طرق الفصل الفيزيائية بالتصفية والتقطير.. أمثلة عملية للحصول على مادة نقية

يهتم العديد من الطلاب بمعرفة طرق الفصل الفيزيائية، وهي واحدة من أهم دروس منهج العلوم المقرر على العديد من التلاميذ في الصفوف الدراسية المختفة، كما تستخدم طرق الفصل في الهندسة الكيميائية لتحويل مزيج أو خليط من مواد إلى منتجات مميزة، ومع تعدد المخاليط في الطبيعة، تتزايد الحاجة إلى فصلها لأغراض عديدة، حيث تكرير البترول وتحلية المياه واستخلاص مادة D.N.A الوراثية من الخلايا، وغيرها الكثير من الأغراض الأخرى، ولذلك نوضح لكم طرق الفصل الفيزيائية بالشرح المبسط.
طرق الفصل الفيزيائية
تحظى طرق الفصل الفيزيائية، باهتمام بالغ لأغراض عديدة كما ذكرنا في الأعلى، ويشار إلى طرق الفصل بأنها مجموعة من العمليات التي تستخدم لـ
فصل المخاليط
إلى مواد نقية دون تغيير في تركيبها الكيميائي، وتعتمد هذه الطرق على الاختلافات في الخواص الفيزيائية للمواد المكونة للمخلوط مثل الكثافة، درجة الغليان، الحجم، الشكل، الذوبانية وغيرها.
ووفقا للعلماء، تعتمد طرق الفصل الفيزيائية، كالتصفية والتقطير، على الفروق في حجم الجسيمات وفي درجات غليان المواد الموجودة في الخليط، وهذه الصفات يمكن قياسها أو مشاهدتها من دون تغيير هوية المادة نفسها، وفي هذه السطور نرصد طرق الفصل الفيزيائية بالتصفية والتقطير كالتالي:
طرق الفصل الفيزيائية
التصفية
تعتبر التصفية من أسهل طرق الفصل الفيزيائية، بل ويمكن تجربتها في الحياة اليومية بأدوات بسيطة تتمثل على سبيل المثال في تصفية المكرونة المسلوقة من الماء الساخن، ووفقا للنظريات العلمية، تعتمد التصفية على كون جسيمات الماء الصغيرة قادرة على المرور من خلال ثقوب المصفاة، في حين أن جسيمات المادة الصلبة كبيرة جدا وتبقى في المصفاة.
وفي بعض الحالات تكون المادة الصلبة هي المهمة مثل الحال في مثال المكرونة، وفي حالات أخرى يكون السائل أكثر أهمية، وبالتالي يتم تنقيته من المواد الصلبة الكبيرة وإبقاء هذه المواد داخل المصفاة، مع العلم أن حجم ثقوب المصفاة هو الذي يحدد المواد التي يمكنها المرور منها والمواد التي تبقى في المصفاة.
تصفية مايكرو
وترتبط التصفية التي هي من أهم طرق الفصل الفيزيائي، بالتعقيم، حيث تنقية المحلول من التلوث البكتيري، لذلك يتم تمريره من خلال المصفاة، والبكتيريا الموجودة في المحلول تبقى داخل المصفاة، في حين أن جزيئات المحلول الصغيرة تمر من خلال ثقوبها، وتسمى هذه العملية أيضًا، تصفية- مايكرو، لأن الحديث يدور عن جزيئات صغيرة نسبيًا، وتستخدم هذه الطريقة للتعقيم عندما يتعذّر إجراء ذلك بطرق أخرى كالتسخين أو الأشعة فوق البنفسجية، خوفًا من تفكك جزيئات المحلول.
تصفية النانو
وأما تصفية النانو، فهي عملية يتم استخدامها عندما تكون الجسيمات أصغر ولا يتعدى حجمها 100 نانومتر، أي أقل من جزء من ألف من المليمتر، ويطلق عليها "تصفية النانو"، ولا تعتمد على حجم الثقوب، بل على القوى الكهربائية العاملة بين الجزيئات، التي تزداد أهميتها كلما صغر حجم الجزيئات، وأهم مثال على هذه العملية، عملية التناضح العكسي المستخدمة في تحلية المياه، ففي هذه الحالة يستعمل غشاء انتقائي يسمح بمرور الماء ويمنع مرور الجسيمات المذابة.
طرق الفصل الفيزيائية
التقطير
الطريقة الثانية من طرق الفصل الفيزيائية هي طريقة التقطير، ويتم فيها الفصل بين المكونات الموجودة في خليط المواد السائلة بالاعتماد على الفروق في درجات غليانها، ففي عملية التقطير البسيطة، يتم غلي الخليط وتجميع الأبخرة في وعاء تكثيف تعود فيه إلى حالتها السائلة، والأبخرة التي تظهر أولًا هي أبخرة المادة ذات درجة الغليان الأقل، وتستمر بعد ذلك عملية الغلي ويتم تجميع أبخرة المادة التالية في وعاء التكثيف، وهكذا.
ويتم التعرف على زمن توقف غليان إحدى المواد وبداية غليان مادة أخرى في الخليط عن طريق القياس المتواصل لدرجة حرارة الخليط، حيث تتوقف درجة حرارة الخليط عن الارتفاع خلال غليان مادة معينة وتبقى عالقة عند درجة غليان المادة، ثم تعود للارتفاع بوتيرة سريعة، وأفضل مثال على التقطير، عملية تكرير البترول الخام، والمقاطع الرئيسية التي تنتج عن تكرير البترول الخام تستخدم لإنتاج بنزين محركات السيارات وكمادة خام لصناعة البلاستيك، والسولار الذي يستخدم لإنتاج وقود لمحركات الديزل والمازوت الذي يستخدم كوقود في محطات توليد الطاقة الكهربائية.
طرق الفصل الفيزيائية
الفرق بين طرق الفصل الفيزيائية والكيميائية
تعتمد طرق الفصل الفيزيائية التي أوضحناها في الأعلى بالتصفية والتقطير، على الصفات الطبيعية للمواد، أي الصفات التي يمكن رؤيتها أو قياسها من دون تغيير هوية المادة، بينما تعتمد طرق الفصل الكيميائية والمتمثلة فالاستخلاص على سبيل المثال، على الصفات الكيميائية للمواد أي الصفات التي تحدد هوية المادة.
ومن تطبيقات طرق الفصل الفيزيائية في الحياة اليومية والصناعة، تكرير النفط بفصل مكونات النفط الخام للحصول على المنتجات البترولية المختلفة، ومعالجة المياه لتنقيتها من الشوائب للحصول على مياه صالحة للشرب، وكذلك صناعة الأدوية لفصل المواد الفعالة عن الشوائب، فضلا عن صناعة الأغذية مثل فصل السكر عن قصب السكر.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

مصرس

منذ 2 ساعات

• مصرس

لماذا تحقق القاهرة أعلى درجات حرارة خلال الصيف الجاري؟.. خبير يجيب

تحقق درجات الحرارة ارتفاعات قياسية خلال الصيف الحالي، حيث وصلت منذ أسبوعين في القاهرة إلى 42 درجة، في الوقت الذي أعلنت فيه هيئة الأرصاد الجوية عن تحقيق درجات حرارة عالية خلال الأسبوع الجاري خاصة في العاصمة القاهرة بالمقارنة ببقية المحافظات على مستوى الجمهورية. وقال الدكتور على قطب، خبير المناخ، إن الارتفاع الملحوظ في درجات الحرارة خلال السنوات الأخيرة يعود بشكل رئيسي إلى النشاط البشري، موضحًا أن التقدم التكنولوجي له آثار سلبية على البيئة، من بينها الحروب، وإنتاج الصواريخ، والتلوث الناتج عن الصناعات الثقيلة، إلى جانب استخدام الطاقة الأحفورية، مثل البترول ومشتقاته.وأشار خبير المناخ، في تصريحات ل«المصري اليوم»، إلى أن هذه الأنشطة أدت إلى تفشي ظاهرة الاحتباس الحراري، التي فاقمتها حرائق الغابات وقطع الأشجار وغياب آليات التنمية المستدامة في القارات الأضعف مثل إفريقيا، وسط غياب التمويل الكافي لمواجهة التغير المناخي.وأوضح، أن مؤتمرات الأطراف الدولية (COP) التي تُعقد سنويًا في نوفمبر، شددت على أهمية تقليص الانبعاثات الكربونية والتحول إلى الطاقة النظيفة. ولفت إلى أن بعض الدول العربية المنتجة للبترول بدأت بالفعل في تخفيض إنتاجها، مستشهدًا بمبادرة من رئيس دولة الإمارات بإهداء نظيره الأمريكي نقطة من بترول بلاده، في إشارة رمزية إلى أن إنتاج النفط سينتهي في الإمارات بحلول عام 2050، ضمن توجه نحو تنويع الاقتصاد والاعتماد على مصادر مستدامة مثل السياحة، والزراعة، والتكنولوجيا والذكاء الاصطناعي.في المقابل، لفت «قطب» إلى أن الدول الأوروبية لا تزال تعتمد بشكل كبير على الطاقة الأحفورية، خصوصًا في فصل الشتاء بسبب موقعها الجغرافي، بعكس الدول العربية التي لا تحتاج إلى طاقة كبيرة للتدفئة.وعن الوضع المحلي، أشار إلى أن القاهرة تعاني من ظروف خاصة، أبرزها التكدس السكاني، قلة المساحات الخضراء، وارتفاع كثافة المباني، ما يجعلها أكثر عرضة لارتفاع درجات الحرارة مقارنة بالمدن الساحلية مثل الإسكندرية، التي تستفيد من تلطيف البحر المتوسط، بفارق يصل إلى 5 أو 6 درجات مئوية في الصيف، مضيفًأ أن درجات الحرارة في القاهرة وصلت مؤخرًا إلى 42 درجة مئوية في الظل، وهو رقم مرتفع، خاصة في ظل انخفاض نسبة الرطوبة.وبيّن أن الإحساس بدرجات الحرارة يتفاوت بحسب التعرض المباشر للشمس، وجود المساحات الخضراء، أو طبيعة المنطقة الجغرافية. وأوضح أن العاصمة محاطة بأنشطة بشرية كثيفة، من بينها المخلفات الصناعية والصلبة، ما يساهم في احتباس الحرارة وارتفاع درجاتها.وحذر «قطب» من أن استمرار ارتفاع درجات الحرارة أسبوعيًا خلال فصل الربيع بات ظاهرة متكررة، مشيرًا إلى أن الأسبوع الجاري يشهد موجة شديدة الحرارة، بعد موجات مماثلة في الأسابيع الماضية، وهو ما يعكس مؤشرًا واضحًا على تغير المناخ العالمي.وأكد، أن ارتفاع درجات الحرارة سيستمر ما لم يتم الحد من استخدام الوقود الأحفوري والتحول إلى مصادر الطاقة المتجددة، إلى جانب وقف تدمير البيئة من خلال حرق الغابات وزيادة التوسع العمراني غير المخطط. وشدد على أن الحل يكمن في تضافر الجهود الدولية لتبني مسارات تنموية مستدامة تحافظ على كوكب الأرض للأجيال القادمة.درجات الحرارة خلال الأسبوع الحاليوتشهد مصر خلال الأسبوع الحالي درجات حرارة مرتفعة بحسب بيان من الهيئة العامة للأرصاد الجوية، حيث تصل ذروة موجة الحرارة، الاثنين 26 مايو 2025، وترتفع درجات الحرارة على معظم أنحاء الجمهورية، حيث تسجل درجات الحرارة العظمى مستويات قياسية، لتصل إلى 40 درجة مئوية في القاهرة الكبرى، و39 درجة في شمال البلاد، بينما تسجل جنوب البلاد أعلى معدلاتها عند 42 إلى 43 درجة مئوية، بحسب ما أعلنته الهيئة العامة للأرصاد الجوية.ووفقًا للنشرة الصادرة عن الهيئة، يترافق هذا الارتفاع الحاد في درجات الحرارة مع نشاط للرياح المثيرة للرمال والأتربة في بعض مناطق الصحراء الغربية والمناطق المكشوفة، إلى جانب اضطراب متوقع في حركة الملاحة البحرية على البحر المتوسط، حيث يُتوقع أن تصل سرعة الرياح إلى ما بين 50 و70 كم/س، وارتفاع الأمواج إلى نحو 2.5 إلى 4 أمتار.ومن المنتظر أن تبدأ درجات الحرارة في الانخفاض التدريجي اعتبارًا من يوم الثلاثاء 27 مايو، حيث تنخفض بمعدلات تتراوح بين 7 و9 درجات مئوية على أغلب الأنحاء، لتسجل درجات الحرارة العظمى ما بين 23 إلى 26 درجة على السواحل الشمالية، و31 إلى 33 درجة على القاهرة الكبرى، وما بين 36 إلى 32 درجة في جنوب البلاد.ودعت الهيئة، المواطنين، إلى توخي الحذر واتخاذ الإجراءات الوقائية اللازمة خلال فترة الذروة، خصوصًا في ساعات الظهيرة، وتجنب التعرض المباشر لأشعة الشمس، لا سيما الفئات الأكثر عرضة للتأثر كالأطفال وكبار السن. كما شددت على متابعة النشرات الجوية اليومية، نظرًا لاستمرار التحديثات المرتبطة بالتغيرات المناخية والتأثيرات المصاحبة لها.

الجمهورية

منذ 2 أيام

• الجمهورية

الحوسبة البيولوجية.. تحول الكائنات الحية إلي "آلات" ذكية قادرة عل

ثورة تكنولوجية حيوية. لاتكون فيها البيانات مجرد أرقام تُخزن وتُحلل. تتحول إلي نبضات حية تُكتب داخل الجينوم وتُقرأ بلغة الحياة تنسج الجزيئات الوراثية و الخلايا الحية في معالجات فائقة الذكاء. قادرة علي تحليل البيانات كما لو كانت أنسجة نابضة. لم تعد الحوسبة مقيدة برقائق السيليكون ولا محصورة داخل وحدات معالجة إلكترونية. امتدت إلي الخلايا الحية. و البروتينات. والحمض النووي (DNA) لتُستخدم كوسائط حوسبية قادرة علي التفكير. والتخزين. والاستجابة. بآليات الطبيعة ذاتها. تُشفر المعلومات داخل شريط وراثي. وتتفاعل الخلايا كما لو كانت تَعي وتقرر. يبرز هذا التحول كفلسفة جديدة في التفكير التكنولوجي. يتجاوز تطوير الأجهزة إلي إعادة تعريف المفاهيم ذاتها: الجسد مختبر. الخلية معالج. الشفرة الوراثية برنامج تشغيل ومع الاستقرار الطبيعي للحمض النووي. يصبح تخزين المعلومات لآلاف السنين دون طاقة أو تبريد خيارا ثوريًا يتفوق علي كل وسائط التخزين التقليدية. تشير د. هبة عسكر. أستاذ الذكاء الاصطناعي بكلية الحاسبات بجامعة السادات. إلي أن الحوسبة البيولوجية (Biological Computing)تمثل تحولا جذريا في المفهوم التقليدي للحوسبة. حيث لم تعد المعالجات تعتمد علي السيليكون والدوائر. بل علي الحمض النووي (DNA) و البكتيريا المعدلة وراثيا. و البروتينات. التي تؤدي وظائف حسابية بطريقة مبهرة. أوضحت أن أبرز التطبيقات المثيرة لهذه التقنية تتمثل في تخزين البيانات باستخدام الحمض النووي. حيث يتم تحويل البيانات الرقمية إلي رموز جينية A وT وC وG. ما يسمح بتخزين كميات هائلة من المعلومات في حيز ضئيل للغاية. فمثلًا. 1 ملليغرام فقط من الحمض النووي يمكنه تخزين ما يقارب 215 بيتابايت بما يفوق طاقة أقراص التخزين بملايين المرات. وتضيف أن الحمض النووي. بفضل استقراره الطبيعي. يمكنه الاحتفاظ بالمعلومات لآلاف السنين دون الحاجة لطاقة أو تبريد. مما يجعله خيارًا بيئيًا مستداما بامتياز مقارنة بالوسائط التقليدية. أشارت إلي نجاح جامعة هارفارد بالتعاون مع IBM في ترميز 700 ميجابايت من الصور والفيديوهات والكتب الإلكترونية داخل جزيئات DNA صناعي. وتم استرجاعها بنجاح. مما فتح الباب لتخزين الذاكرة البشرية جمعاء في أنبوب اختبار مشيرة إلي ان الحوسبة البيلوجية تدخلنا عصر جديد من المعالجة يغير مستقبل التكنولوجيا وتلفت عسكر إلي أن الباحثين بدأوا بالفعل في "تدريب" الكائنات الدقيقة للعمل كدوائر منطقية. وتحويل الخلايا الحية إلي معالجات بيولوجية. تجري عمليات حسابية داخل الجسم البشري. بما يمهد الطريق لاستخدامها في التشخيص الفوري للأمراض. أو استهداف الخلايا المريضة بدقة مذهلة. وفي تطور لافت. تشير إلي أن هذه التقنية تمكن العلماء من تصميم أدوية موجهة بشكل دقيق عبر تحليل تفاعل الأدوية مع الجينات. بل وتصميم أنظمة تشفير بيولوجية باستخدام الحمض النووي يصعب اختراقها. ما يضيف طبقة أمنية جديدة لحماية البيانات الحساسة. اشارت إلي ان اهمية هذه التكنولوجيا يتمثل في اتاحة تصنيع أنظمة بيولوجية قادرة علي معالجة البيانات في بيئات حية. داخل الجسم البشري. واستخدامها في تطبيقات طبية مثل تشخيص الأمراض أو استهداف الخلايا المريضة. تطرقت إلي تدريب الكائنات الدقيقة علي العمل كـ "دوائر منطقية" لتنفيذ عمليات حسابية بيولوجية من خلال التحكم في هذه البكتيريا. باستخدام الكائنات الحية كمعالجات بيولوجية للبيانات. أشارت إلي تطوير جامعة كامبريدج. شبكات عصبية بيولوجية من خلايا حية تحاكي الدماغ البشري. مما يفتح آفاقًا لدمج الذكاء الاصطناعي مع العمليات البيولوجية. وتطوير أنظمة تتعلم وتتطور كما يفعل الإنسان علي مستوي الجزيئات. نوهت إلي انه علي الرغم من اختلاف الأساس العلمي بين الحوسبة البيولوجية "التي تستخدم الأنظمة الحية" والحوسبة الكمومية "التي تعتمد علي الكيوبتات ومبادئ ميكانيكا الكم". إلا أن هناك محاولات لدمج التقنيتين. مثل استخدام الحمض النووي كمادة فيزيائية لتصميم أنظمة كمومية أكثر مرونة. نوهت إلي استخدام البروتينات كنماذج للتفاعل مع المواد البيولوجية الأخري لتمكين أنظمة الحوسبة من القيام بمعالجة البيانات مثل الأنظمة الإلكترونية مشيرة إلي اتاحة هذه الطريقة حوسبة مستدامة بيولوجيًا تستخدم موارد طبيعية لتخزين ومعالجة البيانات في المستقبل. لفتت إلي تصميم الأنظمة البيولوجية لتنفيذ حسابات لتحليل تأثير الأدوية علي الجينات مشيرة إلي تطوير أدوات بيولوجية يمكنها إجراء حسابات معقدة لتحليل البيانات البيولوجية والجينية. مما يسهم في تسريع اكتشاف العلاجات الجديدة. اشارت إلي امكانية مساهمة هذه الأنظمة في تصميم أدوية موجهة بشكل أكثر دقة بناءً علي النماذج البيولوجية. وتحليل كيفية تفاعل الأدوية مع الجينات أو الخلايا المريضة. نوهت إلي امكانية استخدام الحمض النووي لإنشاء أنظمة تشفير غير قابلة للكسر مشيرة إلي تمثيل الترميز الجيني مفاتيح التشفير داخل الحمض النووي. مما يضيف مستوي آخر من الأمان في حماية البيانات. أضافت ان استخدام الحمض النووي لتخزين المفاتيح السرية والتشفير علي مستوي بيولوجي. يجعل من الصعب جداً اختراق النظام مشيرة إلي ان هذه التقنية يمكن أن تساهم في إنشاء أنظمة تشفير بيولوجية تستفيد من خصائص الحمض النووي في تخزين البيانات بشكل آمن. وتختتم د. عسكر حديثها بالتأكيد علي أن الحوسبة البيولوجية تمثل منعطفا تاريخيًا في طريقة تعامل البشرية مع البيانات. مشيرة إلي ضرورة وجود أطر قانونية وأخلاقية تُنظم استخدام الكائنات الحية لأغراض الحوسبة. خاصة فيما يتعلق بالصحة والبيئة. قوة واعدة من نوع مختلف تري د. لبني ابو المجد استاذ الذكاء الاصطناعي بمعهد مصر العالي أن الذكاء الاصطناعي. بتقنياته المتنوعة مثل تعلم الآلة والتعلم العميق. ليس إلا محاكاة ذكية للدماغ البشري. مشيرة إلي انه مع انفجار حجم البيانات وتطور البرمجيات. تطورت أجهزة الحاسوب التقليدية. لكننها لم تف بالاحتياجات المتزايدة لمعالجة البيانات الضخمة. من هنا برزت الحاجة لتقنيات جديدة أكثر كفاءة. فكانت الحوسبة الكمومية فالبيلوجية. اضافت انه علي الرغم ان سرعة الحوسبة الكمومية لا تقارن بالحواسيب التقليدية إلا أنها تحتاج درجات حرارة تقارب الصفر المطلق. مما يعيق انتشارها رغم تفوقها مما دفع المجتمع العلمي نحو بدائل جديدة فاذ بالحوسبة البيولوجية قوة واعدة من نوع مختلف بالاضافة إلي المعلوماتية الحيوية التي تعتمد علي خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحليل البيانات البيولوجية. وتركز علي علوم مثل الجينوم و البروتينات واكتشاف الأدوية تشير إلي ان الحوسبة البيولوجية تذهب أبعد من ذلك. حيث تبني أنظمة حوسبة تعتمد علي مكونات بيولوجية. وتستخدم خلايا بشرية وجزيئات حيوية كوحدات معالجة بيانات. تضيف ابو المجد ان البروتينات لبنات الحياة الأساسية. لم تعد مجرد أدوات حيوية. بل باتت "معالجات" للبيانات هذه البوليمرات الحيوية. ذات التكوينات الدقيقة. يتم تسخيرها الآن في تخزين البيانات ومعالجتها من خلال الطي البروتيني الذي تحدده خصائص الأحماض الأمينية لتصميم بروتينات اصطناعية تؤدي عمليات منطقية أو حوسبية كدوائر إلكترونية. نوهت إلي ان الحمض النووي يبرز كبطل في مشهد الحوسبة البيولوجية. نظرا لقدراته المذهلة علي التجميع الذاتي وتخزين كميات هائلة من المعلومات التي يطورها الباحثون لترميز البيانات الرقمية داخل سلاسل الحمض النووي. لتتحول إلي شيفرة حيوية يمكن استرجاعها وتحليلها بفعالية. تنبه ابو المجد ان الحوسبة البيولوجية لا تكتف بتخزين البيانات. بل تتوسع نحو بناء دوائر منطقية جزيئية باستخدام البروتينات والحمض النووي. قادرة علي استشعار البيئة المحيطة واتخاذ قرارات بناء عليها وهنا تظهر البيولوجيا التركيبية كأداة لتصميم شبكات حيوية داخل الخلايا. تبرمج لإجراء عمليات حسابية معقدة اشارت إلي استخدام حوسبة الحمض النووي في التفاعلات الجزيئية لحل المشكلات الرياضية المعقدة مشيرة إلي محاكاة البوابات المنطقية باستخدام البروتينات وتبدلاتها البنيوية. تطرقت إلي قيام الحوسبة الخلوية هندسة الخلايا بوظائف حاسوبية بناءً علي محفزات بيئية مشيرة إلي بناء الحوسبة شبكات عصبية اصطناعية تحاكي الدماغ البشري. أشارت إلي تشخيص فوري عبر الهواتف لتطوير أجهزة استشعار بيولوجية محمولة لتقديم نتائج فورية في نقاط الرعاية مشيرة إلي الي استشعار هندسة بكتيريا الأمعاء مسببات الأمراض واطلاق المركبات العلاجية عند الحاجة. مما يفتح الباب لعلاجات ذاتية التنظيم تعتمد علي البيانات البيولوجية الدقيقة للمريض. تري د. لبني أن الحوسبة البيولوجية والكمومية ليستا في حالة تنافس. بل تكامل فلكل منهما مجالها الأمثل. فالكمومية تتفوق في معالجة المعادلات الرياضية المعقدة. بينما البيولوجية تتالق في التطبيقات الطبية وتخزين البيانات في بيئات حية. أضافت أن الأبحاث بدأت تستكشف إمكانات الدمج بين التقنيتين. مثل استخدام الحمض النووي في تصميم حواسيب كمومية حيوية. أو توظيف الظواهر الكمومية داخل البروتينات. ورغم الآفاق الرحبة تحذر د. لبني من ضرورة تطوير أطر قانونية وأخلاقية صارمة. تحكم استخدام الكائنات الحية في تطبيقات الحوسبة. حفاظًا علي البيئة وصحة الإنسان. اختتمت ابو المجد حديثها بان الحوسبة البيولوجية لم تعد خيالًا علميًا. بل واقعًا يخطو بثبات نحو المستقبل مشيرة إلي التحول من الحمض النووي إلي البروتينات و البكتيريا. تتحول الكائنات الحية إلي "آلات" ذكية تعالج وتخزن وتستجيب. فاتحةً بابًا جديدًا لعصر تكنولوجي يحمل بصمة الحياة. تري د. أسماء عبده أستاذ الحاسبات والذكاء الاصطناعي بجامعة مدينة السادات. أن الحوسبة البيولوجية ليست رفاهية علمية. بل فرصة استراتيجية قد تعيد تشكيل العديد من جوانب حياتنا» من الصحة إلي الغذاء. ومن الصناعة إلي البيئة. تشير إلي ان هذا المجال الناشئ لا يقتصر علي تطوير البرمجيات أو العتاد التقليدي. بل يستبدل شرائح السيليكون بالمكونات الحيوية الحمض النووي. البروتينات. وحتي الخلايا مشيرة إلي ان الحوسبة البيولوجية أكثر الاتجاهات جرأة في علوم المعلومات الحديثة. نوهت إلي ان الحوسبة البيولوجية لا تعتمد علي الإلكترونات أو الدوائر الكهربائية كما هو الحال في الحوسبة التقليدية. بل تستثمر الخصائص الطبيعية للجزيئات الحيوية في تخزين المعلومات ومعالجتها مشيرة إلي انها ليست مجرد تجربة علمية طموحة. هي مزيج ثوري من علم الأحياء وعلوم الحاسوب. يُعيد تعريف مفهوم "الآلة" ويحول الكائنات الحية إلي نظم ذكية قادرة علي اتخاذ القرار وتنفيذ المهام. تطرقت إلي استناد الحوسبة الكمومية إلي مبادئ الفيزياء الكوانتية مثل التداخل والارتباط لتسريع الحسابات. تعتمد الحوسبة البيولوجية علي العمليات الجينية والخلوية كمحركات للمعالجة. لتفتح الباب أمام أشكال غير تقليدية من الحوسبة تتعامل مع الكم الهائل من البيانات عبر بيئة حيوية بحتة. اكدت علي اتاحة الحوسبة البيولوجية فحص وتحليل البيانات الجينية علي نطاق غير مسبوق. ما يعزز من قدرات العلماء علي التنبؤ بأنماط الطفرات الوراثية. وتصميم العلاجات الجينية المستقبلية بدقة متناهية. اضافت: لم يعد العلاج وصفة طبية عامة. أصبح من الممكن تصميم أدوية وخطط علاج تتناسب مع التركيبة الجينية الفريدة لكل مريض. مما يحسن فاعلية العلاج ويقلل من آثاره الجانبية مشيرة إلي انه عبر النمذجة البيولوجية. يمكن رصد الأنماط الجينية المسببة للأمراض وتصميم أدوية دقيقة الأثر تستهدف الخلل دون المساس ببقية النظام الحيوي. أشارت إلي انه من خلال تحليل البيانات النباتية والبيئية. تساعد الحوسبة البيولوجية في تطوير محاصيل مقاومة للأمراض والظروف المناخية. وتساهم في تحقيق أمن غذائي مستدام مشيرة إلي انها توفرأدوات لتحليل التأثيرات البيئية علي التنوع الحيوي. ما يجعلها حليفًا مهمًا في حلول الزراعة المستدامة ومكافحة التغير المناخي نبهت إلي انه علي الرغم من الوعود الكبيرة. تواجه الحوسبة البيولوجية عددًا من التحديات البنيوية والتقنية التي قد تعيق تقدمها إذا لم تعالج بفعالية مشيرة إلي ان البنية التحتية المعلوماتية غير كافية بعد. ولا تزال قواعد البيانات تعاني من النقص في الكم والنوع الذي يحتاج إلي بناء أنظمة فعالة يستدعي استثمارًا ضخمًا في البيانات وتعاونًا دوليًا لتجميعها وتنقيحها. تطرقت إلي انه كلما اقتربنا أكثر من الحمض النووي للإنسان. زادت التحديات الأخلاقية وبرزت الحاجة إلي أطر تشريعية صارمة تضمن حماية الخصوصية. خاصة في ظل استخدام البيانات الجينية للأفراد في الأبحاث قالت ان نجاح هذا المجال يتطلب تعاونًا عابرًا للتخصصات بين علماء الأحياء. والمبرمجين. والمهندسين. وهو ما يعد تحديا بحد ذاته في بيئة أكاديمية ومؤسسية لا تزال مجزأة مشيرة إلي ان الأنظمة لا تزال في مراحلها الأولي. وتطويرها يتطلب موارد ضخمة لتحويل النماذج النظرية إلي واقع تطبيقي. اختتمت بان مشاريع الحوسبة البيولوجية تواجه صعوبة في التوسع خارج البيئات المضبوطة. مما يتطلب مزيدًا من التجريب لإثبات فعاليتها علي نطاق واسع مشيرة إلي انه علي الرغم من التحديات. فإن الفرص تفوق العقبات بكثير. ما يحتم الاستثمار الجاد. ودعم البحث العلمي متعدد التخصصات. لصناعة مستقبل أروع. الحوسبة الكمومية والحيوية ثورة تكنولوجية لتعريف المستقبل يشير د. محمد محسن رمضان مستشار الامن السيبراني ومكافحة الجرائم الالكترونية إلي انه في ظل التطورات المتسارعة في مجال التكنولوجيا. تُطرح تساؤلات جوهرية حول مستقبل الحوسبة وإمكانياتها غير المحدودة اضاف انه مع إعلان مختبرات كورتيكال (Cortical Labs) عن إطلاق أول حاسوب حيوي تجاري (CL1) تعود إلي الواجهة مناقشات حول إمكانيات الحوسبة الحيوية. بالتوازي مع التقدم المذهل في الحوسبة الكمومية. أضاف ان الحوسبة الحيوية تستند إلي الأنظمة البيولوجية لمحاكاة عمل الدماغ البشري. بينما تعتمد الحوسبة الكمومية علي قوانين ميكانيكا الكم لإنجاز عمليات حسابية تفوق قدرة الحواسيب التقليدية بمراحل مشيرا إلي اننا علي أعتاب ثورة جديدة في مجال الوعي الآلي. أوضح ان الدماغ البشري يعد نموذجا تمثل الحوسبة الحيوية مقاربة رائدة تقوم علي استغلال الخصائص البيولوجية للخلايا العصبية في العمليات الحسابية. كما هو الحال في تقنية "DishBrain" التي طورتها كورتيكال. تعتمد هذه التقنية علي زراعة خلايا عصبية حية علي شريحة سيليكونية. ما يُمكنها من التعلم والتكيف مع المحفزات الكهربائية بشكل يحاكي طريقة عمل الدماغ البشري. نوه إلي تميز الحوسبة البيلوجية بأنها الأقل استهلاكًا للطاقة مقارنة بالحوسبة التقليدية. حيث إن الدماغ البشري يستخدم حوالي 20 واطًا فقط لإنجاز عمليات تفوق قدرة الحواسيب العملاقة التي تحتاج إلي كميات هائلة من الطاقة وهو يفتح هذا الباب أمام تطوير أنظمة ذكاء اصطناعي أكثر كفاءة. قادرة علي التكيف والتعلم بطريقة طبيعية. أشار إلي التكامل بين الحوسبة الحيوية والكمومية رغم الاختلافات الجوهرية مشيرا إلي توجه متزايد نحو التكامل بينهما باستخدام الحوسبة الكمومية في تحليل البيانات الضخمة التي تنتجها الأنظمة الحيوية. مما يؤدي إلي تحقيق تقدم في فهم الوعي البشري. والتعامل مع أنظمة الذكاء الاصطناعي المتطورة. وربما الوصول إلي مرحلة تكون فيها الآلات قادرة علي التفكير الذاتي. أضاف ان الحوسبة الكمومية تعتمد علي مبدأ الكيوبتات التي يمكنها التواجد في حالات متعددة في نفس الوقت. بفضل ميكانيكا الكم. علي عكس الحواسيب التقليدية التي تعالج البيانات بطريقة خطية. يمكن للحواسيب الكمومية التعامل مع كميات هائلة من البيانات بشكل متوازي. ما يتيح لها أداء عمليات معقدة مثل تحليل التشفير وكسر الشيفرات بسرعة فائقة. قال ان التحديات تعيق التقدم في هذين المجالين. فبينما تواجه الحوسبة الحيوية عقبات تتعلق بالحفاظ علي استقرار الخلايا العصبية وتحقيق الاتصال الفعال. تعاني الحوسبة الكمومية من مشكلات في استقرار الكيوبتات والحاجة إلي بيئات تبريد فائقة التعقيد. اضاف علي الرغم من التحديات. يبدو المستقبل واعدًا مع التقدم المستمر في مجال الذكاء الاصطناعي والحوسبة. مشيرا إلي اننا قد نكون قريبين من رؤية أنظمة حوسبة أكثر تطورًا. قادرة علي تغيير مفهومنا عن الذكاء والوعي والقدرات الحسابية. اختتم حديثه بانه سواء أكانت الحوسبة الحيوية أو الكمومية هي التي ستقود الثورة القادمة. فإن كلا المجالين يحملان إمكانيات هائلة قد تعيد تعريف التكنولوجيا التي نعرفها اليوم. وبينما نستمر في البحث عن إجابات لأسئلة معقدة حول الوعي والذكاء. قد يكون التطور التكنولوجي هو المفتاح لفهم أعمق. آفاق جديدة.. لمعالجة البيانات شهدت الحوسبة البيولوجية في عام 2024 تطورات مذهلة. حيث تلاقت علوم الأحياء مع تقنيات الذكاء الاصطناعي والهندسة الوراثية لتفتح آفاقًا جديدة في معالجة البيانات والتشخيص الطبي وتطوير الأدوية. أطلقت شركة FinalSpark السويسرية أول منصة حوسبة حيوية تعتمد علي أنسجة دماغية بشرية مصغرة organoids تُعرف باسم "المخ في شريحة". تتكون هذه المنصة من 16 عضوًا دماغيًا مزروعًا في المختبر تستخدم كمعالجات بيولوجية قادرة علي تنفيذ عمليات حسابية معقدة بكفاءة عالية باستهلاك طاقة منخفض. تبقي هذه الأنسجة حية باستخدام محلول مغذ وتوصل بأقطاب كهربائية لتبادل المعلومات. مما يمكن من استخدامها في تطبيقات مثل الطب الشخصي واختبار الأدوية. أطلقت شركة DeepMind النسخة الثالثة من نظام AlphaFold الذي يعد طفرة في التنبؤ بهياكل البروتينات » تقدم هذه النسخة تحسينات كبيرة في دقة التنبؤات. مما يسهم في تسريع اكتشاف الأدوية وفهم الأمراض علي المستوي الجزيئي. حاز فريق DeepMind علي جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2024 تقديرًا لهذا الإنجاز. حقق الباحث ديفيد بيكر تقدمًا كبيرا في مجال تصميم البروتينات باستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي. مما يتيح انشاء بروتينات جديدة بوظائف محددة حيث يفتح هذا الابتكار آفاقا واسعة في مجالات الطب. وهندسة المواد. و التكنولوجيا النانوية برز مجال "الذكاء العضوي" كأحد الاتجاهات الحديثة في الحوسبة البيولوجية. حيث تُستخدم أعضاء دماغية مصغرة (organoids) في تنفيذ عمليات حسابية تُظهر هذه الأعضاء قدرات علي التعلم والتكيف مما يُمكن من استخدامها في تطبيقات مثل التعرف علي الكلام وحل المعادلات غير الخطية. نمو سوق الحوسبة البيولوجية إلي 17 مليار دولار 2032 توقع الخبراء نمو سوق الحوسبة البيولوجية من 7.05 مليار دولار في 2024 إلي أكثر من 17.3 مليار دولار بحلول 2032. بمعدل نمو سنوي مركب يبلغ 13.2%. يُعزي هذا النمو إلي زيادة الطلب علي تقنيات الحوسبة المستدامة والفعالة في مجالات مثل الرعاية الصحية. وتخزين البيانات. والذكاء الاصطناعي. في مختبرات الأبحاث المتقدمة. حيث تمتزج الكيمياء بالأكواد. تولد اليوم أجهزة حوسبة لا تُصنع من رقائق السيليكون. بل من الجزيئات. الحوسبة الجزيئية. تُصمم الجزيئات لتكون "قابلة للبرمجة". قادرة علي التفاعل فيما بينها وفقًا لخوارزميات محددة. تؤدي من خلالها وظائف حسابية معقدة. وكأنها عقول نانوية تعمل داخل أجسامنا. تُستخدم هذه الدوائر في تطبيقات مثل الاستشعار البيئي والتشخيص الطبي. حيث تنفذ العمليات الحسابية من خلال تفاعلات البروتينات مع البيئة المحيطة. تطبيقات طبية ثورية من التشخيص المبكر إلي العلاج الذكي بعيدًا عن التوقعات النظرية. تشق الحوسبة البيولوجية طريقها بثبات نحو التطبيقات الطبية العملية. حاملة وعودًا قد تغير وجه للصحة والعلاج. لم يعد اكتشاف الأمراض في مراحلها المتقدمة قدرًا محتومًا» فبفضل الشبكات العصبية المدربة علي تحليل المؤشرات الحيوية. يمكن الآن رصد أدق التغيرات في عينات الدم. ما يمكن من الكشف المبكر عن أمراض معقدة كأورام السرطان. منظومة ذكية تُزرع داخل الجسم عبر أجهزة استشعار بروتينية دقيقة. تستطيع قراءة المؤشرات الحيوية وتفعيل الدواء في الوقت المناسب . وبالجرعة المثالية. مستجيبة لتقلبات الجسم وكأنها تفهمه. طور فريق بحثي أسترالي من جامعة ملبورن أول محاكاة كمومية دقيقة للأنظمة البيولوجية. تُتيح نمذجة أداء الأدوية بدقة عالية. يسهم هذا الابتكار في تسريع وتخفيض تكلفة تطوير الأدوية الجديدة. خاصةً للأمراض التي يصعب علاجها. تحليل الصور الطبية... بعين إلكترونية لا تخطئ تحلل الحوسبة الحيوية الصور الطبية كالأشعة والرنين المغناطيسي بدقة فريدة. فتحدد الحالات الحرجة وتضع خريطة ذكية لتخطيط العلاج. متجاوزة محدودية العين البشرية للتشخيص البصري. Previous Next تابع بوابة الجمهورية اون لاين علي

تحيا مصر

منذ 3 أيام

• تحيا مصر

عضو البرلمان العالمي للبيئة في حوار لـ تحيا مصر:"البيئة تدق ناقوس الخطر ولكن هذا الزلزال مر بسلام لطمأنة الجميع

عضو البرلمان العالمي للبيئة لـ تحيا مصر: الزلزال الذي شعر به المواطنون اليوم هو ارتداد طبيعي لزلزال سابق مركزه شرق كريت لا داعي للقلق، مصر بعيدة عن أحزمة الزلازل النشطة هذه الهزات تحدث نتيجة حركة الصفائح التكتونية لا يمكن التنبؤ بالزلازل بدقة يمكن التوعية والاستعداد للزالزل بخطط طوارئ وتصميمات مقاومة. الإعلام له دور أساسي في تهدئة الرأي العام وتقديم المعلومة العلمية دون تهويل. شهدت مصر صباح اليوم، الموافق 22 مايو، هزة أرضية شعر بها عدد من المواطنين في القاهرة وبعض المحافظات، ما أثار حالة من القلق والتساؤلات حول مدى خطورة هذه الظواهر الجيولوجية، خصوصًا في ظل التغيرات المناخية العالمية. في هذا السياق، أجرى موقع تحيا مصر حوارًا حصريًا مع الدكتور وفيق نصير، عضو البرلمان العالمي للبيئة، للوقوف على رؤيته العلمية حول هذه الظاهرة، وربطها بالنشاط البشري، إلى جانب تسليط الضوء على أبرز التحديات البيئية التي يواجهها العالم في عام 2025. بدايةً، ما هو تقييمكم العلمي للهزة الأرضية التي شعر بها المواطنون صباح اليوم في القاهرة وعدة محافظات؟ الهزة الأرضية التي وقعت اليوم هي ارتداد تابع لزلزال بلغت قوته 6.4 درجة على مقياس ريختر، مركزه شرق جزيرة كريت وعلى عمق 76 كيلومترًا. وهذا النشاط الجيولوجي طبيعي تمامًا في منطقة نشطة زلزاليًا والزلزال ناتج عن حركة الصفائح التكتونية، وتحديدًا انزلاق اللوح الإفريقي تحت الأوروبي لا توجد أي مؤشرات تدعو للقلق. هل يمكن التنبؤ بالزلازل مستقبلاً؟ لا، الزلازل لا يمكن التنبؤ بها علميًا بدقة حتى الآن. لكن يمكن الاستعداد لها عبر خطط الطوارئ، التوعية، وتصميم المباني وفق الأكواد الزلزالية الحديثة والإعلام والتعليم يلعبان دورًا كبيرًا في خفض الذعر عند حدوث مثل هذه الظواهر. هل للنشاط البشري أو التغير المناخي دور في حدوث الزلازل؟ نعم، لكن بصورة غير مباشرة، النشاط البشري والتغير المناخي قد يؤثران على الضغوط داخل الأرض بسبب تغيّر درجات الحرارة أو الأنشطة مثل استخراج البترول والمياه الجوفية، لكن هذه العوامل تظل طفيفة مقارنة بالقوى التكتونية الأساسية. ننتقل الآن للبيئة العالمية.. ما أبرز التحديات التي تواجه كوكب الأرض هذا العام؟ خمس تحديات رئيسية تهدد الحياة على الأرض في 2025: التغير المناخي وارتفاع درجات الحرارة. ندرة المياه. التلوث البلاستيكي. فقدان الغابات والتنوع البيولوجي. الاستهلاك المفرط والنمو السكاني غير المنضبط. هذه القضايا مترابطة، وأي تهاون في أحدها يؤثر على الآخرين ويزيد من خطورة الكارثة البيئية الشاملة. كيف يؤثر الاستهلاك المفرط على البيئة؟ الاستهلاك الجائر ينهك الموارد الطبيعية. حتى لو حافظ الفرد على استهلاك معتدل، فالزيادة السكانية تمتص أي فائض. الضغط على المياه، الغذاء، والطاقة يتفاقم مع نمط الحياة الاستهلاكي، خصوصًا في المدن الكبرى. ما الحل للحد من هذا الاستهلاك الزائد؟ التوعية أولًا، لكنها ليست كافية. نحتاج إلى تدخلات حكومية مباشرة: ضرائب على المنتجات مرتفعة الأثر البيئي، دعم البدائل الصديقة للبيئة، والحد من النمو السكاني من خلال سياسات ذكية ومستدامة. لماذا تمثل الغابات الاستوائية أولوية بيئية اليوم؟ لأنها تمتص ثاني أكسيد الكربون وتنتج الأوكسجين. كما أنها موطن لـ 70% من الكائنات الحية. فقدان الغابات نتيجة القطع الجائر والتعدين والتمدن يؤدي إلى انهيار التنوع البيولوجي واختلال في التوازن البيئي العالمي. هل يمكن تعويض فقدان الغابات؟ لا شيء يُعوض ما خلقه الله، ظهرت بعض الحلول كالأشجار الصناعية، لكنها لا تُغني عن الغابات الطبيعية، بل هي مجرد حلول تخفيفية مؤقتة ولا بديل عن الحفاظ على ما تبقى من هذه الثروات الطبيعية.