Reading Time: 7 minutes

بينما يتوسّع دور التكنولوجيا في حياة الفرد والمجتمع على حد سواء، يزداد التنافس بين الشركات والمطوِّرين والباحثين في تقديم أكثر ما يمكن للإنسان الاستفادة منه من خلال استحداث تقنيات جديدة، فيما يلي قائمة بوبيولار ساينس- العلوم للعموم- السنوية للتطوُّرات التكنولوجية التي يُعتقد أنها ستُحدِث فرقاً حقيقياً في حل المشكلات المهمة.

صناعة أول روبوت حَيّ في العالم

أعلن العلماء نجاهم أخيراً بتخليق أول «روبوت حي» في العالم يوم 18 يناير/كانون الثاني؛ وذلك من خلال تعاونٍ فريدٍ من نوعه بين الذكاء الصناعي والبيولوجيا، فقد نشر فريقٌ بحثي من العلماء ومتخصصي الروبوت ورقة بحثية في دورية «بروسيدنجز أوف ذا ناشونال أكاديمي أوف ساينس» تصف طريقةً مبتكرةً لصنع شكلٍ جديد من أشكال الحياة، أطلقوا عليه اسم «زينوبوتس»، انطلاقاً من خلايا جذعية.

يشير المصطلح في قسمه الأول «xeno» إلى الخلايا الجذعية المُستخدَمة التي أُخذَت من ضفدع «Xenopus laevis»، وقد وصف أحد الباحثين هذا الابتكار الجديد بأنه: «ليس روبوتاً تقليدياً أو نوعاً معروفاً من الحيوانات، بل كائناتٌ غير مسبوقة، فئةٌ جديدة صنعها البشر، كائناتٌ حيّة قابلة للبرمجة». تبلغ أبعاد الزينوبوتس أقل من 1 مم، وهي مصنوعةً من 500-1000 خليةٍ حية تمتلك أشكالاً مختلفةً بسيطة؛ بما فيها تلك التي تمتلك «أهداباً» تساعدها بدفع نفسها في اتجاهاتٍ خطيةٍ أو دائرية، وتُمكنّها من الارتباط ببعضها البعض لكي تعمل بشكلٍ جماعي على إزاحة أجسامٍ صغيرةٍ مثلاً، ويمكن لهذه المخلوقات العيش لمدة 10 أيام اعتماداً على طاقتها الخلوية الخاصة.

جهاز يحاكي خلايا الدماغ المستخدمة في الرؤية

دماغ, جمجة, الاختلاف بين أدمغة النساء والرجال

في دراسةٍ نُشرت في دورية «ساينس أدفانسز» يوم 12 فبراير/شباط، أظهر فريقٌ بحثيّ من جامعة سنترال فلوريدا الأميركية أنه من خلال الجمع بين مادتين متناهيتين في بنية فوقية جديدة، يمكنهم إنشاء جهاز نانوي يحاكي المسارات العصبية لخلايا الدماغ المستخدمة في الرؤية البشرية.

تُعدّ هذه خطوة صغيرة نحو تطوير أجهزة الكمبيوتر العصبية؛ وهي معالِجات كمبيوتر يمكنها معالَجة المعلومات وحفظها في وقت واحد، وهذا يمكن أن يقلّل من وقت المعالَجة، وكذلك الطاقة اللازمة للمعالَجة، وفي وقت ما في المستقبل، قد يساعد هذا الاختراع في صنع روبوتات يمكنها التفكير مثلما يفكر البشر.

بناء مستشعر كمومي للترددات

تمكّن باحثون من الجيش الأميركي من صناعة مستشعر كمومي يمكن أن يكتشف إشارات الاتصال عبر طيف التردد اللاسلكي بأكمله، من 0 إلى 100 جيجا هرتز، إذ أنّ هذه التغطية الطيفية الواسعة بهوائي واحد مستحيلة في نظام الاستقبال التقليدي، وقد تتطلّب أنظمة متعددة من الهوائيات الفردية ومكبرات الصوت ومكونات أخرى.

يمكن أن تكون هذه المستشعرات الجديدة صغيرة جداً وغير قابلة للاكتشاف؛ مما يمنح مستخدميها أفضلية كبيرة. استُخدمت هذه المستشعرات مؤخراً فقط في تطبيقات استشعار المجال الكهربائي العامة؛ بما في ذلك كمستقبل اتصالات، بينما من المعروف أنّ ذرات «ريدبرج» المُستخدمة فيها حساسة على نطاق واسع، ولم يتم إجراء وصف كمي للحساسية على نطاق التشغيل بأكمله بعد.

كاشف للأشعة السينية أكثر حساسية بـ100 مرة من الاعتيادية

تُعدّ عملية إجراء الأشعة السينية لدى طبيب الأسنان أو الطبيب غير مريحة نسبياً، ومحفوفة بالمخاطر قليلاً؛ إذ تم ربط التعرُّض للإشعاع بزيادة خطر الإصابة بالسرطان، لكن ربما اكتشف الباحثون طريقة جديدة لتوليد صور دقيقة بالأشعة السينية بكمية أقل من التعرُّض، وذلك بفضل مجموعة مثيرة من المواد التي تثير الكثير من الاهتمام.

كشف العلماء في مختبر أرجون الوطني؛ التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، ومختبر لوس ألاموس الوطني يوم 10 أبريل/نيسان، في دورية «ساينس أدفانسز»، عن فئة جديدة من أجهزة الكشف عن الأشعة السينية تعتمد على طبقات البيروفسكايت؛ وهي مادة شبه ناقلة تُستخدم أيضاً في بعض الأنواع الأخرى من التطبيقات؛ مثل الخلايا الشمسية والثنائيات الباعثة للضوء، وكان الكاشف ذو المادة الجديدة أكثر حساسية بـ 100 مرة من كاشفات الأشعة السينية التقليدية القائمة على السيليكون.

رقائق كمبيوتر كمومية تعمل بأعلى درجات حرارة على الإطلاق

ستعمل معظم أجهزة الكمبيوتر الكمومية التي يتم تطويرها حول العالم فقط في أجزاء من الدرجة فوق الصفر المطلق. يتطلب ذلك تبريداً بملايين الدولارات، وبمجرد توصيلها بالدوائر الإلكترونية التقليدية تسخن على الفور.

عالجَ الباحثون من جامعة نيو ساوث ويلز الأسترالية هذه المشكلة بابتكار خلية وحدة المعالج الكمومي؛ التي أُعلن عن نموذجها في دورية «نيتشر» يوم 15 أبريل/نيسان، والتي تقوم بالأساس على شريحة سيليكون، وتعمل عند درجة حرارة 1.5 كلفن -15 مرة أكثر دفئاً من التكنولوجيا الرئيسية المنافِسة القائمة على الرقاقة التي طورَتها شركات «جوجل» و «آي بي إم» وغيرهما؛ والتي تستخدم كيوبتات فائقة التوصيل.

قياس الهيموجلوبين بدون سحب دم عبر الهاتف الذكي

طوّر باحثون في جامعة بوردو الأميركية طريقةً لاستخدام صور الهاتف الذكي لجفون الشخص لتقييم مستويات الهيموجلوبين في الدم، وأُعلن عنها يوم 20 مايو/أيار في دورية «أوبتيكا». يمكن أن تساعد القدرة على إجراء أحد الاختبارات السريرية الأكثر شيوعاً على اكتشاف فقر الدم وإصابة الكِلى الحادة والنزيف، أو لتقييم اضطرابات الدم؛ مثل فقر الدم المنجلي، دون سحب الدم، في تقليل الحاجة إلى زيارات العيادة الشخصية، وتسهيل مراقبة المرضى الذين هم في حالة حرجة، وتحسين رعاية ذوي الدخل المنخفض والمتوسط في البلدان التي يكون فيها الوصول إلى مختبرات الاختبار محدوداً.

استخدم الباحثون برنامجاً لتحويل الكاميرا المدمجة في الهاتف الذكي إلى جهاز تصوير فائق الطيف يقيس بشكل موثوق مستويات الهيموجلوبين -قياس قدرة الدم على حمل الأكسجين-  دون الحاجة إلى أية تعديلات أو ملحقات للأجهزة. أظهر اختبار سريري تجريبي تطوّعي أنّ أخطاء التنبؤ لتقنية الهاتف الذكي كانت في حدود 5-10% فقط.

صناعة أول باحث روبوتيّ يساعد العلماء في أبحاثهم

تمكّن باحثون في جامعة ليفربول من بناء عالِم روبوتيّ ذكيّ متحرِّك يمكنه العمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، وإجراء التجارب بنفسه، كما يمكن لهذا الروبوت، الأول من نوعه اتخاذ  قراراته الخاصة بشأن التجارب الكيميائية التي يجب إجراؤها بعد ذلك، وقد اكتشف بالفعل محفزاً جديداً.

يمتلك هذا الروبوت حجماً قريباً من حجم الإنسان، ويبلغ وزنه 400 كغ، ويعمل في مختبر قياسي باستخدام الأدوات بطريقة تشبه إلى حد كبير الاستخدام البشري، ومع ذلك- على عكس الإنسان- يتمتع بصبر لانهائي، ويمكنه التفكير في 10 أبعاد، ويعمل لمدة 21.5 ساعة كل يوم؛ إذ يتوقف مؤقتاً فقط لإعادة شحن بطاريته. أُعلن عنه في دورية «نيتشر» يوم 8 يوليو/حزيران.

تصميم بروتينات جديدة باستخدام الذكاء الاصطناعي

أُعلن عن تقدُّم في دورية «ساينس» يوم 24 يوليو/حزيران، قد يكون له استخداماتٌ في قطاعات الرعاية الصحية والزراعة والطاقة. طوّر فريق بقيادة باحثين في كلية بريتزكر للهندسة الجزيئية في جامعة شيكاغو عملية يقودها الذكاء الاصطناعي، تَستخدم البيانات الضخمة من أجل تصميم بروتينات جديدة.

وجد الباحثون قواعد تصميم بسيطة نسبياً لبناء البروتينات الاصطناعية من خلال تطوير نماذج التعلُّم الآلي؛ التي يمكنها مراجعة معلومات البروتين المستخرَجة من قواعد بيانات الجينوم، وعندما قام الفريق ببناء هذه البروتينات الاصطناعية في المختبر، وجدوا أنها قدّمت أداءً كيميائياً جيداً؛ لدرجة أنها تنافس تلك الموجودة طبيعياً.

ماسك يكشف عن شريحة ذكية تصل بين الدماغ والحاسوب

كشف رجل الأعمال الأميركي إيلون ماسك؛ رئيس شركة «نورالينك»، النقاب عن نماذج أولية لجهازها الثوري في 28 أغسطس/آب، وعرض تجربته على خنازير زُرعت الأجهزة في أدمغتها.

يشبه الجهاز عملة معدنية بأسلاك رفيعة للغاية قادمة من أحد جوانبها، وصُمّم ليتمّ زرعه في الجمجمة، مع إدخال الأسلاك ببضعةِ ملليمترات في سطح الدماغ؛ إذ يمكن لهذه الأسلاك بعد ذلك أن تكتشف متى تطلق الخلايا العصبية إشاراتها الكهربائية الخاصة بها، أو أن تطلق إشاراتها الكهربائية لتحفيز الخلايا العصبية، وقد أظهر «ماسك» مقطع فيديو للخلايا العصبية تستجيب للأقطاب الكهربائية.

الأمل هو أن تكون هذه الأجهزة الصغيرة قادرة على قراءة وكتابة إشارات الخلايا العصبية؛ ممّا سيساعد في حل المشكلات الطبية التي تنشأ في الدماغ والعمود الفقري، وربما حتى السماح للبشر بدمج أجهزة الكمبيوتر في أدمغتهم في المستقبل البعيد، كما قال «ماسك».

جوجل تُجري أكبر محاكاة كيميائية على كمبيوتر كَمّي

أعلن فريقٌ من الباحثين في شركة جوجل في اليوم ذاته عن إجرائهم أكبر محاكاة كيميائية على جهاز كمبيوتر كَمّي حتى الآن في ورقتهم المنشورة في دورية «ساينس»؛ التي تصف آلية عمل الفريق، ولماذا يعتقدون أنها كانت خطوة إلى الأمام في الحوسبة الكمومية.

إنّ تطوير القدرة على التنبؤ بالعمليات الكيميائية عن طريق محاكاتها على أجهزة الكمبيوتر سيكون ذا فائدة كبيرة للكيميائيين؛ فهم يقومون بمعظمها حالياً من خلال التجربة والخطأ. سوف يفتح التنبؤ الباب أمام تطوير مجموعة واسعة من المواد الجديدة ذات الخصائص غير المعروفة حتى الآن، لكن للأسف، تفتقر أجهزة الكمبيوتر الحالية إلى الحجم الأسّي المطلوب لمثل هذه العمليات، لذلك، كان الكيميائيون يأملون أن تتدخل الحواسيب الكمومية يوماً ما لتقوم بهذا الدور، وها هي فعلت.

إنشاء شبكة كمية فائقة بحجم مدينة

تقتصر معظم عمليات التنفيذ على طرفين متصلَين فقط، رغم ازدياد شعبية الاتصال الكَمّي بسرعة، بسبب الأمان العالي والنضج التكنولوجي. قدّم فريقٌ عالميّ من الباحثين ورقة بحثية في دورية «ساينس» يوم 2 سبتمبر/أيلول؛ تصف شبكة اتصالات كمومية متصلة بالكامل على نطاق واسع على مستوى المدن دون تبديل نشط أو عُقد موثوقة، في سبيل ربط عدد كبير من المستخدِمين عبر شبكات الاتصالات الكمومية.

تُوفّر الشبكة الجديدة اتصالات متزامنة وآمنة بين جميع الأزواج الـ28 لثمانية مستخدمين، وتتمتع بطبولوجيا قابلة للتطوير بسهولة للعديد من المستخدمين، وتتيح ميزات إدارة حركة المرور، وتقليل حجم البنية التحتية وأجهزة المستخدم المطلوبة.

إطلاق أول كمبيوتر كمومي مخصص للأعمال

خصصت العديد من الشركات، على مدى السنوات العديدة الماضية، موارداً لتطوير كمبيوتر كَمّي حقيقي يُمكنه معالجة المشكلات التي لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر التقليدية التعامل معها، ومع ذلك، فإنّ التقدُّم في تطوير مثل هذه الحواسيب كان بطيئاً؛ خاصة عند مقارنته بالتطوير المبكر للحاسوب التقليدي.

أعلنَت شركة «دي ويف» الكندية يوم 29 سبتمبر/أيلول عن تطويرها كمبيوتراً كَمّيّاً جديداً؛ وهو أول نظام كَمّي مُصمَّم خصيصاً للأعمال، وقالت الشركة أنّ النظام الجديد؛ الذي أطلق عليه «أدفانتج»، سيتوفر للشركات وأصحاب الأعمال على الإنترنت عبر الخدمة السحابية الكمومية ليب «Leap quantum cloud».

تطوير كاميرات ذات أنظمة إدراكية

أعلن باحثون في جامعتَي بريستول ومانشستر البريطانيتين يوم 13 أكتوبر/تشرين الأول عن الوصول إلى كاميراتٍ ذكية تستطيع أن تتعلم وتفهم ما تراه، وفي سبيل تحقيق ذلك، استمد الباحثون الإلهام من الطريقة التي تعالج بها الأنظمة الطبيعية العالم المرئي؛ فنحن لا ندرك كل شيء، إذ تعمل أعيننا وأدمغتنا معاً لفهم العالم، وفي بعض الحالات، تقوم العيون نفسها بعملية المعالجة لتوفير ما هو غير مهم على الدماغ.

كشف الباحثون عن تطويرهم لخوارزمية ذكاء اصطناعي تُمكِّن الآلة من الفهم البصري بشكل مباشر على مستوى الصورة؛ إذ يمكن لها تصنيف الإطارات آلاف المرات في الثانية دون الحاجة إلى تسجيل الصور أو إرسالها إلى وحدات المعالجة، وتمّت تجربة التعرُّف على الأرقام المكتوبة بخط اليد وإيماءات اليد وحتى العوالق. أصبح تطبيق الخوارزمية ممكناً بفضل بنية «SCAMP» التي طورها فريق الباحثين؛ وهي عبارة عن مصفوفة من المعالِجات المُضمَّنة في كل بكسل على حِداه، والتي يمكنها الاتصال ببعضها البعض للمعالجة بشكل متوازي في آن واحد.

أكبر طائرة مُسيّرة في العالم لنقل الأقمار الاصطناعية

كشفت شركة فضائية أمريكية ناشئة؛ تدعى «إيڤوم»، في 3 ديسمبر/كانون الأول الستار عن«راڤن إكس»؛ أول طائرة في العالم بدون طيار تحمل الأقمار الصناعية إلى الفضاء، وستكون قادرةً على نقل حمولة جديدة إلى المدار كل 180 دقيقة، والقيام بذلك على مدار 24 ساعة في اليوم، كما يمكن إعادة استخدامها بنسبة 70%، والإقلاع والهبوط على مدارج يصل طولها إلى ميلٍ واحدٍ فقط.

يمكن للطائرة بدون طيار أن تُقلِع من أي مدرج للوصول إلى ارتفاع عالٍ؛ حيث يُسمح بإطلاق المرحلة الثانية للصاروخ لتضع الحمولة على أول طريقها إلى الفضاء، وبعد إطلاق المرحلة الثانية للصاروخ في مدارٍ أرضيّ منخفض، تعود الطائرة مرةً أخرى إلى موقفها الأصلي، ومن المتوقع أن تكون مهمة «راڤن إكس» الأولى هي إطلاق القمر الصناعي الصغير «ASLON-45» التّابع لسبيس فورس العام المقبل.