تقنية تبريد جديدة تهدف إلى تكييف الهواء من دون غازات ملوثة

يمهّد ابتكار، هو عبارة عن عجينة ناعمة شمعية بيضاء اللون تتمتع بخصائص واعدة وتتغير حرارتها بأكثر من 50 درجة تحت الضغط، الطريق لجيل ثوري من مكيفات الهواء الخالية من الغازات المسببة للاحترار المناخي.
وعلى عكس الغازات المستخدمة في الأجهزة الحالية، فإن هذه "المبردات الصلبة" لا تتسرّب. ويقول كزافييه مويا، الأستاذ في فيزياء المواد في جامعة كامبريدج البريطانية، إن هذه المواد "أكثر كفاءة في استخدام الطاقة".
هناك نحو مليارَي مكيّف هواء قيد الاستخدام في مختلف أنحاء العالم، ويتزايد عددها مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب. وبين التسريبات واستهلاك الطاقة، تتزايد الانبعاثات المرتبطة بها أيضاً كل عام، بحسب وكالة الطاقة الدولية.
ويدرس كزافييه مويا منذ 15 سنة خصائص هذه "البلورات البلاستيكية" في مختبره في الجامعة البريطانية المرموقة.
على طاولة عمله آلة ضخمة بالأحمر والرمادي تعلوها أسطوانة، تختبر درجة حرارة المادة اعتماداً على الضغط.
وتهدف هذه الخطوة الى تحديد أفضل المبرّدات بين هذه الفئة من المواد المستخدمة أصلاً في الكيمياء والتي يسهل الحصول عليها إلى حد ما. لكن يبقى التركيب الدقيق للجزيئات سرياً.
ليست هذه الظاهرة مرئية للعين المجردة، لكنّ البلورات تتكوّن من جزيئات قادرة على الدوران حول نفسها. عند الضغط عليها تتوقف حركتها وتبدد طاقتها على شكل حرارة. ومن ناحية أخرى، يؤدي إطلاقها إلى خفض درجة الحرارة المحيطة، وهو ما يسمّى بـ"تأثير الباروكالوري".
جهاز بحجم حقيبة سفر
يقول كلايف إيلويل، أستاذ فيزياء البناء في جامعة "يو. سي. إل" في لندن، في حديث إلى وكالة الأنباء الفرنسية، إن "الطلب على تكييف الهواء سيرتفع بشكل كبير على مستوى العالم بحلول عام 2050". ويرى أن المواد الصلبة الباروكالورية لديها القدرة على أن تكون بنفس كفاءة الغاز، إن لم تكن أكثر كفاءة.
ويضيف: "مهما كانت التكنولوجيا الجديدة التي سيتم إطلاقها، يتعيّن أن تلبّي المتطلبات الأساسية"، مثل حجم الجهاز أو الضجيج الذي يصدره، إذا كانت تأمل في إيجاد طريقها إلى المنازل والسيارات.
إلى جانب أبحاثه في كامبريدج، أنشأ كزافييه مويا عام 2019 شركة ناشئة تحمل اسم "باروكال" لاستخدام اكتشافات مجموعته البحثية عملياً. وتضم الشركة تسعة أشخاص وتمتلك مختبرها الخاص، هو حالياً عبارة عن مستودع متواضع في موقف للسيارات.
لكن "الشركة الناشئة" تجتذب المتابعين، ففي السنوات الأخيرة جمعت نحو أربعة ملايين يورو، خصوصاً من مجلس الابتكار الأوروبي وهو برنامج تابع للاتحاد الأوروبي تشارك فيه المملكة المتحدة، ومنظمة "بريكثرو إنرجي" التي أنشأها الملياردير الأميركي بيل غيتس.
وتخطط الشركة لزيادة قوتها العاملة إلى 25 أو 30 شخصاً هذا العام.
داخل المستودع، يعادل حجم النموذج الأولي لمكيف الهواء حجم حقيبة سفر كبيرة، كما يصدر صوت طنين مرتفعاً عندما تزيد أو تقلل الدائرة الهيدروليكية الضغط في الأسطوانات الأربع المملوءة بالحبيبات.
لكنّ هذا الجهاز يعمل. وقد ثُبّت برّاد صغير على النظام فيما تحافظ علب المشروبات الغازية الموجودة بداخله على برودة تامة.
خفض الفواتير
يقرّ محسن العبادي، مهندس المواد في "باروكال"، بأن هذا النموذج الأولي "لم يتم تحسينه بشكل فعلي حتى الآن، لا من حيث كتلته، ولا حجمه، ولا حتى صوته".
لكن الأنظمة الجديدة التي تعمل الشركة على تطويرها ستكون مماثلة في الحجم لتلك التي تعمل بالغاز وصوتها منخفض مثلها.
وفي حين تركّز الشركة حالياً على التبريد، من الممكن أيضاً استخدام هذه التكنولوجيا لإنتاج الحرارة.
تدرس فرق عدة في مختلف أنحاء العالم هذه المواد، لكن فريق كامبريدج هو الرائد في هذا المجال، بحسب "بريكثرو إنرجي" التي تشير إلى أن هذه الأجهزة "لديها القدرة على خفض الانبعاثات بنسبة تصل إلى 75 بالمئة" مقارنةً بالأنظمة التقليدية.
وتأمل شركة "باروكال" في إطلاق "أول منتج في السوق خلال ثلاث سنوات"، بحسب مدير المبيعات فلوريان شابوس. وسيكون هذا المنتج في البداية عبارة عن "وحدات تبريد لمراكز التسوق الكبيرة والمستودعات والمدارس" وحتى "مراكز البيانات".
يُعتقد أن إقناع الشركات بالتكنولوجيا سيكون أسهل في البداية إذا كانت أكثر تكلفة للشراء ولكن ستساهم في خفض الفواتير. وتسعى شركة "باروكال" في نهاية المطاف للوصول إلى أسعار تعادل الأنظمة التقليدية لاستهداف الأفراد.

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

الشرق الأوسط

منذ ساعة واحدة

• الشرق الأوسط

تكنولوجيا جديدة تبشر بثورة في أنظمة تكييف الهواء

قد لا يبدو «المبرد الصلب» الناعم الشمعي، الذي يُجرى عليه بحث في مختبر بريطاني، مثيراً للاهتمام، لكن خصائصه غير العادية تُبشّر بثورة في عالم تكييف الهواء قد تُلغي الحاجة إلى غازات الاحتباس الحراري. ويمكن أن تختلف درجة حرارة المادة بأكثر من 50 درجة مئوية (90 درجة فهرنهايت) تحت الضغط، وعلى عكس الغازات المستخدمة حالياً في أجهزة التبريد الصلبة، فإنها لا تتسرب. وصرح خافيير مويا، أستاذ فيزياء المواد في جامعة كمبردج، لوكالة الصحافة الفرنسية: «إنها لا تسهم في الاحتباس الحراري، ولكنها أيضاً أكثر كفاءة في استخدام الطاقة». ويُستخدم نحو ملياري وحدة تكييف هواء حول العالم، ويزداد عددها مع ارتفاع درجة حرارة الكوكب. وبين التسربات واستهلاك الطاقة، تزداد الانبعاثات المرتبطة بها أيضاً كل عام، وفقاً لوكالة الطاقة الدولية. ويدرس مويا خصائص هذه البلورات البلاستيكية في مختبره بجامعة المملكة المتحدة المرموقة منذ 15 عاماً. وخلال عمله، تختبر آلة كبيرة حمراء ورمادية، تعلوها أسطوانة، كيفية تغير درجة حرارة مادة ما تحت الضغط. والهدف هو تحديد أفضل مواد التبريد من بين هذه الفئة من المواد، التي تُستخدم بالفعل في الصناعات الكيميائية ويسهل الحصول عليها نسبياً، حتى لو ظل التركيب الدقيق للبلورات المختارة في النهاية سراً. يقف خافيير مويا أستاذ فيزياء المواد بجامعة كمبردج ممسكاً بمادة الباروكالوريك المستخدمة في تقنية التبريد بالحالة الصلبة داخل مقرهم الرئيسي (أ.ف.ب) هذه التجربة غير مرئية بالعين المجردة، لكنَّ هذه البلورات تتكون من جزيئات تدور حول محورها. وعند ضغط المادة، تتوقف هذه الحركة وتتبدد الطاقة على شكل حرارة. وعند إطلاقها، تُبرّد المادة محيطها فيما يُعرف بـ«التأثير الباروكالوري». صرح كليف إلويل، أستاذ فيزياء البناء في جامعة كلية لندن، لوكالة الصحافة الفرنسية: «نتوقع أن يزداد الطلب على تكييف الهواء بشكل كبير، عالمياً، بين الآن وعام 2050». ويعتقد إلويل أن المواد الصلبة الباروكالورية لديها القدرة على أن تكون بنفس كفاءة الغاز، إن لم تكن أكثر. وأضاف: «لكن مهما كانت التقنيات الجديدة التي نطرحها، فإنها يجب أن تلبي المتطلبات الأساسية»، والتي تشمل أن تكون صغيرة الحجم وهادئة بما يكفي للاستخدام في المنازل والسيارات. مؤسس شركة «باروكال» البروفسور خافيير مويا يقف داخل مقرهم الرئيسي في كمبردج (أ.ف.ب) إلى جانب أبحاثه في كمبردج، أسَّس مويا شركة «باروكال» الناشئة عام 2019 لتحويل اكتشافات مجموعته البحثية إلى منتجات ملموسة. وتوظف الشركة تسعة أشخاص ولديها مختبرها الخاص، وهو حالياً عبارة عن حاوية متواضعة في موقف سيارات. وتخطط الشركة لزيادة قوتها العاملة إلى 25 أو 30 موظفاً هذا العام. وتجذب الشركة الناشئة الاهتمام، وفي السنوات الأخيرة جمعت نحو 4 ملايين يورو (4.5 مليون دولار)، خصوصاً من مجلس الابتكار الأوروبي -وهو برنامج تابع للاتحاد الأوروبي يضم المملكة المتحدة- ومؤسسة «بريك ثرو إنرجي»، وهي مجموعة شاملة من المبادرات التي أسسها الملياردير الأميركي بيل غيتس، للحد من انبعاثات الغازات المسببة للاحتباس الحراري. يأتي النموذج الأوَّلي لمكيف الهواء بحجم حقيبة سفر كبيرة (أ.ف.ب) يبلغ حجم النموذج الأوَّلي لمكيف الهواء حجم حقيبة سفر كبيرة، ويُصدر صوتاً عالياً عند زيادة أو خفض دائرة هيدروليكية للضغط داخل الأسطوانات الأربع المملوءة بالكريستال. ولكنه يعمل. في هذا الصدد، أقرّ محسن العبادي، مهندس المواد في شركة «باروكال»، بأن النموذج الأوَّلي «لم يُحسَّن بعد من حيث الكتلة أو الحجم أو حتى الصوت». لكنه وعد بأن أداء الوحدات التي يعملون على تحسينها سيكون في النهاية مُقارناً بتلك التي تعمل بالغاز. محسن العبادي مهندس المواد في «باروكال» يعمل على تطوير تكنولوجيا النموذج الأوَّلي داخل مقر الشركة الرئيسي بكمبردج (أ.ف.ب) وبينما تُركز الشركة حالياً على التبريد، يُمكن أيضاً استخدام هذه التقنية لإنتاج الحرارة. وتدرس عدة فرق هذه المواد حول العالم، إلا أن فريق «كمبردج» يُعدّ رائداً في هذا المجال، وفقاً لشركة «بريك ثرو إنرجي»، التي تُقدّر أن هذه الأجهزة لديها القدرة على خفض الانبعاثات بنسبة تصل إلى 75 في المائة مقارنةً بالوحدات التقليدية. وتأمل الشركة طرح أول منتج لها في السوق خلال ثلاث سنوات، وفقاً للمدير التجاري فلوريان شابوس. وقال إن هذه الوحدات ستكون في البداية وحدات تبريد «لمراكز التسوق الكبيرة والمستودعات والمدارس» وحتى «مراكز البيانات». وتعتقد الشركة أن الوعد النهائي بفواتير أقل سيُقنع الشركات بتحمل التكاليف الأولية المرتفعة. وتهدف الشركة في النهاية إلى أسعار بيع بالتجزئة مماثلة للوحدات التقليدية، مما يسمح لها بإطلاقها في السوق السكنية.

الشرق الأوسط

منذ 3 ساعات

• الشرق الأوسط

روبوت «أخطبوطي» يقطف الفاكهة ولا يُتلفها

ابتكر باحثون في جامعة بريستول البريطانية روبوتاً مرناً مستوحى من الجهاز العصبي للأخطبوط، قادراً على التفاعل مع بيئته المحيطة واتخاذ قرارات بالحركة أو الإمساك بالأشياء، ما يمهِّد لاستخدامه في قطف الفاكهة من دون إتلافها. وأوضحوا أنّ هذا الابتكار يُعدّ نقلة نوعية في مجال الروبوتات اللينة، إذ يقدّم نموذجاً لروبوت يتصرّف بذكاء من دون الحاجة إلى معالجات إلكترونية معقّدة أو أنظمة برمجة متقدّمة. وقد نُشرت النتائج، الخميس، في دورية «Science Robotics». ويعتمد الروبوت الجديد على نظام ذكي يعمل بتدفّقات الهواء أو الماء لتنسيق الحركة والإمساك بالأشياء، على غرار الممصات المنتشرة على أذرع الأخطبوط. وتُعدّ هذه الممصات هياكل عضلية قوية تُستخدم للقبض على الفريسة والتحرّك، كما تتضمن مستقبلات حسّية تتيح للأخطبوط تذوُّق الأشياء التي يلمسها. ويتميّز بقدرته على استخدام الممصات ليس فقط للالتصاق بالأشياء، وإنما أيضاً لاستشعار البيئة المحيطة والتحكم في أفعاله ذاتياً، من دون الحاجة إلى كمبيوتر مركزي. ويمكن لهذا النظام التقاط ثمار رقيقة أو أشياء دقيقة، والتعرُّف إلى ما إذا كان يلامس الهواء أو الماء أو سطحاً خشناً، بل والتنبّؤ أيضاً بمدى قوة السَّحب الواقعة عليه. ويعمل النظام الذكي على مستويين، إذ تتيح الدوائر المائية للروبوت أداء حركات مثل الالتفاف أو الإمساك بأشياء ذات أشكال غير معروفة، بينما يسمح له تحليل استجابة الضغط في الممصات المستوحاة من الأخطبوط بالكشف عن نوع التلامس، وتصنيف البيئة، واستشعار خشونة الأسطح، والتنبّؤ بقوة السَّحب التفاعلية. وأشار الباحثون إلى أنّ أهمية هذا الابتكار تكمن في بساطته وانخفاض تكلفته، إلى جانب عدم حاجته إلى مكوّنات إلكترونية داخلية، ما يجعله مناسباً لتطبيقات متعدّدة، منها قطف الفاكهة والخضراوات من دون إتلافها في الزراعة، والتعامل مع مواد قابلة للكسر في المصانع، وتثبيت الأدوات الجراحية داخل جسم الإنسان بطريقة آمنة، وتصنيع ألعاب مرنة وأجهزة قابلة للارتداء تتفاعل بذكاء مع المستخدمين. ويعمل الفريق حالياً على تصغير النظام وتعزيزه ليصبح أكثر قوة وملاءمة للاستخدام العملي، مع خطط لدمجه بتقنيات الذكاء الاصطناعي لتعزيز قدرة الروبوتات على اتخاذ قرارات في بيئات معقَّدة. وقال الباحث الرئيسي من جامعة بريستول، الدكتور تيانكي يو: «العام الماضي، طوَّرنا ممصة صناعية تحاكي طريقة التصاق الأخطبوط بالصخور، واليوم نرتقي بهذه التقنية إلى مستوى جديد باستخدام نظام يحاكي الجوانب الأساسية في البنية العصبية والعضلية للأخطبوط داخل أنظمة الروبوتات اللينة». وأضاف عبر موقع الجامعة: «من المذهل أنّ ممصة بسيطة لا تحتوي على أي إلكترونيات يمكنها أن تحسّ وتفكر وتتحرّك، تماماً كما تفعل ذراع الأخطبوط. وهذا قد يُحدِث ثورة في عالم الروبوتات اللينة، ويجعل استخدامها أكثر طبيعية وسلاسة في الحياة اليومية».

الشرق الأوسط

منذ 3 ساعات

• الشرق الأوسط

فيديو: روبوتات على الحلبة

شهدت إحدى المدارس في مدينة هانغتشو الصينية عرضاً استثنائياً لروبوتات بشرية متقدمة، طوَّرتها شركة «Unitree Robotics»، وذلك قبيل انطلاق أول بطولة ملاكمة من نوعها في العالم، تجمع بين الذكاء الاصطناعي والحركة البشرية، في مشهد غير مسبوق، وفقاً لموقع «interesting engineering». وفي إطار حصة تفاعلية حول العلوم والتكنولوجيا، اصطحب مهندسو الشركة الروبوتات إلى الحرم المدرسي؛ حيث قدَّموا عرضاً مباشراً أمام الطلاب، شمل مهارات قتالية دقيقة وحركات رياضية مبهرة. وتضمّن العرض جلسة جري استمرت لأكثر من 40 دقيقة على أرض ملعب كرة السلة، وسط هتافات حماسية من الحضور الذين تابعوا بدهشة قدرة الروبوتات على التحمل والاستجابة السريعة. وتأتي هذه الفعالية تمهيداً لحدث عالمي غير مسبوق، هو أول نزال ملاكمة للروبوتات، من المقرر تنظيمه في 25 مايو (أيار) داخل حلبة «هانغتشو ميك كومبات»، باستخدام نماذج آلية من تطوير الشركة الصينية. وستُدار النزالات من قِبل 4 فرق بشرية متخصصة، تتحكم في الروبوتات بشكل مباشر في سلسلة من المباريات وفق نظام البطولات. وقال تشو يانغ، أحد أعضاء فريق التسويق في شركة «Unitree Robotics»: «هذه الروبوتات تمثل نموذجاً متطوراً للتعاون بين الإنسان والآلة... ونحن نستخدم 3 آليات للتحكم، من بينها جهاز تحكم بسيط، وسنكشف خلال المباراة عن وضعين جديدين لتحسين تجربة التفاعل». وخلال العرض المدرسي، استعرضت الروبوتات حركات قتالية متقدمة، شملت اللكمات المباشرة والجانبية، والركلات الهوائية والدوّارة، وحتى مهارة النهوض من الأرض بعد السقوط، وهي مهارات تُحاكي الأداء البشري بدقة لافتة. وستتألف البطولة المرتقبة من قسمين: استعراض فني يعرض إمكانات الروبوتات القتالية بشكل فردي وجماعي، ومباريات تنافسية بين الفرق المشاركة. ويؤكد القائمون على المشروع أن مثل هذه الفعاليات تُمثل مختبراً ميدانياً لتدريب الروبوتات على التفاعل مع بيئة العالم الحقيقي، من خلال الاستفادة من البيانات الحركية البشرية، وهو ما يُعزز من قدرتها على التعلُّم والتكيف، وتحقيق التنسيق الحركي المطلوب. في السياق ذاته، تُعد عملية الحصول على بيانات حركية بشرية دقيقة ومنخفضة التكلفة من أبرز التحديات التي تواجه صناعة الروبوتات. وتنقسم طرق جمع هذه البيانات إلى 3 فئات رئيسية: التحكم عن بُعد، وتقنية التقاط الحركة، بالإضافة إلى النماذج اللغوية الكبيرة. وتبرز تقنية التقاط الحركة بوصفها الأكثر دقة وكفاءة؛ حيث تتيح للروبوتات تقليد الحركات البشرية بطريقة شبه مثالية. وفي حين تترقب الأوساط العلمية والتقنية انطلاق أول نزال من نوعه، تبدو الصين على موعد مع كتابة فصل جديد في تاريخ الذكاء الاصطناعي والروبوتات البشرية.