أحدث الأخبار مع #الفيزياءالكلاسيكية،
جهينة نيوز
منذ 4 أيام
- صحة
- جهينة نيوز
الحوسبة الكمومية في اكتشاف الأدوية: حين تسبق المعادلات الكيميائية نبض المرض
تاريخ النشر : 2025-05-17 - 11:30 pm حسام الحوراني في سباق الزمن بين المرض والعلاج، لطالما كان الإنسان يسعى لاكتشاف دواء يسبق الألم، ويعالج دون تأخير. لكن الأبحاث الدوائية – رغم كل تطورها – ما زالت تواجه تحديًا هائلًا: التعقيد الخارق للتفاعلات الكيميائية داخل الجسم البشري. عشرات السنوات ومليارات الدولارات تُنفق لاكتشاف عقار جديد، ومع ذلك قد ينتهي المطاف به في رفوف المختبرات دون فاعلية كافية. لكن اليوم، تقف البشرية على أعتاب ثورة علمية قد تُعيد صياغة قواعد اللعبة بالكامل. هذه الثورة اسمها: الحوسبة الكمومية (Quantum Computing)، وهي تكنولوجيا لا تَعِد فقط بتسريع الحسابات، بل بتغيير جوهري في فهمنا للتركيب الجزيئي والتفاعلات الكيميائية – الأمر الذي سيجعل اكتشاف الأدوية أسرع، أدق، وأرخص. فما الذي يجعل الحوسبة الكمومية مختلفة إلى هذا الحد؟ ولماذا يتوقع العلماء أن تُحدث انقلابًا في عالم الطب كما فعلت الكهرباء في القرن الماضي؟ لفهم ذلك، علينا أن نعرف أن الذرات والجزيئات لا تتبع قواعد الفيزياء الكلاسيكية، بل قوانين ميكانيكا الكم، حيث يمكن لجسيم واحد أن يوجد في أكثر من حالة في آن واحد، وأن يكون "متشابكًا" مع جسيم آخر على مسافة آلاف او ملايين الكيلومترات. تقليديًا، تحتاج محاكاة الجزيئات الدوائية وتحليل تفاعلاتها في الجسم إلى حسابات معقدة لا يمكن حتى لأقوى الحواسيب الفائقة إنجازها في وقت مقبول. وهنا بالضبط تأتي قوة الحوسبة الكمومية. فبدلاً من تمثيل البيانات باستخدام "بتات" ثنائية (0 و1) كما في الحوسبة التقليدية، تستخدم الحوسبة الكمومية "كيوبتات" (Qubits) قادرة على تمثيل حالات متعددة في نفس اللحظة. هذا يعني أن حاسوبًا كموميًا يمكنه فحص مليارات التركيبات الكيميائية المحتملة في وقت متزامن، بدلاً من إجراء محاكاة واحدة تلو الأخرى. وقد بدأت شركات رائدة كبرى في العالم في استثمار مليارات الدولارات لتطوير خوارزميات كمومية مخصصة لمحاكاة الجزيئات الحيوية، والتنبؤ بتفاعلها مع بروتينات الجسم. شركة Qubit Pharmaceuticals الفرنسية أعلنت مؤخرًا عن اختراق في محاكاة دواء مضاد للسرطان باستخدام 200 كيوبت فقط، بينما تشير التوقعات إلى أنه مع الوصول إلى 1000 كيوبت موثوق، سيكون بالإمكان اكتشاف أدوية لأمراض مثل الزهايمر والتصلب المتعدد خلال أسابيع بدلاً من سنوات. وهنا يتجاوز التأثير حدود السرعة، ليشمل الدقة وتقليل الأخطاء. فالحوسبة الكمومية قادرة على الكشف عن التفاعلات الجانبية المحتملة في مرحلة المحاكاة، مما يُقلل من حالات فشل الأدوية في المراحل الإكلينيكية، ويوفر مليارات الدولارات التي تُهدر سنويًا في التجارب البشرية غير المجدية. ولأن الدواء ليس فقط علمًا بل تجارة، فإن الحوسبة الكمومية تُتيح لشركات الأدوية تصميم علاجات مخصصة للفرد (Personalized Medicine)، بناءً على الجينات والبنية البيولوجية لكل مريض. تخيل أن حاسوبًا كموميًا يُحلل حمضك النووي، ويُحدد أي دواء سيكون أكثر فعالية لجسمك، بل ويُقترح تركيبة فريدة مخصصة لك وحدك. هذه ليست خيالًا علميًا، بل أبحاث نشطة في مختبرات عالمية، تقترب يومًا بعد يوم من التطبيق السريري. وتكمن المفارقة أن أكثر من سيستفيد من هذه الثورة هي الدول النامية التي تعاني من نقص في الموارد الطبية. فمع تسريع عملية اكتشاف الأدوية، وتخفيض تكلفتها، يمكن توفير علاجات فعّالة بأسعار معقولة للشرائح الأوسع من السكان، بما في ذلك أمراض نادرة أو مهملة لا تُخصص لها ميزانيات أبحاث كافية اليوم. ومع ذلك، لا يخلو الطريق من تحديات. فالحواسيب الكمومية لا تزال في مراحلها الأولى، وتواجه تحديات تتعلق بالاستقرار، وتصحيح الأخطاء، وتوسيع البنية التحتية. لكن التسارع الهائل في هذا المجال يوحي أن هذه العقبات مؤقتة، وأننا في غضون اشهر او ربما سنوات قليلة سنرى تطبيقات حقيقية للحوسبة الكمومية في المستشفيات، وشركات الأدوية، ومراكز البحث. في الوطن العربي، يُمثل هذا التوجه فرصة استراتيجية لا يجب تجاهلها. فبناء شراكات مع مؤسسات بحثية عالمية، والاستثمار في تعليم الكفاءات المحلية، يمكن أن يضع دولًا عربية في موقع ريادي في مجال الحوسبة الحيوية والطب الكمومي. تخيّل أن تكون أول دولة عربية تطور دواءً كموميًا مضادًا للسرطان أو السكري، وتصدره للعالم! اخيرا، الحوسبة الكمومية لا تَعِد فقط بتسريع اكتشاف الأدوية، بل بتغيير فلسفة العلاج من "تجربة وخطأ" إلى "علم وتحديد". نحن ندخل عصرًا يُصبح فيه الزمن هو العامل الحاسم، والكمّ هو السلاح الجديد. فهل سنكون من صُنّاع هذا المستقبل، أم من مستخدميه فقط؟ تابعو جهينة نيوز على
الانباط اليومية
منذ 4 أيام
- صحة
- الانباط اليومية
الحوسبة الكمومية في اكتشاف الأدوية: حين تسبق المعادلات الكيميائية نبض المرض
الأنباط - في سباق الزمن بين المرض والعلاج، لطالما كان الإنسان يسعى لاكتشاف دواء يسبق الألم، ويعالج دون تأخير. لكن الأبحاث الدوائية – رغم كل تطورها – ما زالت تواجه تحديًا هائلًا: التعقيد الخارق للتفاعلات الكيميائية داخل الجسم البشري. عشرات السنوات ومليارات الدولارات تُنفق لاكتشاف عقار جديد، ومع ذلك قد ينتهي المطاف به في رفوف المختبرات دون فاعلية كافية. لكن اليوم، تقف البشرية على أعتاب ثورة علمية قد تُعيد صياغة قواعد اللعبة بالكامل. هذه الثورة اسمها: الحوسبة الكمومية (Quantum Computing)، وهي تكنولوجيا لا تَعِد فقط بتسريع الحسابات، بل بتغيير جوهري في فهمنا للتركيب الجزيئي والتفاعلات الكيميائية – الأمر الذي سيجعل اكتشاف الأدوية أسرع، أدق، وأرخص. فما الذي يجعل الحوسبة الكمومية مختلفة إلى هذا الحد؟ ولماذا يتوقع العلماء أن تُحدث انقلابًا في عالم الطب كما فعلت الكهرباء في القرن الماضي؟ لفهم ذلك، علينا أن نعرف أن الذرات والجزيئات لا تتبع قواعد الفيزياء الكلاسيكية، بل قوانين ميكانيكا الكم، حيث يمكن لجسيم واحد أن يوجد في أكثر من حالة في آن واحد، وأن يكون "متشابكًا" مع جسيم آخر على مسافة آلاف او ملايين الكيلومترات. تقليديًا، تحتاج محاكاة الجزيئات الدوائية وتحليل تفاعلاتها في الجسم إلى حسابات معقدة لا يمكن حتى لأقوى الحواسيب الفائقة إنجازها في وقت مقبول. وهنا بالضبط تأتي قوة الحوسبة الكمومية. فبدلاً من تمثيل البيانات باستخدام "بتات" ثنائية (0 و1) كما في الحوسبة التقليدية، تستخدم الحوسبة الكمومية "كيوبتات" (Qubits) قادرة على تمثيل حالات متعددة في نفس اللحظة. هذا يعني أن حاسوبًا كموميًا يمكنه فحص مليارات التركيبات الكيميائية المحتملة في وقت متزامن، بدلاً من إجراء محاكاة واحدة تلو الأخرى. وقد بدأت شركات رائدة كبرى في العالم في استثمار مليارات الدولارات لتطوير خوارزميات كمومية مخصصة لمحاكاة الجزيئات الحيوية، والتنبؤ بتفاعلها مع بروتينات الجسم. شركة Qubit Pharmaceuticals الفرنسية أعلنت مؤخرًا عن اختراق في محاكاة دواء مضاد للسرطان باستخدام 200 كيوبت فقط، بينما تشير التوقعات إلى أنه مع الوصول إلى 1000 كيوبت موثوق، سيكون بالإمكان اكتشاف أدوية لأمراض مثل الزهايمر والتصلب المتعدد خلال أسابيع بدلاً من سنوات. وهنا يتجاوز التأثير حدود السرعة، ليشمل الدقة وتقليل الأخطاء. فالحوسبة الكمومية قادرة على الكشف عن التفاعلات الجانبية المحتملة في مرحلة المحاكاة، مما يُقلل من حالات فشل الأدوية في المراحل الإكلينيكية، ويوفر مليارات الدولارات التي تُهدر سنويًا في التجارب البشرية غير المجدية. ولأن الدواء ليس فقط علمًا بل تجارة، فإن الحوسبة الكمومية تُتيح لشركات الأدوية تصميم علاجات مخصصة للفرد (Personalized Medicine)، بناءً على الجينات والبنية البيولوجية لكل مريض. تخيل أن حاسوبًا كموميًا يُحلل حمضك النووي، ويُحدد أي دواء سيكون أكثر فعالية لجسمك، بل ويُقترح تركيبة فريدة مخصصة لك وحدك. هذه ليست خيالًا علميًا، بل أبحاث نشطة في مختبرات عالمية، تقترب يومًا بعد يوم من التطبيق السريري. وتكمن المفارقة أن أكثر من سيستفيد من هذه الثورة هي الدول النامية التي تعاني من نقص في الموارد الطبية. فمع تسريع عملية اكتشاف الأدوية، وتخفيض تكلفتها، يمكن توفير علاجات فعّالة بأسعار معقولة للشرائح الأوسع من السكان، بما في ذلك أمراض نادرة أو مهملة لا تُخصص لها ميزانيات أبحاث كافية اليوم. ومع ذلك، لا يخلو الطريق من تحديات. فالحواسيب الكمومية لا تزال في مراحلها الأولى، وتواجه تحديات تتعلق بالاستقرار، وتصحيح الأخطاء، وتوسيع البنية التحتية. لكن التسارع الهائل في هذا المجال يوحي أن هذه العقبات مؤقتة، وأننا في غضون اشهر او ربما سنوات قليلة سنرى تطبيقات حقيقية للحوسبة الكمومية في المستشفيات، وشركات الأدوية، ومراكز البحث. في الوطن العربي، يُمثل هذا التوجه فرصة استراتيجية لا يجب تجاهلها. فبناء شراكات مع مؤسسات بحثية عالمية، والاستثمار في تعليم الكفاءات المحلية، يمكن أن يضع دولًا عربية في موقع ريادي في مجال الحوسبة الحيوية والطب الكمومي. تخيّل أن تكون أول دولة عربية تطور دواءً كموميًا مضادًا للسرطان أو السكري، وتصدره للعالم! اخيرا، الحوسبة الكمومية لا تَعِد فقط بتسريع اكتشاف الأدوية، بل بتغيير فلسفة العلاج من "تجربة وخطأ" إلى "علم وتحديد". نحن ندخل عصرًا يُصبح فيه الزمن هو العامل الحاسم، والكمّ هو السلاح الجديد. فهل سنكون من صُنّاع هذا المستقبل، أم من مستخدميه فقط؟
عكاظ
٢٣-٠٤-٢٠٢٥
- عكاظ
دوران الكرسي.. إشارة لانهيار كفاءة الإدارة !
دخلتُ يومًا ما على أحد المديرين في منظمة محترمة، لإتمام إجراء معاملة، كان لدى هذا المدير مكتب واسع، وقد بدا أن كل شيء فيه في مكانه المناسب؛ أوراق ومعاملات مرتبة بعناية على مكتب كبير في المنتصف، وعلى جانبه الأيسر مكتب جانبي صغير عليه جهاز حاسب آلي، لا شيء عليه سواه. يجلس المدير على كرسي دوّار واسع، يتحرك بسلاسة في كل اتجاه، ويبدو أنه اعتاد استخدامه للتنقل بين المكتبين دون الوقوف. بعد انتظارٍ معقول حتى انتهى المراجعون قبلي، قدّمتُ إليه طلبي، فتناوله وبدأ يراجع الأوراق بسرعة تنظيمية واضحة. ثم ما لبث أن أدخل بيانات في الحاسب، فعاد بكرسيه إلى المكتب الكبير ليقارن شيئًا في المستند، ثم رجع مجددًا إلى الجهاز ليُدخل معلومة جديدة، ثم عاد... ثم ذهب. تكرر ذلك التنقل ثلاث أو أربع مرات، وكل مرة تستغرق منه حركة وانعطافة، وتعديلًا لوضعية الجلوس، وربما لحظة استيعاب لإعادة التركيز. كان إنجازه احترافيًا ودقيقًا وسريعًا، ولكن شيئًا ما لفت انتباهي كمتخصص في الإدارة. لقد أدركتُ أن المدير -رغم كفاءته- كان يكرر سلسلة من الحركات غير الضرورية: حركة بين مكتبين، ودوران متكرر، وانتقال ذهني بين أوراق وشاشة. استأذنتُ منه بلطف أن أطرح عليه ملاحظة تنظيمية، فرحب بابتسامة مهنية. قلت له: لفت نظري أسلوبكم المنظم في العمل، وحرصكم على الدقة. فقط خطر ببالي أنكم تتحركون كثيرًا بين المكتبين أثناء إدخال البيانات. ربما يمكن دمج نقاط العمل بوضع حامل أوراق بجوار الحاسب، أو نقل الحاسب إلى مكتبكم الأساسي. بهذا الشكل، قد يتم تقليص عدد الحركات، وتوفير وقت يُستثمر لإنجاز عدد أكبر من المعاملات بنفس الجودة والهدوء. ابتسم ووضح لي السبب المنطقي لوضع جهاز الحاسب على مكتبه الجانبي، وأثنى على المقترح، ثم غادرتُ المكان وأنا أعتقد أنه سيفكر في هذا الاقتراح ويطبقه يومًا ما. من المؤكد أنك صادفت هذا الموقف الحقيقي العملي في حياتك العملية. ويتجلى فيه منهجٌ علمي تطبيقي في علم الإدارة يُعرف باسم «دراسة الحركة والزمن» (Motion and Time Study) أو «القياس الزمني للحركة في العمل»، وهو منهج برز على يد رائد الإدارة العلمية فريدريك تايلور (Frederick Taylor) في بدايات القرن العشرين. ويُستخدم هذا المنهج تحديدًا في إدارة العمليات وتحسين الإنتاجية. ومن المثير للاهتمام أن لهذا المنهج أصلًا علميًا في الفيزياء الكلاسيكية، وتحديدًا في الميكانيكا التي وضع أسسها إسحاق نيوتن، مما يجعل هذا المفهوم جامعًا بين علم الإدارة وعلم الفيزياء. يُستخدم هذا المنهج لتحليل وتحسين أداء العمل من خلال دراسة عدد الحركات التي يقوم بها الموظف، والوقت المستغرق في أداء هذه الحركات، ويهدف إلى: زيادة الإنتاجية، وتقليل الهدر، والحد من الوقت الضائع، وتحسين الكفاءة المالية، وتطوير بيئة العمل. وفي هذا الموقف العملي، قمتُ بتحليل كل حركة بدنية قام بها المدير أثناء إتمام المعاملة، فوجدت أنه يمكن تقليل عدد الحركات غير الضرورية، ودمج بعضها، مثل: نقل جهاز الحاسب إلى مكتبه الرئيسي، وتحسين الحركات من خلال إضافة حامل للأوراق، وإعادة ترتيب تسلسل الحركات. وهذا كله يُسهم في تقليل الوقت وبالتالي خفض التكاليف. باختصار، دراسة الحركة والزمن أداة استراتيجية في علم الإدارة تُستخدم لرفع الكفاءة التشغيلية، وهي تمثل أحد أعمدة إدارة الجودة الشاملة والتحسين المستمر (Kaizen)، وتُعد ضرورية في القطاعات الصناعية والخدمية والتعليمية. أخيرًا، الكفاءة ليست فقط في العمل الجاد، بل في العمل الذكي! فلنستلهم من علم الإدارة لتحقيق أعلى إنتاجية بأقل جهد، فكل حركة محسوبة ترفع الإنتاج، وكل ثانية موفَّرة تزيد من كفاءة منظماتنا وتخدم اقتصاد وطننا السعودي القوي. فلنجعل تحسين الأداء سلوكًا وطنيًا يعكس رؤية السعودية الطموحة، فالتفاصيل الصغيرة تصنع الفارق الكبير. أخبار ذات صلة
الجزيرة
١٤-٠٤-٢٠٢٥
- علوم
- الجزيرة
لأول مرة.. العلماء يتمكنون من رصد ظاهرة "المطر الكمومي"
تمكن باحثون من المعهد الوطني للبصريات في فلورنسا، إيطاليا، من رصد ظاهرة في الغازات الكمومية أدت إلى تكون قطرات بطريقة تشبه تكون قطرات المطر. في الفيزياء الكلاسيكية، وهي الفيزياء التي تدرس عالمنا الكبير الذي يحتوي على البشر والسيارات والكواكب والنجوم، عندما يصبح تيار من السائل طويلًا جدًا، فإنه يتكسر إلى قطرات بسبب ظاهرة التوتر السطحي. ويمكن لك أن تُلاحظ هذه الظاهرة عادةً في تكسر تيار الماء الساقط من الصنبور وتحوله إلى قطرات في لحظة ما، بينما تغلق الصنبور شيئا فشيئا. قطرات مختلفة لاحظ الباحثون عملية مماثلة في نظام كمي، حيث قاموا بتبريد خليط من ذرات البوتاسيوم والروبيديوم إلى ما يقارب الصفر المطلق (سالب 273 مئوية تقريبا)، مما أدى إلى تكوين غاز كمي تتصرف فيه الذرات جماعيًا بدلا من أن تكون منفردة. وحسب الدراسة ، التي نشرها الباحثون في دورية فيزيكال ريفيو ليترز، فقد شكّل هذا الغاز قطرة ذاتية الترابط، تتصرف كسائل على الرغم من كونها في حالة غازية. وعندما دفعت تلك القطرات للاستطالة باستخدام أدوات بصرية، أصبحت غير مستقرة وانكسرت إلى قطرات أصغر، محاكيةً سلوك السوائل الكلاسيكية. إعلان ويربط هذا الاكتشاف بين ديناميكيات الموائع الكلاسيكية وميكانيكا الكم، موضحًا أن الأنظمة الكمومية يمكن أن تُظهر سلوكيات مماثلة للظواهر الكلاسيكية. تطبيقات واعدة ويُعد فهم هذه السلوكيات الكمومية أمرًا بالغ الأهمية لتطوير تقنيات الكم المستقبلية، بما في ذلك الحوسبة الكمومية وأجهزة القياس الدقيقة. حيث يمكن لمصفوفات القطرات الكمومية أن تعمل كمُحاكيات كمومية تناظرية، مما يُتيح للباحثين نمذجة أنظمة كمومية مُعقدة ودراسة ظواهر مثل الموصلية الفائقة أو انتقالات الطور الكمومية. إلى جانب ذلك، قد يُؤدي التكوين المُتحكم به للقطرات الكمومية ومعالجتها إلى أساليب جديدة لتخزين ومعالجة المعلومات الكمومية، مما يُسهم في تطوير حواسيب كمومية قابلة للتطوير. كما تُظهر القطرات الكمومية خصائص تماسك فريدة يُمكن تسخيرها لإجراء قياسات عالية الدقة في تطبيقات قياس التداخل والاستشعار، مما يُعزز حساسية الأدوات المُستخدمة في تجارب الفيزياء الأساسية.
موقع 24
٠٧-٠٣-٢٠٢٥
- علوم
- موقع 24
علماء يحولون الضوء إلى مادة "صلبة" تتدفق كالسائل لأول مرة
في إنجاز علمي غير مسبوق، تمكن باحثون من تحويل الضوء إلى مادة فائقة الصلابة، مما يشكل خطوة كبيرة في مجال فيزياء الكم. ضوء فائق الصلابة هذا الاكتشاف قد يفتح المجال لدراسة حالات كمومية غير تقليدية للمادة، وفق " إنترستينغ إنجينيرينغ ". زعلّق ديميتريوس تريبوجيورجوس من المجلس الوطني للأبحاث في إيطاليا (CNR) قائلاً: "لقد حوّلنا الضوء إلى مادة صلبة، وهذا أمر رائع جداً"، وأشار أن هذا الإنجاز يستند إلى أبحاث سابقة أجراها العالم دانييلي سانفيتو، الذي أثبت قبل أكثر من عقد أن الضوء يمكن أن يتحرك مثل سائل، أما اليوم، فقد تمكن فريق الباحثين من الانتقال بهذه الفكرة إلى مستوى جديد عبر إنشاء "مادة فائقة الصلابة" كمومية. ما هي المواد فائقة الصلابة؟ تتميز المواد الفائقة الصلابة بأنها تجمع بين انعدام اللزوجة والبنية المنتظمة الشبيهة بالبلورات التقليدية، مثل ملح الطعام. وعلى عكس المواد العادية التي تخضع لقوانين الفيزياء الكلاسيكية، فإن هذه المواد تنتمي إلى المجال الكمومي، حيث تسلك سلوكا غير مألوف. أشباه الموصلات بدلًا من الذرات فائقة التبريد في السابق، لم يكن بالإمكان إنتاج المواد الفائقة الصلابة إلا باستخدام ذرات فائقة التبريد في تجارب مخبرية خاصة. ولكن في هذه الدراسة، استخدم الباحثون أرسينيد الغاليوم والألمنيوم، وهو شبه موصل، بدل الذرات المبردة. وعبر تسليط ليزر على سطح شبه الموصل المصمم بنمط دقيق، تمكن الباحثون من إنشاء جسيمات هجينة تُعرف باسم البولاريتونات. لعب هذا النمط دوراً رئيسياً في تقييد حركة هذه الجسيمات ومستويات طاقتها، مما أدى إلى تكوين الحالة الفائقة الصلابة. ويتوقع تريبوجيورجوس أن تكون المواد الفائقة الصلابة المصنوعة من الضوء أسهل في التحكم من نظيراتها الذرية، مما قد يؤدي إلى اكتشافات جديدة في تقنيات الكم. ويواصل العلماء أبحاثهم لاستكشاف التطبيقات المستقبلية لهذه الحالة الفريدة من المادة
