العالمة الأميركية فرانسيس أرنولد Frances Arnold الحاصلة على جائزة نوبل في الكيمياء عام ٢٠١٨ بالمقاسمة مع العالمين جورج سميث George Smith والعالم جريجوري وينتر Gregory Winter عن أبحاثها الرائدة على الانزيمات، فلماذا حاصلة على جائزة نوبل تتراجع عن ورقة بحثية.
ورقة بحثية شاركت العالمة أرنولد بكتابتها مع Inho Cho و Zhi-Jun Jia والتي كانت عن البناء الانزيمي للبيتا لاكتام beta-lactams المنشورة في مجلة Science في شهر أيار من العام الماضي، تم التراجع عنها بسبب عدم قابلية النتائج للتكرار وإعادة الإنتاج، كما وجد الباحثون بيانات ناقصة في دفتر ملاحظات المختبر.
إعادة الإنتاج أو التكرار Reproduce هي جزء أساسي مهم في التجارب العلمية؛ فنجاح أي تجربة يعني إمكانية تكرارها والحصول على النتائج ذاتها ضمن الظروف ذاتها.
السيدة أرنولد أعلنت عن خبر التراجع بنفسها في تغريدة لها على موقع تويتر في الثاني من كانون الثاني الجاري :
“ في أول تغريدة لي هذا العام عن موضوع يخص العمل، ينتابني ضجر شديد بسبب تراجعنا عن الورقة البحثية التي صدرت العام الماضي حول البناء الانزيمي للبيتا لاكتام، عملنا لم يكن قابلا لإعادة التكرار”
وأعقبت :
“ الإعتراف مؤلم لكنه ضروري جدا، أعتذر لكم جميعاً فقد كنت مشغولة عندما تم إعتماد النتائج ولم أقم بعملي بشكلٍ جيد “
كما نشرت مجلة Science ملاحظة توضح سبب التراجع عن الورقة:
“ الجهود التي بُذلت لإعادة تكرار النتائج أظهرت أن الإنزيم لا يقوم بتحفيز التفاعل ضمن المعايير والإعتبارات التي تم إدعائها، كما أظهر الفحص الدقيق لملاحظات المختبر الأولية فقدان بعض المدخلات المتزامنة و البيانات الأصيلة والتي تشكل مفتاحا للتجربة، لذلك تراجع كاتبوا الورقة عنها”
في تموز ٢٠١٨ أظهرت مجلة Nature أن هناك تزايد ملحوظ ومنذر بالخطر في النتائج الغير قابلة لإعادة التكرار، ففي مسح للمجلة أظهرت النتائج أن أكثر من ثلثي الباحثين حاولوا تكرار تجارب علماء آخرين وفشلوا في ذلك .
التعامل مع تغريد السيدة أرنولد كان إيجابيا للغاية، نذكر منه الباحث في كلية Kings في لندن العالم Dominique Hoogland :
“ إسمحي لي رجاءً أن أعبر عن إحترامي بسبب لفت إنتباه الجميع نحو ذلك، هذا يبين لنا أن الجميع يخطيء، والتصرف الصحيح يكون بتصحيح الخطأ، شكراً لك “
السيدة ارنولد مهندسة كيمائية مقتدرة من طراز رفيع، حصدت جائزة الألفية للتكنولوجيا في الكيمياء نتيجة عملها على التطور الموجّه، بالإضافة لذلك هي عضو في مجلس إدارة شركة ألفابيت؛ شركة غوغل الأم.
حسن فتحي هو اسم يمكن التعرف عليه على الفور بين المهندسين المعماريين العرب.
عرف حسن فتحي باتباعه للعمارة المستدامة باستخدام الموارد المحلية وتلبية احتياجات سكانها.
فكان رائدا للعمارة المحلية المرتبطة ببيئتها و تراثها.
ولد حسن فتحي عام 1900 في الإسكندرية، مصر.
درس فتحي الهندسة المعمارية في جامعة الملك فؤاد الأول (جامعة القاهرة حاليا)، وتخرج عام 1926 في أوج الفن الأوروبي والحركات الحداثية، والتي كان لها تأثيرها على عمله المبكر.
بحلول أواخر ثلاثينيات القرن العشرين، كان عمل فتحي يظهر الوعي بالتفاصيل المعمارية المحلية، حيث درس كيف عملت الهندسة المعمارية المصرية الأصلية مع بيئتها لزيادة الإضاءة والتهوية داخل المنازل.
في عام 1945 تم تكليفه من قبل دائرة الآثار لتصميم مشروعه الأكثر شهرة، قرية القرنة في الأقصر.
عمل فتحي، معتقدا أنه فعل ذلك من أجل الناس، وصمم كل منزل حول احتياجات الأسرة التي ستعيش فيه.
للأسف رفضت العائلات في وقت لاحق الانتقال إلى هذه القرية الجديدة، مما تسبب في رؤية الكثيرين لها كمشروع فاشل. اليوم، يتم الاعتراف به من قبل صندوق الآثار العالمي ولجنة التراث العالمي التابعة لليونسكو.
بعد عشرين عاما، كتب فتحي 《القرنة: قصة قريتين》، أعيد نشرها في الغرب باسم 《هندسة الفقراء》، والتي أصبحت كتابا مدرسيا لطلاب الهندسة المعمارية في جميع أنحاء العالم.
في هذا الكتاب الهام كتب:《في الطبيعة، لا يوجد رجلان متشابهان …سيختلفان في أحلامهما.
تخرج بنية المنزل من الحلم ولهذا السبب في القرى التي بناها سكاننا، لن نجد منزلين متطابقين》.
أصبح فتحي مشهور عالميا كمهندس للفقراء، حيث ألقى محاضرات واستشارات مع الأمم المتحدة ومؤسسة الآغاخان، التي منحته جائزة رئيس مجلس الإدارة المصممة خصيصا لإنجازاته في مجال الهندسة المعمارية في عام 1980.
استمرت مشاريع فتحي في مصر في إظهار تركيزه على الوظيفة والتاريخ والبيئة، حيث قام بتصميم المنازل التي تلبي احتياجات الأسر المصرية للخصوصية والأداء الوظيفي والجو المفتوح المستوحى من الحداثة. 1
في وقت مبكر من حياته المهنية بدأ دراسة أنظمة البناء في مصر ما قبل الصناعة لفهم خصائصها الجمالية، لمعرفة ما كان عليهم تدريسه حول التحكم في المناخ وتقنيات البناء الاقتصادية وإيجاد طرق لاستخدامها في الاستخدام المعاصر.
سيطر نظامان من هذا القبيل على تفكيره: البيوت ذات الكفاءة المناخية المملوكية والقاهرة العثمانية، المظللة والتهوية ببراعة عن طريق قاعتيهما المكونتين من طابقين، والمشربيات والفناءات، ولا يزال بناء طوب الطين الأصلي موجودا في المناطق الريفية.
هذا الأخير يتكون من أقواس وقبعات مائلة، مبنية دون إغلاق، قباب على حواف مبنية فوق غرف مربعة.
لا يمكن أن تخدم أشكال الإسكان الحضري في القاهرة فتحي مباشرة كمصدر قابل للتكرار بسبب اختفاء تقاليد البناء التي أوجدها.
هذه المنازل القديمة الجميلة أثرت خياله، وأصبحت نماذج للعمل على نطاق واسع في وقت لاحق. وعلى النقيض من ذلك، فإن أشكال الطين القديمة لا تزال تنتج من قبل عمال البناء الريفيين دون تغيير.
تحمسا لما تعلمه، كان لدى فتحي فكرة ثورية. لقد أدرك أنه يمكن إقامة صلة بين استمرار بناء الطوب الطيني والحاجة الماسة لفقراء مصر لتعليمهم مرة أخرى لبناء مأوى لأنفسهم.
حسن فتحي كرس نفسه لإسكان الفقراء في الدول النامية ويستحق الدراسة من قبل أي شخص يشارك في تحسين المناطق الريفية. عمل فتحي على خلق بيئة محلية بأقل تكلفة، وبذلك قام بتحسين الاقتصاد ومستوى المعيشة في المناطق الريفية حيث استخدم فتحي أساليب ومواد بناء تناسب إمكانيات الفقراء، ومن أقواله في هذا الشأن: (انظر تحت قدميك وابني) ويقصد بها الرجوع إلى الطبيعة واستخراج مواد البناء الأولية منها.
لقد دمج المعرفة بالوضع الاقتصادي في الريف المصري مع معرفة واسعة بتقنيات التصميم المعماري والبلدي القديم. قام بتدريب السكان المحليين على صنع المواد الخاصة بهم وبناء المباني الخاصة بهم.
كما أن الظروف المناخية، واعتبارات الصحة العامة، ومهارات الحرف القديمة أثرت أيضا على قرارات تصميمه. بناء على التكتل الهيكلي للمباني القديمة، قام فتحي بدمج جدران من الطوب الكثيف وأشكال فناء تقليدية لتوفير التبريد السلبي.
توفي في عام 1989 ويتم تذكره حتى يومنا هذا كعملاق في العمارة العالمية.
الجوائز التي نالها خلال مسيرته:
1959: جائزة تشجيع الفنون الجميلة والميدالية الذهبية.
1967: الجائزة الوطنية للفنون الجميلة والديكور الجمهوري.
1980: جائزة رئيس مجلس الإدارة، جائزة الآغاخان للعمارة.
1984: الاتحاد الدولي للمهندسين المعماريين، الميدالية الذهبية.
و من أعماله:
قرية القرنة، باريز الجديدة، مجمع دار الإسلام في نيو مكسيكو. 2
الأشخاص المصابون بمرض السيلياك لديهم خياران في الحياة، لا يعد أي منهما مثاليًا.
لكون أجهزتهم المناعية لا تتقبل الغلوتين، يمكنهم اختيار عدم تناول العديد من الأطعمة اللذيذة التي تحتوي على الغلوتين.
أو يمكنهم تناول كل الكعك والخبز الّذي يريدونه- لكنهم سيُثقلون بآلام البطن والإسهال والآثار الجانبية الأخرى السيئة عندما يقوم جهازهم المناعي باستجابةٍ التهابيةٍ في الأمعاء الدقيقة.
وغنيٌ عن القول أن الناس يميلون إلى الاختيار الأول- ولكن التكنولوجيا الجديدة يمكن أن تسمح لهم باختيار تناول الكعك والشعور بالرضا بشأن هذا القرار.
طور باحثون من جامعة نورث وسترن تكنولوجيا قدموها مُؤخرًا في مؤتمر «أسبوع الجهاز الهضمي الأوروبي-European Gastroenterology Week»، وهي تعمل عن طريق إخفاء القليل من الجلوتين في جسيمات متناهية الصغر قابلة للتحلل.
عن طريق حقنها في مجرى الدم لدى المصابين بمرض السيلياك، تبدو الجسيمات النانوية بالنسبة للجهاز المناعي مثل الحطام غير الضار، لذا فهي تسمح للبلاعم- وهو نوع من الخلايا المتخصصة بإزالة المخلفات من الجسم- بالتهام الجسيمات النانوية والغلوتين المخفي.
وقال الباحث ستيفن ميلر في بيانٍ صحفيٍ:
“يقدم نوعٌ من خلايا الجهاز المناعي مولدَ الحساسية أو المُسْتَضَدّ للجهاز المناعي بطريقة تمنعه (الجهاز المناعي) من إظهار أعراض مرض السيلياك. حيث يُوقف الجهاز المناعي هجومه على مولد الحساسية، ويعود الجهاز المناعي للعمل بحالته الطبيعية.”
الأمر المثير في الأمر هو أن الباحثين قد اختبروا بالفعل الجسيمات النانوية في تجربةٍ سريريةٍ من المرحلة الثانية لأشخاصٍ يعانون من مرض السيلياك.
أعطوا بعض المشاركين علاجين عن طريق الوريد من الجسيمات النانوية والبعض الآخر لا شيء ليكون بمثابة مجموعة المقارنة. وبعد أسبوع، أعطوا كلا المجموعتين الغلوتين لمدة 14 يومًا على التوالي ووجدوا أن المجموعة التي عولجت شهدت التهابًا مناعيًا أقل بنسبة 90% من المشاركين في مجموعة المقارنة.
حتى الآن، اختبر الباحثون نظامهم في البشر لمكافحة مرض السيلياك فقط، لكنهم يعتقدون أنهم سيتمكنون في نهاية المطاف من علاج الحساسية من الفول السوداني، التصلب المتعدد، مرض السكري من النوع الأول، ومجموعة من الأمراض الأخرى مع نفس التقنية الشبيهة حصان طروادة.
هل لك أن تتخيل أن شخصًا ما قادر على حل مسائل النسب المثلثية في عمر الثالثة عشر وحل المتسلسلات اللانهائية في عمر الرابعة عشر ويبتكر طرق جديدة لحل معادلات من الدرجات العليا في عامه السادس عشر كل هذا بدون أن يتلقى أي تعليم خاص في الرياضيات! ذلك الشخص هو عالم الرياضيات الشهير «رامانوجان-Ramanujan». في خلال فترة حياته القصيرة والتي استمرت فقط ل 32 سنة، أسهم رامانوجان في إثراء علم الرياضيات ولكن كانت لديه أيضًا الكثير من المعوقات في حياته. في هذا المقال سنستعرض أهم محطات رامانوجان عبقري الرياضيات الهندي.
نشأته
ولد رامانوجان في الثاني والعشرين من ديسمبر عام 1887 في مدينة «مادراس- Madras» الهندية والتي كانت تقع تحت الوصاية البريطانية آنذاك وترعرع في اسرة فقيرة حيث كان والده كاتبًا وأمه ربة منزل. في السنين الأولى من عمره أظهر رامانوجان عبقرتيه في الرياضيات ولكنه كان يعاني في نفس الوقت من بعض المواد الأخرى ويرسب في بعضها. عندما بلغ سن السادسة عشر تحصل على هدية قيمة غيرت من حياته وهي كتاب رياضيات متخصص يحتوي على العديد من العلاقات الرياضية واسمه «A Synopsis of Elementary Results in Pure and Applied Mathematics »وأنهمك في دراسة هذا الكتاب حتى أصبح قادرًا على وضع نظرياته الخاصة في الرياضيات.
سفره إلى إنجلترا
عرض رامانوجان بعض من مؤلفاته الرياضية على العديد من علماء الرياضيات الأجانب لكن كلها قوبلت بالرفض لأنه لم يتحصل على شهادة رسمية من جامعة .لكن تبسم له الحظ عندما قرأ عالم الرياضيات الإنجليزي «هارولد هاردي-Harold Hardy» رسالته وقرر فورًا استدعاء رامانوجان للقدوم إلى إنجلترا. قام هاردي وصديقه عالم الرياضيات الشهير «جون ليتلوود-John Littlewood» بفحص مؤلفات رامانوجان ودرساها بعناية وبعد أن أكملا دراستها علق ليتيلوود قائلًا:
“أعتقد بأن رامانوجان لا يقل شأنًا عن عالم الرياضيات الألماني جاكوبي”
في إنجلترا التحق رامانوجان في كلية «ترينيتي-Trinity»التابعة لجامعة كامبريدج واستمر رامانوجان في البحث في الرياضيات والعمل جنبًا إلى جنب مع هاردي وليتيلوود وشكلوا ثلاثيًا رائعًا يجمع بين مدرستين مختلفتين: مدرسة هاردي وليتلوود التي تعتمد علي الدقة في التحليل، و عبقرية رامانوجان.
أهم إسهاماته وإنجازاته:
نظرية تجزئة الأعداد: ساهم رامانوجان في نظريات تجزئة الأعداد ويقصد بها حساب عدد الطرق الممكنة لتمثيل عدد صحيح موجب على شكل مجموع أعداد صحيحة موجبة فمثلا الرقم 4 يمكن أن يعبر عنه كالتالي:
(4,3+1,2+2,2+1+1,1+1+1+1) أي أن عدد الطرق الممكنة لتمثيل الرقم 4 هي خمس طرق. قد يبدو لك ذلك سهلًا لكن جرب أن تختار رقمًا كبيرًا وليكن 100 . كم ستستغرق من الوقت لحساب ذلك ؟ يكفيك أن تعلم أن عدد التجزئات للرقم 100 هو أكبر من 199 مليون ! أستطاع رامانوجان أن يكتشف طريقة تقريبية سهلة لحساب ذلك وهي:
علاقة هاردي-رامانوجان التقريبية لتجزئة الأعداد
المتسلسة اللانهائية لثابت الرياضيات الشهير باي:
المتسلسة اللانهائية للثابت الرياضي باي
قاده حدسه أيضًا إلى استنباط بعض العلاقات الرياضية غير المعروفة، حيث استطاع ان يعبر عن «دالة جاما-gamma function»بشكل متسلسلة لانهائية تساعد في فهم معادلات القطع الزائد:
إحدى العلاقات الرياضية للعالم رامانوجان
وفاته :
كان رامانوجان شديد التدين وتابعًا مخلصًا للديانة البراهيمية حيث كان يعبد أحد الآلهة والتي تدعى «ناماجيري-Namagiri» حتى أنه كان ينسب أفكاره العبقرية إلى إلهه حيث يقول :
“المعادلة الرياضية بالنسبة لي ليس لها معنى ، إلا إذا كانت تعبر عن فكر الإله”
وكان من الناباتيين المتشددين الذين لا يأكلون اللحوم ومع قيام الحرب العالمية الأولى ونظرًا لشحة موارد الطعام وعدم تكيّفِه لأجواء إنجلترا الباردة أصيب بالسل وعاد إلى موطنه في الهند عام 1919 ومكث هنالك سنة ثم توفى في شهر أبريل عام 1920.
تكشف رسائله الأخيرة التي كتبها إلى هاردي قبل وفاته أنه لا يزال مستمرًا في إنتاج أفكار ونظريات رياضية جديدة. وفي عام 1976 قام العلماء الرياضيون بدراسة وتنقيح دفتر ملاحظاته المفقود ووجدوا العديد من النظريات والعلاقات الرياضية المدهشة.
وفي عام 2015 تم تخليد ذكراه في فلم سينمائي يتناول سيرته الذاتية وأهم محطات حياته وعنوان هذا الفلم لديه علاقة مباشرة بشغف رامانوجان والتي كرس حياته لدراستها وهي النهايات. يمكنكم متابعة هذا الفلم السينمائي بعنوان: «الرجل الذي عرف اللانهاية-The Man Who Knew Infinity».
وفقًا لـ “صحيفة الإيكونومست” سيتم استبدال 47٪ من العمل الذي ينجزه البشر بالروبوتات بحلول عام 2037، حتى تلك المرتبطة بالتعليم الجامعي التقليدي. على مدى 50 عامًا، كان البشر قلقون من قيام الآلات بوظائفهم، وفي بعض الحالات، تحول هذا الخوف الى حقيقة. ولكن في مجالات التصميم يجني المصممون المبدعون فوائد الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (Machine Learning) في التصميم والعمارة. فيوفر المصممون المزيد من الوقت للإبداع، بينما تتعامل أجهزة الكمبيوتر مع المهام التكرارية المعقدة التي تعتمد على البيانات. لكن التقدم الحقيقي في المجال يعني تحدي التعاريف التقليدية للتصميم والمصممين واعادة تعريف دور المصمم، من العمارة إلى الهندسة إلى التصنيع.
في حين أن بعض المصممين سيواجهون صعوبة في التخلص من النماذج التقليدية، سيشجع آخرون الحرية الإبداعية الجديدة التي يوفرها التعلم الآلي في العمارة. ورؤية هذه التطورات كأدوات بدلاً من عقبات يمكن أن يؤدي إلى التحرر من قيود النماذج القديمة التقليدية لدور المصمم.
تشجيع الذكاء الاصطناعي لأتمتة التصميم
يطلق مصطلح (أتمتة – Automation) على إسناد المهام التي كان يقوم بها الانسان أو المهام المستحيل القيام بها الى الآلة، لتصبح مهام آلية تلقائية. ويأخذ المجتمع الحديث الأتمتة كأمرًا مفروغًا منه. وبينما قد لا يُطلق عليهم مصطلح “روبوتات”، لكن الهواتف والطابعات وأجهزة الميكروويف والسيارات والمساعد الصوتي “اليكسا”، كلها مهام آلية لكن يتم إجراؤها يدويًا. وبالرغم أن التقنيات الآلية ليست جديدة؛ لكنها تتطور مؤخرًا، بنفس الطريقة التي يتطور بها العقل البشري وبالطريقة التي يعالج بها المعلومات.
العمليات الآلية هي بالفعل جزء لا يتجزأ من التصميم؛ لكننا سميناهم بشكل مختلف. يقول Jim Stoddart من استوديو The Living للعمارة:
“إذا كنت أقوم بتصميم شيء في برنامج (Revit)، وينتج البرنامج تلقائيًا مستندات منسقة لبناء هذا الشيء، فإنها أتمتة. إنه يفعل كل الأشياء التي اعتدت فعلها يدويًا.”
توفر الحوسبة المتطورة مزيدًا من الفرص لموازنة ذكاء الإنسان والآلة، مما يتيح لكل منهما القيام بما هو أفضل له. يقول Mike Mendelson، محاضر معتمد ومصمم مناهج في Nvidia Deep Learning Institute:
“إن أجهزة الكمبيوتر ليست جيدة في الحلول الإبداعية مفتوحة النهاية؛ فهذا لا يزال محجوزًا للبشر. لكن من خلال الأتمتة، يمكننا توفير وقت القيام بالمهام المتكررة، ويمكننا إعادة استثمار هذا الوقت في التصميم.”
الثقة في التصميم المعتمد على البيانات
في الوقت الحاضر،يمكن للمصممين إنشاء واختبار نماذج لا حصر لها قبل اعتماد أي تصميم فعلي في الإنشاء، مما يوفر الوقت والمال والموارد. في حين أن بعض سمات التصميم التي تساهم في خلق فراغًا “مثاليًا” -مثل الإضاءة النهارية، والمشتتات البصرية، وما إلى ذلك- يمكن قياسها كمياً، فإن تفضيلات الإنسان تميل إلى أن تكون معقدة للغاية بحيث لا يمكن قياسها يدويًا.
يقول Zane Hunzeker، مدير التصميم الإفتراضي والإنشاء في شركة Swinerton Builders:
“إن الشركة تستخدم بالفعل برنامجًا لتحسين التصميم استنادًا إلى تعليقات المستخدمين. أحد برامجنا في الواقع الافتراضي (VR) سيتتبع المكان الذي تنظر إليه، وإذا توقفت ونظرت إلى شيء لأكثر من نصف ثانية، فسيضع علامة صغيرة في تلك المنطقة، ثم تكرر هذا لـ 25 شخصًا في هذا المكتب، وبالتالي، تعرف أين يريد الناس أن ينظروا، وبعد ذلك يمكنك إدخال ذلك في التعلم الآلي. حتى تتمكن من توجيه أثاثك بطريقة محددة، على سبيل المثال.”
وعلى هذا النحو، يمكن تحسين التصميم بسهولة قبل تناول آخر رشفة من قهوة الصباح. كما يمكن أن يمتد تقييم (التصميم المعتمد على البيانات – Data-Driven Design) إلى مفاهيم عالية المستوى. كما يوضح Stoddart:
“يمكننا وضع شخص ما في الواقع الافتراضي، حيث يكون داخل الفراغ ونسأله، ‘هل هذا مثير أم لا؟ هل يشعرك بالترحيب؟ هل هو جميل؟’ بعد ذلك يمكننا تغذية تلك البيانات في نظام للتعلم الآلي بإعتباره (مشكلة تعلم خاضعة للإشراف من المصمم)، وفي الواقع، هذا البرنامج يساعدنا على التنبؤ، من بين الآلاف من التصميمات التي ننتجها، أي منها يقدم حلول مثيرة وذات صفات مكانية ومادية عالية المستوى والتي تستحق المزيد من الاستكشاف. “
إذًا كيف يمكن للبشر أن يتعلموا الثقة بالذكاء الاصطناعي في العمارة؟
يقول Stoddart إن الأمر كله يتعلق بالتحقق من صحة المخرجات (Validation):
“في الوقت الحالي يمكننا التحقق من صحة المخرجات، ويمكننا أن نثق بها، يمكننا في الواقع السماح له بالبدء في استكشاف الأفكار بمعنى أوسع. ليس فقط لتأكيد الأشياء التي نعرفها بالفعل، ولكن من الأفضل أن توضح لنا طرقًا بديلة لفعل الأشياء التي ربما لم نفكر فيها من قبل. “
ولكن هل يستبدل الذكاء الاصطناعي دور المصمم؟
قدرت “صحيفة التلغراف” احتمالية أن يستبدل الذكاء الاصطناعي لعدد 700 وظيفة، من دراسة أجرتها جامعة أكسفورد نشرت في عام 2013. والأخبار السارة أنه يتمتع المعماريون بواحد من أقل معدلات الاستبدال بالذكاء الإصطناعي (يبلغ 1.8٪)، وذلك مع مصممي الأزياء (2.1٪)، ومهندسي الفضاء (1.7٪)، وأخصائي علم الأحياء المجهرية (1.2٪)، وفناني الماكياج المسرحي (1٪)، علماء الأنثروبولوجيا (0.8 ٪) ومصممي الرقصات (0.4 ٪).
الأتمتة والذكاء الاصطناعي، في الوقت الحالي، لن يستبدل دور المصمم، ولكن هذا لا يعني أن المجال لن يخضع لتحولات عميقة في ممارسته: الكمبيوتر والبرامج تقضي على الأنشطة المتكررة الشاقة، وتزيد إنتاج المواد إلى الحد الأمثل، وتسمح بتصغير حجم المكاتب المعمارية. فمع مرور الوقت، هناك حاجة إلى عدد أقل من المعماريين لتطوير مشاريع أكثر تعقيدا.
في النهاية، لا يزال الإبداع عالم العقل البشري وحده. وبفضل الذكاء الاصطناعى، أصبح لدى البشر القدرة على خلق وتصميم العالم الذي يريدون العيش فيه وترك العمل الشاق للآلات.
الكولوسيوم المدرج الروماني، المعروف أيضا باسم مدرج فلافيان، بدأ بناءه في عام 72 ميلادي من قبل الإمبراطور فيسباسيان. تم الانتهاء من قبل ابنه تيتوس، في 80 ميلادي، مع تحسينات لاحقة من قبل دوميتيان. بني وفقا لتصميم عملي، حيث تتيح مداخله المقوسة البالغ عددها 80 مدخلا سهولة الوصول إلى 55000 متفرج، مرتبين وفقا للمكانة الاجتماعية. يتميز الكولوسيوم بضخامته، حيث يبلغ طوله 188 مترا وعرضه 156 قدما خارج المدرج مباشرة يوجد قوس قسنطينة (أركو دي كوستانتينو)، وهو نصب تذكاري يبلغ ارتفاعه 25 مترًا تم بناؤه عام 315 ميلاديًا بمناسبة انتصار قسطنطين على ماكسينتيوس في بونس ميلفيوس. أمر فيسبسيان ببناء الكولوسيوم على موقع قصر نيرو، لينأى بنفسه عن الطاغية المكروه. كان هدفه هو كسب شعبية من خلال تنظيم معارك قاتلة من المصارعين ومعارك الحيوانات البرية للعرض العام. كانت المذبحة على نطاق واسع ففي الألعاب الافتتاحية في عام 80 بعد الميلاد، قتل أكثر من 9000 من الحيوانات البرية. أما المصارعون الرومان كانوا عادة عبيدا، أسرى حرب أو مجرمين مدانين. معظمهم من الرجال، و كان هناك عدد قليل من المصارعات. حضر هذه المعارك الفقراء، والأغنياء، وكثيرا ما كان الإمبراطور نفسه. كان يتم تنظيم مسابقة واحدة تلو الأخرى على مدار اليوم واحد، وإذا أصبحت الأرض مغمورة بالدماء، فيتم تغطيتها بطبقة جديدة من الرمال لتستمر المسابقات. المبنى جزءا من برنامج بناء واسع بدأه الإمبراطور فيسباسيان من أجل إعادة روما إلى مجدها السابق قبل الاضطرابات التي اندلعت في الحرب الأهلية الأخيرة. فإن المباني الجديدة كمعبد السلام، ومحمية كلوديوس والكولوسيوم كان الهدف منها ان تظهر للعالم أن روما الجديدة لا تزال إلى حد كبير مركز العالم القديم. 1
كان الكولوسيوم بناء فريد من نوعه حيث كان يتميز بارتفاعه الشاهق وساحتة البيضوية التي تبلغ مساحتها 87.5 متر مربع، ومظلة مسقوفة من القماش واستيعابة لعدد كبير من المتفرجين. كان المسرح مذهلا حتى من الخارج مع أروقة مفتوحة ضخمة في كل طابق من الطوابق الثلاثة الأولى التي تعرض أقواسا مليئة بالتماثيل. كان الطابق الأول يحمل أعمدة دوريك، والثاني أيوني والمستوى الثالث كورنثي. وكان الطابق العلوي أعمدة كورنثية ونوافذ مستطيلة صغيرة. كان هناك ما لا يقل عن ثمانين مدخلا، تم ترقيم ستة وسبعين منها وبيعت التذاكر لكل منها. تم استخدام مدخلين للمصارعين، أحدهما كان يعرف باسم بورتا ليبتينا (إلهة الموت الرومانية) وكان الباب الذي تم من خلاله نقل الموتى من الساحة. الباب الآخر كان بورتا سانيفيفاريا الذي ترك من خلاله المنتصرون والذين سمح لهم بالبقاء على قيد الحياة. تم تخصيص البابين الأخيرين للإمبراطور فقط. كان يحيط بالساحة شرفة رخامية عريضة (منبر) محمية بجدار بداخلها المقاعد المرموقة من الجانب الدائري حيث كان الإمبراطور وشخصيات أخرى يشاهدون الأحداث. وراء هذا المجال، تم تقسيم المقاعد الرخامية إلى مناطق: تلك المخصصة للمواطنين الأكثر ثراء والمواطنين من الطبقة الوسطى والعبيد والأجانب وأخيرا المقاعد الخشبية وغرفة الجلوس في الطبقة العليا المخصصة للنساء والفقراء. تم الوصول إلى المستويات المختلفة من المقاعد عبر سلالم عريضة مع ترقيم كل مقعد ومقعد. في عام 404 م، مع تغير الزمن والأذواق، تم إلغاء ألعاب الكولوسيوم في النهاية من قبل الإمبراطور هونوريوس، على الرغم من أن المجرمين المدانين لا يزالون يصارعون لمحاربة الحيوانات البرية لقرن آخر. 2
ألهمت فكرة نمو الأطفال خارج الجسم الروايات والأفلام لعقود من الزمن، والآن تستكشف مجموعات الأبحاث حول العالم إمكانية الحمل الاصطناعي. على سبيل المثال، نجحت مجموعة واحدة في حمل خروف في الرحم الاصطناعي لمدة أربعة أسابيع وجرب باحثون أستراليون أيضًا الحمل المصطنع للحملان وأسماك القرش.
وفي الأسابيع الأخيرة، تلقى الباحثون في هولندا ٢.٩ مليون يورو (٤.٦٦ مليون دولار أسترالي) لتطوير نموذج أولي لحمل الأطفال الخدج.
ما هو الرحم الاصطناعي؟
يُعرف نمو الطفل خارج الرحم باسم خارجي المنشأ. عندما يتم نقل الأطفال الخدج إلى حاضنات لمواصلة نموهم في وحدة الأطفال حديثي الولادة تعتبر نصف خارجي المنشأ. لكن الرحم الاصطناعي يمكن أن يمدد الفترة التي يمكن فيها حمل الجنين خارج الجسم.
قد يبدو هذا بعيد المنال، لكن العديد من العلماء الذين يعملون في مجال التكنولوجيا الحيوية التناسلية يعتقدون أنه من خلال الدعم العلمي والقانوني الضروري، تكّون المنشأ الخارجي التام إمكانية حقيقية للمستقبل.
ماذا يمكن أن يحتوي الرحم الاصطناعي؟
يحتاج الرحم الاصطناعي إلى غلاف أو حجرة خارجية. هذا هو المكان المناسب لزرع الجنين وحمايته أثناء نموه. حتى الآن، استخدمت التجارب على الحيوانات خزانات الأكريليك وأكياس البلاستيك وأنسجة الرحم التي أزيلت من الكائن الحي وأبقت على قيد الحياة بشكل مصطنع.
يحتاج الرحم الاصطناعي أيضًا إلى بديل صناعي للسائل الأمنيوسي أو السلوي، وهو ممتص صدمات في الرحم أثناء الحمل الطبيعي، ويجب أن تكون هناك طريقة لتبادل الأكسجين والمواد المغذية (بحيث يتم إخراج الأكسجين والمواد المغذية وثاني أكسيد الكربون والنفايات). بمعنى آخر؛ سيتعين على الباحثين بناء مشيمة اصطناعية.
استخدمت التجارب على الحيوانات نظم قسطرة ومضخة معقدة. لكن هناك خطط لإستخدام نسخة مصغرة من الأُكسجين الغشائي خارج الجسم، وهي تقنية تسمح للدم بالأكسجة خارج الجسم.
بمجرد أن يتم تطبيق العملية بالشكل الصحيح يمكن أن يصبح الحمل الاصطناعي شائعًا في يوم من الأيام مثل «الإخصاب أو التلقيح المختبري-IVF»، وهي تقنية تعتبر ثوريّة قبل بضعة عقود، وكما هو الحال في حالة التلقيح الصناعي، هناك الكثير ممن يهتمون بما قد يعنيه هذا المجال الجديد للطب التناسلي بالنسبة لمستقبل تكوين الأسرة. [embedyt] https://www.youtube.com/watch?v=dt7twXzNEsQ[/embedyt]
يمكن أن تساعد الأرحام الاصطناعية الأطفال الخدج
ركزت المناقشة الرئيسية حول الأرحام الاصطناعية على مصلحتها المحتملة في زيادة معدل بقاء الأطفال الخدج.
ففي المملكة المتحدة، يولد حوالي ٦٠٠٠٠ طفل، واحد من كل تسعة يولد قبل الأوان في كل عام، وهم بحاجة إلى رعاية متخصصة في المستشفى. فرصة البقاء على قيد الحياة في الأسبوع الثاني والعشرين تقارب الصفر، لكن الاحتمالات تتحسن بسرعة لكل يوم إضافي يبقى فيه الطفل في الرحم. في الأسبوع ٢٣ تكون فرصة البقاء على قيد الحياة ١٥٪، وفي الأسبوع ٢٤ تكون النسبة ٥٥٪، والأسبوع ٢٥ حوالي ٨٠٪ (كان هذا الرقم٥٣٪ فقط في عام٢٠٠٦). رغم ذلك فإن من المرجح أن يعاني الأطفال المولودين مبكرا مجموعة من الإعاقات.
بإستخدام «الحقيبة الحيوية-biobag» المغلقة بأحكام، والتي تحاكي الرحم الأم. قد تساعد الأطفال الخدج البقاء على قيد الحياة وتحسين نوعية حياتهم. توفر الحقيبة الحيوية الأُكسجين، ونوع من السائل السلوي البديل، ومنفذ إلى الحبل السري وجميع المياه والمواد المغذية اللازمة (والدواء، إذا لزم الأمر).
يمكن أن يسمح هذا بتمديد فترة الحمل خارج الرحم حتى يتطور الطفل بشكل كافٍ للعيش بشكل مستقل وبآفاق صحية جيدة.
يوفر الرحم الاصطناعي بيئة مثالية لنمو الجنين، مما يوفر له التوازن المناسب بين الهرمونات والمواد الغذائية. كما أنه سيتجنب تعريض الجنين المتزايد لأضرار خارجية مثل الأمراض المعدية، وتسهل التقنية أيضًا إجراء الجراحة على الجنين.
ويمكن أن يشهد نهاية الإقامة الطويلة في المستشفى للأطفال الخدج، مما يوفر أموال الرعاية الصحية في هذه العملية. وتجدر الإشارة إلى هذا بشكل خاص بالنظر إلى أن بعض أكبر مدفوعات التأمين الخاصة مخصصة حاليًا لنفقات وحدة العناية المركزة لحديثي الولادة.
يمكن أن تساعد الأرحام الاصطناعية في العقم والخصوبة
تسمح هذه التقنية الإنجابية الناشئة للنساء المصابات بالعقم، سواء لأسباب فسيولوجية أو اجتماعية بفرصة إنجاب طفل. قد توفر أيضًا فرصًا للنساء المتحولين جنسياً وغيرهن من النساء المولودين بدون رحم، أو أولئك الذين فقدوا رحمهم بسبب السرطان أو الإصابة أو الحالات الطبية لإنجاب الأطفال.
التحضير لأرحام المستقبل
حالياً، لا يوجد نموذج أولي للرحم الاصطناعي للبشر والتكنولوجيا هي في مهدها، ونحتاج إلى ضمان أن التكنولوجيا آمنة وتعمل، وأيضاً نحتاج إلى التفكير فيما إذا كان هذا هو الطريق الصحيح الذي يجب اتباعه لظروف مختلفة.
كان عام 2019 عامًا مليئًا بالاكتشافات والإنجازات العلمية في مختلف العلوم والتخصصات، ويستمر العلماء والباحثون في بحوثهم، واضعين نصاب أعينهم إيجاد حلول لكل المشاكل التي تعترض طريق البشرية وسبر أغوار هذا الكون الفسيح. وفي هذا المقال سنستعرض معكم أبرز الإنجازات والاكتشافات العلمية في عام 2019.
الهبوط على الجانب المعتم من القمر
في يناير الماضي نجح المسبار الصيني «Chang’e-4» للمرة الأولى في تاريخ الفضاء في الهبوط على سطح الجانب المظلم من القمر، ويعرف الجانب المظلم من القمر بأنه نصف الكرة الآخر من القمر الذي لا يمكن رؤيته من الأرض.[1]
تحديد مدة اليوم في كوكب زحل
حتى زمن قريب كان هذا الأمر عبارة عن لغز بالنسبة للعلماء، حيث كان من الصعب معرفة الوقت الذي يستغرقه كوكب عملاق غازي مثل زحل في إكمال دورة واحدة كاملة حول محوره بشكل دقيق، لكن في يناير الماضي استطاع الباحثون أخيراً من حساب طول اليوم على كوكب زحل بشكل دقيق، وهو عشر ساعات و 33 دقيقة و 38 ثانية.[2]
تبلور نجوم الأقزام البيضاء
استطاع باحثون فلكيون من جامعة «وارويك-Warwick» من تقديم دليل على تبلور نجوم قزمية بيضاء «white dwarf stars» أو بمعنى آخر تحول هذه النجوم من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة. ويُعرف النجم القزمي الأبيض بأنه نجم ذو حجم صغير ولكن كثافته عالية، تصل إلى مليون مرة قدر كثافة الشمس. وتعد النجوم القزمة البيضاء من أقدم النجوم في الكون ويستفيد منها الفلكيون كساعات فلكية لتقدير عمر النجوم المجاورة لها بدرجة عالية من الدقة.[3]
ذواكر Micro-SD بسعة واحد تيرابايت
تمكن مهندسون في شركة «مايكرون-Micron» من تصنيع ذواكر تخزينية بسعة واحد تيرابايت من نوع ” Micro-SD” التي تستخدم في الموبايلات وغيرها من الأجهزة الذكية كذواكر تخزينية.[4]
تحطم مسبار اوبرتنيتي التابع لناسا
في فبراير الماضي تحطم مسبار ناسا الفضائي المعروف باسم «أبورتيونيتي-Opportunity» إثر عاصفة رملية على سطح المريخ.وجاء هذا الإعلان بعد فشل العديد من محاولات الاتصال بالهوائي الخاص بالمركبة.[5]
اكتشاف أبعد جسم في المجموعة الشمسية
تمكن باحثون فلكيون في فبراير الماضي من اكتشاف أبعد جسم في المجموعة الشمسية وتم تسميته ب «FarFarOUT» حيث يبعد عن كوكب الأرض حوالي 21 مليار كيلو متر.[6]
المادة المظلمة
اكتشف العلماء في فبراير الماضي بأن حوالي %90 من مجرة درب التبانة مكون من المادة المظلمة.وتتميّز المادة المظلمة بأنّها لا تشعّ، لا تمتصّ ولا تعكس الضوء. ويقول علماء الفلك إنّ هذه المادة موجودةٌ نتيجةً لتفاعلها مع شريحة الكون العادي من خلال الجاذبية. [7]
الحياة في الفضاء الخارجي
عززت تجربة علمية رائدة من فرصنا في العثور على الحياة على سطح كوكب المريخ بعد أن تمكّنت ميكروبات أرضية من العيش 18 شهرًا خارج محطة الفضاء الدولية .[8]
أول صورة حقيقية للثقب الأسود
قد ربما يعتبر هذا أكبر إنجاز علمي في عام 2019، ففي شهر إبريل الماضي تمكن فريق من الباحثين من التقاط أول صورة لثقب أسود يقبع في مجرة «إم87 -M87» باستخدام شبكة مكونة ثمانية تلسكوبات. وتدعم الصورة الأولى للثقب الاسود نظرية آينشتاين عن النسبية العامة، والتي فاق عمرها قرنًا من الزمنت وتصفُ نظرية النسبية العامة الجاذبيةَ بأنها تشوه في نسيج الزمكان وتطرح نظرية النسبية العامة تنبؤاتٍ محددةً عن طريقة عمل هذا التشوه في نسيج الزمكان. حيث تفترض النظرية، على سبيل المثال، وجود الثقوب السوداء، وأن وحوش الجاذبية هذه تمتلك أفقًا للحدث؛ نقطة اللا عودة والتي لا يستطيع أي شيء، حتى الضوء، الهروب منها. وتفترض النظرية أيضًا، امتلاك أفق الحدث شكلًا دائريًا وحجمًا متوقعًا، والذي يعتمد على كتلة الثقب الاسود.[9]
من أبرز الإنجازات والاكتشافات العلمية في عام 2019 في مجال الفضاء
تسجيل أول زلزال في المريخ
تمكًّنت شركة ناسا من تسجيل أول زلزال في المريخ عن طريق مركبة ناسا الغير مأهولة «InSight» والمصممة لدراسة التركيب الداخلي لكوكب المريخ.[10]
تحقيق الموصلية الفائقة في درجة حرارة مرتفعة
تعرف الموصلية الفائقة بأنها ظاهرة تنعدم فيها مقاومة المواد للتيار الكهربائي بحيث يمكن مرور التيار دون أي مقاومة. وتتحقق الموصلية الفائقة في بعض المواد عند درجات قريبة من الصفر المطلق أو 273- درجة مئوية لكن في شهر مايو الماضي تم تحقيقها عند درجة حرارة 23- درجة مئوية وهي أعلى بخمسين درجة عن أخر مرة تم تحقيق الموصلية الفائقة فيها.[11]
تخزين البيانات الرقمية في الحمض النووي
استطاع فريق من العلماء في شهر يونيو الماضي من تخزين 16 جيجا بايت من بيانات ويكيبيديا على سلاسل ال DNA . في حالة تخزين البيانات على الحمض النووي، فإنّ المفهوم هو نفس المفهوم التقليدي في تخزين البيانات على شكل رموز ثنائية مكونة من 0 و 1 ، ولكنّ العمليّة مختلفة. جزيئات الحمض النووي هي سلاسل طويلةٌ من جزيئاتٍ أصغر، تسمى النيوكليوتيدات والتى تتكون من الأدينين A، السيتوزين C، الثيمين T، الجوانيين G. وبدلًا من إنشاء تسلسلاتٍ من 0 و1 (كما في الوسائط الإلكترونية)، يتمّ تخزين المعلومات على الحمض النووي في صورة تسلسلاتٍ من هذه النيوكليوتيدات.[12]
اكتشاف أكبر كمية من غاز الميثان في المريخ
اكتشفت مركبة «كيوريوسيتي – Curiosity» التابعة لوكالة ناسا أكبر كمية لغاز الميثان في كوكب المريخ مسجلة لحد الآن وهذا الاكتشاف بدوره يُعدُّ دليلًا على إمكانية الحياة على الكوكب الأحمر.[13]
أول صورة لظاهرة التشابك الكمومي
في شهر يوليو الماضي تمكن باحثون فيزيائيون من التقاط أول صورة لظاهرة التشابك الكمومي ويعرف التشابك الكمومي بأنه تفاعل جسيمين مع بعضهما البعض – مثل فوتونين يمران عبر فاصلٍ شعاعي – متصلين مع بعضهما البعض، بحيث يتشاركا حالتيهما الفيزيائية على الفور بغض النظر عن بُعد المسافة التي تفصل بينهما. يُعرف هذا الاتصال باسم «التشابك الكمومي – quantum entanglement»، وهو يُشكل حجراً أساسياً في علم ميكانيكا الكم.[14]
رحلة القمر الاصطناعي الهندي تشاندريان-2 إلى الفضاء
وتعد هذه المهمة الثانية للهند بعد عشر سنوات على المهمة الاولى.وتتميز هذه المهمة الفضائية الثانية بأنها تحمل مركبة وروبوت جوال من أجل الهبوط بالقرب من القطب الجنوبي للقمر ولكن لسوء الحظ لم تنجح المركبة في الهبوط على سطح القمر.[15]
ثقب أسود يلمع بمركز مجرة درب التبانة
تمكن علماء الفلك في مرصد «كِيك-Keck» من رصد وميض مفاجئ لثقب أسود يقبع في مركز مجرة درب التبانة حيث استمر هذا الوميض في اللمعان والخفوت لما يقارب 75 مرةً!.[16]
نقل آني لحالات كمومية ثلاثية الأبعاد
في شهر أغسطس الماضي نجح باحثون نمساويون وصينيون في النقل الآني «كِيك-Keck» لحالات كمومية ثلاثية الأبعاد. يعتقد العلماء بأن النقل الآني الكمومي متعدد الأبعاد قد يلعب دورًا مهمًا في أجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية. تمكن الباحثون في تجربتهم من الحالة الكمومية لفوتون واحد نقلاً آنياً إلى فوتون آخر بعيد. في السابق ، لم يتم إرسال سوى حالات من مستويين أو 2 «كيوبت كمومي-qubits» ويعرف الكيوبت بأنه هي اصغر وحدة معلومات كمومية أما الآن، فقد تحقق النقل الآني لحالة ثلاثية المستوى، وهي ما تسمى في الفيزياء الكمومية ب «كيوترت-qutrit» ولإنشاء الكيوتريتات التي استخدمها فريقا البحث، تم استخدام مسار التفريع الثلاثي لفوتون، متمثلًا في أنظمة بصرية مصممة بعناية من أجهزة الليزر ومقسمات الأشعة وبلورات باريوم البورات .[17]
أقمار جديدة لكوكب زحل !
تمكن فريق من علماء الفلك في جامعة كارنيغي للعلوم بواسطة تلسكوب «سوبارو-Subaru» في ولاية هاواي من اكتشاف عشرين قمراً جديدا ًتدور حول كوكب زحل وبهذا يتفوق كوكب زحل في عدد الأقمار على المشتري الذي كان يتصدر كواكب المجموعة الشمسية في عدد الأقمار بواقع 79 قمراً أما الآن فكوكب زحل هو الأكثر عددًا حيث يمتلك 82 قمرًا. [18]
جوجل تعلن تحقيق التفوق الكمي
صرحت شركت جوجل في شهر أكتوبر الماضي عن تقيقها للتفوق الكمي «Quantum Supremacy» عن طريق استخدام حاسوب كمي تجريبي لإجراء عمليات حسابية بصورة أسرع كثيرًا من الحواسيب الثنائية التقليدية. حاسوبها الكمي «سينكامور-Sycamore» أجرى عملية حسابية لتوليد الأرقام عشوائيًا خلال 200 ثانية فحسب، وأضافت أن أكثر الحواسيب الفائقة تطورًا في العالم حاليًا يحتاج إلى 10 آلاف عام لإنجازها.[19]
اكتشاف قوة كونية جديدة
تمحور الفيزياء بأكملها على أربع قوى تتحكم في العالم المرئي المعروف، وهم قوة الجاذبية، و القوة الكهرومغناطيسية، والقوة النووية الضعيفة، والقوة النووية القوية. ولكن هناك دراسة قام بها باحثون في معهد البحوث النووية في أكاديمية العلوم المجرية، تتحدث عن احتمالية وجود قوة خامسة للطبيعة حيث كان الباحثون يراقبون عن كثب كيف تنقسم ذرة الهيليوم أثناء الاضمحلال الإشعاعي، إذ تنقسم الجزيئات بزاوية غير عادية تبلغ 115 درجة، وهو ما لم يتسنّى تفسيره باستخدام الفيزياء المعروفة.وهذه هي المرة الثانية التي يعثر فيها فريق البحث على جسيم جديد أطلقوا عليه اسم «X17»، وترجع تسميته إلى احتساب كتلته عند 17 ميغا إلكترون فولت.[20]
تقنية جديدة تساعد علي رصد نمو الأنسجة الحية في المختبر.
يمكن لمستشعر الأس الهيدروجيني الضوئي الجديد الذي يعمل على إثبات صحة مفهوم إجراء الدراسات في مجال تجديد و نمو الأنسجة
طبق بتري فارغ مع اثنين من الألياف الضوئية ، يوضح نسخة واحدة من تجربة الباحثين. الألياف اليسرى (عادةً ما تسطع ضوء الأشعة تحت الحمراء ، ولكنها مصورة هنا كضوء أحمر مرئي) هي مستشعر درجة الحرارة. تضيء الألياف العليا الضوء الأخضر أو الأحمر أو الأزرق في طبق بتري لضبط الإشارة التي يقيسها مستشعر درجة الحرارة.
في يوم من الأيام، يود الأطباء أن ينمووا أطرافهم وأنسجة الجسم الأخرى للجنود الذين فقدوا أذرعهم في المعارك، والأطفال الذين يحتاجون إلى قلب أو كبد جديد، والعديد من الأشخاص الآخرين ذوي الاحتياجات الخاصة.
اليوم، يمكن الخبراء الطب اخذ خلايا من المريض، وإيداعها في سقالة خاصة للأنسجة، وإدخال السقالة في الجسم لتحفز نمو العظام والغضاريف والأنسجة المتخصصة الأخرى.
لكن الباحثين ما زالوا يعملون على بناء أعضاء معقدة يمكن زرعها في المرضى بشكل آمن.
يدعم علماء المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا «NIST» هذا المجال من الأبحاث من خلال تطوير نوع جديد واعد من أجهزة الاستشعار التي تستخدم الضوء لدراسة نمو الأنسجة في المختبر.
أظهر عمل فريق «NIST» صحة هذا البحث، الذي نُشر في Sensors and ActuatorsB، حيث أن مستشعرًا صغيرًا يستخدم إشارة تعتمد علي الضوء لقياس كلا من درجة الحموضة ووحدة قياس الحموضة، وهي خاصية مهمة في دراسة نمو الخلايا.
أستخدام أخر للمستشعرات الضوئية:
يمكن استخدام نفس التصميم الأساسي لقياس العوامل الأخرى مثل وجود الكالسيوم وعامل نمو الخلايا وبعض الأجسام المضادة.
على عكس أجهزة الاستشعار التقليدية، يمكن استخدام طريقة القياس هذه، لمراقبة البيئة في الخلية على المدى الطويل – لأسابيع – دون الاضطرار إلى وقف نمو الخلايا بانتظام لمعايرة أدوات الاستشعار.
قال الكيميائي «زيشان أحمد» : إن مراقبة خصائص الأنسجة في الوقت الفعلي مع تغيرها ببطء، على مدار أيام أو أسابيع، يمكن أن يفيد إلى حد كبير في دراسة هندسة الأنسجة على نمو الأسنان وأنسجة القلب والأنسجة العظمية وأكثر من ذلك.
وقال د. أحمد أيضا “نريد أن نصنع مستشعرات يمكن وضعها داخل الأنسجة النامية لتزويد الباحثين بمعلومات كمية، هل ينمو النسيج فعليًا؟ هل هو صحي؟ إذا كنت تزرع عظمًا، هل له خصائص ميكانيكية مناسبة أم أنه ضعيف جدًا في دعم الجسم؟”
يمكن أن يكون لهذا لعمل فوائد تتجاوز هندسة الأنسجة أيضًا، لتصل إلى دراسة تطور أمراض مثل السرطان.
وقال الكيميائي «ماثيو هارتنجز » في «الجامعة الأمريكية» والباحث الضيف في معهد «NIST»: “ما يمكن أن تقدمه هذه المستشعرات للناس هو معلومات في الوقت الفعلي عن نمو الأنسجة وتطور المرض، و إن أجهزة الاستشعار التقليدية تمنح الباحثين سلسلة من اللقطات، دون أن تظهر لهم الطريق بين كل مراحل النمو تلك لكن أجهزة الاستشعار الضوئية، يمكن أن تزود العلماء بمعلومات مستمرة، أي ما يشبه تطبيق تحديد المواقع والملاحة للمرض.
وقال «هارتنجز»أيضا : “نريد أن نوفر للباحثين خريطة تفصيلية للتغيرات الإضافية التي تحدث لأن النسيج إما ينمو بطريقة صحية أو يصاب بالمرض”. “بمجرد أن يعرف الباحثون” الطرقات ” التي يدخل بها المرض للخلايا، يمكنهم حينئذٍ منع أو دعم التغييرات التي تحدث” في جسم المريض.
دور الأس الهيدروجيني في نمو الخلايا:
تعد قياسات الرقم الهيدروجيني جزءًا حيويًا من دراسات هندسة الأنسجة، مع نمو الخلايا، تصبح بيئتها بشكل طبيعي أكثر حمضية، إذا أصبحت البيئة حمضية جدًا – أو قاعدية جدًا – تموت الخلايا.
يقيس العلماء الرقم الهيدروجيني على مقياس من 0 (حمضي جدًا) إلى 14 (قاعدي جدًا)، مع بيئة مثالية لمعظم الخلايا في نطاق ضيق حول درجة الحموضة 7.
أدوات قياس درجة الحموضة التجارية دقيقة للغاية ولكنها غير مستقرة. وهذا يعني أنها تتطلب معايرة متكررة لضمان قراءات دقيقة يوما بعد يوم. بدون معايرة. تفقد أجهزة قياس درجة الحموضة التقليدية هذه ما يصل إلى 0.1 وحدة من الدقة اليومية.
لكن دراسة هندسة الأنسجة تتم على مدار أسابيع. قد تحتاج الخلايا الجذعية إلى النمو لمدة شهر تقريبًا قبل أن تتحول إلى عظام.
وقال د. أحمد “الزيادة البالغة 0.1 درجة مئوية مهمة، إذا تغيرت قيمة الرقم الهيدروجيني بمقدار 1. فإنها تقتل الخلايا. إذا كنت لا أستطيع الوثوق بأي شيء بشأن قياس الرقم الهيدروجيني الخاص بي بعد بضعة أيام، فلن أستخدم طريقة القياس هذه.”
من ناحية أخرى، إذا قلطه الباحثون نمو الخلايا المتنامية في كل مرة يتعين عليهم فيها قياس درجة الحموضة في بيئة غذاء الخلية، فإن العلماء يقدمون نوعًا آخر من عدم الثقة في قياساتهم. لأنهم يغيرون ظروف بيئة نمو الخلايا.
وقال أحمد إن المطلوب هو هذا النوع من البحث ، وهو نظام قياس يمكن أن يبقى داخل حاضنة مع الخلايا في وسط بيئة نموهم ولا يحتاج إلى إزالتها أو معايرتها لأسابيع في المرة الواحدة.
لسنوات، ظل أحمد وفريقه يطورون أجهزة استشعار ضوئية. أجهزة خفيفة الوزن صغيرة تستخدم إشارات ضوئية لقياس مجموعة من الصفات بما في ذلك درجة الحرارة والضغط والرطوبة.
تستخدم بعض هذه الأجهزة الجديدة أليافًا ضوئية مرنة متوفرة تجاريًا ومزودة من الداخل بشبكة تُسمى «Bragg». وهو نوع من المرشح للضوء يعكس أطوال موجية معينة ويسمح للآخرين بالمرور.
التغييرات في درجة الحرارة أو الضغط تغير أطوال موجات الضوء التي يمكن أن تمر عبر الشبكة.
من أجل تكييف أجهزتهم الضوئية مع قياس درجة الحموضة، اعتمد أحمد وهارتنغز على مفهوم معروف في العلوم: عندما يمتص جسم ما الضوء، يجب أن تذهب الطاقة الممتصة “إلى مكان ما” ، كما يقول د. أحمد، وفي كثير من الحالات تتحول الطاقة إلى الحرارة.
وقال د. أحمد “بالنسبة لفوتون واحد، تكون الحرارة المُنتجة كمية صغيرة جدًا من الطاقة، لكن إذا كان لديك الكثير من الفوتونات التي تأتي. وكان لديك الكثير من الجزيئات، فسيصبح هذا تغيرًا ملحوظًا في الحرارة.”
طريقة استخدام وعمل المستشعر الضوئي :
استخدم الباحثون، في بيانهم التوضيحي مادة تتغير لونها استجابة للتغيرات في درجة الحموضة، وهي مادة قد يتذكرها الكثير من الناس في مجال البيولوجيا: مسحوق عصير الملفوف الأحمر.
يغير عصير الملفوف لونه من درجات اللون الأرجواني الداكن إلى اللون الوردي الفاتح حسب درجة حموضة المحلول. يمكن الحصول على هذا التغير في اللون بواسطة مستشعرات درجة حرارة أحمد الضوئية.
جهز الباحثون طبق بتري بمحلول عصير «الملفوف». تم وضع الألياف البصرية واحد فوق الطبق، كان متصلاً بمؤشر ليزر وضوء ساطع في العينة، الألياف البصرية الثانية كانت مضمنة فعليا في السائل.
احتوت هذه الألياف الثانية على «Bragg» مقضب وكانت بمثابة مستشعر لدرجة الحرارة، وقد سيطر فريق أحمد على الرقم الهيدروجيني للمحلول يدويًا.
لإجراء القياس، أضاء الباحثون لونًا واحدًا من الضوء – مثل اللون الأحمر – في العينة، حيث يمتص عصير الملفوف الضوء الأحمر بدرجات متفاوتة بناءً على لونه، والذي يعتمد على درجة الحموضة في المحلول في ذلك الوقت.
تم اختيار ألياف ميزان الحرارة الضوئي ليقوم برصد هذه التغييرات الطفيفة في حرارة العصير، يغير التغير في درجة الحرارة أطوال موجات الضوء التي يمكن أن تمر عبر شبكة «Bragg» للألياف.
بعد ذلك، أضاء الباحثون على اللون الثاني للضوء – مثل الأخضر – في السائل، وكرروا العملية.
بمقارنة مقدار الحرارة الناتجة عن كل لون من الضوء، يمكن للباحثين تحديد اللون الدقيق لعصير الملفوف في تلك اللحظة، وهذا ما أخبرهم درجة الحموضة في بيئة نمو الخلايا.
وقال د. أحمد: “لقد قلنا حرفيًا، هل يمكننا تشغيل وإيقاف مؤشر الليزر لمدة بضع دقائق ومعرفة ما إذا كان بإمكاننا تحويل ذلك إلى جهاز قياس درجة الحموضة؟ وتمكنا من إظهار أنه يعمل على نطاق واسع، من درجة الحموضة من 4 إلى درجة الحموضة من 9 أو 10.”
نتائج البحث :
وقد أظهر العمل المستمر أن قياسات الرقم الهيدروجيني الضوئية تكون دقيقة إلى زائد أو ناقص 0.13 درجة من الأس الهيدروجيني ومستقرة لمدة ثلاثة أسابيع على الأقل، أطول بكثير من القياسات التقليدية.
يقول الباحثون أنه وفقًا للخبراء في هندسة الأنسجة، يمكن لأجهزة الاستشعار الضوئية الجديدة توفير معلومات مفيدة لمجموعة من الأنظمة البيولوجية، التي تتم دراستها، وخاصة نمو خلايا القلب والعظام.
لجولات الباحثون القادمة من التجارب، الجارية بالفعل، يستخدم باحثون معهد NIST صبغة أخرى حساسة لدرجة الحموضة، تسمى الفينول الأحمر.
بالإضافة إلى ذلك، يعملون على تغليف الصبغة في غلاف بلاستيكي حول الألياف نفسها، بحيث لا تتفاعل مع وسط أو بيئة نمو الخلية.
يجري الفريق أيضًا أول اختبار للنظام في بيئة نمو لخلية حية، بمساعدة من زملاء معهد NIST المتخصصين في هندسة الأنسجة.
تشمل الخطط المستقبلية قياس الكميات التي تتجاوز درجة الحموضة، لتي تتطلب ببساطة مبادلة أحمر الفينول لصبغة مختلفة حساسة لأي شيء يريد الباحثون قياسه فيما بعد.
يأمل د. أحمد في المستقبل ان يمكن استخدام مستشعرات القياس لمراقبة نمو الأنسجة داخل جسم إنسان حقيقي.
ما هي النسبة الذهبية (الإلهية) وما علاقتها بالطبيعة؟!
الرياضيات التي نتعلمها لم يتم اختراعها بل تم اكتشافها. يحمل علم الرياضيات بعض الحقائق العالمية والنسبة الذهبية هي واحدة منهم. يبدو أن هذه النسبة هي رقم الطبيعة المثالي، ويمكن تعريفها بأنها معادلة رياضية للتركيب الجمالي.
على مر التاريخ، فكر المفكرون من علماء الرياضيات إلى علماء اللاهوت في العلاقة الغامضة بين الأعداد وطبيعة الواقع.
الرقم الموجود في قلب هذا اللغز هو فاي (1.6180339887 …..) وكانت هذه العلاقة الرياضية الغريبة، تعرف على نطاق واسع باسم النسبة الذهبية.
هي رحلة آسرة من خلال الفن والهندسة المعمارية، وعلم الأحياء، والفيزياء والرياضيات.
حيث يعتقد فيثاغورث أن هذه النسبة كشفت عن يد الله، كما يعتبر يوهانس كبلر إن هذه النسبة هي أعظم كنز للهندسة.
تعد النسبة الذهبية أحد المفاهيم المذهلة في خصائصها ووجودها وقابليتها للتطبيق.
و يمكن ملاحظة تأثيرها على العديد من مجالات الحياة مثل:
الهندسة المعمارية، فهي تعتبر من أساسيات الهندسة المعمارية وكمعماري يجب ان يكون على معرفة جيدة بها ليكن قادر على المناقشة وتقدير الهندسة المعمارية.
فالعديد من الفنانين و المهندسين المعمارين نسقوا أعمالهم وفقا للمستطيل الذهبي، أي تحقق نسبة الضلع الطويل على الضلع القصير 1.618.
كان المصريون القدماء أول من استخدم الرياضيات في الفن، فتصميم أهراماتهم يتوافق مع النسبة الذهبية، فعند أخذ مقطعا عرضيا في الهرم الأكبر فسنحصل على مثلث تكون فيه نسبة الوتر إلى المسافة من مركز الأرض توافق النسبة الذهبية.
كما يعد النحات و المهندس المعماري اليوناني فيدياس رائدا في استخدام النسبة الذهبية في تصميم معبد البارثينون فالعلاقة بين ارتفاعه وقاعدته تحقق النسبة الذهبية.
صمم المهندس المعماري الشهير لو كوربوزييه نظاما نسبيا بالكامل يسمى “الوحدة” بناء على النسبة الذهبية. قام بتعمد دمج بعض المستطيلات الذهبية كأشكال من النوافذ أو جوانب أخرى من المباني التي صممها. ولا يزال المهندسون المعماريون يستخدمونها في أعمالهم، فيوجد الكثير من الأبنية التي تم تصميمها وفقا للنسبة الذهبية و المستطيل الذهبي.
لا يقتصر استخدامها فقط على الهندسة المعمارية ولكن في الفن والموسيقى أيضا. يمكن ملاحظتها في أعمال الفنانين الأسطوريين موزارت وبيتهوفان. أما في الأعمال الفنية فنجدها في أعمال: ليوناردو دافنشي في الموناليزا، سر سلفادور دالي، في العشاء الأخير، والرجل الزجاجي.
كما يبدو أيضا أن لها تأثير على الإنسان، فتبين أن العين البشرية تنجذب إلى حد كبير إلى نتائج النسبة الذهبية، حيث يعتقد أن هذه النسبة يمكن رؤيتها في كل مكان حولنا لأن العين تفحص الصورة بشكل أسرع عندما تكون على شكل المستطيل الذهبي.
يبدو أن النسبة الذهبية، لسبب ما تروق لغرائزنا الطبيعية. و يمكنا ان نأخذ الأشياء الطبيعية كمثال أساسي، فكل الأشياء التي يمكن اعتبارها جميلة نسبتها توافق النسبة الذهبي. كالصنوبر وعباد الشمس، وبتلات الورد، المجرة….
كما يمكن أيضًا ملاحظة النسبة الذهبية في علم التشريح البشري. نسبة المسافة من البطن إلى أقدامنا والمسافة من البطن إلى أعلى الرأس هي 1.618، وكل قسم من إصبع الإنسان، من الطرف إلى قاعدة الرسغ، أكبر من القسم السابق بحوالي نسبة 1.618، وتوجد العديد من الأمثلة في الجسم البشري تطابق نسبها النسبة الذهبية.
كما يعتبر الوجه الذي يتناسب مع نسب الوجه الذهبي، وجها مثاليا.
《1》
تسمى أحيانا النسبة الإلهية بسبب تواترها في العالم الطبيعي. على سبيل المثال، سيكون عدد بتلات الزهور على هيئة أرقام فيبوناتشي. إن بذور عباد الشمس ومخاريط الصنوبر تتحول إلى لفافات متضاربة من أرقام فيبوناتشي حتى جوانب الموزة غير المقشورة عادة ما تكون من أرقام فيبوناتشي.
أرقام فيبوناتشي هي عبارة عن سلسلة لا تنتهي أبدا تبدأ من 0 و 1 وتستمر بإضافة الرقمين السابقين. على سبيل المثال:
0
1
1
2
3
5
تقترب نسب أرقام فيبوناتشي المتسلسلة (2/1 ، 3/2 ، 5/3،….) من النسبة الذهبية. في الواقع، كلما ارتفعت أرقام فيبوناتشي، كلما كانت علاقتهم أقرب إلى 1.618.
حتى نبضات القلب لدينا وسلسلة الحمض النووي والكثير من الأمثلة الأخرى تطابق نسبها النسبة الذهبية.
《2》
بالنسبة للشركات أو الملاك الذين يأجرون مباني كبيرة، يمكن أن تبدو صيانة المباني مهمة متعبة، أو مكلفة، أو ربما لا لزوم لها، خاصة عندما يبدو أن المبنى يؤدي وظيفته بسلاسة. لكن صيانة المباني بشكل صحيح ودوري أمر ضروري لعدد من الأسباب. تقل كفاءة المباني بطبيعتها بمرور الوقت بسبب الأسباب الطبيعية مثل المناخ، واستخدامات شاغلي المبنى اليومية، والإجهادات الميكانيكية، وغير ذلك. وعندما تُترك دون حل، يمكن لهذه المشكلات أن تقلل من تجربة المستخدم، وأن تخلق بيئات خطيرة وغير صحية، بل وتكبد تكاليف أعلى وأكثر مفاجئةً من تكاليف صيانة المباني الدورية الثابتة.
يتراوح نطاق صيانة المباني من أكثر التفاصيل الصغيرة إلى الوظائف الأكثر أهمية. فبعض الوظائف، مثل غسل النوافذ، تبدو غير مهمة ولكن يمكن أن يكون لها تأثير هائل على المظهر العام وسعادة العمال. كما تحتاج الى تكليف الشركات الأخرى المتخصصة بسبب الحاجة إلى معدات متخصصة وعمال إضافيين. وبعبارة أخرى، على الرغم من صغر المهمة، فإنها تتطلب عملاً واهتمامًا كبيرين.
وقد تكون صيانة أشياء أخرى ضرورية لصحة شاغليها. فحوصات سلامة الغاز، فحوصات المصاعد، وصيانة نظام الإطفاء، على سبيل المثال، تمنع حوادث الغاز والمصاعد ويمكن أن تنقذ الأرواح في حالة الطوارئ. وظائف أخرى، مثل اختبار المياه وفحوصات تكييف الهواء، من الممكن أن تعزز الصحة وتضمن الوفاء بالمعايير البيئية. وبالتالي، فإن صيانة المباني متنوعة في وظائفها وفي أسباب صيانتها.
لكن كيف تتم صيانة المباني؟
لصيانة المباني وللوقاية من المشكلات، يمتلك أصحاب المباني عدة خيارات، نظرًا لضرورة وجود المعرفة اللازمة واستخدام المعدات المتخصصة. يمكنهم توظيف فنيين متخصصين بشكل فردي لنقاط الصيانة الكثيرة للمبنى كل على حدى، أو يمكنهم توظيف مدير للمنشأ للإشراف على وظائف المبنى أيضًا، كما هو الحال في المستشفيات والفنادق وغيرها.
بفضل المعدات المتخصصة والمساعدة الفنية، تتوسع إمكانيات صيانة المباني بشكل كبير. فمثلا إحدى الشركات، تسمى (Falcon Lifts)، متخصصة في المصاعد الميكانيكية التي توفر إمكانية الوصول إلى المساحات التي يصعب الوصول إليها، مما يسمح للفنيين للوصول الى المناطق التي يتعذر الوصول إليها. مع وجود أذرع طويلة ومرنة يمكن أن يصل ارتفاعها إلى 170 قدمًا أو 50 مترًا وتنحني بطرق مختلفة لا حصر لها، مما يضمن أن صيانة المباني تكون شاملة قدر الإمكان.
ومع ذلك، لا ينبغي دائمًا الاستعانة بشركات خارجية للصيانة، ولكن يمكن دمج الصيانة كجزء لا يتجزأ من إدارة المبنى، مما يوفر حلاً كاملاً طويل الأجل، كخيار دائم للاستخدام. بحيث يجب اختيار المصعد المناسب للمبنى، واعتباره جزءًا من المبنى بحيث يمكن استخدامه بسرعة وسهولة، كلما دعت الضرورة.
وبالتالي، فإن صيانة المباني مهمة للصحة والسلامة وخفض التكاليف وحتى الاستدامة، وبمساعدة الفنيين والمعدات الميكانيكية المتخصصة تكون الصيانة الشاملة ممكنة. في حين أن التكلفة والجهد يبدوان مرتفعين، فإن الصيانة الدورية تكون أقل تكلفة من الاستجابات السريعة لحالات الطوارئ المتعلقة بالصحة والسلامة عند حدوث مشاكل، كما أنها يمكن إدراجها في الميزانية بسهولة أكبر من التكاليف غير المتوقعة عندما يحدث خطأ ما. كل هذه الأسباب تظهر أن صيانة المباني هي أمر لا يحتاج إلى التفكير.
لطالما كانت اللغة أداةً رائعة، تتيح للبشر تبادل الأفكار مع بعضهم البعض. في كثير من الأحيان، إذا ما استخدمت بوضوح ودقة، فإن اللغة تؤدي إلى انسجام العقول. كما أن اللغة أيضًا الأداة الّتي يقوم بها الأطباء النفسيون بتقييم المريض لعلاج الذهان أو اضطراباتٍ عقليةٍ معينة، بما في ذلك انفصام الشخصية.
ومع ذلك، تميل هذه التقييمات إلى الاعتماد على توافر مهنيين مدربين تدريبًا عاليًا وتسهيلاتٍ كافية. وهنا تدخل فريقٌ من « آي بي إم-IBM Research» يتألف من أعضاء في مجموعات الطب النفسي الحاسوبي والتصوير العصبي في.
لقد طوروا معًا «ذكاءًا اصطناعيًا-AI» قادرًا على التنبؤ بدقة بظهور الذهان لدى المريض، والتغلب على حواجز التقييم المذكورة أعلاه. نُشرت أبحاث حول الذكاء الاصطناعي المتنبأ بمرض الذهان في مجلة «World Psychiatry».
اعتمدت المجموعة على نتائج دراسة آي بي إم لعام 2015 والتي توضح إمكانية استخدام الذكاء الاصطناعي لنمذجة الاختلافات في أنماط الكلام للمرضى المعرضين لمخاطر عالية والذين طوروا في وقت لاحق الذهان وأولئك الذين لم يفعلوا ذلك. على وجه التحديد، حددوا كميًا مفاهيم “فقر الكلام” و “هروب الأفكار” على أنها تعقيد النحوية والتماسك الدلالي، على التوالي، باستخدام طريقة الذكاء الاصطناعي المعروفة باسم «معالجة اللغات الطبيعية-NLP».
ثم قام الذكاء الاصطناعي بتقييم أنماط الكلام الخاصة بالمرضى الذين طُلِلبَ منهم بالتحدث عن أنفسهم لمدة ساعة.
أضاف غييرمو تشيكي، الباحث الرئيسي ومدير مجموعات الطب النفسي الحاسوبي والتصوير العصبي في IBM Research:
“في دراستنا السابقة، تمكنا من بناء نموذج تنبؤي يدوي وصل إلى دقة 80%، ولكن الميزات الآلية حققت 100%.”
بالنسبة لدراستهم الجديدة، قام الباحثون بتقييم مجموعة أكبر بكثير من المرضى المنخرطين في نوعٍ مختلفٍ من الأنشطة الكلامية، وهو الحديث عن قصة قرأوها للتو. وقال تشيكي إنه من خلال تدريب الذكاء الاصطناعي الذي يتنبأ بمرض الذهان باستخدام ما تعلموه من دراسة 2015، تمكن الفريق من بناء نموذج استرجاعي لأنماط خطاب المريض.
وفقًا للدراسة، لم يتنبأ هذا النظام بالظهور النهائي لمرض الذهان لدى المرضى بنسبة دقة بلغت 83%. لو تم تطبيقه على المرضى من الدراسة الأولى، لَتنبأ الذكاء الاصطناعي بدقة 79% أيٌ من المرضى سيصاب في النهاية بمرض الذهان.
يمكن لهذه التقنية أن يساعد في النهاية أطباء الصحة العقلية وكذلك المرضى. كما كتب تشيكي في منشور لـ IBM Research يعود لعام 2017، فإن الأساليب التقليدية لتقييم المرضى غير موضوعي للغاية. يعتقد هو وفريقه أن استخدام الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي كأدوات لما يسمى الطب النفسي الحاسوبي يمكن أن يقضي على هذه المشكلة ويحسن فرص إجراء تقييمات دقيقة.
ليست هذه الدراسة الجديدة سوى واحدةٍ من جهود الطب النفسي الحاسوبي التي أجرتها شركة IBM Research. في وقت سابق من عام 2017، أجرى فريق تشيكي وباحثون من جامعة ألبرتا دراسةً من خلال مركز «آي بي إم ألبرتا للدراسات المتقدمة-IBM Alberta Center for Advanced Studies». وقد جمع هذا العمل بالذات تقنيات التصوير العصبي مع الذكاء الاصطناعي من أجل التنبؤ بالفصام عن طريق تحليل فحوصات دماغ المريض.
بالنسبة للدراسة الجديدة، يعتقد تشيكي أنه هذه خطوة مهمة نحو إتاحة التقييم النفسي العصبي لعامة الناس، ويمكن أن يؤدي التشخيص المحسن في بداية الذهان إلى تحسين العلاج.
وقال تشيكي:
“يمكن استخدام هذا النظام، على سبيل المثال، في العيادة. إن المرضى المعرضون للخطر يمكن أن يُشَخَصوا بسرعة وموثوقية بحيث يمكن تخصيص الموارد (الّتي تُعتبر محدودة دائمًا) لأولئك الذين يُرجّح أن يعانوا من أول حلقة من الذهان. يمكن للأشخاص الذين لا يمكنهم الوصول إلى عياداتٍ متخصصة إرسالُ عيناتٍ صوتيةٍ للتقييم عن بُعد من قبل الذكاء الاصطناعي الّذي يتنبأ بمرض الذهان.”
كما أضاف تشيكي بإن النهج لا يجب أن يقتصر على الذهان فقط. وقال:
“يمكن تطبيق أساليب مماثلة في ظروفٍ أخرى، على سبيل المثال، الاكتئاب.”
في الواقع، يستكشف الباحثون في IBM إمكانات الطب النفسي الحاسوبي للمساعدة في تشخيص وعلاج الحالات الأخرى، بما في ذلك الاكتئاب وأمراض الشلل الارتعاشي والزهايمر، وحتى الألم المزمن.
لقد أحدث الذكاء الاصطناعي ثورةً حقيقيةً في الطب، ومع وصول هذه الأنظمة المتقدمة إلى الاتجاه السائد، سندخل حقبة جديدة في مجال الرعاية الصحية، ونأمل أن يكون ذلك متاحًا لأي شخص في أي مكان للوصول إلى أفضل خيارات التشخيص والعلاج.
مع التقدم المتسارع للتكنلوجيا في هذا العصر أصبح الأن بالإمكان التحقق من الأمور الحيوية الخاصة بجسمك لضمان أنك تعيش في نمط صحي وسليم من الأمراض. ساهمت التقنيات الحديثة في تسهيل التشخيص الطبي لكثير من الحالات والأمراض مثل سرطان الثدي والدماغ وفي هذا المقال سنستعرض معكم موضوع تشخيص الأمراض باستخدام تقنية الأنف الإلكتروني.
ماهي تقنية الأنف الإلكتروني؟
الأنف الإلكتروني هو ببساطة عبارة عن نظم اصطناعية تستخدم للاستشعار الكيميائي لروائح المواد بحيث يمكن للأنف الإلكتروني محاكاة وظائف الأنف البشري ومعرفة الروائح.
كيفية عمل الأنف الإلكتروني
يتكون نظام الأنف الإلكتروني من مجموعة من الحساسات وأجهزة جمع العينات وأيضًا خوارزميات ذكاء اصطناعي لتمييز الأنماط المختلفة للروائح.
تستخدم الحساسات في تحليل طبيعة الغاز المعقدة حيث تقوم هذه الحساسات بمساعدة خوارزميات ذكاء اصطناعي بتحويل الإشارات الفيزيائية التي تعبر عن الروائح إلى أنماط مميزة خاصة وهذه الأنماط تنقسم إلى قسمين:
1- نمط تمييز كمي «quantitative recognition».
2- نمط تمييز نوعي «qualitative recognition».
بعد ذلك تقوم خوارزميات تمييز الأنماط بأخذ البيانات من الحساسات وتعمل على استخلاص الخصائص المميزة لمكونات الغاز حتى يتمكن الأنف الإلكتروني من اكتشاف الروائح وتمييزها.
أوجه التشابه بين الأنف البيولوجي والأنف الإلكتروني.
الذكاء الاصطناعي والأنف الإلكتروني
تستخدم تقنية الأنف الإلكترونية أيضًا مجموعة متنوعة من خوارزميات التعلم الآلي ومكونات الذكاء الاصطناعي المدمجة للكشف الدقيق. حيث يتم دمج العديد من خوارزميات تعليم الآلة في نظام الأنف الإلكتروني للتحليل النوعي ، مثل الشبكات العصبية الاصطناعية والشبكات العصبية الاحتمالية والخرائط ذاتية التنظيم والتعلم العميق وخوارزميات إتخاذ القرار وآلات المتجهات الداعمة وتحليل المكونات الرئيسية.
تتوفر تقنية الأنف الإلكتروني تجاريًا على شكل دائرة إلكترونية مدمجة.
تشخيص الأمراض عن طريق الأنف الإلكتروني
تُستخدم حساسات الروائح في كثير من التطبيقات مثل التحقق من جودة الأغذية، والكشف عن التلوث البيئي، ومراقبة جودة الهواء في الأماكن الحساسة ومؤخرًا تم استخدام حساسات الروائح أو الأنف الإلكتروني في التشخيص الطبي عن طريق تحليل الروائح البشرية وتمييزها.
تنشأ رائحة الإنسان نتيجة للتغيرات الهرمونية الداخلية أو الأيضية ، وتحتوي هذه الرائحة على علامة بيولوجية لبعض الأمراض وتعكس الحالة الفسيولوجية للفرد. ومن المصادر الرئيسية للرائحة البشرية: التنفس واللعاب والعرق والجلد والبول. في الآونة الأخيرة ،تم استخدام مكونات الزفير ، وانبعاثات الجلد ورائحة البول كعلامات حيوية تشخيصية للأمراض والاضطرابات ، مثل السكري وأمراض الكبد والربو وسرطان الرئة ومرض الانسداد الرئوي المزمن والتليف الكيسي.
تمكن الباحث «تشنج-Zheng» من برمجة «حساس الغاز-Gas Sensor» بيحث بمكن للحساس أن يكتشف في غضون دقائق مجموعة متنوعة من روائح الجسم والتي تُشير إلى مدى صحة أعضاء الإنسان الحيوية.
يحتوي حساس الغاز على طيف واسع للغازات ولكن المركبات العضوية المتطايرة والتي تعرف إختصارًا ب «VOCs» هي الهدف الرئيسي للأنف الإلكتروني في التشخيص الطبي ، مثل «الأسيتون-Acetone» لمرضى السكري والأمونيا لدى الأفراد المصابين بأمراض الكبد و «البنتان-Pentane» في المرضى الذين يعانون من الربو و «االألكانات-Alkanes» في مرضى سرطان الرئة.
لا يزال التطوير مستمرًا
في حين أن تكنولوجيا الأنف الإلكتروني يمكن استخدامها للتشخيص الطبي وكمؤشر على الصحة العامة ، يحذر الباحث “تشنغ” أن هذه التقنية لم تتطور بعدُ بما يكفي لإجراء تشخيص كامل. قي بمجرد أن يُشير الكشف إلى وجود تحذير ، عليك بزيارة الطبيب للحصول على تحليل كامل لحالتك الصحية.
بالطبع سيبدو لك هذا السيناريو بعيدا كل البعد عن الواقع. لكن ربما قد تسآلت بالفعل ماذا سيحدث لو اختفى الأكسجين لمدة 5 ثواني؟
حسنا، ربما تعتقد أن الأمر شبيه بحبس أنفاسك لمدة 5 ثواني، فهذه الفترة القصيرة التي ستحرم منها من الأكسجين لن تؤثر على جسمك إطلاقا، هذا صحيح! حتى أن جسمك لن يلاحظ الأمر. لكن لنأخد الموضوع من منظور مختلف، مثلا ماذا سيحدث للبيئة أو الغلاف الجوي؟ ستكون النتائج وخيمة عكس المتوقع!
1. اذا كنت تقضي بعض الوقت في الشاطئ لتستمتع فستصاب بحروق شمسية حادة. إن الأوزون عبارة عن جزيئات من الأكسجين تحجب معظم الأشعة فوق البنفسجية لحمايتنا.
2. ستظلم السماء في النهار بسبب وجود جسيمات قليلة وغياب الأكسجين في الغلاف الجوي لنثر الضوء الأزرق.
3. ستتعطل جميع محركات الاحتراق الداخلي: لن تكون النار موجودة في غياب الأوكسجين لذلك فعملية الاحتراق لن تحدث هي الأخرى. ما يعني أن كل طائرة قد قلعت ستسقط على الأرض، وستتعطل جميع السيارات والمركبات غير الكهربائية.
4. انفجار الأذن الداخلية: فقدان الأوكسجين يعني فقدان حوالي 21 في المائة من ضغط الهواء في لحظة واحدة، أي ما يعادل النقل الفوري إلى أعلى جبال الأنديز ذات ارتفاع 2000 متر تقريبا.
5. ستتحول جميع المباني المصنوعة من الخرسانة (مادة تتكون من الإسمنت، الرمل والماء) إلى تراب: يعتبر الأوكسجين (ثنائي أكسيد الكربون CO2) مكون مهم في البنايات الخرسانية، حيث يساعدها للحفاظ على صلابتها.
6. ستنفجر جميع الخلايا الحية وسط ضباب من غاز الهيدروجين. باعتبارنا أن الماء ثلث الأكسجين، يتحول الهيدروجين إلى غاز ويتمدد حجمه في غياب الأوكسجين.
7. ستتبخر جميع المحيطات على الأرض: عندما يغيب الأوكسجين في مياه المحيطات، يتحول مكوّن الهيدروجين إلى غاز حر غير مقيد، ويرتفع إلى الغلاف الجوي العلوي لكونه غاز خفيف ويتسرب ببطء في الفضاء من خلال الغلاف الجوي.
8. وأخيرا ستنهار القشرة الأرضية ولن يتبقى أي شيء بحيث سنرسل جميعا إلى سقوط حر: لأن الأكسجين يشكِّل نحو 45 في المائة من قشرة الأرض.
تسارع تمدد الكون: خطأ أينشتاين الأعظم ومعضلتنا الكبرى
منذ ما يزيد على القرن كان أينشتاين قد وضع نموذجاً للكون في معادلاته للنسبية العامة في العام 1917م، ينص على أن الكون ساكن لا يتمدد ولا ينكمش ولا نهائي زمانياً وأن كان محدوداً مكانياً. ولكن لم يدم هذا طويلاً إذ اكتشف الفلكي الأمريكى إدوين هابل في عشرينات القرن الماضي أن المجرات تسير مبتعدة إحداها عن الآخرى بسرعة متزايدة باستمرار، وهو ما يؤكد على أن الكون ديناميكي وليس مجموعة ساكنة من النجوم كما تصور الوسط العلمي من قبل. ويُؤرخ هذا الاكتشاف كأحد أهم الاكتشافات الفلكية في التاريخ، ويلي ما قام بطرحه الفلكي البولندي كوبرنيكوس بأن الأرض تدور حول الشمس وليست مركز الكون. وفي العام 1998م اكتشف العلماء أن الكون لا يتمدد فحسب بل أنه يتسع ويتسارع بفعل قوة مجهولة تفوق قوة الجاذبية. أطلق العلماء على تلك الطاقة الغامضة “الطاقة المظلمة”.
في العام ١٩٢٩م تم اقتراح ثابت لمعدل تسارع تمدد الكون وهو ما يُعرف بثابت هابل والذى ينص على وجود علاقة تناسبية طردية بين المسافات بين المجرات وسرعة تبعادها عن بعض البعض. في عام 2001م قد استنتج فريق بحثي تابع لجامعة شيكاغو أن قيمة ثابت هابل يبلغ 72 كيلومتراً لكل ثانية لكل ميجابارسك، واعتمد في حساباته على نوع من النجوم المتغيرة تعرف بالنجوم القيفاوية وهي نجوم تتمدد وتنكمش خلال فترة زمنية قصيرة ويتم حساب بعد لنجم قيفاوي بقياس معدل التغير في لمعانه.
في العام 2009م تم إطلاق القمر الصناعي بلانك التابع للوكالة الأوروبية لأبحاث الفضاء، والذي ركز في رصده على إشعاع الخلفية الكونية الميكروي لتفسير ما بعد الانفجار العظيم وعمر الكون، بالإضافة إلى وضع ما يعرف النموذج القياسي لعلم الكونيات والذي يشير إلى أن كوننا بدأ في التوسع بسرعة، ومن ثم تباطأ بسبب قوى جاذبية ما يعرف بالمادة المظلمة، قبل أن يتسارع أخيراً مرة أخرى بفعل الطاقة المظلمة. ومنه استنتج أن سرعة التمدد هي 67.4 كيلومتراً لكل ثانية لكل ميجابارسك.
ولكن في شهر أبريل لهذا العام خلصت دراسة تابعة لمرصد هابل التابع لوكالة ناسا 74 كيلومتراً لكل ثانية لكل ميجابارسك اعتماداً على دراسة 70 نجم من نوع النجوم القيفاوية إلى أن كوننا يتمدد بمعدل أسرع بنسبة 9% من نتائج النموذج القياسي لعلم الكونيات. وفي دراسة نشرت مؤخراً لمجلة “أستروفيزيكال جورنال” لفريق بحثي بجامعة شيكاغو اعتماداً على رصد نجوم تعرف بالعمالقة الحمراء في مجرتنا كالشمس، فإن قيمة ثابت هابل قدرت ب 70 كيلومترا في الثانية لكل ميغابارسك.
وفي تخمين مقترح من قبل عالم الفيزياء النظرية ماسيمو سيردونيو بجامعة بادوا الإيطالية أن سر تضارب تلك القياسات يرجع إلى تغير كمية وكثافة المادة المظلمة ما يؤدي إلى تغير في تسارع تمدد الكون مع الزمن والتي مع الأسف الشديد ما زال الوسط العلمي عاجز عن تفسير ماهيتها وعن رصدها.
