخوارزميات التحسينية المستوحاة من الطبيعية

تعد طريقة البحث التناغمي أحد خوارزميات الأدلة العلية الفعالة في حل المشاكل التحسينية، وذلك لكونها توفر البساطة وفاعلية البحث. فنجد أنه تم استخدامها في مواجهة عدد كبير من التحديات في مجال التحسين الحوسبي على مدار العقدين الأخيرين. اقترحها أول مرة “زونغ وو جيم ZW Geem” وزملاؤه سنة 2001، واستخدمت خوارزمية البحث التناغمي في حل الدوال التحسينية، وتصميم البنى الميكانيكية، وتحسين شبكات الأنابيب، وكذلك تحسين أنظمة تصنيف البيانات، وغيرها من التطبيقات.

وكما تشير تسميتها، فإن خوارزمية البحث التناغمي هي عبارة عن خوارزمية تحسينية استلهمت من ظاهرة طبيعية، وهي الموسيقى. فبناءً على الملاحظة استلهمت هذه الخوارزمية من فكرة أن هدف الموسيقى هو البحث عن التناغم المثالي. فكما هو معلوم، عند تأليف الموسيقيين لنغماتهم يجربون عادة عدد من التركيبات بين نغمات موسيقية معلومة من الذاكرة. هذا البحث المستمر عن النغمة المثالية انطلاقًا مما هو مكتسب عن طريق الذاكرة مماثل في الهدف والوسيلة لآلية البحث في حل المشاكل الهندسية التحسينية أي إيجاد الحل الأمثل بين عدد لا نهائي من الحلول الممكنة. ويمثل الشكل التالي ملخصًا لهذه المقاربة:

ملخص طريقة عمل خوارزمية البحث التناغمي

التناغم و الترددات

تحدد هذه النغمة المثالية اعتمادًا على المعايير الجمالية للمستمع، وهو ما يستوجب ضبط جودة جمالية الأدوات الموسيقية عبر تحديد درجة النغمة pitch، أي التردد frequency، و الطابع الصوتي timbre، أي جودة الصوت quality، والذروة amplitude، أي جهارة الصوت loudness. وتحدد الدروة انطلاقًا من المحتوى التناغمي والذي يحدد بدوره بناء على الشكل الموجي وتضمين الإشارة الصوتية.

رغم ذلك سنجد أن التناغم يعتمد بالدرجة الأكبر على نطاق التردد الذي تولده الألة الموسيقية المستعملة. فباختلاف النوتات، تختلف الترددات الناتجة بالطبع. وبالتالي يتضح أن محاولة تغيير النغمة هي في الأساس محاولة لتغيير التردد الناتج، لذا ففي النظرية الموسيقية نجد أن درجة النغمة p تمثل كمقياس رقمي باستعمال الصيغة التالية:

أو

تناغم نغمتين مع نسبة تردد 2:3 وشكلها الموجي.
نوتات موسيقية عشوائية.

ما يعني أن ل A4 رقم نغمة يساوي 69، لأن ترددها هو 440 وبالتالي لوغاريتم 1 هو صفر ومنه p=69. وعلى هذا السلم نجد أن حجم الجواب، أو الأوكتاف هو 12 وحجم نصف النغمة هو 1. كما أن النسبة بين تردد نغمتين تبعدان جواب عن بعضهما هو 2:1. وبالتالي تردد نغمة يضاعف أو يخفض إلي النصف عند تغيرها بجواب. على سبيل المثال ل A2 تردد 110Hz، بينما تردد A5 هو 880Hz. لذا فرغم كون تحديد الجمالية أمر غير موضوعي ويعتمد على أذن السامع، يمكننا وضع تقدير معياري لتقدير التناغم. وذلك بالاعتماد على نسبة التردد المنسوبة لعالم الرياضيات اليوناني القديم فيثاغورس.

كمثال نجد أن جواب بنسبة تردد 1:2 جذاب عند لعبه معا، نفس الشيء لنسبة التردد 2:3. لكن من غير المرجح لأي نغمة عشوائية مثل الممثلة أعلاه أن تصدر أي صوت جميل.

ألية عمل خوارزمية البحث التناغمي

يمكن تفصيل خوارزمية البحث التناغمي استنادًا للظاهرة المبنية عليها، أي ارتجال الموسيقي لألحانه. فعند ارتجال هذا الأخير لنغماته، يجد نفسه أمام ثلاث اختيارات لتحقيق مراده. أولها، لعب مقطوعة موسيقية معروفة من الذاكرة، أي تأدية سلسلة من الألحان المتناغمة فيما بينها دون إضافة أو تغيير. ثانيًا، يمكنه تأدية قطعة قريبة من القطعة المعروفة، أي بتغيير طفيف في النغمات. أو ثالثًا، يمكنه تركيب عدد من الألحان المختلفة ومحاولة إيجاد تناغم فيما بينها.

بناء على هذا، إذا ما عممنا اختياراتنا الثلاث هذه من أجل التحسين، نحصل على ثلاث مكونات مكافئة وهي: الذاكرة التناغمية، وضبط النغمات، وخلق العشوائية.

1. الذاكرة التناغمية

استعمال الذاكرة التناغمية أمر جد مهم بحيث يكافئ ذلك اختيار الأفراد الأصلح بين أفراد الساكنة الحالية في الخوارزميات الجينية. ما سيضمن على مر التنفيذ أن النغمات الأمثل ستحفظ وتستمر في الذاكرة التناغمية عند الجيل الجديد، أي دورة التنفيذ التالية. ولاستعمال هذه الذاكرة بفاعلية أكبر يمكننا وضع معلمة ضبط r محصورة بين 0 و 1، ونطلق عليها معدل الاعتبار أو نسبة قبول الذاكرة التناغمية. إن كانت هذه النسبة جد صغيرة سيتم اختيار عدد قليل فقط من النغمات المثلى للاستمرار، مما سيؤدي بنا لتباطؤ معدل التقارب. لكن إن كانت هذه القيمة كبيرة جدًا، أي تقارب 1، حينها سيتم استعمال كل النغمات الناتجة وتوجيهها للذاكرة التناغمية لكن دون استكشاف جيد لنغمات محتملة أخرى، ما يؤدي لإمكانية التوصل لحلول خاطئة وغير دقيقة. لهذا نستعمل عموما كقيمة ل r قيم بين 0.7 و 0.95.

2. ضبط النغمات

لتعديل النغمة قليلًا، في المكون الثاني، نستعمل طريقة تمكننا من ضبط التردد بكفاءة. نظريا يمكن تعديل النغمة بطريقة خطية أو غير خطية. لكن في التطبيق نجد أن التعديل الخطي هو المستعمل. باعتبار X old هي النغمة الحالية، نجد أن النغمة الجديدة X new تولد بواسطة الصيغة أدناه:

بحيث تعبر rand عن عدد عشوائي من التوزيع المنتظم [0,1]. هنا تمثل bp عرض النطاق، للتحكم فى مدى ضبط النغمة.

عند الملاحظة، نجد أن تعديل النغمة مماثل لعامل التطفر في الخوارزميات الجينية. وفي نفس السياق يمكننا وضع معامل لضبط معدل التعديل rpa للتحكم في درجة الضبط. وإن كان هذا المعامل جد منخفض، فلن يكون هناك تغيير ملحوظ على النغمة. لكن إن كان جد مرتفع، فقد لا تتقارب الخوارزمية، لأن التغيير سيكون جذري. لهذا، في أغلب التطبيقات، نضع هذا المعامل بين 0.1 و 0.5.

3. خلق العشوائية

أما المكون الثالث، وهو العشوائية، يهدف إلي زيادة تنوع الحلول الناتجة. فرغم أن لضبط النغمة دور مماثل إلا أن هذا الضبط محصور في ضبط محلي وبالتالي بحث محلي. إذا، يقودنا استعمال العشوائية إلى البحث في مناطق مختلفة، مما يوفر تنوعًا كبيرًا في الحلول، وبالتالي، يزيد من احتمالية إيجادنا للحل الأمثل. ويمكن تلخيص هذه المكونات الثلاث في أربع خطوات:

  1. استهلال الذاكرة التناغمية بعدد من الحلول العشوائية الممكنة، مثل الساكنة البدئية في الخوارزميات الجينية.
  2. ارتجال حلول جديدة.
  3. تحديث الذاكرة التناغمية الحالية، باستبدال الحلول المرتجلة الجيدة بالحلول الأسوأ.
  4. إعادة الخطوتين الثانية والثالثة إلي أن يتحقق شرط من شروط إنهاء التنفيذ، أي عدم إيجادنا لنغمات جيدة بعد عدد من التكرارت، أو بلوغ الحد الأقصى من التكرارات.

متحورات خوارزمية البحث التناغمي

على مر العقدين الأخيرين تم دراسة عدد كبير من متحورات خوارزمية البحث التناغمي بهدف تعزيز أدائها في مواجهة المشاكل المختلفة في مجال التحسين الحوسبي. وكأمر ضروري نجد أن “جيم”، مطور هذه الخوارزمية، قد قدم متحورًا لمعالجة المشاكل المعنية بالمتغيرات المتقطعة أي فضاءات البحث غير المستمرة وذلك بتقديم مشتقات تصادفية للمتغيرات المتقطعة. وبالطبع لا يقصد بالاشتقاق هنا الاشتقاق التقليدي في الرياضيات، بل الفرق بين نقطتين فقط. وباستعمال هذه المشتقات نحدد عدد من الاحتماليات التي تخص كل نغمة من نغمات الذاكرة الحالية، أي الذاكرة التناغمية. فنجد أن هذا المتحور قد استخدم في المشكل التحسيني الذي يخص التصميم الأمثل لقنوات نقل الموائع.

وفي نفس السياق نجد أنه قد تم تطوير عدد كبير من المتحورات من طرف عدد من المتخصصين وغير المتخصصين لحل مشاكل جد محددة، وفي أحيان أخرى تقديم إطار عام لحل مجموعة من المشاكل المتشابهة.

الخوارزميات الهجينة

يتم تطوير الخوارزميات الهجينة بدمج خوارزميتان أو أكثر بهدف تعزيز الكفاءة والأداء عموماً. فيهدف الباحثون دائما لاستغلال مميزات الخوارزميات لتحقيق الصالح المشترك أو على الأقل يبقى هذا هدفهم البدئي. لكن في الواقع لا يزال فعل هذا مشكلة بلا حل. رغم كل هذا، لا يوجد ما يمنعنا من استلهام الطرق الخوارزمية الأخرى وتحسين أداء خوارزمياتنا.

وقد قدم عمران ومادهافي المتحور Global-best Harmony Search مستلهمين أفكارًا من خوارزميات استمثال عناصر السرب Particle Swarm Optimization. في هذا المتحور يقوم تعديل النغمة انطلاقا من أفضل حل من الذاكرة التناغمية فقط، بدون اعتبار لعرض النطاق bp. وهو ما أضاف قدرات تعلم اجتماعي social learning فريدة لهذه الطريقة. وقد تم التأكد من أن أداء هذا المتحور أفضل من أداء الخوارزمية الأصل تجريبيًا.

تقدم الخوارزمية المتحورة DLHS Dynamic Local-best Harmony Search مقاربة خوارزمية تنطوي على تقسيم الساكنة الحالية إلي ساكنات فرعية، تتطور بشكل مستقل عن بعضها البعض. غير أن هذه الذاكرات الفرعية تجتمع لتكوين الذاكرة التناغمية الحالية بعد بحثها عن الحل الأمثل على حدى في مجالاتها المحلية الخاصة، مستوحاةً من النسخ المحلية لخوارزمية استمثال عناصر السرب PSO والمتحور GHS، ومقترحةً من طرف “كوان كي بان” وزملائه.

من خلال سياستها هذه واستراتيجية البحث المحلية المبسطة ، فإن المتحورة DLHS قادرة على تحقيق توازن مرضٍ بين الاستكشاف exploration والاستغلال exploitation في البحث. فنجد من بين تطبيقاتها أنها طبقت بنجاح لمواجهة مشكل الجدولة lot-streaming flow shop القائم على تقسيم عملية ما لمجموعة من العمليات المصغرة والتي تنفذ بطريقة متداخلة.

وعلى هذا المنوال، نجد العديد من المتحورات الأخرى التي استلهمت من سابقاتها منها Particle Swarm Harmony Search PSHS من طرف جيم. وإلخ.

تطبيقات خوارزمية البحث التناغمي

في العالم الحقيقي، يفيض العلم الحديث والصناعة بالمشاكل التحسينية المختلفة. فمنذ أن تم اقتراح الخوارزمية أول مرة من طرف جيم وتطبيقها لحل مشكلة تحسين شبكات توزيع المياه عام 2001، نجحت الخوارزمية في تغطية تطبيقات العديد من المجالات بما في ذلك الصناعة، ومعايير التحسين، وأنظمة الطاقة، والعلوم الطبية، وأنظمة التحكم، وتصميم البناء، وتكنولوجيا المعلومات.

مصادر
Hindawi
ScienceDirect
Nature Inspired Optimization Algorithm by Xin She Yang

كيف أثر دي ستايل de stijl على العمارة؟

هذه المقالة هي الجزء 5 من 13 في سلسلة كيف نشأت الحداثة وغيرت من شكل المعمار في عصرنا؟

تربط دائمًا علاقة بين الشكل والمحتوى في التصميم والفن، وبعبارة أخرى قدرة الشكل على تجسيد مفاهيم وأفكار التصميم. ونشأت «دي ستايل-de stijl» كحركة أثّرت في الفنون عمومًا، وتصميم الأثاث، والهندسة المعماريّة. وسلّطت الضوء على الاندماج بين الشكل والمحتوى. وسعت إلى تحقيق التوازن والوئام، بحيث تنطبق أفكارها على الفن والحياة. [1]

نشأة طراز دي ستايل de stijl

نشأ طراز دي ستايل de stijl في هولندا عام 1917 ويحتلّ دورًا مركزيًا في تاريخ الفن والعمارة الحديث. ويعد مزيج من أفكار وأهداف مجموعة صغيرة من الفنّانين والمهندسين المعماريين والمنظّرين الهولنديين. [1]

ويعتبر دي ستايل استجابة لفوضى الحرب العالميّة الأولى. ويعتقد الكثير من الباحثين أنّه وقف ضدّ الفن الزخرفي «أرت ديكو-art deco» الذي هيمن على التصميم الغربي في ذلك الوقت. بينما تأثّر بالفن التكعيبي، ودعا إلى النقاء النسبي للأشكال والفن التجريدي. [2]

ويعتبر الرسّام «بيت موندريان-piet Mondrian» والفنّان «تيو فان دوسبورخ-theo van doesburg» والمعماري «غيريت ريتفيلد-gerrit rietveld» من أبرز روّاد طراز دي ستايل.

كما شارك دوسبورخ أفكار موندريان الصارمة، وأطلقوا مجلّة دوريّة 1917-1932 والتي وضعت نظريّات ومبادئ طراز دي ستايل. [3]

ما هي مبادئ دي ستايل de stijl ؟

عبّر دوسبورخ عن عناصر دي ستيل عندما قال بأنّه لا يوجد شيء أكثر واقعيّة من اللون، والخط، والسطح. [2]

وصاغ موندريان مصطلح Neoplasticism ليعبّر عن رغبته بتحرير وتجريد العمل الفني من التمثيلات الرمزيّة للواقع. وأراد تقديم رؤيته الحقيقيّة للواقع في لوحاته. ومن وجهة نظره، لم يعد عليه أن يعتمد على الطبيعة في البدء باللوحة. وبدلًا من ذلك، يستطيع أن يستخدم القواعد المجرّدة في الهندسة والألوان. واعتبر هذه اللغة الأكثر فعّالية لنقل رسالته الروحيّة.

وتألّفت لوحات موندريان الأولى من مستطيلات بأشكال ناعمة من الألوان الأساسية (الأصفر، والأحمر، والأزرق). والتي رسمها على خلفيّة بيضاء ومن دون استخدام الخطوط. إلّا أنّه أعاد الخطوط لاحقًا إلى لوحاته، وربط مستويات (سطوح) الألوان بعضها ببعض، وبالخلفيّة أيضًا. من خلال سلسلة من الشرائط السوداء العموديّة والأفقيّة.

Composition with Yellow, Blue, and Red لموندريان

وبالتالي، تكوّنت لوحات موندريان التي تنتمي للفن التجريدي من مستطيلات وخطوط مستقيمة تتقاطع في زوايا قائمة، من أجل تشكيل الإيقاع البصري المجرّد الخاص بها. [4]

بم تميّزت عمارة دي ستايل de stijl ؟

صمّم معماريو دي ستايل مبانيهم على أساس المبادئ التي وضعها الفنّانون المؤسسون، وبالتالي استطاعوا تحويل اللوحات إلى تكوينات ثلاثية الأبعاد تعكس أفكارهم. وعمومًا يبدأ المبنى بصندوق، ومن ثمّ يقوم المعماريّون بتجزئته وتقطيعه ليتشكّل التكوين النهائي. وتندمج الأجزاء (الجدران والأرضيّات) لصنع الشكل العام المتكامل للمبنى. وغالبًا ما يتم طلاء بعض الجدران بالألوان الأساسيّة لتتكوّن السطوح المميّزة لدي ستايل. إلّا أنّه تعتبر هذه الأجزاء أقل أهميّة من الكل، أي من الشكل العام النهائي. أمّا بالنسبة للمساقط، فاعتمد المعماريّون على المساقط المفتوحة في تصميمهم. [5]

ومن ضمن معماريي دي ستايل «يعقوب أود-jacobus oud»، والذي تميّزت مبانيه بتناقضات دقيقة لخطوط أفقيّة ورأسيّة. إذ استخدم جدران طويلة مستقيمة تلتفّ أحيانًا في زوايا مستديرة بسلاسة، لتتشكّل وحدات بناء محاطة بحيّز مفتوح. وحقّقت الأشكال المستقيمة والدائريّة المبسّطة توازنًا على الرغم من ترتيبها غير المتماثل. [6]

Gallery house صممه المعماري يعقوب أود في مقاطعة سكنية في شتوتغارت المانيا

المساقط المفتوحة في عمارة دي ستايل de stijl

يزيل معماريو دي ستايل الحدود الفاصلة بين الخارج والداخل عن طريق فتح الجدران. كما يقضون على الحدود المكانيّة في الفراغ الداخلي من خلال تقسيمه باستخدام الجدران (القواطع) المتحرّكة. [5] ممّا يجعل مسقط المبنى مفتوح، فيكسبه صفة المرونة لأنّه يسمح يتحريك الجدران وبالتالي خلق غرف تختلف مساحاتها حسب الحاجة. وبذلك نجحوا في إلغاء الترتيبات الهرميّة للغرف في مخطّطات الطوابق. [2]

مقهى «الموهبة- l’Aubette» في فرنسا

يختفي مقهى الموهبة خلف واجهة باروكيّة تعود إلى القرن الثامن عشر في ستراسبورغ، في فرنسا. ويعدّ تعبير غير متناسق على نحو مذهل من حركة دي ستايل في عشرينيات القرن الماضي. وقد بُني المقهى عام 1767 بتكليف من الحكومة الفرنسيّة لبناء مبنى يعكس أحدث طراز في ذلك الوقت. وأعيد تصميمه داخليًا من قبل دوسبورخ بمساعدة الفنّان «هانز آرب-hans arp» وزوجته «صوفي تايوبير آرب-sophie taeuber arp». وسعى دوسبورخ إلى القيام بأكثر من مجرّد وضع المشاهد أمام لوحة له، بل أراد تطويقه بها.

وعلى الرغم من أن دوسبورخ وهانز وصوفي عملوا ظاهريًا كفريق واحد، ولكن عمليّة تصميمهم الفعليّة كانت مفكّكة على نحو يثير الدهشة. فيلاحظ المشاهد بأنّ الغرف قد صُمّمت من قبل فنانين مختلفين مع القليل من التعاون المنظّم. ممّا سمح لأنماطهم الشخصيّة بتشكيل فراغات المبنى.

ففي حين عكس عمل هانز وصوفي مشاركتهم السابقة في حركة دادا. نفّذ دوسبورخ تصميمه بطريقة مستقيمة متعامدة، وغطّى الجدران بشبكات كبيرة من المستطيلات الملوّنة. وقد ركّز بعمله التصميمي على استخدام اللون كوسيلة لتفعيل الفراغ، ويعتقد أنّ هذا ساعد المشاهدين على تقدير الشكل المجرّد بشكل أفضل. ولكنّه لم يتقيّد بشكل صارم بمبادئ دي ستايل عندما لم يناسبه ذلك. فلذلك كسرها من أجل خلق المزيد من المساحات الديناميكيّة والتعبيريّة. ومن الأمثلة على ذلك قاعة الرقص، حيث تميل مستطيلات دي ستايل بزاوية 45° ممّا يخلق جذبًا بصريًا مع اتجاه الأبواب والنوافذ. [7]

لقطة داخلية في مقهى الموهبة من تصميم تيو فان دوسبورخ

منزل «شرودر-shroder» في هولندا

صمّم المعماري ريتفيلد منزل شرودر في أوترخت، في هولندا عام 1924. وتجعل مرونة التصميم وأشكال الزوايا والخطوط المنزل فريدًا ومميّزًا. إذ يجسّد أفكار دي ستايل عبر تصميم الجدران في الطابق العلوي بحيث تكون قابلة للطي حول درج مركزي. وقد صمّمها كذلك ليزوّد أطفال شرودر بخيار فتح الغرف على بعضها من أجل تشكيل مساحة لعب مفتوحة وكبيرة. بينما يستطيعون إغلاقها ليلًا لتشكيل غرف نومهم الخاصّة.

وحدّدت السيّدة شرودر 3 معايير حول غرف أطفالها، أوّلًا يجب أن يسمح موقع السرير ليكون في موضعين مختلفين من الغرف. وثانيًا ينبغي أن توجد إمكانيّة للوصول إلى الحمّام من كل غرفة خاصّة. وأخيرًا ينبغي أن تحوي كل غرفة على باب يصلها بالهواء الطلق مباشرةً. وكنتيجة لذلك خطّط ريتفيلد هذا النوع من التفاصيل بشكل جيّد ودقيق. واعتمد على النسبة الذهبيّة أو شكل المربّع في تصميم الفراغات. واستخدم الألوان لتمييز المساحات أو الوظائف المختلفة أثناء طي الجدران. واختار اللون الأسود لطلاء الباب الأمامي باعتباره أكثر استخدامًا وبالتالي سيصبح سهل الاتّساخ.

منزل شرودر من الخارج من تصميم ريتفيلد
جزء من منزل شرودر من الداخل.

واعتمد بلاطات من الخرسانة المسلّحة لبناء الهيكل الرئيسي للمنزل مع عوارض من الفولاذ، وصنع الجدران من الطوب ثمّ طلاها. واختار الخشب لتشكيل إطارات النوافذ والأبواب والأرضيّات. وبالإضافة إلى ذلك، فقد صنع مفاصل النوافذ بحيث تُفتح فقط بزاوية 90° إلى الجدار وذلك للحفاظ على معايير تصميمه الصارمة. [8]

ما جعل منزل شرودر رمزًا لحركة دي ستايل هو نهجه الفريد في التصميم وتكوين الفراغات، فقد نجح هذا التكوين الثلاثي الأبعاد في عكس مفاهيم ومبادئ دي ستايل وحقّق أهدافها عبر سعيه للوصول إلى النقاء والتجريد ليس بالفن فقط بل في الحياة ككل أيضًا.

المصادر

  1. Research gate
  2. Arch daily
  3. Britannica
  4. Britannica
  5. Tylor and francis
  6. Britannica
  7. Arch daily
  8. Arch daily

ما هي الطاقة الحرارية الجوفية؟

هذه المقالة هي الجزء 20 من 22 في سلسلة موضوعات تأسيسية في الطاقة المتجددة

تصنف الحرارة الجوفية كأحد مصادر الطاقة المتجددة كون الماء الذي يدخل جوف الأرض يتجدد بفعل مياه الأمطار، وتنتج الحرارة عميقًا في باطن الأرض. وبهذا يصبح لدينا مصدر من الممكن الاستفادة منه في توليد الكهرباء، وتدفئة المنازل؛ والمنازل الخضراء.

تعريف مصطلح الطاقة الحرارية الجوفية

بالعودة لأصل مصطلح الطاقة الحرارية الجوفية 《Geothermal》 مأخوذة من دمج الكلمتان الإغريقيتان 《Geo》 والتي تعني أرض، و 《therme》 التي تحمل معنى حرارة. ببساطة من المصطلح ذاته نستطيع تعريف هذه الطاقة بكونها حرارة تأتي من باطن الأرض على شكل بخار أو ماء حار.

كيف تتولد الطاقة في جوف الأرض؟

تتولد الطاقة الجوفية للأرض بصورتها الخام وهي الحرارة في لب الأرض، في عمق يصل إلى أربعة آلالاف ميل من سطح الأرض. يؤدي انصهار المواد المشعة في باطن الأرض إلى إنتاج درجات حرارة عالية تتجاوز قيمتها درجة حرارة سطح الشمس. لفهم أين تحدث هذه الظاهرة علينا في البدء معرفة الطبقات المختلفة التي تكون الأرض:

اللب 《 The Core》

اللب بحد ذاته يتكون من طبقتين: لب حديدي صلب، ولب خارجي يتكون من انصهار الصخور المختلفة المسماة بالماجما 《Magma》.

غلاف اللب الأرضي 《Mantle》

وهو ما يحيط باللب، ويصل إلى عمق ١٤٠٠ أميال. ويتكون من طبقة من الماجما، وطبقة أخرى خارجية صخرية.

القشرة الأرضية《The Crust》

أو ما تسمى بالأديم تعتبر الطبقة الخارجية للأرض. وهي الطبقة التي تكون القارات، وقاع البحار والمحيطات. تصل سماكتها إلى خمسة وثلاثين ميل في القارات، خمسة أميال في قاع المحيطات.

كيف تكون الحرارة في جوف الأرض؟

تنتقل الحرارة من المناطق الحرارة إلى الباردة، وبهذا تتدفق حرارة الأرض من عمقها إلى سطحها لتغذية المحطات التي يراد تدويرها. بفعل العمليات الجيولوجية والتي تعرف بإسم انقسام الصفائح التكتونية، انقسمت طبقة الأرض الخارجية إلى اثني عشرة صفيحة أصبح تتحرك مبتعدة أو مزاحمة لبعضها البعض بمعدل ميليميترات في السنة. عند اصطدام صفيحتان ببعضهما، تدفع أحدهما الأخرى من أسفل ليحدث بهذا ما يسمى بخنادق المحيطات أو الزلازل القوية. وبالتالي في العمق، تحديدًا فوق الصفيحة التي تحركت إلى أسفل، ترتفع درجات الحرارة بشكل كبير مسببة ذوبان الصخور والتي تكون الماجما أو الصهارة. ولأن الصهارة ذات كثافة أقل من الصخور المحيطة بها، تتحرك إلى أعلى مندفعة نحو قشرة الأرض حاملة معها الحرارة. وفي بعض الأحيان الصهارة ترتفع إلى السطح على الشقوق لتشكل الحمم البركانية. إلى أن معظم الصهارة تبقى تحت القشرة الأرضية، وتعمل على تسخين الصخور المحيطة بها والمياه الجوفية. وبهذا تعتبر هذه الحرارة مصدرًا يتم الاستفادة منه عبر حفر آبار عميقة لضخ الماء الحار، والبخار إلى السطح.

أماكن تواجد الطاقة الحرارية الجوفية

تستخدم تقنيات جيولوجية، وهيدروجيولوجية، وجيوفيزيائية، وجيوكيميائية لتحديد كميات مصادر الطاقة الجوفية. تعنى الدراسات الجيولوجية والهيدروجيولوجية بتحديد مناطق الينابيع الساخنة، ومتابعة أي دلائل تشير إلى وجود طاقة حرارية كامنة لعمل توصيات على المناطق التي من المفضل حفر الآبار فيها.

متى بدأ استخدام الطاقة الحرارية الجوفية؟

لطالما كان استخدام الماء الحار القادم من باطن الأرض شائعًا منذ العهود القديمة. فقد استخدم كلًا من الرومان، والصينيون، وسكان أميركا الأصليين الينابيع المعدنية الحارة للاستحمام، والطبخ، والتدفئة. حاليًا من أكثر الاستخدامات شيوعًا لهذا المصدر هي تدفئة المنازل عبر أنابيب يضخ الماء من خلالها، لتحيط بالمكان المراد تدفئته. بالإضافة إلى استخدامها في تنمية المحاصيل الزراعية، وتجفيف الخشب، والفواكه، والخضار.

محطات الطاقة الحرارية الجوفية

كمية الحرارة من مصادر الطاقة الجوفية هي ما تحدد إن كان الموقع صالح للاستخدام من عدمه. إنتاج الطاقة من مصادر الطاقة الجوفية للأرض يتطلب وجود مصدر يحتوي على كمية حرارة تصنف من متوسط إلى عالي. يتم إنتاج الكهرباء من مصادر الطاقة الجوفية للأرض بالوقت الحالي باستخدام أحد أربع تقنيات متواجدة حاليًا على مدى الاستخدام الاقتصادي:

١- محطات البخار الجاف المباشرة《Direct Dry Steam Plants》:

تعتبر هذه المحطات الأقدم. يتم فيها الإستفادة من بخار الماء ذو الضغط المنخفض من مصدره الرئيسي عبر عنفة بخارية مصممة خصيصًا لهذا الإستخدام المباشر. يستخدم هذا النوع مع المحطات نوع من العنفات البخارية التي تعنى بتكثيف البخار كوظيفة أساسية. يعاد تدوير البخار المكثف في نظام دائرة مغلقة، أو تبخيره إلى أبراج تبريد رطبة. تستخدم هذه المحطات بخار لا تقل درجة حرارته عن 150 درجة مئوية، بالإضافة إلى ذلك يجب أن يكون البخار الداخل إلى العنفة جاف بنسبة تصل إلى 99.995% لتجنب تكلس أو تآكل العنفة ومنظومة الأنابيب. تتراوح القدرة الإنتاجية لمحطات البخار الجاف من 8 ميجا واط إلى 140 ميجا واط.

محطات التبخير الفجائي 《Flash Plants》

تعتبر هذه المحطات الأكثر شيوعًا حاليًا في توليد الطاقة عبر الطاقة الحرارية الجوفية. المنظومة تشبه محطات البخار الجاف، إلا أنها تستخدم البخار الآتي من عملية مسبقة تسمى بالتبخير الفجائي قبل دخوله إلى العنفات في عملية تكثيف نقي، ليتم بعدها إرسال البخار المكثف إلى دائرة نظام مغلق في المنظومة، أو إلى منظومة البتخير الفجائي تحت ضغوط منخفضة مرة أخرى. تنخفض حرارة المائع حين انخفاض ضغطه، لذا تعتبر هذه المحطات مثالية للبخار الخام ذو الحرارة التي تتجاوز 180 درجة مئوية. تختلف القدرة الإنتاجية لهذه المحطات بحسب مراحل التبخير الفجائي الذي يمر به البخار، فإن كانت منظومة آحادية تنتج المحطة ما بين 0.2 إلى 80 ميجا واط، وإن كانت ثنائية تعطي المحطة طاقة تتراوح ما بين 2 إلى 110 ميجا واط، وكذا تنتج المحطات ذات التبخير الفجائي الثلاثي قدرة تتراوح ما بين 60 إلى 150 ميجا واط.

المحطات الثنائية《Binary Plants》

تبنى هذه المحطات في مواقع الطاقة الجوفية ذات المحتوى الحراري 《Enthalpy》 المنخفض أو المتوسط. يدخل المائع المعالج إلى مبادرات حرارية ليتم تسميته ورفع حرارته في منظومة دورانية مغلقة. المائع المعالج المستخدم والذي يتكون من خليط الأمونيا والماء المستخدم في دورة كالينا، أو خليط هيدروكربوني في دوائر راكنين العضوية لديهما نقاط تكثف وغليان مناسبة الحرارة مصادر الطاقة الجوفية. بشكل عام، تستخدم المحطات الثنائية في مصادر طاقة تتفاوت درجات حرارتها ما بين 100 و 170 درجة مئوية. رغم إمكانية استخدام مصادر ذوات درجات حرارة أقل 100 درجة مئوية، إلى أن هذا يقلل من فعالية خرج الإنتاجية الكهربائية. تتفاوت القدرة الإنتاجية لمحطات الثنائية ما بين 1 و 50 ميجا واط.

المحطات المدمجة أو الهجينة 《Hybrid Plants》

تدمج بعض محطات الطاقة الجوفية دوائر حرارية مثل: دائرة رانكين لإنتاج الكهرباء من ما يمكن أن يعتبر مخلفات حرارية من الدوائر الثنائية. يساعد استخدام دائرتان حراريتان لرفع الإنتاجية الكهربائية. تتراوح القدرة الإنتاجية لهذه المحطات ما بين بضعة ميجا واطات إلى 10 ميجا واط. تستخدم محطات الطاقة الجوفية المدمجة الأساسيات ذاتها التي تستخدمها محطات الطاقة الجوفية العادية، إلى أنها تضيف إليها مصدر حراري آخر في العملية، على سبيل المقال: حرارة من محطة طاقة شمسية مركزة. تضاف هذه الحرارة إلى الطاقة الجوفية لتزيد الحرارة وبالتالي خرج الطاقة.

المصادر:

[1] GEOTHERMAL POWER.
Intermediate Energy [2]

كيف يتم قياس الجرعة الإشعاعية ؟

يعتبر قياس الجرعة الإشعاعية أولوية في المجال الطبي، حيث يمكن لأصغر خطأ في القياس أن يؤثر بشكل كبير على حياة مريض أو يودي بحياته. ومما يزيد الطين بلة، أنه لا يحس بهذه الجرعات التي يتلقاها أثناء عملية العلاج الإشعاعي حتى وإن كانت قاتلة. فما هي الجرعة الإشعاعية؟ وكيف يتم قياسها؟

مفاهيم أساسية في قياس الجرعة الإشعاعية

تم إرساء مجموعة من المفاهيم في علم  قياس الجرعات من أجل قياس الآثار البيولوجية للإشعاعات على الأجسام الحية، بالإضافة إلى قياس الطاقة التي تخلفها هذه الإشعاعات في الجسم المتعرض لها.  

الجرعة الممتصة

تمثل «الجرعة الممتصة (D)-Absorbed Dose» كمية الطاقة التي يمتصها كل كيلوغرام من وسط ما إثر تعرضه لمختلف أنواع الإشعاعات النووية. وتقاس هذه الكمية بوحدة «الغراي-Gray» التي تكافئ جولا واحدًا من الطاقة لكل كيلوغرام [1].

الجرعة المكافئة

تم استحداث مفهوم «الجرعة المكافئة (H)-Equivalent Dose» من أجل الأخذ بعين الاعتبار اختلاف الأثر البيولوجي باختلاف نوع الإشعاع. فالتعرض لنفس الجرعة الممتصة لا يعني بالضرورة إلحاق نفس الضرر بالأنسجة البيولوجية. ويلعب نوع الإشعاع دورًا مهمًا في تحديد درجة الضرر. فمثلًا، نجد أن 0.5 غراي من إشعاعات ألفا تعادل 1 غراي من إشعاعات غاما من حيث أثرها البيولوجي على الخلايا الحية [1].

وللحصول على الجرعة المكافئة، يجب ضرب الجرعة الممتصة في معامل يدعى «العامل المرجح للإشعاع (WR)- «radiation weighting factor والذي يعكس قابلية نوع محدد من الإشعاع على إحداث ضرر بيولوجي. وتتعلق قيمة WR بكثافة التأيين (فقدان الذرة لأحد إلكتروناتها) الذي يسببه الإشعاع. فعلى سبيل المثال، نجد أن 1=WR لدى جسيمات ألفا التي تنتج كمية هائلة من الأيونات المنتَجَة على طول مسارها في الجسم (مليون زوج أيوني لكل ميليمتر). بينما تأخذ  قيمة 1=WR عند جسيمات بيتا التي تنتج حوالي 10 آلاف زوج أيوني (أيون موجب وآخر سالب) لكل ميليمتر [1].

وتقاس الجرعة المكافئة بوحدة «السيفرت (Sv)-Sievert » في النظام المعياري الدولي [1].

الجرعة الفعالة

تختص الجرعة الفعالة في كونها تأخذ بعين الاعتبار النسيج الذي يحدث فيه التفاعل مع الإشعاع. فلكل نسيج أو عضو من أعضاء الجسم، حساسية مختلفة للإشعاع، حيث تتضرر بعض الأجهزة في الجسم أكثر من غيرها عند التعرض لنفس الجرعة. وتساوي الجرعة الفعالة مجموع الجرعات المكافئة لكل نسيج (HT) مضروبة في «العامل المرجح للنسيج (WT)-The tissue weighting factor» الذي يمثل احتمالية تضرر كل عضو [1].

حيث تمثل DTR الجرعة الممتصة التي يتلقاها النسيج T من الإشعاع ذي النوع R. وتقاس الجرعة الفعالة أيضا بوحدة السيفرت (Sv)

كخلاصة لما سبق، يمكن القول إن الجرعة الممتصة هي الجرعة الفيزيائية التي تم امتصاصها. بينما تعبر الجرعة المكافئة على الضرر البيولوجي لنسيج أو عضو ما. وتمثل الجرعة الالذي يلحق فردًا ما [1].

تقنيات قياس الجرعة الإشعاعية

تتعدد التقنيات المستخدمة في قياس الجرعة الإشعاعية. وتشمل تلك التي تقيس الجرعة في نقطة واحدة، والتي تقدم قياسات في مساحة معينة (على بعدين)، والتي تعطي قياسًا في حجم محدد (ثلاثية الأبعاد). وسنقتصر في هذا المقال على بضعة تقنيات، منها ما يقيس على نقطة واحدة، ومنها ما يقيس على بعدين.

تقنية قياس كمية الحرارة

يقوم مبدأ «تقنية قياس كمية الحرارة-Calorimetry» على الجرعة الممتصة تتحول إلى حرارة في بعض المواد كالغرافيت والماء. وبالتالي يمكن أن نستنتج الجرعة الممتصة من خلال قياس تغير درجة الحاصل للمادة بعد تعرضها للإشعاعات. ويُقاس تَغيُّر درجة الحرارة باستعمال مقاومات حرارية (أنصاف نواقل) تغيِّر من مقامتها بتَغيُّر درجة الحرارة. وهذه التقنية لا تستعمل من أجل أخذ القياسات الروتينية في المجال الطبي، بسبب بطئها في إعطاء النتائج، حيث يجب الانتظار حتى يصل النظام إلى توازن حراري [2].

المقاييس الكيميائية

بالنسبة «للمقاييس الكيميائية-Chemical dosimetry»، تُحدَّد الجرعة من خلال قياس التغير الكيميائي الحاصل في محلول بعد تعرضه للإشعاعات. ويعتبر «مقياس فريكي-Fricke dosimeter» الأكثر شهرة وشيوعًا، حيث يستخدم محلولا يحتوي كبريتات الحديد II التي تتأكسد عند تعرضها للإشعاع متحولة إلى  أيونات الحديد III. وتحدِّد كمية هذا الأخير الجرعة التي تم امتصاصها في المحلول [3].

حجيرات التأين

يقوم مبدأ «حجيرات التأين-Ionization chambers» على قياس الجرعة من خلال قياس طاقة الأيونات التي تتركها الإشعاعات أثناء مسارها في الجهاز. وتتكون حجيرة التأين من وعاء مليء بالغاز يخترقه عمود من الألمنيوم. ويشكل هذا الأخير مع غشاء الوعاء قطبين من أجل تطبيق فرق الجهد اللازم لعمل الجهاز [3].

بعد أن تتجاوز الإشعاعات حجيرة الغاز، تتأين ذرات هذا الأخير مشكلة زوجًا أيونيًا، حيث يتحرَّر أحد إلكترونات الذرة ذي الشحنة السالبة فتصير الذرة موجبة الشحنة، ويكَوِّنان معًا زوجا أيونيًا. وحتى لا تجتمع الأيونات الموجبة مع السالبة مجددًا، يتم تطبيق فرق جهد بين قطبي الجهاز، فتنجذب الأيونات السالبة نحو القطب الموجب والأيونات الموجة نحو القطب السالب. وتؤدي هذه الحركة إلى نشوء تيار كهربائي تتعلق شدته بالجرعة الممتصة [3].

أفلام التصوير

تستخدم أفلام التصوير من أجل إجراء قياس إشعاعي ثنائي البعد وهو ما يميزها عما سبق من التقنيات. ويتكون فيلم التصوير من طبقة بلاستيكية يغطيها طلاء يحتوي بلورات بروميد الفضة الحساسة للإشعاعات. عند تعرضها للإشعاع، تتأين بلورات بروميد الفضة مما يؤدي إلى اسمرار الفيلم بعد تحميضه. وتتناسب شدة الاسمرار -التي تقاس من خلال مقياس للكثافة الضوئية- مع مقدار الجرعة الممتصة [2].

كواشف التألق الحراري

تقوم «كواشف التألق الحراري (TLD)-Thermoluminescent dosimeter» على استخدام مواد بلورية قادرة على تخزين الطاقة التي تمتصها فيما يعرف بالأفخاخ الإلكترونية المنتشرة في بنيتها البلورية. وتتحرر الطاقة المخزنة بشكل تلقائي بعد مدة معينة على شكل ضوء. ومن أجل تسريع عملية تحرير الطاقة يتم تسخين هذه الكواشف، فتنبعث إشعاعات ضوئية يمكن الكشف عنها باستخدام أنبوب مضاعف ضوئي يحول الضوء إلى تيار كهربائي [2] [3].

كواشف أنصاف النواقل

تعتمد هذه التقنية على خصائص أنصاف النواقل في قياس الجرعة، حيث يؤدي التعرض للإشعاع إلى خلق فرق جهد داخل بنية الجهاز. يمَكِّن فرق الجهد هذا من إنتاج تيار كهربائي يتناسب مع الطاقة الممتصة في الكاشف [3].

المصادر

[1] An Introduction to Radiation Protection  

[2] Manufacturing of different gel detectors and their calibration for spatial radiation dose measurements

[3] Review of Radiation Oncology Physics: A Handbook for Teachers and Students 

ما هي الصدمة الثقافية وكيف تتغلب عليها؟

كثيرًا ما يواجهنا مصطلح الصدمة الثقافية في الكثير من المناسبات أو القراءات. ويزداد استخدامه في وصف حالات الهجرة أو السفر طويل المدة لدول العالم المختلفة. يشير مفهوم الصدمة الثقافية للحالة التي يمر بها الفرد الذي ينتقل من بيئة اجتماعية لبيئة اجتماعية جديدة ومختلفها عن تلك التي نشأ بها. وتتميز هذه الحالة بعدة صفات ومراحل سنتعرف عليها في هذا المقال.

تعريف الصدمة الثقافية

تعرف الصدمة الثقافية بأنها الأزمة التي يمر بها أي فرد عند انتقاله من بيئة اجتماعية لبيئة جديدة ومختلفة، وتتمثل في مشاعر عدم اليقين والارتباك والقلق التي يمر بها الفرد. وهذا الأمر طبيعي عند مرور أي شخص بتجربة جديدة في مكان جديد. وقد تحدث هذه الصدمة للشخص عند الانتقال من مدينة لأخرى أو من بلد لآخر. هذه الصدمة ليست مرضًا بالضرورة، إلا أنها تمتلك آثارًا سلبية على الفرد، مثل القلق العام، واضطرابات النوم، والاكتئاب.

مراحل الصدمة الثقافية حسب نظرية أوبرغ

اقترح كاليرفو أوبرغ نموذجًا عن التكيف الثقافي وقام بتقسيمه للمراحل الآتية:

شهر العسل Honeymoon

تسمى المرحلة الأولى من مراحل التكيف الثقافي باسم شهر العسل، وفي هذا المرحلة يشعر الفرد بالسعادة ببيئته الجديدة. وينعم بمغامرة ممتعة، ولكن تنتهي هذه المرحلة بشكل سريع غالبًا، وبسبب هذه المرحلة لا يلاحظ الأشخاص الذين يسافرون لوقت قصير الصدمات الثقافية.

المفاوضة Negotiation

كما تسمى هذه المرحلة بمرحلة الشك وانعدام اليقين، أو مرحلة الإحباط. وتبدأ هذه المرحلة بعد 3 أشهر تقريبًا من عملية الانتقال، وتتصف بأنها من أصعب المراحل. ففي هذه المرحلة تبدأ الاختلافات الثقافية، وحاجز اللغة، بإثارة أعصاب الشخص، ويدرك فيها الفرد أن هذه ستكون حياته الجديدة. ويؤدي ذلك الأمر لشعور شديد بالغضب والقلق والإحباط. وفي هذه المرحلة تتلاشى جمالية المغامرة الجديدة التي يشعر بها الفرد في شهر العسل، ويبدأ بالحنين والتوق لبلده وحياته القديمة.

التكيف Adaptation

تبدأ هذه المرحلة بعد انتهاء إحباط مرحلة الشك واليقين. والطريقة الأفضل لخروج من هذه المرحلة هي اتباع الروتين، فالروتين يساعد في تقبل المرحلة وتجاوزها. تمر مراحل الصدمة ببطء، لذلك من المهم تذكر أن التعافي منها يحدث تدريجيًا. وقد يعود المرء إلى مرحلة الشك واليقين، ذلك إذا ما استسلم لشعوره بالحنين للوطن حتى بعد أن يتكيف.

التقبل Acceptance

المرحلة الأخيرة يمكن اعتبارها مرحلة التعافي، حيث في هذه المرحلة يتقبل الشخص أن هذه حياته الجديدة، ويشعر بالراحة في بلده الجديد ويتقبل وجوده فيه بكل سرور. ليست بنفس السعادة التي يشعر بها الفرد في مرحلة شهر العسل، لكنها مرحلة أكثر استقرارًا ومستمرة لفترات أطول. ويشعر الفرد بالراحة في بلده أو بيئته الجديدة. كما يصبح لديه شعور بالانتماء. هذا لا يعني أنه سوف يفهم جميع العادات والتقاليد في بلده الجديد، ولكنها المرحلة التي ستساعده على فهم المجتمع أكثر والانتماء له والشعور بالراحة فيه.

أعراض الصدمة الثقافية

ينتج عن الصدمات الثقافية عدة أعراض تظهر على الفرد ومنها:

  • الشعور بالحنين الشديد للوطن.
  • شعور بالعجز.
  • العزلة الشديدة.
  • الارتباك الشديد.
  • الاكتئاب والقلق.
  • اضطرابات في النوم.
  • مشاكل في التكيف الاجتماعي.
  • جنون ارتياب “بارانويا”.

تجاوز أزمة الصدمة الثقافية

يمكن لأي شخص تخفيف آثار الصدمات الثقافية وذلك من خلال:

  • الانفتاح والتعرف على الثقافة الجديدة ومحاولة الاستمتاع بميزاتها.
  • الابتعاد عن العزلة والانغماس في التفكير ومقارنة البيئة الجديدة بالقديمة.
  • يُنصح بتدوين يوميات لتجربة الشخص، والتركيز على تدوين التجارب الإيجابية في البيئة الجديدة.
  • يجب طلب المساعدة من المختصين في حال زادت حدة هذه الصدمات.

إن الصدمات الثقافية حالة طبيعية وشائعة جدًا، ولا شك أنها صعبة على أي شخص، لكنها مراحل سوف يمر بها أي مهاجر أو مغترب. وعند تفهم الحالة وتقبل شعور الغربة يتمكن الفرد من تقليل حدة هذه الصدمة وتجاوزها بسرعة وسهولة أكبر.

المصادر:
1- investopedia
2- iresearchnet
3- anthropologymatters

ما هو علم البروتينات وما أنواعه وتطبيقاته؟

يتناول «علم البروتينات – Proteomics» دراسة للبروتينات بشكل واسع النطاق. وقد تمت صياغة مصطلح الـ «Proteomics» لأوّل مرة في عام 1995، ويوجد تعريفان لهذا المصطلح، الأول، التعريف الكلاسيكي يقصر التحليل واسع النطاق للمنتجات الجينية على الدراسات التي تشمل البروتينات فقط. أمّا الثاني، فيجمع بين دراسات البروتين والتحليلات التي لها قراءات جينية مثل تحليل mRNA والجينوم داخل الخلية وهو الأكثر شمولًا. [1]
بالمحصلة الهدف من هذا العلم هو الحصول على رؤية شاملة ومتكاملة من خلال دراسة جميع بروتينات الخلية بدلاً من كل بروتين على حدى. وانطلاقًا من التعريف الشامل، فإن العديد من مجالات البحث والدراسة أصبحت تحت عنوان علم البروتينات.

أنواع الدراسات في مجال علم البروتينات

توصيف البروتين

وهي الدراسة الكمية للتعبير البروتيني بين العينات التي تختلف عن بعضها ببعض المتغيرات. من خلال هذا النوع من الدراسات يمكن مقارنة التعبير البروتيني للبروتين بالكامل ضمن العينة الواحدة أو البروتينات الفرعية بين العينات. ويمكن لمعلومات هذه الدراسات تحديد البروتينات الجديدة المسؤولة عن نقل الإشارة أو تحديد البروتينات الخاصة بمرض معين.

هيكلية البروتينات

هي الدراسات التي تهدف إلى رسم خريطة بنية مجمعات البروتين أو البروتينات الموجودة في عضية خلوية معينة باسم «خريطة الخلية – Cell Map». والخريطة الخلوية هي عبارة عن مجموعة من البيانات التي تحدد نوع البروتينات الموجودة ضمن الخلية و تحديد مكانها. في حال وجودها والتي يمكن عرضها بشكل مرئي لتسهيل التحليل.


البروتينات الوظيفية

يسمح هذا النهج بدراسة مجموعة مختارة من البروتينات وتوصيفها ويمكن أن توفر معلومات مهمة حول إشارات البروتين أو آليات المرض أو تفاعلات البروتين مع الأدوية. عن طريق عزل البروتينات لدراستها وظيفيًا بشكل منفرد ومعرفة تأثيراتها. [2]

تكنولوجيا علم البروتينات

مع تقدم التكنولوجيا تقدمت الأساليب ضمن هذا المجال وازداد تعمقنا في البروتينات بشكل أكبر، ولكن حتى الآن انحصرت الأبحاث ضمن ثلاث محاور، وهي:

  • فصل وعزل البروتينات

عند دراسة البروتينات، فلا مفر من مصادفة تراكيب وخلائط معقدة للبروتين لذلك، يجب أن توجد طرق لحل خلائط البروتين هذه إلى مكوناتها الفردية بحيث يمكن عزل البروتينات وتحديدها وتمييزها. لذلك، أحد محاور هذا العلم هي إيجاد تقنيات فصل جديدة وتطويرها. وأكثر طريقتين استخدامًا للعزل هما « الرحلان الكهربائي – Electrophoresis»، واستخدام جيل بولي أكريلاميد الكهربائي.

  • تحصيل معلومات عن بنية البروتين

إحدى الطرق المبكرة المستخدمة لتحديد البروتين هي « تسلسل إدمان – Edman Sequencing»، للحصول على سلاسل الأحماض الأمينية. لكنها تعد ذات استخدام محدود ضمن هذا المجال. أيضًا لدينا طريقة « قياس الطيف الكتلي – Mass Spectrometry »، وهي طريقة تعطينا معلومات أكثر حول بنية البروتين، مثل كتل الببتيد أو تسلسل الأحماض الأمينية بالإضافة لتحديد مواقع البروتين بدقة.

  • استخدام قواعد البيانات

تسمح قواعد البيانات باستخدام المعلومات الهيكلية للبروتين التي يتم حصادها من تسلسل إدمان أو قياس الطيف الكتلي بتحديد البروتين. والهدف من البحث في قاعدة البيانات هو التمكن من التعرف بسرعة ودقة على أعداد كبيرة من البروتينات باستخدام البرامج الحاسوبية

تطبيقات علم البروتينات

تطبيقات البروتينات عديدة ومتنوعة ومن أهمها:

  • العلاج الشخصي: ونعني بالعلاج الشخصي تكييف علاج لكل مريض بناءً على تركيبته الجينية، وذلك لتحسين الفعالية وتقليل الآثار الجانبية. في حين أن علم الجينوم وعلم الاستنساخ كانا المحور الرئيسي لمثل هذه الدراسات، فمن الممكن أن تضيف بيانات البروتينات بعدًا إضافيًا لإنتاج مثل هكذا علاجات.
  • اكتشاف العلامات الحيوية: إذ يمكن تشخيص بعض الأمراض وتقييم استجابة المرضى للتدخلات العلاجية مثل زرع الخلايا الجذعية. والعلامات الحيوية هي مواد قابلة للقياس في الجسم وتدل على بعض الظواهر مثل المرض أو العدوى.
  • اكتشاف الأدوية وتطويرها: إذ تساعد دراسة البروتينات على تحديد حركة الأدوية داخل الجسم ودراسة والتفاعلات بين المضيف والجسم الممرض لتحديد المؤشرات الحيوية، وإجراء تحقيقات على مستوى النظام المناعي بشأن عمل الأدوية وسمّيتها ومقاومتها وفعاليتها.[3]

المتوقع أن تتطور طرائق تحليل البيانات البروتينية بسرعة إلى جانب التطورات المتوقعة في التقنيات الأخرى، مما سيعطي المجال الطبي دفعة قوية للأمام.

المصادر:

[1] EBI

[2] Science Direct

[3] Technology Networks

 

لماذا يهدد تلوث الهواء حياة الملايين الآن؟

سبعة ملايين شخصًا حول العالم يفقدون حياتهم كل عام نتيجة لتلوث الهواء، ووفقًا لتقرير منظمة الصحة العالمية فإن تسعة من كل عشرة أشخاص يتنفسون هواءًا ملوثًا،[1] ويعد تلوث الهواء واحدًا من أكبر عوامل الخطر للموت المبكر في العالم، إذ يعاني أولئك الذين يعيشون في البلدان المنخفضة والمتوسطة الدخل أكثر من غيرهم، [2] ووفقًا لأحدث تقرير عن حالة الهواء العالمي والصادر في عام 2019  فإن ما يقرب من 4.5 مليون شخص فقدوا حياتهم نتيجة لتعرضهم لهواءًا ملوثًا.

الضباب الدخاني والسخام

هذان هما أكثر أنواع تلوث الهواء انتشارًا، يحدث الضباب الدخاني عندما تتفاعل الانبعاثات الناتجة عن احتراق الوقود الأحفوري مع ضوء الشمس، كما يتكون السخام من جزيئات صغيرة من المواد الكيميائية أو الدخان أو الغبار أو المواد المسببة للحساسية والتي تكون على شكل غاز أو مواد صلبة ويتم حملها في الهواء.

يمكن أن يؤدي الضباب الدخاني إلى حدوث العديد من الأعراض كتهيج العينين والحلق وإلحاق الضرر بالرئتين، خاصةً بين الفئات العمرية الخاصة كالأطفال وكبار السن، أوالأشخاص الذين يعملون أو يمارسون الرياضة في الهواء الطلق. بالنسبة للأشخاص الذين يعانون من الربو أو الحساسية، فمن الممكن أن تؤدي هذه الملوثات إلى زيادة حدة الأعراض، أوحدوث نوبات الربو.

وبشكل خاص تعتبر أصغر الجزيئات المحمولة في الهواء في السخام ، سواء كانت غازية أو صلبة، خطيرة للغاية، لأنها يمكن لها أن تخترق الرئتين ومجرى الدم وتؤدي إلى تفاقم التهاب الشعب الهوائية، وتؤدي إلى نوبات قلبية،. ففي عام 2020 ، أظهر تقرير صادر عن كلية الصحة العامة بجامعة هارفورد أن معدلات الوفيات الناجمة عن فيروس كورونا في المناطق التي يزيد فيها تلوث السخام كانت أعلى منها في المناطق التي يقل فيها التلوث قليلًا، مما يدل على وجود علاقة بين الموت والتعرض طويل الأمد للجسيمات.[3]

ملوثات الهواء الخطرة

يشكل عدد من ملوثات الهواء مخاطر صحية خطيرة، والتي من الممكن أن تكون قاتلة في بعض الأحيان،  ومن أكثرها شيوعًا الزئبق والرصاص والديوكسينات والبنزين، فعلى سبيل المثال يمكن أن يسبب البنزين المصنف على أنه مادة مسرطنة من قبل وكالة حماية البيئة، تهيج العينين والجلد والرئتين وذلك على المدى القصير ومن الممكن أن يسبب اضطرابات الدم وذلك على المدى الطويل.

يمكن أن تؤثر الديوكسينات، الموجودة بكميات صغيرة في الهواء، على الكبد وتضر بالجهاز المناعي  العصبي والغدد الصماء، كما يهاجم الزئبق الجهاز العصبي المركزي.

وبالنسبة للرصاص فمن الممكن أن يؤدي إلى تدمير أدمغة الأطفال، وحتي التعرض إلى الحد الأدني منه من الممكن أن يؤثر على معدل ذكاء الأطفال وقدرتهم على التعلم.

الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات هي واحدة من المركبات السامة والتى تنتج عن عوادم المركبات ودخان حرائق الغابات، ومن الممكن أن تؤدي إلى تهيج العينين والرئة ومشاكل الدم والكبد وحتي السرطانات، ففي إحدى الدراسات أظهرت النتائج أن أطفال الأمهات المعرضات لمركبات الهيدروكربونات أثناء الحمل، أكثر عرضة لاضطرابات فرط الحركة ونقص الانتباه.[4]

حقائق وأرقام

تشير نتائج إحدي الدراسات التي نشرت بمجلة “ذا لانسيت” إلى أن ثاني أكسيد النيتروجين يتسبب في حدوث ما يقدر بنحو 1.8 مليون حالة إصابة بربو الأطفال سنويًا، وخاصة في المناطق الحضرية، كما أشارت إلى أن الهواء النظيف يجب أن يكون جزءًا مهمًا من الاستراتيجيات التي تهدف إلى الحفاظ على صحة الأطفال.

ووفقًا لاحدى الدراسات التي نشرت بمجلة أبحاث البيئة فإن التعرض للجسيمات الدقيقة كان مسؤولًا عن حوالي 8.7 مليون حالة وفاة على مستوي العالم وذلك خلال عام 2018.[5]

تلوث الهواء وتغير المناخ

يؤدي تلوث الهواء بغاز ثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الأخرى إلى حدوث موجات الحر الشديدة والقاسية والتي تؤدي إلى زيادة الوفيات في بعض الأحيان كما تتسبب في انتشار الأمراض والآفات.

وبحسب المجلس القومي للبحوث فإنه لا بد من اتخاذ خطوات أولية للتقليل من كمية غازات الدفيئة، كما أوضح المجلس النرويجي للاجئين أنه كلما أسرعت الجهود للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري كلما قلت المخاطر التي يشكلها تغير المناخ.[6]

المراجع

(1),(3)nrdc

(2)who

(4)sciencedirect

(5)thelancet

(6)epa

كيف تأثر الغرب بعمارة الحضارة الإسلامية؟

هذه المقالة هي الجزء 14 من 14 في سلسلة تاريخ مغامرة العرب في بلاد الأندلس

طوال القرون الماضية ظل اتهام المسلمين بسرقة الحضارة الغربية، وبالسرقة عمومًا. حتى أنهم لقبوا قديمًا من قبل الأوروبيين بـ “Saracenes”، وهي كلمة لم تعد مستخدمة في عصرنا الحالي، رجح البعض اشتقاق تلك الكلمة من السارقين. وظل المسلمون ينادون بذلك اللقب بدلًا من أن ينادوا فقط بالمسلمين “Muslims”. ولكن ماذا لو كان العكس صحيحًا، وكانت الحضارة الغربية هي من سرقت بالفعل من الحضارة الإسلامية. فهل تأثر الغرب بعمارة الحضارة الإسلامية؟

ربما قد سمعت عن العصور المظلمة التي عانت منها الدول الأوروبية. ولكن هل سمعت بأن العصور الأوروبية المظلمة هي ذاتها العصور الذهبية الإسلامية. خاصة في كلٍّ من إسبانيا وصقلية، كما ذكر المهندس المعماري الإنجليزي كرستوفر رن. قد كان العالم الإسلامي رائدًا في كافة المجالات، مثل الأدب، والطب، والهندسة، والعمارة، ومجالات أخرى لا عد لها ولا حصر. وكانت العمارة في الشرق في غاية التميز والإبداع، وكانت كذلك دقيقة في التفاصيل، ثابتة في التشييد. ولذلك أثبتت العمارة في الشرق جدارتها حتى يومنا الحالي في العديد من البنايات الشهيرة حول العالم.

كيف انتقلت الحضارة الإسلامية إلى الغرب؟

وصول الحضارة الإسلامية إلى أوروبا

تميزت العمارة العربية والإسلامية بدقة الأشكال الهندسية المكوّنة لمبانيها، وكذلك تعقيد تركيبها وتشكيلها لأسطح كنائسها ومسجادها. وأثرت العمارة العربية قديمًا في القوط ومن ثم الأوروبيين والأمريكيين، ولكن كيف انتقلت العمارة من الشرق إلى الغرب؟ لا شك أن الأمويين كانوا بوابة الغرب على الشرق بداية من إسبانيا، حيث نقل المعماريين والعلماء، وكذلك الأدباء ثقافتهم إلى الأندلس. إذ كانت الأندلس تحت الحكم الإسلامي لمدة 800 عام. لم تكن تلك القرون بالبسيطة، ولم تمر مرور الكرام، بل أثرت وتأثرت، مما أدى إلى تناغم بين الشرق والغرب في العديد من المجالات. وكان أحد أبرز مظاهر التأثر والتي لازالت قائمة حتى يومنا هذا هي العمارة.

نقل المعماريون العرب الأشكال المختلفة للأقواس، كالقوس المدبب المستخدم في مسجد قبة الصخرة، والذي تأسس في عهد عبدالملك بن مروان في الدولة الأموية. ولم يكن القوس المدبب وحده ما تم نسخه، بل العديد من الأقواس وأشكال القباب وتركيبات الأسقف. وكان التأثير الأكبر في عهد دولة عبدالرحمن الداخل، والتي حظت فيها الأندلس بلقب العصر الذهبي. إذ انتقلت أساليب العمارة من إسبانيا إلى جنوب فرنسا، كما في بعض الكنائس الكاثوليكية والأضرحة. ويذكر كذلك في التاريخ أن الملوك الإسبان ذاتهم، كانوا يستعملون البنائيين المسلمين والمعماريين لتشييد قصورهم، مما أبقى على المدجنين حتى بعد أن انتهى الحكم الإسلامي لإسبانيا. وكان لاستعانتهم بالبنائيين المسلمين دليلًا واضحًا على تأثر الغرب بالحضارة والعمارة الإسلامية. وكذلك ثقتهم في جودة صنيعهم.

دور مدينة طليطلة في نشر الحضارة الإسلامية

وكانت طليطلة هي أول مدينة إسبانية يقوم القشتاليين باستعادتها عام 1085م، وأصبحت تستقطب العلماء والفلاسفة من كل مكان. حيث اشتهرت طليطلة في تلك الفترة بترجمة العديد من المخطوطات الإغريقية التي ترجمها وحافظ عليها المسلمون في عصرهم الذهبي إلى العربية ترجمةً إلى الإسبانية واللاتينية. فكانت طليطلة سبيل لاستعادة العلم، وتطوير أوروبا بعد ما عانته من عصور مظلمة. كما تُرجمت المخطوطات والابتكارات الإسلامية والتي توصل إليها العلماء المسلمين في مجالات مختلفة.

دور الحروب الصليبية في انتقال الحضارة الإسلامية

كان كذلك للحروب الصليبية دورٌ في نقل أساليب العمارة والبناء إلى أوروبا بعد عودة الحملات الصليبية، وما كان مثيرًا للسخرية. هو تسميتهم للمسلمين في تلك الفترة بـ “Saracenes”، وهي وصف ساخر مشتق من الكلمة العربية سارقين. ولم تكن الحروب فقط هي من نشرت أساليب العمارة الإسلامية والعربية في أوروبا، ولكن كان للتجارة أثرٌ في تبادل الثقافات. فكانت الموانئ بين مصر وبلاد الشام والعراق وإيطاليا شاهدة على نقل الحضارة العربية والإسلامية إلى بلاد الغرب.

كيف وصلت العمارة الإسلامية إلى أمريكا الشمالية؟

وبعد أن انتقلت الأساليب المعمارية إلى دول أوروبا، وخاصةً إلى إسبانيا، انتقلت إلى أمريكا الشمالية عن طريق الإسبان المهاجرين إلى المكسيك في نهاية القرن 15. وبعد ذلك في القرن 18 و19 إلى كاليفورنيا وأريزونا، ولكن تلك المرة عن طريق البعثات الكاثوليكية التي أرسلت من إسبانيا. وحتى يومنا الحالي فإن أسس العمارة الإسلامية التي سميت بشكلٍ خاطئ ومضلل باسم الأساليب القوطية، مؤثرة في العمارة الغربية. ليس فقط في المنشآت الدينية والأضرحة، بل كذلك في الجامعات العالمية المرموقة. ومن الجدير بالذكر أن العديد من المعماريين في الغرب لا زالوا يعترفون بفضل العمارة الإسلامية القديمة على العمارة في الماضي والحاضر.

ما هي أشهر المعالم التي تأثرت بأساليب العمارة الإسلامية؟

تميزت العمارة القوطية الحديثة ببعض السمات التي كانت نشأتها الشرق في الأساس، وكان من أبرز تلك السمات هي القوس المدبب. والذي ظهر لأول مرة في مسجد قبة الصخرة قبل أن يتم نقل ذلك الأسلوب إلى أوروبا. وهناك القوس الثلاثي، والذي تبنته القوطية كدلالة على الثالوث المقدس في كنائسها وأضرحتها. وعلى النقيض كانت كنيسة آيا صوفيا في تركيا ذات أقواس مستديرة، وتحولت بعد ذلك لمسجد في العهد العثماني. مما يؤكد على أن الأقواس المدببة ذات أصل عربي إسلامي.

ولا ينكر مهندسو أوروبا في يومنا الحالي أن الأقواس المدببة الظاهرة في الكنائس والأضرحة والعديد من الأبنية الأوروبية اليوم، ذات أصل إسلامي. كما تميزت كذلك بارتفاع أبنيتها وقبابها، وأعمدتها الشاهقة صغيرة القطر، على خلاف الأساليب القوطية القديمة، فهل يحق للعالم نسب تلك الأساليب للقوط. مع العلم أنها ظهرت في منشآتهم في القرن 10 الميلادي، أي بعد أن استخدمها العالم الإسلامي أولًا؟

القوس الدائري – القوس المدبب
القوس المدبب – قبة الصخرة

كتب كرستوفر رن في محاولته لإثبات أصل العمارة الإسلامية خلفًا لوالده رن، حيث كان رأيه أن تلك التسمية الخاطئة تظلم العمارة الإسلامية، والتي يرى أنها أتت نتيجة لابتكار المسلمين مثلًا للأشكال الدائرية للأعمدة والأسقف، مخالفة لشكل الصليب المسيحي، والأساليب اليونانية التي اعتبرها المسلمون وثنية. كما اهتموا بالتزيين عن طريق الخطوط والأشكال الهندسية، لا الرسومات والمنحوتات التي كانت تميز الكنائس مثلًا. فكان من وجهة نظره أن قيام المسلمين بالمبادرة بإنشاء المساجد في كل مدينة يحكمونها قد ساهم في وضع بصمتهم المعمارية المميزة والمخالفة. وقد استعملها القوط بعدهم في أعمدتهم المتماثلة وأسقفهم الدائرية.

الأسقف والقباب

استلهمت أوروبا طرق بناء الأسقف والقباب من مصر وسوريا، حيث كانت المواد المستخدمة للأسقف كالرخام مثلًا شحيحة بسبب الحرب. فاستخدموا مواد أقل في الوزن لتساعد في تصميم الأسقف المرتفعة. وبعد أن انتهت الحروب الصليبية، أخذوا معهم ذلك الأسلوب الذي وجدوه فعالًا في بناء أسقف للكنائس بإتقانٍ وكفاءة عالية. وكان رأي رن في الأقواس المدببة، أنها أكثر ثبات عن تلك المدورة، وأنها تحتاج لأحجار أقل لتثبيت البناية، كما أنها تستطيع تحمل طبقة أخرى من الحجارة. فكان من أشهر الأماكن المبنية على الطراز الإسلامي هي تلك في فيينا وسانت ستيفن، وكاتدرائية ستراسبورغ بارتفاع عمودي. والتي بنيت بسرعة وارتفاع أشهق من تلك التي بنيت على الطراز الروماني الأفقي، والثقيل في تركيبه وبناءه.

القوس المدبب – كاتدرائية ستراسبورغ

مسجد قبة الصخرة و العمارة الغربية

ويعتبر مسجد قبة الصخرة رمز للهيمنة الإسلامية في القدس، حيث كان تصميم المسجد مختلفًا عن باقي تصاميم المنشآت الدينية. فكان القوس المدبب والقوس الثلاثي من أهم السمات الملحوظة في هندسة المسجد، والتي أثرت بشكلٍ كبير في العمارة حول العالم. ومن ثم أنشئت العديد من الكنائس والأضرحة على تلك الشاكلة، بل وبالعكس قامت الحضارة المسيحية بالتطوير والابتكار باستخدام تلك الأسس المستقاة من الحضارة الإسلامية. وأبدع المعماريون في استخدام أساليب وأنماط الهندسة التي تعلموها في الشرق الأوسط، وشيّدوا كاتدرائيات في غاية الجمال. ومن الأمثلة على ذلك كاتدرائية نوتردام في باريس.

القوس الثلاثي – حرم الأقصى
القوس الثلاثي – كاتيدرائية نوتردام

كما كان القوس المدبب في جامع ابن طولون في مصر من أبرز سماته الهندسية، والذي تأثر به أحد الأساقفة البندكتيين عند زيارته لمصر. كما حاز تصميم مسجد بن طولون على إعجاب رئيس دير كلوني الفرنسي، لذلك أمرا ببناء أديرتهم وكنائسهم على نفس الشاكلة، بل واستقدموا العمالة ذاتها، لضمان دقة التصميم. وإثر ذلك، تحولت الأقواس في الطراز الإسلامي إلى صيحةٍ في تلك الفترة، حتى أن الكنائس أصبحت ذات نوافذ بأقواسً مدببة وثلاثية. ومن أبرز تلك الكنائس هي كاتدرائية كانتربري في إنجلترا. حيث استخدم المهندسون الأقواس الثلاثية في واجهة تلك الأيقونة المعمارية.

ويعتبر المسلمون هم أول من استعمل الأضلاع المنحنية في أسقف مساجدهم وقصورهم، وهي إحدى الأساليب الهندسية المعقدة. وبعد أن انتقل ذلك الأسلوب المعقد إلى البنائين المسيحيين، طوروه حتى وصل لأقصى درجات نضجه في سقف كنيسة كينجز كوليج شابيل في كامبردج. وأبدع المعماري كرستوفر رن في استخدام ذلك الأسلوب لبناء كاتيدرائية سانت بول.

تشكيل الأسقف بالمنحنيات

القوس الخماسي

طور المسلمون بعد ذلك القوس الثلاثي إلى القوس الخماسي، كما هو في جامع قرطبة بالأندلس. ومن ثم طور إلى الأقواس المتعددة في القوس ذاته. والتي أضافت الجمال على المساجد والقلاع الإسلامية. والتي استخدمها بعد ذلك المعماريون في الكناس والأضرحة، وكانت تلك الأساليب البسيطة ديليل على تأثر الغرب بالحضارة الإسلامية في الأندلس والعمارة التي أثبتت صلابتها على مر العصور.

القوس الخماسي – مسجد قرطبة

ولا يمكننا اعتبار ما حدث سابقًا سرقة للحضارة، وإنما هي تبادل ثقافي وتأثر بالغير، وما لا يمكن إنكاره كذلك هو أن أساليب العمارة الإسلامية لم تنشأ من العدم. ولكنّها تأثرت بالحضارات السابقة كالحضارة البيزنطية، والفارسية، والحضارة اليونانية التي سبقت الإسلام. وقد قام المسلمون بتطويرها وتحديث أساليبها.

وسواءً تبادلت الحضارات التأثير نتيجة لحرب، أو تجارة، أو هجرةٍ واستيطان، فإن تبادل الثقافات هو ما يساعد على تطورها والإبداع فيها. ولو كان إحدى اشتقاقات كلمة Saracenes قد يكون مشتقًا كذلك من كلمة شرقيين، فمن غير العدل وصف ما حدث بالسرقة، ولكن بالتأكيد ساهمت الحضارة الإسلامية في تشكيل الحضارة الغربية. ولا يمكن إنكار تأثر الغرب بالحضارة والعمارة الإسلامية. وأن تبادل الحضارات والانفتاح الثقافي ووضع الهوية هو ما يصنع الحضارة ذاتها.

المصادر:

1-stealing from the saracens: How Islamic Architecture Shaped Europe Book

من هو أبولو في الأساطير اليونانية؟

 من هو أبولو في الأساطير اليونانية؟ «أبولو-Apollo» كان إله النبوة والوحي والموسيقى والأغاني والشعر والرماية والشفاء والطاعون والمرض وحماية الشباب. تم تصويره على أنه شاب وسيم بلا لحية وله شعر طويل ورموز مثل إكليل الزهور وفرع الغار والقوس وجعبة السهام والغراب والقيثارة. كان أبولو ابن زيوس وليتو، وكان الأخ التوأم لأرتميس (إلهة القمر). الأهم من ذلك هو أنه تم التعرف عليه في النهاية مع إله الشمس هيليوس الذي اغتصب مكان الإله الأخير في البانتيون اليوناني. ومع ذلك، ظل أبولو وهيليوس كائنين منفصلين في النصوص الأدبية والأسطورية. [1] [4]

منذ زمن هوميروس وما بعده كان إله المسافة الإلهية، بمعنى أنه أرسل أو هدد من بعيد، فهو الإله الذي جعل الناس يدركون ذنبهم ويطهرهم منه. كما أنه ترأس القانون الديني ودساتير المدن، وتواصل مع البشر من خلال الأنبياء و«وسطاء الوحي-oracles» ليوصل للبشر معرفته بالمستقبل وإرادة والده زيوس. حتى الآلهة كانت تخاف منه، ولم يكن بإمكان سوى والده ووالدته ليتو تحمل وجوده بسهولة. كان لقبه الرئيسي هو «فيباس-Phoebus» ويعني “مشرق” أو “نقي”، وأصبح الرأي السائد أنه متصل بالشمس. [2]

الأساطير:

ولادته

بعد إحدى المغامرات الجنسية المتكررة لزيوس، وجدت ليتو نفسها حاملًا. عندما علمت هيرا الغيورة بحالتها، منعت بشدة ليتو من الولادة في “تيرا فيرما” أو البر الرئيسي أو أي جزيرة. بعد إدانتها من قبل ملكة الآلهة للتجول في الأرض، وجدت ليتو بالصدفة جزيرة ديلوس العائمة المنشأة حديثًا، والتي لم تكن برًا رئيسيًا ولا جزيرة حقيقية، مما سمح لها بالتحايل على أمر هيرا والولادة هناك. بعد ذلك، قام زيوس، الذي ربما يكون قد شارك في تنسيق مثل هذه الاحتمالية الجيولوجية، بتثبيت ديلوس إلى قاع المحيط. أصبحت هذه الجزيرة فيما بعد مقدسة لأبولو. [4]

في رواية أخرى، يُقترح أن هيرا اختطفت إليثيا (إلهة الولادة) من أجل منع ليتو من الدخول في المخاض. خدعت الآلهة الأخرى، المتعاطفين مع محنتها، هيرا لإطلاق سراح إله الولادة من خلال تقديم عقد ضخم من الكهرمان. يفترض كتاب الأساطير أن أرتميس ولدت أولاً ثم ساعدت في ولادة أبولو، أو أن أرتميس ولدت قبل يوم واحد من أبولو في جزيرة أورتيجيا، وأنها ساعدت والدتها في عبور البحر إلى ديلوس في اليوم التالي لولادة توأمها. وُلد أبولو في اليوم السابع من شهر ثارجليون، وفقًا لتقليد جزيرة ديلوس، أو من شهر بيسيوس، وفقًا لتقليد دلفي. كان اليوم السابع واليوم العشرون، أيام القمر الجديد والمكتمل، مقدسين له بعد ذلك. [4]

غضب أبولو

على الرغم من ارتباطه بالموسيقى والسحر والطب، إلا أن شبابه كان مليئًا بالعنف وسفك الدماء. على سبيل المثال، بينما كان أبولو لا يزال شابًا، قتل التنين بايثون الذي عاش في دلفي بجانب نبع كاستاليان. كان الدافع وراء الإله الشاب هو محاولة فريسته اغتصاب ليتو وهي حامل. على الرغم من نجاحه في القتال، كان لابد من معاقبة أبولو على انتصاره، لأن بايثون كان أحد أبناء جايا. [4]

اشتهر أبولو الشاب أحيانًا بقسوته الوحشية. في إحدى الحالات، أمر اللحم بأن ينسلخ من جسد مارسياس، وهو ساتير تجرأ على تحديه في مسابقة موسيقية. كما أصاب الناس بسهامه من الطاعون، وأصاب الإغريق (الذين أهانوا كاهنه كريسيس)، وعلى وجه الخصوص، «نيوبي- Niobe»، التي استهزأت بوالدة أبولو لأن لديها طفلين فقط (أبولو وأرتميس) مقارنة بأطفالها الكثيرين. في الحالة الأخيرة، قتل أبولو وأخته بدم بارد جميع أطفالها. [4]

أدميتوس وأبولو

لعب أبولو عمومًا دور الابن المطيع لزيوس، ولم يحاول أبدًا اغتصاب منصبه (على عكس زيوس الذي أطاح بوالده كرونوس). ولكن حصل بينهما خلاف خطير عندما قتل زيوس «أسكليبيوس- Asclepius»، ابن أبولو، بعد أن استخدم مهاراته الطبية الرائعة لإعادة بشري إلى الحياة. من أجل الانتقام، قتل أبولو الصقاليب،وهم  العمالقة الذين صنعوا صواعق زيوس. تم تهديد أبولو بالإبعاد الدائم لظلام تارتاروس. لحسن حظه، تدخلت والدته نيابة عنه، وأقنعت ملك الآلهة بقبول سنة من الأشغال الشاقة كعقاب بديل. خلال هذا الوقت، خدم أبولو كراعٍ للملك «لأدميتوس- Admetus». عامل أدميتوس أبولو جيدًا، وفي المقابل ، منحه زيوس فوائد عظيمة. على وجه التحديد، ساعد أبولو أدميتوس في الفوز «بألكيستيس- Alcestis»، ابنة الملك بيلياس وأقنع الأقدار لاحقًا بالسماح لأدميتوس بالعيش بعد وقته إذا حل آخر مكانه. [3] [4]

حرب طروادة

على الرغم من أن أبولو لم يكن لاعبًا مركزيًا في الأحداث المحيطة بحرب طروادة، إلا أن تدخله كان حاسمًا في قلب دفة المعركة في أكثر من مناسبة. في إحدى الحالات، أسر اليونانيون الغزاة «كريسياس- Chryseis» (ابنة «كريسيس- Chryses»، كاهن أبولو) ورفضوا إطلاق سراحها. صلى الكاهن المصاب بالحزن إلى أبولو، الذي رد بإطلاق وابل على وابل من سهام الطاعون في المعسكر اليوناني، مما أدى إلى القضاء على العديد من الغزاة. رداً على ذلك، وافق أجاممنون على إعادة الفتاة إلى والدها ، لكنه صادر بعد ذلك «بريسيس- Briseis» (جائزة أخيل) لتكون ملكه. ولّد هذا الفعل الفريد غضب المحارب المستهتر، الذي رفض بعد ذلك القتال في صفوف الجيش اليوناني، مما أسفر عن أحد الأحداث المركزية للإلياذة. [4]

كما قدم مساعدة خاصة لأبطال طروادة هيكتور وأينيس وجلاوكوس، لإنقاذ حياتهم في أكثر من مناسبة بتدخله الإلهي. وقاد جيش طروادة بأكمله في هجوم دمر الجدران الدفاعية للمعسكرات اليونانية، وكان أيضًا مسؤولاً عن توجيه سهم باريس إلى كعب أخيل، مما أسفر عن مقتله. [3]

غراميات أبولو:

على الرغم من جمال أبولو الجسدي، غالبًا ما كان يُصوَّر على أنه سيئ الحظ للغاية في الحب. [4]

عاشقاته

في سرد ​​نموذجي، تم رفض محاولات أبولو للتقرب من الحورية دافني ، ابنة «بينياس- Peneus». على الرغم من أن الإله لم يكن يعلم ذلك، فقد كان سبب افتتانه هو سهم من إيروس، الذي انزعج من أبولو لأنه سخر من مهاراته في الرماية. وليزيد من مرارة انتقامه، أطلق أيضًا سهمًا يسبب الكراهية على دافني، مما تسبب في شعورها بالنفور الشديد. بعد مطاردة حماسية، صلت دافني إلى أمنا الأرض (أو بدلاً من ذلك إلى والدها، إله النهر) لمساعدتها، وتحولت إلى شجرة غار، والتي أصبحت بعد ذلك مقدسة لأبولو. [4]

يستمر فهرس الرومانسيات الفاشلة مع «ماربيسا- Marpessa»، التي اختارت إيداس البشري على أبولو. «كيستاليا- Castilia»، حورية هربت إلى نبع جبلي بدلاً من قبول محاولاته الغرامية. كاساندرا، الذي قدم لها هدية النبوة، رفضته على أي حال وبالتالي لعنت. «كورونيس- Coronis»، الأميرة البشرية التي أنجبت نجل الإله أسكليبيوس، قامت بخيانته مع أمير بشري. ومع ذلك، وعلى الرغم من كوارثه الرومانسية العديدة، فقد نجح الإله في إنجاب العديد من الأطفال، بما في ذلك «تروليوس- Troilius» و«أسكليبيوس- Asclepius» و«أريستايوس- Aristaeus » (الإله الراعي للماشية) و«إيون- Ion»ز. [4]

عشاقه

كانت العلاقات الذكورية لدى أبولو هي الأكثر بروزًا بين جميع الآلهة اليونانية. لقد كان إله «الباليسترا- palaestra»، مكان التجمع الرياضي للشباب (الذي، ليس بالمصادفة، يتنافس فيه الشباب عاريًا)، وكان عشاقه الذكور جميعهم أصغر منه. كان «هياكينثيوس- Hyacinthus»، وهو أمير من إسبرطة، أحد هؤلاء العاشقين الذكور. يقال إن الثنائي كانا يتدربان على رمي القرص عندما أصيب هياكينثيوس في رأسه من قبل «زيفيروس- Zephyrus»، الذي كان يشعر بالغيرة من أبولو وأحب هياكينثيوس أيضًا. عندما مات هياكينثيوس، قيل أن أبولو كان مليئًا بالحزن لدرجة أنه لعن خلوده، راغبًا في الانضمام إلى حبيبه في الموت الأبدي. علاوة على ذلك ، قام بتحويل زيفيروس إلى الريح حتى لا يتمكن أبدًا من لمس أي شخص أو التحدث إليه مرة أخرى. من دماء حبيبه المقتول، يُقال إن أبولو خلق زهرة الياقوتية كذكرى لوفاته. كان مهرجان هياكينثيوس، الذي احتفل بهذه المناسبة، احتفالًا مهمًا في الحياة الدينية الإسبرطية. [4]

عاشق ذكر آخر كان «كيباريسوس- Cyparissus»، سليل هرقل. أعطى أبولو للصبي غزالًا مروضًا كرفيق له، لكن كيباريسوس قتلها بطريق الخطأ برمي الرمح بينما كانت نائمة في الشجيرات. طلب كيباريسوس من أبولو أن يدع دموعه تسقط إلى الأبد. حوَّل أبولو الصبي اليائس إلى شجرة سرو، وهو ما يرتبط بالحزن لأن قطرات النسغ التي تتشكل على الجذع تبدو وكأنها دموع العنبر. [4]

أبولو وولادة هيرميس:

كان أبولو أيضًا أول ضحية لهيرميس، إله اللصوص والمحتالين. عندما ولد الإله الأخير على جبل سيلين في أركاديا، أخفته والدته مايا في كهف، التي كانت تخشى غضب هيرا إذا اكتشفت من هو والد الإله المولود. وهكذا، قامت بلف الرضيع في بطانيات وخبأته بعيدًا، لكن هيرميس الذكي هرب بينما كانت نائمة. بعد ذلك، ركض هيرميس إلى ثيساليا، حيث كان أبولو يرعى ماشيته. سرق الرضيع هيرميس عددًا من أبقاره وأخذها إلى كهف في الغابة بالقرب من بيلوس، ليغطي آثارها. في الكهف، وجد سلحفاة فقتلها، ثم أزال الأحشاء. استخدم أمعاء البقرة وصدفة السلحفاة لصنع القيثارة الأولى. [4]

اشتكى أبولو إلى مايا من أن ابنها قد سرق ماشيته، لكن هيرميس استبدل نفسه بالفعل بالبطانيات التي كانت قد لفته بها، لذلك رفضت مايا تصديق اتهام الإله. تدخل زيوس وزعم أنه شاهد الأحداث وانحاز إلى أبولو. قبل أن يطالب إله الموسيقى بالتعويض، بدأ هيرمس في عزف الموسيقى على القيثارة التي اخترعها. وقع أبولو على الفور في حب الآلة وعرض مبادلة: الماشية بالقيثارة، وشرع في مسامحة الإله الشاب على تجاوزه. ومن ثم، أصبح أبولو سيد القيثارة وابتكر هيرميس «مصفار- syrinx» وهو نوع من الآلات النفخية. [4]

معابد وأماكن مقدسة:

تم بناء معابد تكريماً لأبولو في جميع أنحاء العالم اليوناني، ولا سيما في جزر ديلوس ورودس وفي بتويون وكلاروس. تشمل المواقع التي لا تزال تحتوي على بعض بقايا المعابد العظيمة والمخصصة لأبولو تلك الموجودة في ناكسوس (القرن السادس قبل الميلاد)، حيث لا يزال المدخل الهائل موجود، في كورينث (550-530 قبل الميلاد)، حيث تعطي سبعة أعمدة مبنية «بالنظام الدوري- Doric order» انطباعًا عن ما كان هيكلًا مثيرًا للإعجاب، في ديديما بتركيا (القرن الرابع قبل الميلاد)، والذي كان معبده رابع أكبر معبد في العالم اليوناني، وفي «سيداي- Side» أيضًا في تركيا (القرن الثاني الميلادي) حيث تم ترميم زاوية من واجهته الأنيقة ذات الأعمدة. [3]

على الرغم من ذلك، تجلى حضور أبولو المباشر بين الإغريق في هيكل الوحي في دلفي، والذين تمت استشارتهم لقواهم الخاصة بالتنبؤ والذي كان الأكثر أهمية في العالم اليوناني. وفقًا للأسطورة، أبولو الذي يرغب في الكشف للإنسانية عن نوايا والده زيوس، أنشأ هيكل الوحي في الموقع حيث قتل التنين بيثون. بدأت الألعاب البيثينية اليونانية في الموقع لإحياء ذكرى موت هذا المخلوق الإلهي. تم منح حوامل ثلاثية القوائم وأكاليل الغار كجوائز للفائزين في هذه الألعاب. تشير الثلاثين خزينة التي بنتها مدن مختلفة في دلفي إلى شعبية الإله والملاذ في العالم اليوناني الأوسع مثل آسيا الصغرى. [3]

المصادر:

  1. theoi
  2. britannica
  3. world history
  4. new world encyclopedia

خوارزمية التطور التفاضلي، الخوارزمية المستوحاة من نظرية التطور!

هذه المقالة هي الجزء 8 من 12 في سلسلة أشهر الخوارزميات التحسينية المستوحاة من الطبيعية

خوارزمية التطور التفاضلي أو Differential Evolution، هي مقاربة حدسية heuristic approach للتحسين الأمثل global optimization. هدفها هو إيجاد الحل الأمثل للدالة الهدف، أي القيمة الدنيا لدالة التكلفة، غير الخطية و غير القابلة للاشتقاق في فضاء البحث المعرفة فيه.

تنتمي خوارزمية التطور التفاضلي لعائلة كبيرة من خوارزميات الحوسبة التطورية evolutionary computing algorithms. فمثل عدد من طرق البحث المباشرة المعروفة، مثل الخوارزميات الجينية والاستراتيجيات التطورية، تُسْتهل خوارزمية التطور التفاضلي هي الأخرى بساكنة بدئية، من عدد من الحلول المحتملة. وبالتكرار، يتم تحسين هذه الحلول المحتملة. فتحدث طفرات وانتقاء الأصلح بين الناتج، أي الأفراد الذين يحققون أدنى قيم دالة التكلفة في محاكاة واضحة لآليات التطور البيولوجي.

تتفوق خوارزمية التطور التفاضلي على سابقاتها بقدرتها على التعامل مع المشاكل غير الخطية وغير القابلة للاشتقاق متعددة الأبعاد. ولكونها لا تتطلب إلا عدد قليل من معلمات الضبط، لتوجيه التنفيذ والحصول على نتيجة. وهذه الخصائص جعلت من الخوارزمية أكثر سهولة في التطبيق وأكثر عملية في التنفيذ.

خوارزمية التطور التفاضلي ضد دالة Ackley. في التحسين الرياضي، وتعد دالة Ackley دالة غير محدبة تستخدم كاختبار أداء لخوارزميات التحسين.

أصل ومقارنة

طوّر خوارزمية التطور التفاضلي كلا من رينر ستورن R. Storn و كينيث برايس K. Price بين سنتي 1996 و1997. حيث قاما بنشر مجموعة من الأوراق البحثية عنها خلال هاتين السنتين، وهو ما توجاه بعدها بكتابهما “Differential Evolution – A Simple and Efficient Heuristic for global Optimization over Continuous Spaces”، ومعناه “التطور التفاضلي: حدسية بسيطة وفعالة للتحسين الأمثل في الفضاءات المستمرة.”

وتعد خوارزمية التطور التفاضلي خوارزمية بحث تصادفية لا تستعمل المشتقات، و ذات قابلية للتنظيم الذاتي. مايجعلها مناسبة لمواجهة المشاكل ذات الدوال الهدف غير القابلة للاشتقاق. وتعتمد الخوارزمية في تنفيذها على وضع كل ما تعالجه من متغيرات وقيم على شاكلة متجهات متعددة الأبعاد وقيم عددية حقيقية. وتعالجها بواسطة عمليات مثل التقاطع crossover والتطفر mutation. وهو الشيء الذي يجعلها مشابهة لخوارزميات مثل الخوارزميات الجينية و خوارزميات البحث عن الأنماط.

ولا يقتصر هذا على تشابه فقط، إذ يمكننا اعتبار خوارزمية التطور التفاضلي بديلاً محسنًا للخوارزميات الجينية. بحيث تستعمل هذه الأخيرة معادلات محددة لتحديث الساكنة، ما يمكننا من دراسة هذه الخوارزميات دراسة نظرية.

ألية عمل خوارزمية التطور التفاضلي

معايير الفاعلية

لاعتبار خوارزمية تقليصية ما عملية يتوجب تحقيقها لعدد من الشروط، وهي:

  • القدرة على التعامل مع المشاكل ذات الدوال الهدف غير القابلة للاشتقاق. والمشاكل متعددة الأطوار، أي متعددة الحلول المحلية.
  • التمكن من التعامل مع الدوال الهدف المكلفة حوسبيًا computation intensive.
  • سهولة الاستعمال، أي قلة وسهولة وضع معلمات الضبط.
  • توافرها على خصائص تقارب جيدة، أي تماسك قدرتها على التقارب للحل الأمثل في تجارب مستقلة متوالية.

وتستمد خوارزمية التطور التفاضلي قوتها من حقيقة أنها صممت لتلبية هذه الشروط بالضبط. ما يجعلها أحد أقوى خوارزميات التحسين التطورية وأكثرها تنوعًا ضد المشاكل المستمرة.

الساكنة البدئية

لمعالجة مشكل تحسيني متعدد الأبعاد، عدد أبعاده d، تقوم الخوارزمية أولا بتوليد n حل محتمل. هذه الحلول متوزعة بشكل عشوائي على فضاء البحث المدروس، و نعبر عنها بمتجهات.

تمثل Xi فردا من أفراد ساكنة الجيل t، بحيث نجد i يين 1 و n. تمثل X1,i إلي Xd,i مكونات الفرد i من الجيل t.

كما الخوارزميات الجينية يمكن اعتبار كل فرد من أفراد ساكنة أي جيل مجموعة من الكروموسومات أو الجينات.

العمليات الأساسية في التطور التفاضلي

نجد أن خوارزمية التطور التفاضلي تتكون من ثلاث عمليات أساسية: التطفر mutation، والتقاطع crossover، والانتقاء selection.

التطفر

يتم تنفيذ هذه العملية اعتمادًا على ما يسمى بمخطط التطفر mutation scheme. بحيث لكل متجهة Xi في أي وقت أو جيل، ونقوم باختيار ثلاث متجهات عشوائية أخرى Xp، و Xq، و Xr من نفس الجيل ونقوم بواسطتها بتوليد متجهة مانحة donor vector، كما توضح الصيغة التالية:

بحيث نجد أن F معلمة من معلمات الإدخال، محصورة بين 0 و 2. يطلق عليها في غالب الوقت بالوزن التفاضلي.

نجد أنه من الضروري توفير على الأقل على أربع أفراد ساكنة من أجل توليد المتجهة المانحة donor vector. مبدئيا نجد أن F محصورة بين 0 و 2، لكن عمليا يجب حصرها بين 0 و 1 من أجل فاعلية أعلى.

التقاطع

يُتحكم في التقاطع بواسطة المعامل Cr والذي يسمى بمعامل التقاطع. وهذا الأخير محصور بين 0 و 1. وبالتالي يتحكم في احتمالات التقاطع.
وتوجد طريقتين مختلفتين لتحقيق التقاطع. الطريقة الزوجية والطريقة الأسية.

تقوم الطريقة الزوجية على تحقيق التقاطع ببن كل أفراد ساكنة الجيل الحالي وذلك بتوليد عدد عشوائي ri محصور بين 0 و 1. هذا العدد يتحكم فيما إن كانت المتجهة الناتجة ستأخد مكون من مكونات المتجهة المانحة Vi أو المتجهة Xi، كما توضح المعادلة التالية:

بحيث أن Ui هي الخلف المحتمل للمتجهة Xi للجيل التالي t+1 فإن كانت ملائمة تستبدل سلفها وتستمر إلي الجيل الجديد.

في المخطط الأسي نقوم باختيار مقطع من المتجهة يتكون من عدد من المكونات المتتالية يبدأ عشوائيًا من المكون k ويستمر إلي المكون k+L بحيث L تمثل طول هذه القطعة.

الانتقاء

تتم هذه العملية بنفس طريقة نظيرتها في الخوارزميات الجينية. بحيث يتم ببساطة اختيار الأصلح بين الفرد و خلفه، أي الفرد الذي يحقق القيمة الأدنى لدالة التكلفة بينهما، مثل ما هو موضح في الصيغة التالية:

متحورات خوارزمية التطور التفاضلي

ارتكزت أغلب الدراسات على اختيار المعلمات F، و Cr، و n، وكذلك معادلة التطفر. ففي الحقيقة يمكننا توليد متجهات التطفر بطرق عديدة ومختلفة، ما يأخدنا لوضع مخططات تطفر مختلفة باصطلاح التسمية DE/x/y/z. فتمثل DE اختصارًا لاسم الخوارزمية بالإنجليزية Differential Evolution. كما تمثل x كيفية اختيارنا للمتجهة التي نحورها، ويكون هذا الاختيار إما عشوائيًا rand أو اختيار الأفضل best. وتعبر y عن عدد متجهات الفرق. و z عن خطة التقاطع إما زوجية bin أو أسية exp.

ما يعني أن */DE/Rand/1 هي الخطة الأساسية والتي تتكون من اختيار عشوائي للمتجهة التي سنحورها Rand، و متجهة فرق واحدة 1، مع مخطط زوجي أو أسي *.

بحيث تمثل DE/Rand/1/Bin معادلة التطفر:

عند استبدال Xp ب Xbest نجد أن معادلة التطفر أصبحت على شكل:

كما أنه لايوجد سبب يمنعنا من استعمال أكثر من متجهة فرق واحدة. فباستعمال متجهتين والحل الأفضل في الجيل الحالي نجد:

وباختيار حل عشوائي ومتجهتين نجد:

يمكننا بالطبع أخد F1 = F2 إن أردنا تبسيط المعادلة. فباتباع نفس النهج يمكن تعميم هذه المتحورات باستعمال معادلة واحدة:

اختيار معلمات الضبط

يعتبر اختيار معلمات الضبط أمر جد مهم. بحيث أثبتت كل من الملاحظات التجريبية والدراسات البارامترية أن هذا الضبط يجب أن يتم بشكل مدروس من أجل تحقيق نتائج جيدة. ونجد أن عامل القياس F هو الأكثر حساسية، فرغم كون النظرية تتيح اختياره بين 0 و 2 نجد أن التجربة تحتم اختياره بين 0 و 1 وذلك من أجل الحصول على استقرار مناسب وكفاءة في التنفيذ. بالتجربة والخطأ تم التوصل إلي أن القيم الأفضل هي بين 0.4 و 0.95، و القيمة البدئية الملائمة هي بين 0.7 و 0.9.

يمكن اختيار معامل التقاطع Cr بين 0.1 و 0.8 مع 0.5 قيمة بدئية مناسبة. كما من الأفضل اختيار حجم الساكنة بالاعتماد على عدد أبعاد الفضاء المدروس. ففي فضاء ذو d بعد اختيار حجم ساكنة بدئي بين 5d و 10d مناسب جدا. قد يعد هذا مشكلا بالنسبة للمسائل ذات فضاءات البحث ذات أبعاد كثيرة ما يعني أنه لا مشكل في استخدام حجم ساكنة مستقل أولا من أجل اختبار الأداء.

مصادر

  1. Machine Learning Mastery
  2. Science Direct

ما هي اللوغاريتمات وما تطبيقاتها؟

ما هي اللوغاريتمات وما تطبيقاتها؟

هل تتذكر العمليات الحسابية مثل القسمة المطولة أو عملية الضرب التي تتكون من ضرب رقم أو أكثر في رقمين أو ربما أكثر. والتي قد تكون عقدة في حياة البعض من الطلاب في المرحلة الإبتدائية تحديدًا لوقتنا هذا. حيث أجرى العلماء عامة وعلماء الرياضيات خاصة، حساباتهم بتلك الطرق لمئات السنين والتي كانت تستغرق منهم وقتًا طويلًا. إضافةً إلى الاحتمالية في الخطأ. وقد استُبعدت هذه العمليات من علوم كثيرة لهذا السبب على سبيل المثال علم الفلك والملاحة وغيرها. لكن اكتشاف اللوغاريتمات حل مشكلة عدم الدقة وأحدث ثورة. وفي هذه المقالة سنناقش المعادلات اللوغاريتمية والتي هي جزء من سلسلتنا عن أشهر المعادلات الرياضية  في التاريخ

كيف ظهرت اللوغاريتمات؟

ظهرت اللوغاريتمات من خلال مقارنة المتواليات الحسابية والهندسية. حيث يشكل كل حد نسبة ثابتة مع الذي يتبعه. فمثلًا:

.. 1/1000, 1/100, 1/10, 1, 10, 100, 1000 ..

في المتتالية الهندسية السابقة، النسبة المشتركة هي 10.

والآن لاحظ هذه المتتالية:

… 3, 2 ,1 , 0, 3- ,2- ,1- …

هنا الفرق المشترك هو 1، وهذه هي المتتالية الحسابية -التي تعتمد على الفرق والجمع-،  على عكس المتتالية الهندسية -التي تعتمد على القسمة والضرب-.

كذلك يمكن كتابة التسلسل الهندسي للمتتالية الأولى على النحو التالي:

فضرب رقمين في المتتالية الهندسية مثل 10/1 و100، سيساوي جمع الأسس للنسبة المشتركة 1- و2؛ للحصول على:

وبالتالي يتساوى الضرب مع الجمع، لكن على الرغم من ذلك فإن المقارنة الأصلية بين المتتاليتين لم تستند على أي استخدام صريح للتدوين الأسي. لذا نشر عالم الرياضيات السويسري «جوست بورجي-Joost Burgi» عام 1620 أول جدول يستند على مفهوم ربط المتتاليات الهندسية والحسابية.

عالم الرياضيات السويسري جوست بورجي

من هو مكتشف اللوغارتيمات؟

نشر عالم الرياضيات الاسكتلندي «جون نابير-John Nabier-» عام 1614 جدوله الخاص باللوغاريتمات، حينها أحدث هذا الاكتشاف ثورة في العمليات الحسابية. كذلك وبشكل مستقل، يُقال أن عالم الفلك الشهير يوهان كيبلر اكتشف اللوغارتيمات أيضًا. لكن نابير هو من نشر أولًا. وكان هدف نابير المساعدة في مضاعفة الكميات التي كانت تسمى الجيب. كان الجيب هو قيمة ضلع مثلث قائم الزاوية به وتر كبير. وبالتعاون مع عالم الرياضيات الإنجليزي هنري بريجز، قام نابير بتعديل اللوغاريتمات الخاصة به إلى شكلها الحديث.

عالم الرياضيات الاسكتلندي جون نابير

توفي نابير في عام 1617 واستمر بريجز بمفرده، وجاء علماء من بعده مثل الهولندي «أدريان فلاك-Adriaan Vlacq» ومصطلح اللوغاريتمات مصاغ من الكلمات اليونانية logos (نسبة) وarithmos (عدد).

ما هي اللوغارتيمات؟

تُعرّف اللوغاريتمات على أنها طريقة أخرى للتفكير في الأسس، حيث تربط التقدم الهندسي بالتقدم الحسابي. إذ تصف اللوغاريتمات كيف يفكر البشر غريزيًا في الأرقام. وبشكل أخر إن اللوغاريتم هو عبارة عن عملية حسابية تحدد عدد المرات التي تم فيها ضرب رقم معين -يُسمى الأساس- في نفسه وصولًا إلى رقم آخر (كمعرفة عدد المرات التي تحتاجها لطيّ ورقة للحصول على 64 طبقة).

مثال: إذا كان الرقم 2 (الأساس) مضروب في 4 (الأس) فعلينا ضرب 2*2*2*2 لتساوي 16، فإن التعبير عن ذلك من خلال المعادلة الأسية يكون:

ولنفترض أن شخص سألك بصيغة أخرى، ما الرقم الذي إذا رفعناه للرقم 2 (أي أس 2) يكون الناتج 16؟ سيكون جوابك 4. ويتم التعبير عن ذلك بالمعادلة اللوغارتيمية:

وتُقرأ لوغارتم 16 للأساس 2 يساوي 4.

ما هي أنواع اللوغاريتمات؟

– اللوغاريتم المشترك

يُعرف باسم اللوغاريتم العشري أو العام أو briggsian (نسبة إلى عالم الرياضيات الإنجليزي «هنري بريغز-Henry Briggs»، حيث يحدد اللوغاريتم المشترك عدد المرات التي مطلوب فيها ضرب الرقم 10 للحصول على الناتج بمعنى آخر لوغاريتم أي عدد بالنسبة للأساس (الثابت) عشرة). ويكتب على هذا النحو:

وأحيانًا يكتب بدون الأساس عشرة وستجدها في الآلة الحاسبة حيث يشير عدم وجود أساس أن الأساس عشرة.

‏اللوغاريتم الطبيعي

اللوغاريتم الطبيعي (ln) -الذي يحدد كم علينا ضرب العدد e للحصول على الناتج المطلوب- حيث e ثابت أويلر الذي يساوي 2.71828.

تُعرّف دالة اللوغاريتم الطبيعي بواسطة:

x > 0، فهو مشتق من:

قواعد اللوغاريتمات

قاعدة الضرب

توضح تلك القاعدة أن ضرب اثنين من اللوغاريتمات ببعضهما يساوي مجموعهما.

على سبيل المثال:

قاعدة القسمة

توضح تلك القاعدة أن قسمة اثنين من اللوغاريتمات تساوي طرحهم.

على سبيل المثال:

القاعدة الأسية

توضح تلك القاعدة أن لوغاريتم أي رقم مرفوع لأس يساوي الأس مضروبًا في لوغاريتمه.

على سبيل المثال:

قاعدة تغيير أساس اللوغاريتمات

توضح تلك القاعدة أنه يمكننا تغيير أساس اللوغاريتم.

على سبيل المثال:

قاعدة تبديل أساس اللوغاريتمات

توضح تلك القاعدة أنه يمكننا تبديل الأساس.

على سبيل المثال:

بعض قواعد الإضافية:

تطبيقات اللوغاريتمات

تطبيقات اللوغاريتمات عديدة وقد ذكرنا أن الهدف منها تبسيط الاحصاءات التي تحتوي على أرقام كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا فحتى بعد اختراع الآلات الحاسبة والحواسيب العملاقة ما زالت اللوغاريتمات مستخدمة لوقتنا، فتدخل اللوغاريتمات في معظم العلوم مثل علوم الحاسوب والكيمياء والفيزياء وبالطبع الرياضيات وفي حياتنا اليومية وإليك بعض الأمثلة.

– مثال من حياتنا، إذا أردت تحديد هل قيادة الدراجات بدون خوذة مخاطرة أقل أم القفز بالحبال في وادي ما، فستجد بيانات متوفرة مثل أن 20 ألف شخص يتوفى بسبب عدم ارتداء خوذة، كذلك لديك معلومة أخرى وأن مائة ألف شخص يتوفى بسبب القفز بالحبال. فهل هكذا القفز بالحبال أكثر أمانًا؟ إن الأرقام الكبيرة صعب معالجتها في أدمغتنا. لذا اللوغاريتمات تحل ذلك، فهيا لنستخدمها. حيث يمكننا وضع مقياس مثلًا من 1 لـ 10. فيكون 1 هو الأكثر خطورة و10 الأكثر أمانًا. فيمكننا التعبير عن ذلك بأن لوغاريتم 20 ألف للأساس عشرة وهذا سيساوي 4.3 ولوغاريتم 100 ألف للأساس عشرو سيساوي خمسة. وسنستنج بطريقة منطقية وخالية من الاحتمال ودقيق أن القفز بالأحبال أكثر أمانًا بقليل من ركوب الدرجات بغير خوذة. هذا دور الخوارزميات وهذا مثال بسيط حيث تظهر أهميتها ودقتها أكثر في احصائيات صعب استيعاب ارقامها وفي علوم تحتاج لدقة.

– مثال آخر من الكيمياء، إذا أردت معرفة حموضة أو قلوية مادة ما فاللوغاريتمات ستساعدك. فعلى سبيل المثال يحتوي الماء على 1*10 أس 7- مول من أيونات الهيدروجين لكل لتر، فهل هو حامضي؟ لذا هناك مقياس وهو الأس الهيدروجيني الذي يعالج الأعداد الصغيرة جدًا. ويتراوح بين 0 و14. فالماء محلولًا متعادلًا برقم هيدروجيني 7. لذلك المقايس التي تضعها اللوغاريتمات هي حل لرؤى واضحة.

المصادر

britannica

khanacademy

byjus

britannica

livescience

Explaining Logarithms: A Progression of Ideas Illuminating an Important Mathematical Concepts, Dan  ,UmbargerBrown Books Publishing Group (January 1, 2006), P (1:25)

britannica

كيف ظهرت قوانين الملكية الفكرية ولماذا؟

يسعى قانون الملكية الفكرية لتشكيل ضمان يحمي حقوق المؤلف أو المخترع لمنع أي شخص آخر من استغلال عمله دون الحصول على إذن مسبق منه. وله دور هام في التحفيز على الابتكار في شتى المجالات. وتكون حقوق الملكية مؤقتة في أغلب الأحيان، وتنقسم إلى فئتين:

  1. الحقوق المتعلقة بالملكية الأدبية والفنية.
  2. الحقوق المتعلقة بالملكية الصناعية.

نشأة الملكية الفكرية وتطورها عبر التاريخ

إن أول ظهور لقانون الملكية الفكرية حسب الاعتقاد الشائع كان مرتبطاً باختراع الأحرف المطبعية والآلة الطابعة في العام 1440 على يد المخترع «يوهانس جوتنبيرج-Johannes Gutenberg». وقد ساهم هذا الاختراع في انتشار الكتب والمؤلفات المطبوعة بشكل كبير. وأصبح من السهل على الناس نشر الكتب إن كانت من تأليفهم أو تأليف غيرهم. مما جعل الكثير من المؤلفين يفكرون بطريقة تحمي حقوقهم من الضياع وتمكنهم من الاستفادة المادية منها، فظهرت فكرة المؤلف بمعناها المحدود. [1]

ثم بدأ نظام الملكية الفكرية بالتطور، وفي العام 1624 بدأت إنجلترا بالانطلاق نحو حماية الملكية الفكرية بما يسمى «التشريع الإنجليزي للاحتكار». حيث كان الهدف منه تشجيع الحرفيين الأجانب على إقامة مشاريع لهم في بريطانيا.

استمر هذا التشريع حتى 1977، عندما تبنت بريطانيا معايير اتفاقية البراءات الأوروبية. ومن القوانين البارزة التي صدرت أيضاً في بريطانيا قانون المؤلف البريطاني والذي صدر في عام 1710، وسمى آنذاك بتشريع (الملكة آن). هذا التشريع منع طباعة الكتب أو إعادة نشرها دون إذن أصحابها وذلك لتشجيعهم على التأليف. [2]

أنواع الملكية الفكرية

هناك أنواع مختلفة من الملكية الفكرية مثل:

  • حق المؤلف: هو المفهوم القانوني المستخدم في وصف الحقوق الخاصة بالمبدعين، والمرتبطة مع مصنفاتهم ومؤلفاتهم الفنية والأدبية. وتقسم إلى عدة انواع وهي: الأفلام، وأعمال النحت، واللوحات، والأعمال الموسيقية، والكتب، كما تتضمن الرسوم التقنية، والبرامج الحاسوبية، وقواعد البيانات.
  • البراءات: هي حقوق تمنح ضمن اختراعات معينة، وتكفل لأصحابها البت في كيفية استخدام الأشخاص الآخرين لها. ومقابل الحصول على هذه الحقوق يوفر صاحب براءة الاختراع للأفراد معلومات ذات طبيعة تقنية عن اختراعه.
  • العلامات التجارية: هي إشارات أو رموز تستخدم لتمييز الخدمات أو السلع الخاصة بمنشأة معينة عن غيرها من الخدمات أو السلع الأخرى التي تتبع لمنشآت ذات طبيعة عمل مشابهة. ويعود استخدام مصطلح العلامات التجارية إلى العصور القديمة لأن الأفراد العاملين في الحرف كانوا يكتبون العلامات الخاصة بهم أو توقيعاتهم على منتجاتهم الحرفية. [3]
  • التصاميم الصناعية: هي المظهر أو الشكل أو الزخرفي المستخدم مع قطعة مصنوعة من شيء ما. ومن الممكن أن يكون التصميم الصناعي عبارة عن مجسم (عنصر ثلاثي الأبعاد كأشكال القطع، أو عنصر ثنائية الأبعاد مثل الألوان أو الخطوط أو الرسومات).
  • المؤشرات الجغرافية: هي نوع من أنواع الإشارات التي تشمل أيضاً ما يعرف بتسميات المنشأ، أو خصائص من الممكن ربطها أساساً مع مكان إنشائها، أو نظم المعلومات الجغرافية (GIS) وهي أنظمة تقوم بإنشاء وإدارة وتحليل ورسم الخرائط لجميع أنواع البيانات. [4]

أهم الاتفاقيات والمنظمات العالمية الحامية للملكية الفكرية

  • اتفاقية باريس لحماية الملكية الصناعية:
    بدأت هذه الاتفاقية بانضمام 14 دولة في عام 1883. وقد تم تعديلها عدة مرات في سنوات مختلفة كان آخرها عام 1967. تحول لاحقاً اسمها إلى اتحاد باريس، وقد بلغ عدد أعضائها 169 دولة في عام 2005. وكان الهدف الرئيسي منها هو منح الحماية والحقوق بخصوص الملكية الصناعية لجميع أفراد الدول الأعضاء ودون تمييز وهو ما سمي بمبدأ الحماية الوطنية. [5]
  • اتفاقية بيرن لحماية الأعمال الأدبية والفنية:
    أقرت هذه الاتفاقية عام 1886. وقد عدلت عدة مرات وتحول اسمها أيضاً إلى اتحاد بيرن. وبلغ عدد أعضائها في عام 2005 (160) دولة. وتعتبر العمود الأساس في حماية الأعمال الفنية والأدبية مثل الأعمال الموسيقية والمنحوتات والصور الفوتوغرافية والروايات والقصائد. وقد عملت هذه الاتفاقية بمبدأ المعاملة الوطنية وهو نفس المبدأ في اتفاقية باريس. كما لديها مبدأ الحماية الآلية أيضًا حيث تعتبر الأعمال محمية مباشرة بعد ظهورها ولا تحتاج إلى تسجيل. ولقد حددت الاتفاقية فترة الحماية بـ 50 عام من تاريخ وفاة صاحب العمل. إلا إذا كان صاحب العمل مجهول الهوية، فإنها تحظى بحماية لمدة 25 عاماً من تاريخ نشرها.

المصادر:

  1. www.greelane.com
  2. www.ar.celeb-true.com
  3. www.bel3arabi.me
  4. www.fdiintelligence.com
  5. www.wipo.int

ما هي الحرب الهجينة وخصائصها ولماذا هي مهمة اليوم؟

هذه المقالة هي الجزء 10 من 10 في سلسلة نبذة عن أقسى الجرائم البشرية، الحروب وأنواعها

تُظهر الدراسات الحديثة حول الحروب في أفغانستان والعراق مدى تكلفة الحروب الشاملة من حيث الخسائر البشرية والاقتصادية والاجتماعية والسياسية بغض النظر عن مدى تفاوت قدرات الأطراف المتصارعة أو الخصوم. بسبب التقدم التكنولوجي السريع وظهور الحرب غير المتكافئة، يمكن أن تكون الحروب الشاملة غير فعّالة حتى في مواجهة القوى التي لديها موارد ونفوذ أقل نسبيًا. وبالتالي، قد يصبح النصر احتمالًا صعبًا للغاية.

لكن هذا لا ينذر بتلاشي الصراعات، بل بتغير ديناميكيات الحرب. وظهور استراتيجيات جديدة كاستراتيجية الحرب الهجينة وهي ما سنتعرف عليه في مقالنا هذا.

مفهوم الحرب الهجينة

لا يعد مفهوم الحرب الهجينة مفهومًا جديدًا، فهو قديم قدم الحرب، ولطالما لجأ الإنسان إلى أساليب الخداع والمناورة.

“إخضاع العدو دون قتال هو ذروة المهارة”.

صن تزو في كتابه “فن الحرب” [1]

شاع المفهوم الحديث للحرب الهجينة من قبل فرانك هوفمان في عام 2007، وهو جندي سابق في مشاة البحرية الأمريكية وباحث دفاعي. وعرّفها قائلًا “تتضمن الحروب الهجينة مجموعة من أنماط الحرب المختلفة، بما في ذلك القدرات التقليدية والتكتيكات والتشكيلات غير النظامية والأعمال الإرهابية، والعنف العشوائي والإكراه والفوضى الإجرامية.” [1]

ويمكن القول إن تكامل الأساليب التقليدية وغير النظامية للحرب ميّز هذه الحروب الهجينة عن أشكالها التاريخية. [3] ويحاول مصطلح الحرب الهجينة فهم التعقيد الذي تتسم به حروب القرن الـ21، والتي تتضمن تعدد الفاعلين، ويطمس الفروق التقليدية بين أنواع النزاع المسلح، وحتى بين الحرب والسلام.

كما يُستخدم أيضًا لوصف الطابع المتغير للحرب المعاصرة، لأسباب ليس أقلها التعقيد والفتك المتزايدين للجهات الفاعلة العنيفة غير الحكومية، والإمكانات المتزايدة للحرب السيبرانية.[3] لكن على الرغم من التعريفات الكثيرة لها، إلّا أنّ مفهومها متنازع عليه ولا يوجد لها تعريف متفق عليه عالميًا. وتعرضت للكثير من الانتقادات بسبب افتقارها إلى الوضوح المفاهيمي. [2] لذا، فمن المهم إيجاد تعريف واضح ومحدد لها، لتتمكن الدول من إدراك التهديدات الهجينة وتفعيل آليات للاستجابة لها ولأدواتها.

أدوات الحرب الهجينة

تستلزم الحرب الهجينة تفاعلًا أو اندماجًا بين أدوات القوة التقليدية وغير التقليدية وأدوات التخريب. ويتم مزج هذه الأدوات والوسائل بطريقة متزامنة لاستغلال نقاط ضعف الخصم. وتشمل مجموعة متنوعة من الأنشطة وتستخدم الأدوات المختلفة لزعزعة استقرار المجتمع من خلال التأثير على صنع القرار فيه. وتشمل الأدوات التالية:

  • التدخل في الانتخابات.
  • التضليل ونشر الأخبار الكاذبة.
  • الهجمات السيبرانية.
  • هجمات الطائرات بدون طيار.
  • التأثير المالي والضغط الاقتصادي. [4]
  • التدريبات العسكرية على الحدود وواسعة النطاق، والاستعراضات العسكرية والإكراه والتخويف.[2]
  • زعزعة الثقة بين الحكومات والشعوب، وإفقاد السلطة للشرعية.[2]
  • استخدام وسائل التواصل الاجتماعي الرقمية للتأثير على الشعوب.[2]

وتمنح هذه الأدوات الحروب الهجينة القدرة على تحقيق النصر بدون قتال. وتميزها بخصائص تجعلها حروب قادرة على تغيير موازين القوى لصالح الطرف الأضعف في الحروب غير المتكافئة.

خصائص الحرب الهجينة

ما يميّز الحرب الهجينة هي قدرتها على دمج عدّة أساليب في وقت واحد وتحقيق الأهداف بأرخص السبل وبأفضل النتائج. فبخلطها بين الأدوات الحركية وغير الحركية تلحق الضرر بالدولة الخصم بالطريقة المثلى. ومع غياب الحد الفاصل بين الحرب والسلم أو ما يسمى بالمنطقة الرمادية يصبح من الصعب تفعيل الحرب أو المواجهة المباشرة.

تكاليفها ومخاطرها منخفضة بشكل ملحوظ. فبدلًا من إرسال الدبابات والطائرات وخوض معارك دامية، تكتفي هذه الاستراتيجية بتمويل نشر المعلومات المضللة أو التعاون مع أطراف أخرى غير حكومية كحرب بالوكالة. محققة بذلك إخضاعاً للعدو بدون قتال. [2]

من خصائص الحرب الهجينة المميزة أيضًا هو جانب الغموض والإسناد. حيث تنشئ الجهات الفاعلة جانب الغموض بحكمة وتعمل على توسيعه ونشره. بعبارة أخرى، تصبح الدولة المستهدفة إما غير قادرة على اكتشاف هجوم مختلط أو غير قادرة على نسبته إلى دولة قد تكون هي من تقوم به أو ترعاه. ويصبح من الصعب على الدولة المستهدفة تطوير استراتيجية دفاعية مناسبة.

كما تسمح هذه الحرب بتقويض الخصم على جبهتين، الأولى وهي جبهته المادية؛ العسكرية والبنية التحتية والاقتصادية. أمّا الجبهة الأخرى فهو شرعية سلطة وثقة الشعب بها.[2] وبذلك تدمّر العدو المستهدف من الداخل وتجعله مشتتًا بين صراعاته الداخلية ومواجهة هجمات العدو الهجينة. ويسمح تأثير تكنولوجيا المعلومات الناشئة للجهات الفاعلة الحكومية وغير الحكومية باستهداف صانعي القرار والجمهور من خلال وسائل الإعلام المعولمة والمتشابكة والإنترنت. [4] وتستخدم الحرب الهجينة عدّة تكتيكات عسكرية، فإضافة إلى استخدام الوكلاء قد تلجأ إلى حرب العصابات أوالمتمردين أوالإرهابيين. [3]

ما الذي يجعل هذا الاستراتيجية تحوّلا مهمًا في الصراعات اليوم؟

غيّرت هذه الاستراتيجية الشكل التقليدي للصراع. فقد تمّكن الاتحاد الروسي من ضم شبه جزيرة القرم، مستخدمًا أسلوب التضليل الإعلامي. حيث أنّه في الـ13 من مارس عام 2014، ظهر في شبه الجزيرة مجموعات مسلحة ترتدي الزي العسكري الروسي وتحمل سلاحه ولكن بدون شارات أو دلالات تدل على انتمائه إلى أي طرف، وقامت باحتلال مطار ومجموعة قواعد عسكرية أوكرانية، وأطلق عليهم “الرجال الخضر الصغار”. أظهرهم الإعلام الروسي كدليل على الرضا الشعبي من المدنيين الأوكران فيها. ودعوة منهم للتدخل الروسي والدخول إلى شبه الجزيرة وذلك ما حصل بالفعل.[6]

كما استخدموها في حربهم الحالية ضدّ أوكرانية فمن الهجمات السيبرانية إلى استخدام الطائرات من دون طيّار وغيرها من التكتيكات التي تشير إلى حرب هجينة فيها. وفي المقابل استخدم الأمريكان استراتيجيات مضّادة كحجب المواقع الروسية عن الشبكة أو تدخل شركات عملاقة ك”ميتا” أو نشر الإنترنت الفضائي من قبل المليادير الأمريكي إيلون ماسك. [5]

يمكن لهذا الاستراتيجية تحقيق مكاسب صفرية في مواجهة الخصوم. كضم مناطق كاملة بلا إراقة دماء أو توجيه ضربات موجعة للخصوم قادرة على شلّ حركتهم لفترات طويلة بأرخص السبل وأبسطها.

وفي الختام لا تغيّر الحرب الهجينة طبيعة الحرب. حيث يظل الإكراه في صميم الحرب الهجينة كما هو الحال مع أي شكل من أشكال الحرب. ويبقى الهدف هو نفسه، وهو اكتساب ميزة جسدية أو نفسية ليخسر الخصم. ومما لا شك فيه أنها تمثل تحديًا لمؤسسات الأمن القومي لمواجهة مجموعة واسعة من التهديدات التي يمكن وصفها بالحرب الهجينة. وخاصة أنّها قد تؤذن بصعود قوى عالمية جديدة قد تلقي بعصر القطبية الواحدة في غياهب النسيان.

المصادر:

1- Economist
2- Nato.int
3- marshallcenter
4- carnegieeurope
5- orfonline
6- e-ir.info

كيف صنع حريق ضخم مدرسة شيكاغو المعمارية المميزة؟

هذه المقالة هي الجزء 2 من 13 في سلسلة كيف نشأت الحداثة وغيرت من شكل المعمار في عصرنا؟

عندما تشاهد صور لمدينة دبي، فأوّل ما يلفت انتباهك هو ناطحات السحاب التي تكاد تلامس السماء. فهل تساءلت يومًا كيف بدأ كلّ هذا؟ حسنًا، بدأ كلّ شيء في شيكاغو، تلك البلدة التي بدأت بعدد سكّان يبلغ 200 نسمة فقط. ونمت لاحقًا لتصبح موطنًا لأكثر من مليون ونصف بحلول نهاية القرن 19. وتشتهر شيكاغو بهندستها المعماريّة المتنوّعة، ويعود الفضل بتطوّرها وازدهارها إلى مدرسة شيكاغو المعمارية. وساد اتّجاه مدرسة شيكاغو في أواخر القرن 19، وأثّر بشكل فعّال على العمارة من بعده. ويعود له الفضل بتأسيس عمارة ناطحات السحاب.

حريق شيكاغو الذي غيّر كل شيء

اجتاح حريق هائل شيكاغو على طول 6.44 كم واستمرَّ من 8 إلى 10 أكتوبر عام 1871. فقتل 300 شخص وشرّد حوالي 100 ألف شخص، ودمّر 17,500 مبنى وتقريبًا ثلث المدينة. وساعد الطقس الجاف وكثرة المباني الخشبيّة على انتشار الحريق. فقد بُنيت المباني في أغلب الأحيان بطبقة واحدة من المواد المقاومة للحريق من الخارج، بينما أخفت الهيكل الخشبي تحتها. مثل مبنى محطّة المياه في شارع pine فقد استبدلوا سابقًا ألواح السقف الخشبيّة بمادة «الأردواز-slate» وهي نوع من الصخر الصفائحي. ولكنّهم تركوا الهيكل نفسه من خشب الصنوبر. وعندما ضربت جمرة حارقة السقف في الساعات الأولى من الحريق، تدمّرت المحطّة التي كانت المصدر الرئيسي للمياه لإدارة الإطفاء في المدينة. [1][2]

إعادة إعمار مدينة شيكاغو

بدأ بناء مدينة شيكاغو على الفور. وأحيانًا كان يبدأ البناء حتّى قبل أن يكمل المهندس المعماري والإنشائي التصميم. وصدرت قوانين جديدة بعد الحريق فرضت استخدام مواد بناء مقاومة للحرائق مثل الطوب والحجر والرخام وغيرهم. فتلتصق مواد البناء هذه بمادة لزجة وقويّة تدعى الملاط، وتدعى هذه التقنيّة «البناء-masonry». ويشمل مصطلح البناء العديد من المواد وأنواع البناء المختلفة. مثل الحجر الطبيعي وكذلك الوحدات المصنعة من الطوب الطيني، والكتل الخرسانية، والحجر المصبوب، والبلاط الطيني الهيكلي، والطين، والكتل الزجاجية وكلها مواد بناء. ولكن لم يتحمّل السكان الفقراء تكلفة البناء الجديدة.

وأدّى حدثان مختلفان إلى توقّف هذه المرحلة من إعادة الإعمار. الأوّل إفلاس بنك عام 1873 فأحدث بدوره كساد وطني، ممّا أدّى إلى توقّف العديد من أعمال البناء. والثاني هو نشوب حريق أصغر عام 1874 ودمّر أكثر من 800 مبنى. فبدأت عمليّة إعادة البناء البطيئة والمكلفة، فتشكّل تحدي جديد واجهه مهندسو شيكاغو. [2]

عوامل ساعدت مهندسي مدرسة شيكاغو

لطالما عاش المعماريّون في أفكارهم، فهم دائمًا في حالة بحث وتفكير لإحداث فارق وبصمة في المدن. وأدّت الأحداث المتسارعة في شيكاغو إلى انشغال المهندسين بتخطيط مدينتهم على شبكة جديدة، وتصميم مباني تعكس أفكارهم الحديثة.

ولعبت الثورة الصناعيّة دورًا مهمًا، إذ كان قد أحدث اختراعان ثورة في الهندسة الإنشائيّة. فقد صنع إليشا أوتيس المصعد، وعرضه لأوّل مرّة في نيويورك عام 1854. كما اختُرع جهاز إنجليزي يسمح بإنتاج كميّات كبيرة من الفولاذ عالي الجودة ومنخفض التكلفة عام 1856. [3]

وظهرت مادّة بناء تدعى «تراكوتا-terra cotta» وهي من أنواع الطين المحروق. استُخدمت للنحت والبناء كمادّة خزف من الصلصال المزجّج أو غير المزجّج. وانتشرت سريعًا كمادّة شعبيّة وفعّالة بحلول منتصف الثمانينيات. [2]

وساعدت هذه العوامل المهندسون على إعادة الحياة إلى مدينتهم، وأصبحوا قادرين على ابتكار تقنيّة إنشائيّة تسمح ببناء مبنى مرتفع. فقد اعتُبر أقصى ارتفاع لمبنى هو 5 طوابق حتّى منتصف القرن 19. ولكن هذا لم يوقف مهندسو مدرسة شيكاغو. [3]

نشأة اتّجاه مدرسة شيكاغو

عمل المعماريون في شيكاغو وفق المعطيات الجديدة لتلبية احتياجات رجال الأعمال والتجار. وفضّل هؤلاء المظهر العادي وذلك لأنّ وضع الزخارف الفخمة يكلّف المزيد من الأموال. ودعت الحاجة لبناء المزيد من المباني التجاريّة إلى التفكير بالتوسّعات العموديّة أي المباني الشاهقة. وأصبح هذا الأسلوب معروف باسم مدرسة شيكاغو.

وقد تشترك مباني مدرسة شيكاغو ببعض السمات التي تجعلها تبدو موحّدة في الماضي، ولكنّ الحقيقة هي أنّها أظهرت تنوّعًا كبيرًا أيضًا. ممّا أحدث جدلًا حول تسميتها. وقد تدعى أحيانًا أعمالها الأولى باتجاه «النمط التجاري-commercial style». ويعتبر «لويس سوليفان-louis Sullivan» و«وليام لي بارون جيني-william le baron jenny» و«دانيال بورنهام-daniel burnham» و«دانكمار أدلر-dankmar adler» من روّاد مدرسة شيكاغو. [2][4]

مبنى التأمين المنزلي أوّل ناطحة سحاب في العالم

عندما نقلت شركة نيويورك للتأمين المنزلي أعمالها إلى شيكاغو، تحدّوا المجتمع المعماري للتوصّل إلى تصميم يجلب الضوء الطبيعي إلى جميع أجزاء المبنى. فجاء وليام لي بارون جيني بالحل، وكان الفولاذ. [2]

فصمّم جيني المبنى بارتفاع 42م، وبعشرة طوابق واكتمل عام 1885. وأصبح ب 12 طابق بعد 7 سنوات، ممّا جعل ارتفاع المبنى النهائي 54.9م. [4]

وابتكر جيني تقنيّة إنشاء جديدة، إذ جعل المبنى محمول من قبل هيكل من الحديد واستخدم عوارض فولاذية. بدلًا من البناء بطريقة الجدران الحمّالة التقليديّة. فسمح الهيكل الصلب ببناء نوافذ أكبر من كل جانب من المبنى. وصُنعت الأقسام بين المكاتب من الطوب والتراكوتا. ولم تبق الحاجة لبناء جدران سميكة. فأصبح المبنى يزن حوالي ثلث المباني المصنوعة من الطوب أو الحجر. فأثار ذلك في البداية القلق لدى مسؤولي المدينة. فهل كلّ هذا المبنى الطويل بهذا الوزن الخفيف فقط؟

وحدّد هذا المبنى وتيرة عمل اتجاه مدرسة شيكاغو فيما بعد. ولكن للأسف لا نستطيع رؤية هذا المبنى اليوم، فقد هدِم عام 1931. وحلَّ محلّه برج من طراز «أرت ديكو-art deco» وتكوّن من 54 طابق.  [3][5]

مبنى التأمين المنزلي في شيكاغو. صممه وليام لي بارون جيني

كيف نميّز بناء يعود لطراز مدرسة شيكاغو؟

تشترك مباني مدرسة شيكاغو ببعض السمات التي تجعلنا نتعرّف عليها ومنها:

  • يُشبَّه المظهر العام للمبنى بهيكل العمود الكلاسيكي. فتعتبر الطوابق السفلى بمثابة قاعدة العمود والتي أعطوها مظهر خارجي مختلف، وعادةً ما تضمّ المزيد من الزجاج. بينما تعمل الطوابق الوسطى المتكرّرة كجسم العمود. وأخيرًا الطابق الأخير الذي يمثّل تاج العمود، ووتوضع في أعلاه الزخارف والكورنيشات والأفاريز.
  • تَستخدِم جميع المباني نظام إنشائي موحد، فالبناء بالهيكل الفولاذي يسمح بزيادة الارتفاع. وصنعوا حديد الهيكل ليكون مقاومًا للحرائق.
  • استخدام طريقة masonry للبناء والتراكوتا والتي تُظهِر القليل من الزخرفة وتفسح المجال للنوافذ السطحيّة الكبيرة.
  • اتّبع تصميم النوافذ نظامًا يكفل دخول الضوء والتهوية. فتألّفت النافذة النموذجيّة من لوح زجاجي كبير وثابت، ويوجد لوحان زجاجيّان أصغر بجواره. وتتكرّر هذه النوافذ عادةً في جميع أنحاء المبنى وتخلُق شبكة منتظمة. واستخدموا أحيانًا نوافذ أوريل، وهي نوافذ تبرز قليلًا عن الجدار نحو الخارج. [4]

أمثلة لمبان شهيرة على طراز مدرسة شيكاغو المعمارية

مبنى القاعة Auditorium building

ويعتبر هذا المشروع مزيج غريب من فندق ومكاتب وُضِعت على شكل حرف U حول قاعة الأوبرا. وقد صمّم المبنى لويس سوليفان ودانكمار أدلر، وانتهى بناؤه عام 1889. وارتفع المبنى 10 طوابق مع برج من 17 طابق، من الجرانيت والحجر الجيري. وتميّز مظهره بالبساطة الشديدة مع قليل من الزخرفة والأقواس. بينما أظهر سوليفان موهبة في الزخرفة من الداخل. واستلم أدلر الجوانب الإنشائيّة والميكانيكيّة للمبنى مع التصميم الصوتي الفعّال للأوبرا. [6]

مبنى القاعة ويقع في شيكاغو

مبنى وينرايت Wainwright building

يعد المبنى من أهم ناطحات السحاب التي صمّمها سوليفان وأدلر. فلم يهتم جيني وغيره من المعماريين بالتعبير البصري عن ارتفاع مبنى شاهق، على عكس ما فعله سوليفان. ونستطيع ملاحظة التركيب الثلاثي لأجزاء العمود في المبنى. فشكّل الطابقان السفليان القاعدة، واهتمّ بمظهر الطوابق المتكرّرة فأزاح النوافذ قليلًا إلى الداخل لتبرز عنها الأعمدة والعوارض. ونقش زخارف على أجزاء التراكوتا، وغطّى إفريز زخرفي عميق وكورنيشة بارزة نهاية الطابق الأخير من المبنى. [6][7]

مبنى وينرايت ويقع في ولاية ميزوري

مبنى جواراناتي Guaranaty building

يقع المبنى في نيويورك، ويتكون من 16 طابق. صمّمه سوليفان وأدلر، ويشبه مبنى wainwright building ولكنّ سطحه مغلّف بالتراكوتا بدلًا من الطوب الأحمر. [6]

مبنى جواراناتي ويقع في نيويورك

مبنى الاعتماد Reliance building

يقع المبنى في شيكاغو وصمّمه المعماري جون روت. وأحدث المعماري أتوود إضافات عليه، وانتهى المبنى عام 1895 ويعتبر المبنى مثيرًا للإعجاب بسبب مساحات الزجاج الكبيرة التي غطّت الواجهة. ممّا يجعله بذلك أقرب ما يكون لناطحات السحاب الحاليّة. [4]

مبنى الاعتماد ويقع في شيكاغو، وتظهر فيه نوافذ أوريل.

المصادر

  1. History
  2. National geographic
  3. BBC
  4. Arch 2o
  5. Britannica
  6. Britannica
  7. Arch daily
Exit mobile version