جلد إلكتروني ذو حاسة لمس قوية
منذ ظهور الروبوتات والأطراف الاصطناعية الذكية، والأبحاث العلمية متواصلة لابتكار جلد يحاكي جلد الإنسان، مرن وقابل للتمدد، وله خاصية الشفاء الذاتي. وقد تم بالفعل الوصول إلى أنواعٍ مختلفة منه، بالاستفادة من التقدم الذي حصل في الفترات السابقة في عديد من مجالات علم المواد.
ولكن الابتكار الجديد التي حققه فريق من قسم علوم وهندسة المواد في كلية الهندسة في جامعة سنغافورة الوطنية، بقيادة بنجامين تي، يختلف عما سبقه. وقد تم التنويه عن هذا الابتكار أول مرَّة في المجلة العلمية المرموقة (Science Robotics) في 18 يوليو 2019م.
إن حاسة اللمس ضروريةٌ جداً للإنسان وحركته وتوازنه، وهي كذلك للروبوتات؛ التي تعمل بأجهزة استشعار ضعيفة. وقد استلهم الفريق عمل الجهاز العصبي الحسي للبشر ليبتكر جهازاً اصطناعياً يفوق حاسة اللمس عند الإنسان.
والفارق الكبير الذي ميَّز هذا الجهاز، هو أنه يتكوَّن من شبكة من أجهزة الاستشعار المتصلة عبر موصل كهربائي واحـد، على عكس حزم الأعصــاب في الجلد البشــري، أيضاً على عكس الأشكــال الإلكترونية الموجودة سابقاً التي تحتوي على أنظمة توصيل سلكية تجعلها حساسة للضرر ويصعب توسيع نطاقها.
ويعلِّق تي على هذا الاكتشاف بقوله: “يفتح هذا التطور الباب واسعاً لإمكانية تقليد نظامنا البيولوجي وجعله أفضل، عند ذلك يمكننا إحداث تطورات هائلة في مجال الروبوتات، حيث إن تطبيق الجلود الإلكترونية يهيمن على هذه الصناعة بشكل كبير”.
ويتفوق هذا الجهاز الجديد على حاسة اللمس عند الإنسان بأكثر من 1000 مرَّة. وعلى سبيل المثال، هو قادر على التمييز بين ملمس الأجسام لأجهزة الاستشعار المختلفة في أقل من 60 نانو ثانية (واحد من مليار من الثانية). كما يمكنه تحديد شكل الأشياء وملمسها وصلابتها بدقة خلال 10 مللي ثانية، أي أسرع بعشرة أضعاف من رمش العين.
ويتمتع هذا الجهاز بمقاومة عالية للأضرار المادية المحتملة، وهي خاصية مهمة بالنسبة للجلود الإلكترونية لأنها على احتكاك متواصل ومتكرر بالبيئة. على عكس النظم الحالية المستخدمة لربط أجهزة الاستشعار في الجلود الإلكترونية الحالية، فجميع أجهزة الاستشعار متصلة بموصل كهربائي واحد، وكل جهاز استشعار يعمل بشكل مستقل ويصبح أقل عرضة للتلف.
المصدر: Sciencedaily.com
نظام ذكي لدرء حوادث البناء
تُعدُّ مواقع البناء أخطر أماكن العمل على الإطلاق؛ حيث يبلغ معدل الحوادث المميتة خمسة أضعاف معدله في أي صناعة أخرى، ما يجعل العمل في الإنشاءات أقل إنتاجية وأكثر كلفة بكثير من باقي القطاعات. لهذا السبب، يختبر عدد من شركات البناء الكبرى اليوم، التكنولوجيا التي يمكن أن تنقذ الأرواح والأموال من خلال توقع الحوادث.
فشركة “سوفولك”، العملاقة للإنشاءات في بوسطن، تتولى حالياً تطوير نظام ذكي، بدأت العمل عليه منذ أكثر من سنة، بالتعاون مع شركة “سمارت فيد” لتطوير البرامج. وأقنعت الشركة، في وقت سابق من العام الجاري 2019م، عديداً من منافسيها بالانضمام إلى اتحاد شركات لتبادل البيانات من أجل تحسين هذه التكنولوجيا. وقد نوقش مؤخراً هذا المشروع في مؤتمر خاص به استضافته جامعة “إم آي تي”.
يستخدم النظام خوارزمية التعلم المتعمق، المعتمدة على صور مواقع البناء وسجلات الحوادث السابقة. فيمكن عندئذٍ العمل على مراقبة موقع بناء جديد، خاصة المواقف المتغيرة التي من المحتمل أن تؤدي إلى وقوع حادث، مثل عدم ارتداء العامل للقفازات أو العمل بالقرب من آلة خطيرة. وأنشأت الشركتان برنامج “المجلس الاستراتيجي للتحليلات التنبؤية”، في مارس 2019م، كوسيلة للشركات للإسهام في البيانات التي قد تحسِّن أداء النظـام في المستقبل.
وتقول جيت كين تشين، كبيرة مسؤولي البيانات في الشركتين، إنه من المنطقي أن يسلّم المتنافسون معلوماتهم، لأن عديداً من الشركات ليس لديها بيانات كافية بمفردها. تحتاج خوارزميات التعلم المتعمق عادة إلى كميات هائلة من البيانـات لتحسين نماذجها. ومعظم الشركات ليس لديها مثل هذه البرامج.
ولكن على الرغم من أن المشروع مصمم في المقام الأول لتحسين سلامة العمال، إلا أنه مثال آخر على اتجاه أوسع بكثير: استخدام الذكاء الاصطناعي لرصد أوضاع العمل وتحديدها وتحسينها. فعلى نحو متزايد، ستجد الشركات طرقاً لتتبع العمل الذي يقوم به الأشخاص، وتستخدم الخوارزميات لتحسين أدائهم.
المصدر: Technologyreview.com
الغرافين والبكتيريا يمهِّدان الطريق لتكنولوجيا المستقبل
مقابل ازدياد القوة والسرعة والسعة التخزينية، فإن أحجام الأجهزة التكنولوجية تصغر باستمرار. ولم يكن هذا ممكناً دون تطور مواز في علم المواد، والأبحاث الهادفة لتطوير مواد جديدة تسمح بذلك. ومن هذه المواد التي أحدثت ثورة في عالم التكنولوجيا: الغرافين.
الغرافين هو شريحة من الكربون رقيقة جداً، مؤلفة من طبقة واحدة من الذرّات، وتُعدُّ أرقّ مادة معروفة على الإطلاق وأصلبها وأكثرها طواعية، ولها قدرة على توصيل الكهرباء بسهولة. إلا أن لها سلبية مهمة: لا نستطيع إنتاجها على نطاق واسع، مع الاحتفاظ بهذه الخصائص المدهشة.
يُستخرَج الغرافين من الغرافيت، وهو المعدن الذي تُصنع منه “أقلام الرصاص” العادية. وقد فاز عالمان روسيان من جامعة مانشستر بجائزة نوبل في الفيزياء عام 2010م، لاكتشافهما الغرافين؛ لكن طريقتهما التي تستخدم شريطاً لاصقاً لإنتاج الغرافين أنتجت مقادير قليلة فقط من المادة.
فمن أجل إنتاج كميات أكبر من الغرافين والحفاظ على خصائصها، بدأت آن س. ماير وزملاؤها في جامعة دلفت للتكنولوجيا في هولندا، بمزج أوكسيد الغرافين المستخرج من الغرافيت مع بكتيريا “شيوانيللا”، وتركوا المزيج ليختمر لليلة، فحوّلت البكتيريا أوكسيد الغرافين، إلى مادة الغرافين.
وتقول ماير: “أوكسيد الغرافين سهل التحضير، لكنه ليس موصلاً جيداً للكهرباء، بسبب الأوكسجين الذي فيه. والبكتيريا تُبعِد معظم مجموعات الأوكسجين، فتصبح المادة موصلة”.
والغرافين المنتَج بواسطة البكتيريا والموصل للكهرباء هو أيضاً أرق وأثبت من الغرافين المنتَج كيميائياً. كذلك يمكن خزنه مدة أطول من الزمن، على نحو يجعله مناسباً لعدد مختلف من التطبيقات، بما في ذلك أجهزة الاستشعار البيولوجي لمراقبة الغلوكوز عند مرضى السكري.
ويمكن لمادة الغرافين المنتَجَة بالبكتيريا أن تكون أساساً لحبر موصل، وهذا الحبر يمكن بدوره أن يُستَخدَم لصنع لوحات مفاتيح حواسيب أسرع وأجدى، أو أسلاك دقيقة كالتي تُستخدَم لإزالة الصقيع عن زجاج السيارات، وصنع دورات كهربائيّة على مواد غير تقليديّة، مثل القماش أو الورق.
المصدر: Futurity.org
اترك تعليقاً