أحدث الأخبار مع #ومعهدكاليفورنياللتكنولوجيا
أخبار قطر
منذ يوم واحد
- علوم
- أخبار قطر
جورج كلوني وزوجته: معركة استرداد التاريخ في الفن والسياسة
عالماء يبتكرون ترانزستور فوتوني سريع بيتاهيرتز تمكّن علماء من ابتكار ترانزستور فوتوني يعمل بسرعة بيتاهيرتز (PHz)، وهو أسرع ترانزستور ضوئي تم إنشاؤه على الإطلاق؛ مما يبشر بتحطيم حدود السرعة في الإلكترونيات، والتي ستساعد في تطوير تقنيات الذكاء الاصطناعي، ويمكن استخدامها في تخزين الطاقة، وتطوير الأدوية. أعدّ دراسة باحثون من جامعة أريزونا، ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) في الولايات المتحدة، وجامعة لودفيغ-ماكسيميليان في ميونيخ، بقيادة عالم الأتوثانية المصري محمد ثروت حسن، وبيّنوا فيها آلية تبديل تيار بالأتوثانية (as) في ترانزستور ضوئي يعتمد على الجرافين؛ مما يمثل قفزة كبيرة نحو الإلكترونيات الضوئية فائقة السرعة، ومستقبل إلكترونيات موجات الضوء. وباستخدام نبضات ليزر فائق السرعة، قام الفريق بتحفيز تيارات نفقية كمية في ترانزستور مصمم خصيصاً من نوع (جرافين – سيليكون -جرافين (Gr-Si-Gr أتاح ذلك تبديل تيار بين ON/OFF بسرعة تبلغ فقط 630 أتوثانية، أي ما يوازي (1.6 بيتاهيرتز)، مما يجعله أسرع ترانزستور تم إثباته حتى الآن. وبحسب الدراسة المنشورة في دورية «نيتشر كوميونيكيشنز»، يمثل هذا الإنجاز تحولاً نحو الإلكترونيات التي يقودها الضوء، حيث تُحدد سرعات التبديل بواسطة نبضات الليزر بدلاً من قيود أشباه الموصلات التقليدية. وتمهد هذه الدراسة الطريق للحوسبة من الجيل التالي، ومعالجة الإشارات بسرعة بيتاهيرتز، ونقل البيانات البصرية عالي السرعة، مما يقربنا من تحقيق الحواسيب الكمونية الضوئية. المصريان محمد ثروت حسن قائد الفريق البحثي ومحمد يحيى الباحث الأول للدراسة (الفريق البحثي) محمد ثروت حسن، الذي يعمل أستاذاً للفيزياء والضوء بجامعة أريزونا، قال لـ«الشرق الأوسط» إن «الليزر يقوم باستثارة الإلكترونات لتوليد تيار كهربي في الجرافين، ثم تنتقل الإشارة الكهربية من خلال النفق الكمي من الجانب الأيمن للجانب الأيسر من الجرافين من خلال مادة السيليكون، وبالتالي يمكن قياس التيار الكهربي والذي يتبع الشكل الموجي لليزر، وينتج تياراً كهربياً في لحظة من الزمن وبعدها بـ630 أتوثانية يكون التيار الناتج صفراً، أي يقوم بعملية التحويل من تيار، وهي الحالة الممثلة بـ1 في الإلكترونيات الرقمية للحالة صفر». وتشير الدراسة إلى أن واحداً من أكثر الجوانب المذهلة في هذا الإنجاز هي أن الترانزستور يعمل في ظروف بيئية عادية. فعلى عكس العديد من التطورات السابقة في الإلكترونيات فائقة السرعة التي تتطلب درجات حرارة شديدة الانخفاض، أو بيئات مفرغة من الهواء، يعمل هذا الترانزستور الضوئي في درجة حرارة الغرفة، وتحت الضغط الجوي العادي، وهذه القابلية للتطبيق في العالم الحقيقي تجعله مرشحاً للدمج في الأنظمة الإلكترونية والضوئية فائقة السرعة في المستقبل.
النهار
١٣-٠٢-٢٠٢٥
- علوم
- النهار
المادة المعجزة الجديدة: اختراع الذكاء الاصطناعي لمادة خفيفة كالستايروفوم وقوية كالفولاذ
في تطور علمي مذهل، نجح الذكاء الاصطناعي بتصميم مادة جديدة فائقة الخفة والقوة، تماثل في صلابتها الفولاذ، لكنها خفيفة مثل الستايروفوم. هذا الاكتشاف يعدّ اختراقًا ثوريًا في علم الموادّ، حيث يُظهر كيف يمكن للذكاء الاصطناعي أن يتجاوز حدود الابتكار التقليديّ. دور الذكاء الاصطناعي في تصميم المواد لطالما استغرق المهندسون سنوات في تجريب الهياكل المختلفة لتحقيق التوازن ما بين القوة، الوزن، والمتانة. ولكن التعلم الآلي أحدث الآن تحولًا جذريًا في هذا المجال. وفقًا لدراسة حديثة أجراها باحثون في جامعة تورنتو ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech)، جرى استخدام الذكاء الاصطناعي لتحليل عدد لا يُحصى من الهياكل النانوية المحتملة. وقد تعلّم الذكاء الاصطناعي كيفيّة تصميم الهياكل التي توزّع الإجهاد بشكل مثاليّ أثناء تحمّل الأحمال الثقيلة. تصميم هياكل جديدة غير مسبوقة بدلاً من الاعتماد على النجاحات السابقة فقط، تمكّن الذكاء الاصطناعي من التنبّؤ بتصاميم شبكية جديدة كليًا لم تكن معروفة من قبل. بعد ذلك، قام الباحثون بطباعة هذه الهياكل باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد، ممّا أدّى إلى إنتاج موادّ نانوية فائقة الخفّة، لكنها أقوى بمرتين من التصاميم المعروفة سابقًا، وأقوى بخمس مرات من التيتانيوم. التحدّي بين القوة والمتانة إحدى أكبر المشكلات في علم المواد هي تحقيق التوازن بين الصلابة والمتانة. على سبيل المثال، الأطباق الخزفية قوية لكنها هشّة، إذ يُمكنها تحمّل أوزان ثقيلة، لكنها تتعرّض للكسر بسهولة. نفس المشكلة واجهت الموادّ ذات البنية النانوية، والتي تتميّز بصلابتها العالية، لكنّها معرّضة للكسر المفاجئ بسبب هذه الصلابة. لكن المادة الجديدة التي طوّرها الذكاء الاصطناعي تغلّبت على هذه العقبة، حيث تتمتع بمتانة كافية لتحمّل الضغوط الهائلة مع الاحتفاظ بخفّة الوزن. التطبيقات المستقبلية للمادة الجديدة إلى جانب كونها خفيفة بما يكفي لتقليل استهلاك الوقود في الطائرات، المروحيات، والمركبات الفضائية، فإن هذه المادة متينة بدرجة تجعلها قادرة على تحمّل الظروف القاسية. ويشير الباحثون إلى أن استبدال مكوّنات التيتانيوم في الطائرات بهذه المادة الجديدة يمكن أن يوفر ما يصل إلى 80 لترًا من الوقود سنويًا لكلّ كيلوغرام يتم استبداله. لكن هذا التطوّر لا يقتصر على مادة واحدة فقط؛ فبعدما أثبت الذكاء الاصطناعيّ قدرته على تصميم هذه الموادّ الجديدة، يعمل العلماء الآن على توسيع نطاق الإنتاج. الهدف النهائي هو تطوير موادّ أقوى وأخفّ وزناً لاستخدامها في المركبات الفضائية، والسيارات عالية الأداء، وحتى في الهياكل المعمارية المستقبليّة. يبرز هذا الاكتشاف كيف أن الذكاء الاصطناعي لا يقتصر فقط على تحسين التقنيات الحالية، بل إنه يفتح الباب لإنجازات جديدة بالكامل. وإذا استمرّ هذا التوجّه، فقد يكون الجيل القادم من الموادّ أخفّ، وأقوى، وأكثر استدامة مما كان بإمكان المهندسين البشريين تصميمه بمفردهم.
