نظم لنمذجة المفاجأت...!

[diab]

نظم لنمذجة المفاجآت وأجهزة نانو لاسلكية وهواتف جوالة تتفهم سلوك أصحابها







10 تقنيات ونظم واعدة سوف تؤثر في مسيرة العلم وعلى منجزاته، يبشر بها عدد من العلماء والمهندسين الاميركيين، وهي نظم وبرامج «نمذجة المفاجآت» التي ستضم بيانات هائلة عن الاحداث تضاف اليها معطيات عن خصائص متنوعة للسلوك البشري والعوامل النفسية للانسان، وتهدف الى «ادارة المفاجآت». وثاني التقنيات «النانو لاسلكي» اي الاجهزة النانوية اللاسلكية للميدانين التكنولوجي والطبي، تليها نظم توليد الطاقة الكهربائية لاسلكيا، وتطبيقات جديدة اقوى للويب، ورقائق الكترونية لزيادة فترة خدمة البطاريات، وتطبيقات تساعد الهواتف الجوالة للمعلومات على جمع وتحليل سلوك اصحابها بهدف التنقيب عن المعلومات الاخرى التي يرغبون فيها.



ومن التقنيات الاخرى مجسات ذرية مغناطيسة مطورة ستقدم عمليات المسح بالرنين المغناطيسي نحو ابعاد جديدة، وميلاد ما يسمى بـ«ميدان دراسة الاتصالات البشرية» داخل دماغ الانسان بواسطة التكنولوجيا الجديدة، وتطوير انزيمات يمكنها انتاج وقود حيوي من السليلوز، وتزانزستورات من الكربون لانتاج وحدات معالجة كومبيوترية اسرع، وفقا لما اوردته مجلة «تكنولوجي ريفيو» التي يصدرها معهد ماساشوستس للتكنولوجيا في عددها الصادر هذا الشهر.


* نمذجة المفاجآت الجمع بين كميات كثيرة من المعلومات والحدس داخل النفس البشرية وتعليم الآلات، من شأنه مساعدة البشر على ادارة الاحداث كما يقول ايريك هورفيتز رئيس «مجموعة التفاعل والمنظومات المتأقلمة» في قسم الابحاث في «مايكروسوفت». الكثير من الحياة العصرية يعتمد بشكل مباشر على التوقعات والتنبؤات. متى ستأتي العاصفة المقبلة؟ كيف سيكون رد فعل البورصة على تدني اسعار المنازل والعقارات؟ من سيفوز في الانتخابات الاميركية المقبلة؟ وعلى الرغم من ان طرازات الكومبيوتر الحالية قد تتوقع العديد من الاشياء بشكل دقيق، الا ان المفاجآت لا تزال احيانا سيدة الموقف، ولا يمكن في الكثير من الاحوال ازالتها والقضاء عليها. لكن ايريك هورفيتز يعتقد انه بالامكان الحد منها على الاقل عن طريق استخدام اساليب تدعى «النمذجة الفجائية».


ويشدد هورفيتز ان «نمذجة المفاجآت» surprise modeling هي ليست ضربا من التنجيم للتنبؤ بأحوال البورصة واسهمها مثلا ، او ما الذي سيقوم به ارهابيون غدا، لكن كما يقول «اننا نعتقد ان بامكاننا تطبيق العلوم المنهجية هذه للنظر في الاشياء التي ادهشتنا في الماضي، وبالتالي نمذجة جميع الامور التي قد تدهشنا في المستقبل». والنتيجة قد تكون مفيدة جدا بالنسبة الى صانعي القرار في الحقول التي تتراوح بين العناية الصحية الى الاستراتيجية العسكرية والسياسية، انتهاء بالاسواق المالية.


انها نظرة بعيدة نحو المستقبل، لكنها تفتح المجال لتطبيقها في العالم الحقيقي. انها نظرة تدعى «سمارت فلو»، وهي خدمة للتنبؤ بحركة الاشياء ومسارها التي تقوم مجموعة هورفيتز بتطويرها واختبارها في «مايكروسوفت» منذ عام 2003.


وتعمل تطبيقات «سمارت فلو» SmartPhlow على كل من الكومبيوترات المكتبية واجهزة الجيب «بي سي» من «مايكروسوفت». وهي تصف حركة السير وأحوالها في مدينة سياتل في الولايات المتحدة مستخدمة خريطة المدينة حيث تظهر الطرق السريعة المزدحمة بالسيارات باللون الاحمر، وتلك التي تنساب فيها حركة السير بسهولة وسلاسة باللون الاخضر. لكن هذه هي البداية فقط، فأغلبية الناس في سياتل يدركون سلفا اي الطرق السريعة هي التي تكتظ بالسيارات في ساعات الذروة. والآلة التي تبلغك بشكل مستمر ما الذي تعرفه هو امر مزعج، لذلك قام هورفيتز وفريقه بإضافة برنامج يقوم بتنبيه المستخدمين الى الامور المفاجئة فقط، اي في الاوقات التي تظهر فيها الاختناقات في حركة المرور، التي قد لا تتوقعها اغلبية الناس، او العكس، عندما يتحول احد الاختناقات الشديدة الى طريق مفتوحة المسالك تماما كما لو حدث بقدرة ساحر.


* رصد الأحداث لرصد المفاجآت بشكل فعال يقول هورفتز: يتوجب على الآلة ان تملك معلومات جيدة ونموذجا ادراكيا جيدا حول الامور التي يجدها البشر مدهشة، كما عليها ان تمتلك بعد الرؤية، اي اسلوبا لتوقع حصول حدث مفاجئ في الوقت الذي يستطيع فيه المستخدم القيام بعمل او اجراء ما تجاهه. وكانت مجموعة هورفتز قد بدأت عن طريق تجميع سنوات عديدة من المعلومات حول حالة المرور وديناميكياته في جميع انحاء مدينة سياتل في الولايات المتحدة، مع اضافة معلومات حول كل الامور التي قد تؤثر في نمط حركة المرور هذه، كالحوادث وحالة الطقس والعطلات والاحداث الرياضية، وحتى الزيارات التي يقوم بها الرسميون الكبار. وبعد ذلك يقول هورفيتز «قمنا بتقطيع كل طريق من الطرقات الى عشرات المقاطع، واليوم الواحد الى مقاطع ايضا، بطول 15 دقيقة للمقطع الواحد، مع استخدام المعلومات لحساب احتمالات وترجيحات توزيع حركة المرور في كل حالة من الحالات». واضاف «عندئذ عدنا الى مراجعة المعلومات باحثين عن اشياء لا يتوقعها الناس، مثل الاماكن التي تظهر فيها المعلومات انحرافا كبيرا عن النموذج العادي المتوسطي. وكانت النتيجة قاعدة معلومات واسعة عن التقلبات المفاجئة لحركة السير».


وحالما يقوم الباحثون باكتشاف امر خارج عن المألوف على الصعيد الاحصائي يعودون 30 دقيقة في تعقباتهم ومراقباتهم الى حيث كانت حركة المرور تسير كما هو متوقع، قبل القيام بتطبيق حسابات تعلم كومبيوترية للعثور على عناوين فرعية في النمط الذي يتيح لهم توقع المفاجأة. وهذه الحسابات تعتمد على عمليات نمذجة تقوم بحساب الاحتمالات والترجيحات التي تعتمد بدورها على الخبرات السابقة بأن امرا ما سيحدث، مما يسمح للباحثين موازنة الاحداث المساهمة السديدة بعضها ببعض.


ويبدو ان النموذج النهائي الناتج نفذ مهماته جيدا بشكل مدهش، على حد قول هورفيتز. وعندما ضبط مقاييس هذا النموذج بحيث يتقلص المعدل الايجابي للخطأ الى نسبة 5 في المائة، ظل يتوقع نحو نصف المفاجآت التي تحصل في نظام المرور في سياتل. واذا كان ذلك لا يبدو مثيرا للاهتمام والاعجاب يكفي انه يرشد السائقين الى 50 في المائة اكثر الى الامور التي تفاجئهم من التي لا يعرفونها او لا يدركونها.


واليوم هناك نحو اكثر من 5000 من موظفي «مايكروسوفت» الذين عبأوا هواتفهم الذكية بـ «آلة كشف المفاجآت» هذه والتي يمكن تعديلها حسب خياراتهم وافضلياتهم الخاصة. وتعمل مجموعة هورفيتز هذه مع فريق «مايكروسوفت» للطرق وحركة المرور على امكانية تحويل «سمارت فلو» الى الاغراض التجارية. وكانت «مايكروسوفت» قد اعلنت في عام 2005 انها رخصت الى «إنريكس اوف كيركلان» لاستخدام صلب هذه التقنية. وقامت هذه الاخيرة على إثر ذلك بإطلاق تطبيق «إنريكس ترافيك» لاستخدامه على اجهزة «ويندوز موبايل» الجوالة في مارس الماضي. وتقدم هذه الخدمة توقعات مستقبلية عن حركة المرور تتراوح بين عدة دقائق الى خمسة ايام، وهي تسوقها حاليا في الولايات المتحدة وانجلترا.


* النانو لاسلكي النانو لاسلكي Nano Radio ابتكار من أليكس زيتي وهو جهاز لاسلكي دقيق جدا مشيد من انابيب النانو «نانو تيوب» في منتهى الصغر من شأنه تحسين كل الاجهزة، من الهواتف الجوالة الى التشخيص الطبي.


اذا كنت تملك جهاز «آي بود» ناعما ورشيقا فليست لك مشكلة مع اليكس زيتي العالم الفيزيائي في جامعة كاليفورنيا في بيركلي وزملائه الذين ابتكروا راديو صغيرا في منتهى الصغر (نانو) الذي تتألف داراته الاساسية من انبوب كاربوني «نانو» واحد صغير جدا في منتهى الصغر (النانو واحد من المليار من المتر).


وبمقدور جميع الاجهزة اللاسلكية من الهواتف الجوالة الى اجهزة الاستشعار عن حالة البيئة، الاستفادة من اجهزة «النانو لاسلكي». ومن شأن الاجزاء الالكترونية الصغيرة مثل الموالفات تخفيض استهلاك الطاقة وإطالة حياة البطارية. وبمقدور هذه الاجهزة ايضا توجيه الاتصالات اللاسلكية الى مجالات جديدة كليا، بما في ذلك الاجهزة الدقيقة جدا التي تبحر في مجرى الدم لاطلاق الادوية والعقاقير حسب الطلب.


وكانت اجهزة الراديو الصغيرة جدا الهدف المنشود منذ ان شرعت شركة «آي سي ايه» في تسويق اجهزة الراديو الترانزستور التي هي بحجم الجيب في عام 1955. وفي الفترة الاخيرة قامت شركات التصنيع الالكترونية بانتاج راديوات بحجم دقيق (مايكرو) ومنتجات جديدة مثل بطاقات التعريف بالترددات اللاسلكية RFID. وقبل خمس سنوات قررت مجموعة زيتي تجربة صنع اجهزة لاسلكية اصغر كجزء من محاولة لانتاج مستشعرات بيئية لاسلكية رخيصة. وكان فريق زيتي قد انطلق لتصغير الاجزاء المفردة للمستقبلات اللاسلكية كالهوائي والموالف الذي يقوم باختيار تردد واحد وتحويله الى سيل من النبضات الكهربائية التي ترسل الى مكبر الصوت. لكن الجمع بين المكونات الدقيقة (نانو) المنفصلة اثبت انه صعب. لكن قبل سنة وقع زيتي وتلامذته على اكتشاف مثير. فقد ادركنا بمحض الصدفة ان بمقدور انبوب واحد «نانو» ان يفعل كل هذه الامور كما يقول زيتي. وخلال ايام اصبح لدينا جهاز راديو لاسلكي شغال على حد قوله. وقد تلقى فعلا بعض الاغاني التي بثها.


وكانت اغنية «بيتش بويز» خيارا مناسبا. إذ يعمل جهاز «نانو» المستقبل عن طريق ترجمة الذبذبات الكهرومغناطيسية لموجات الراديو الى ارتجاجات ميكانيكية لانبوب الـ «نانو» الذي يتحول بدوره الى سيل من النبضات الكهربائية التي تعيد انتاج الاشارة اللاسلكية الاصلية. وقام فريق زيتي بارساء انبوب «نانو» على قطب معدني موصول سلكيا الى بطارية. وهناك بعد الطرف الحر لانبوب «نانو» قطب معدني آخر. ولدى تسليط فرق جهد كهربائي بين القطبين، انسابت الالكترونات من البطارية الى القطب الاول وانبوب «النانو»، وبعد ذلك قفزت الى راس انبوب النانو والى القطب الثاني عبر الفجوة الصغيرة. وبات انبوب «النانو» المشحون سلبيا الآن قادرا على الشعور بالذبذبات الناجمة عن موجة الراديو العابرة التي كالموجات الكهرومغناطيسية جميعها، تملك مكونات كهربائية ومغناطيسية.


وتقوم الذبذبات هذه بجذب رأس انبوب «النانو» ورده الى مكانه الاول، جاعلة الانبوب يرتج بالتزامن مع الموجة اللاسلكية. ومع ارتجاج الانبوب يستمر رأسه في رش الالكترونات. وعندما يكون رأس الانبوب بعيدا عن القطب الثاني، عندما يلتوي الانبوب الى احد الجانبين، يقوم القليل من الالكترونات بالقفز عبر الفجوة، وتقوم الاشارة الكهربائية المتقلبة الناجمة عن ذلك باعادة انتاج المعلومات الصوتية المرمزة في الموجة اللاسلكية، والتي يمكن ارسالها الى مكبر الصوت.


والخطوة المقبلة بالنسبة الى زيتي ورفاقه هو جعل اجهزتهم الراديوية «النانو» هذه ترسل المعلومات اضافة الى استقبالها. لكن زيتي يقول ان الامر لن يكون صعبا لكون جهاز البث او الارسال هو في الاساس جهاز استقبال يعمل عكسيا.


* الكهرباء اللاسلكي يعمل الفيزيائي مارين سولجاسيك نحو عالم تكون فيه الطاقة الكهربائية لاسلكية.


في اواخر القرن التاسع عشر اطلق الاقتناع بانه يمكن تحويل الكهرباء الى مصباح ضوئي هجمة واسعة لتقرير افضل السبل لتوزيع الكهرباء. وكان على راس الفريق المخترع نيكولا تيسلا الذي كان في رأسه مشروع كبير لبث الكهرباء حول العالم. فقد وجد من الصعوبة تخيل بنية اساسية واسعة من الاسلاك الممتدة الى كل مدينة وبناية وغرفة. ووجد ان اللاسلكي هو الاسلوب الذي ينبغي اتباعه. وقام برسم مخطط لبرج يرتفع 57 مترا وزعم انه سيقوم ببث الطاقة الكهربائية الى نقاط تبعد كيلومترات عنه. بل حتى انه بدأ بتشييد برج من هذا النوع في لونغ ايلند. وعلى الرغم من ان فريقه قام ببعض التجارب، الا ان التمويل نفذ قبل انتهاء العمل من البرج. وزال الحلم بالطاقة التي تعبر الاجواء بسرعة، بعدما اثبت العالم انه راغب في مد الاسلاك.


ولكن بعد سنوات استفاق مارين سولجاسيك الاستاذ المساعد في الفيزياء في معهد «إم آي تي» من النوم بفعل الهمهمة المستمرة الصادرة عن الهاتف الجوال التي تعني ان البطارية فارغة ويتوجب شحنها، فما كان منه سوى ان تمنى لو ان هاتفه يشرع في شحن ذاته حال ادخاله الى المنزل. من هنا بدأ سولجاسيك في البحث عن اساليب لبث التيار الكهربائي لاسلكيا بدلا من ملاحقة مشروع طويل الامد، كمشروع تيسلا، فقرر البحث عن اساليب لبث الطاقة الى مجالات متوسطة التي يمكنها ان تشحن، او حتى تزود الاجهزة النقالة، مثل الهواتف الجوالة والمساعدات الرقمية الشخصية «بي دي أيه» وكومبيوترات اللابتوب، بالطاقة. واخذ في الاعتبار اولا استخدام الموجات اللاسلكية التي تقوم بارسال المعلومات بشكل فعال عبر الاثير، لكنه وجد ان معظم هذه الطاقة تتبدد في الفضاء. اما الاساليب الاخرى الاكثر دقة في التصويب مثل اشعة الليزر، فانها تتطلب خط رؤية مباشرا ومفتوحا، وقد يكون لها تأثيرات ضارة على اي شيء يعترض طريقها. من هنا بحث سولجاسيك عن طريقة فعالة وقادرة على تزويد اجهزة الاستقبال بالطاقة بشكل مأمون من دون تبديدها الى الجوانب. واخيرا توصل الى ظاهرة «الربط التقريني الرنان» بحيث يجري موالفة جسمين لطاقة تبادل الترددات ذاتها بقوة، لكنها تتفاعل بشكل ضعيف فقط مع الاجسام الاخرى. ومثال على ذلك ملء كأسين كل واحد منهما بشراب الى مستوى مختلف بحيث يتذبذب بتردد صوت مختلف عن الآخر. ولكن اذا قام احد المطربين بالغناء بنبرة وذبذبة مشابهة الى ذبذبة احد الكأسين، فقد يحدث ان يمتص الكثير من الطاقة الصوتية حتى يتهشم، في حين يبقى الكأس الآخر سليما معافى.


ووجد سولجاسيك ان الرنين المغناطيسي هو اسلوب واعد لنقل التيار الكهربائي، نظرا الى ان المجالات المغناطيسية تنتقل بشكل حر في الهواء، ومع ذلك يكون لها تأثير بسيط على البيئة والوسط المحيط.


* تطبيقات الإنترنت يعتقد كيفن لينش ان التطبيقات الكومبيوترية ستصبح اكثر قوة عند استغلالها لكل من المتصفح وسطح المكتب.


البرامج الكومبيوترية التي اساسها الشبكة، خلافا الى نظيراتها الموجودة على سطح مكتب كومبيوترات المكاتب والمنازل، هي دائما في تحديث مستمر ومتوفرة فورا بغض النظر عن نظام التشغيل المستخدم. وهذا ما يدعى بـ «العمليات الكومبيوترية السحابية» لانها تنطوي على برمجيات تقبع في «سحاب» الانترنت، والتي حققت تحولا في كيفية قيام الاشخاص في انتاج البرمجيات، على حد قول كيفين لينش كبير مهندسي البرمجيات في «أدوبي سيستمس». لكن على «عمليات الكومبيوترية السحابية» Cloud Computing مآخذ عديدة، اذ يحرم المستخدمون من القدرة على حفظ المعلومات على اقراصهم الصلبة، وتلقي الملاحظات، كالتذكير بالمواعيد لدى اغلاق نافذة المتصفح. لذلك ما ان سارعت الشركات الى ارسال مستخدميها الى «سحاب الانترنت»، حتى قام لينش ورفاقه بالتخطيط لرحلة العودة. اذ مع نظام «أدوبي انتغريتد رانتايم» AIR Adobe Integrated Runtime الذي يقومون بتطويره، يمكن للمبرمجين استخدام تقنيات شبكة الانترنت لتشييد تطبيقات مكتبية يمكن للاشخاص تشغيلها بدورهم على الشبكة او خارجها. وتكمن جذور هذا المشروع في ادراك لينش لكل فوائد ومحدوديات هذا الانتقال من سطح المكتب الى الشبكة. وهو تصور قيام تطبيقات من شأنها ان تسمح للمستخدمين الانتفاع من الانترنت وقدرات آلاتهم الكومبيوترية في الوقت ذاته.


وكان لينش قد شرع في العمل على هذا المبدأ في عام 2002 واطلق AIR كتجربة في يونيو الماضي. وAIR هي طبقة اضافية تتيح للبرنامج ذاته العمل على عتاد واجهزة وانظمة تشغيل مختلفة («جافا» هو مثال آخر). وعن طريق AIR يمكن للمطورين استخدام تقنيات الشبكة مثل HTML و«فلاش» لكتابة البرامج لسطح المكتب. ولا يتوجب على المستخدمين البحث عن AIR للاستفادة من منافعه، بل يجري انزاله مع اول تطبيق له يرغبون في استخدامه. ويقول لينش ان فريق «أدوبي» اختار ان يركز النظام على HTML و«فلاش» لاسباب عديدة، الاول انه يجعل من السهل على تطبيقات سطح المكتب تبادل المضمون (المحتويات) مع مواقع الشبكة، ومثال على ذلك يمكن سحب المعلومات من مواقع الشبكة الى تطبيق AIR من دون المس بصيغتها. الثاني تسهيل التطوير، وبالتالي تشجيع مجموعة واسعة من التطبيقات.


* التنقيب عن الواقع يستخدم ساندي بينتلاند المعلومات التي يجري جمعها من الهواتف الجوالة لمعرفة المزيد عن السلوك البشري والعلاقات والتفاعلات الاجتماعية.


في كل مرة تقوم فيها باستخدام هاتفك الجوال تترك خلفك شذرات قليلة من المعلومات. فهاتفك هذا يتصل باقرب الابراج الهاتفية اليك كاشفا عن موقعه. ويقوم مزود الخدمة بتسجيل فترة المكالمة والرقم الذي طلبته. وعلى الرغم من ان بعض الاشخاص يشعرون بالاحراج والعصبية لتركهم ورائهم فتاتا رقميا من ؟؟؟؟؟؟؟؟؟، الا ان ساندي بينتلاند يطرب لهذا الامر. وفي الواقع فانه كاستاذ في معهد «إم آي تي» لفنون الوسائط وعلومها يرغب في رؤية الهواتف وهي تقوم بجمع المزيد من المعلومات حول مستخدميها مسجلة كل الاشياء، من نشاطهم الطبيعي الى ايقاع احاديثهم.


وبمساعدة بعض الحسابات الكومبيوترية يفترض ان مثل هذه المعلومات قد تساعدنا في تعريف الاشياء التي سنفعلها، او الاشخاص الجدد الذين سنقابلهم. كما انها ستجعل الاجهزة اكثر سهولة في الاستخدام. ومثال على ذلك تقرير نوع الضبط الامني اوتوماتيكيا. والاهم من ذلك فان المعلومات المستخلصة من الهواتف الجوالة قد تسلط الضوء على ديناميكيات امكنة العمل، وعلى حالة الجاليات والسكان المحليين. بل يمكنها حتى المساعدة ايضا في اظهار مجرى تفشي الامراض، وتقديم قرائن حول صحة الافراد. وبينتلاند هذا الذي يقوم بفحص المعلومات التي جرى جمعها من الاجهزة الجوالة منذ عقود، يدعو هذا الاجراء «التنقيب عن الواقع». وهذه التسمية كما يقول: «هي كل ما يتعلق بالانتباه الى نمط الحياة واستخدام ذلك في المساعدة في ضبط نمط الخصوصيات والمشاركة مع الاشخاص وتنبيههم واخطارهم، وبالتالي مساعدة ذاتك والاخرين لكي تحيا حياتك».


ويبدو ان الباحثين يقومون منذ سنوات بالتنقيب عن المعلومات من العالم الطبيعي، كما يقول اليكس كاس الباحث الذي يترأس مشاريع التنقيب عن الواقع في شركة «أكسينتشر» للاستشارات والخدمات التقنية، اذ تقوم اجهزة الاستشعار في مصانع الانتاج بابلاغ المشغلين متى تكون المعدات معطلة، في الوقت الذي تراقب الكاميرات حركة السير على الطرق السريعة، لكن حاليا، كما يتوقع كاس، سيتحول «التنقيب عن الواقع» على عملية شخصية خلال السنوات القليلة المقبلة، واكثر شيوعا وانتشارا بفضل انتشار الهواتف الجوالة وزيادة تعقيداتها. والعديد من الاجهزة المحمولة باليد تملك قوة المعالجة التي تملكها كومبيوترات المكاتب المبسطة في الطرف الآخر المنخفض، والتي بمقدورها ايضا جمع الكثير من المعلومات المختلفة المتنوعة، بفضل شرائح «النظام العالمي لتحديد المواقع» (جي بي إس) المركبة فيها. ويبدو ان الباحثين من امثال بينتلاند باتوا افضل في استيعاب مثل هذه المعلومات الكثيرة.
منقووووووووووول.............