تطور التكنولوجيا وانعكاساتها على النقل والطاقة والصحة
هذا المقال يسلط الضوء على 15 تقنية مستقبلية رائدة قيد التطوير والاختبار حالياً من قبل العديد من الشركات والمختبرات البحثية حول العالم. حيث تعد هذه التقنيات من الابتكارات المذهلة التي ستغير معالم عالمنا وطبيعة حياتنا في المستقبل القريب.
في هذا المقال سنتعرف على كل تقنية على حدى مع شرح مفصل لمبدأ عملها والتطبيقات المتوقعة لها. كما سنتناول تأثير كل تقنية على المجتمع والاقتصاد والبيئة. وفي النهاية سنلخص أهم النتائج والتوقعات حول مدى تبني هذه التقنيات وانتشارها في السنوات القادمة.
الطائرات ذاتية القيادة
تعد الطائرات ذاتية القيادة من أبرز التقنيات المستقبلية التي ستطرح في السنوات القليلة المقبلة. حيث تعمل العديد من شركات الطيران على تطوير أنظمة قيادة تلقائية متطورة تستطيع الطائرة من خلالها الإقلاع والصعود والهبوط والتوجه دون تدخل أو توجيه من الطيار.
وتعتمد هذه التقنيات على استخدام مجموعة متكاملة من أنظمة الاستشعار مثل الرادارات، والكاميرات، والليزرات الضوئية لجمع معلومات دقيقة عن محيط الطائرة ومعالجتها بواسطة خوارزميات ذكاء اصطناعي متطورة، ما يتيح التحكم التلقائي الكامل بجميع وظائف الرحلة بدقة وأمان عال.
التكنولوجيا الحيوية الرقمية
تشمل التكنولوجيا الحيوية الرقمية مجموعة متقدمة من التقنيات التي تجمع بين علوم الحياة والتكنولوجيا الرقمية.
فمنها طباعة أعضاء بشرية ثلاثية الأبعاد تسمح بإنتاج أعضاء اصطناعية مخصصة لكل مريض بدقة عالية. كما يتم تطوير تقنيات لإنشاء أنسجة وأعضاء بشرية كاملة مخبرياً مثل الأوعية الدموية والعظام والجلد من خلايا جذعية بشرية.
ومن المتوقع أن تسهم هذه التقنيات في ثورة طبية كبرى، حيث سيكون بالإمكان معالجة العديد من الإصابات والأمراض عن طريق زرع أعضاء مخبرية بدلاً من الأعضاء البشرية.
خلايا الوقود
تعد خلايا الوقود من التقنيات النظيفة الواعدة لتوليد الطاقة. حيث تستخدم خلايا فوتوفولتايكية لامتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى طاقة كهربائية، بالإضافة إلى إنتاج وقود كيميائي مثل الهيدروجين.
وعلى غرار عملية التمثيل الضوئي في النباتات، تقوم خلايا الوقود بفصل ماء البحر أو غيره من مصادر المياه إلى ذرات هيدروجين وأكسجين عند تعرضها لضوء الشمس. ثم يتم تخزين الهيدروجين لاستخدامه كوقود أو بطاريات.
الطابعات ثلاثية الأبعاد
تعد الطابعات ثلاثية الأبعاد من أهم التقنيات الصناعية الحديثة، حيث أتاحت قدرات إنتاجية هائلة لإنتاج أجزاء وقطع غيار معقدة بدقة تصل للميكرونات.
وتعتمد فكرة الطابعات ثلاثية الأبعاد على بناء الأشياء طبقة فوق طبقة من مادة خام مثل اللدائن أو المعادن أو حتى الأدوية والأطعمة. حيث يتم إنتاج كل طبقة وفقا لنموذج إلكتروني ثلاثي الأبعاد للجزء المراد إنتاجه.
وقد ساهم انتشار هذه التقنية في ثورة صناعية حقيقية، بالإضافة إلى تحولات اجتماعية واقتصادية كبرى.
الأطعمة المهندسة
تستخدم تقنية الأطعمة المهندسة في تعديل المحتوى الغذائي والخواص اللذيذة للأطعمة من خلال التدخل البيولوجي والكيميائي على المستوى الجزيئي.
فمنها زراعة محاصيل محسنة جينياً لزيادة إنتاجيتها أو مقاومتها للأمراض. كما يمكن تصميم أطعمة بها مستويات معينة من العناصر الغذائية الحيوية لتلبية احتياجات مرضى خاصين مثل الأشخاص ذوي الأمعاء القصيرة.
ومن المتوقع أن تساهم تقنية الأطعمة المهندسة في معالجة مشكلة السمنة وسوء التغذية في العالم.
الحواسيب العصبية
الحواسيب العصبية هي أنظمة حوسبة مستوحاة من بنية ووظيفة الدماغ البشري، حيث تحاكي كيفية عمل الخلايا العصبية والاتصالات بينها.
وتستخدم الحواسيب العصبية شبكات عصبونية اصطناعية ضخمة تتكون من ملايين العقد المتصلة، مما يتيح القدرة على تعلم الأنماط واستنتاج العلاقات بشكل مماثل للدماغ.
ويأمل الباحثون من خلال هذه التقنية تطوير أجهزة ذكاء اصطناعي قادرة على التفكير الابتكاري وحل المشكلات بصورة إنسانية.
مصادر الطاقة المستدامة
تشمل مصادر الطاقة المستدامة العديد من التقنيات الحديثة التي تولد الطاقة من مصادر متجددة غير ملوثة للبيئة.
فمنها تقنيات طاقة الرياح باستخدام عنفات رياح أكثر كفاءة. كما تطورت تقنيات تحويل طاقة المد والجزر والأمواج والتيارات البحرية إلى كهرباء. بالإضافة إلى تقنيات ضخ الطاقة الشمسية وخلايا الوقود.
ومن المتوقع أن تساهم هذه المصادر في تعزيز الاستدامة البيئية والاعتماد على الذات في إنتاج الطاقة.
الأقمار الصناعية الصغيرة
تعتبر الأقمار الصناعية الصغيرة الحجم إحدى التقنيات الفضائية المستقبلية ذات الأهمية، حيث أتاحت إمكانية إرسال أقمار بأحجام وكلف أقل بكثير من الأقمار التقليدية.
فهي تتراوح أحجامها من 1 كيلوغرام إلى 10 كيلوغرامات، مما يسمح بإرسالها بالمئات معاً على صواريخ واحدة. كما تستخدم تقنيات إلكترونية متطورة لتوفير المساحة والوزن.
ومن المتوقع أن تسهم هذه الأقمار في ثورة اتصالات عالمية وتطبيقات علمية وتجارية هامة.
الإنترنت الأشياء
يشير مصطلح "الإنترنت الأشياء" إلى شبكة عالمية تربط بين أجهزة مادية مثل أجهزة الاستشعار والمحركات، مما يتيح إمكانية جمع البيانات والتحكم عن بعد فيها.
فعلى سبيل المثال، يمكن رصد أداء الآلات والمعدات الصناعية عن بُعد، أو التحكم في أنظمة الري الذكية للمزارع، أو مراقبة الخدمات اللوجستية لسلاسل التوريد.
كما سيؤدي انتشار هذه التقنية إلى خلق أسواق ضخمة لمدن ومبان ذكية تعتمد على الاتصال الدائم بين الأشياء لتحسين جودة الحياة.
الواقع الافتراضي/الاختبار الافتراضي
يشير الواقع الافتراضي إلى خلق بيئة افتراضية ثلاثية الأبعاد تسمح للمستخدم بالتفاعل معها باستخدام أجهزة عرض خاصة.
وقد تمكنت تقنيات الواقع الافتراضي من تطوير نماذج افتراضية للمركبات والآلات الصناعية تساعد في اختبارها وتدريب الفرق على استخدامها في بيئات تصميمية آمنة.
كما يمكن استخدام هذه التقنية في التدريب الطبي وتصميم المدن والمباني بكلفة أقل بكثير مقارنة بالحلول التقليدية.
طباعة بيولوجية
الطباعة البيولوجية هي إحدى تقنيات الهندسة الحيوية الحديثة التي تستخدم الخلايا أو الأنسجة الحية كخامة للطباعة.
حيث يتم ترسيب خلايا حية على أسطح متنوعة وتوجيه نموها ثلاثي الأبعاد من خلال تقنيات الطباعة. فبإمكاننا مثلاً طباعة أنسجة حية مثل العظام أو الأوعية الدموية طبقة طبقة.
ويهدف باحثو الطباعة البيولوجية إلى تطوير هذه التقنية لإنتاج أعضاء وأنسجة اصطناعية قابلة للزرع في المستقبل.
النانوتكنولوجي
تشير النانوتكنولوجي إلى دراسة وتطبيق المواد والأنظمة على المستوى النانوي الذي يتراوح بين 1 إلى 100 نانومتر.
وتتيح هذه التقنية التحكم والبناء بالمستوى الجزيئي والذري باستخدام التقنيات المجهرية والجزيئية. مما يفتح آفاقاً غير مسبوقة لتصميم مواد ذكية ذات خواص فريدة.
كما تعد النانوتكنولوجي أحد النهج المستقبلية لتطوير الطب والصناعات الدوائية والإلكترونيات والطاقة وغيرها من القطاعات الحيوية.
النقل والسيارات الذكية
تشهد قطاعات النقل تحولاً رقمياً كبيراً بفضل تقنيات الاتصالات وأنظمة الملاحة المتطورة.
فقد أصبح بالإمكان اليوم تصميم سيارات ذكية قادرة على السير والمناورة بشكل آلي بمساعدة الحساسات ونظم الملاحة الالية. كما تتيح هذه التقانة إمكانية إدارة حركة المرور بكفاءة أعلى.
ومن المتوقع أن تحقق هذه التقنية طفرة في قطاع النقل مستقبلاً تتمثل في السيارات ذات القيادة الذاتية.
التخزين الكمومي
يعتمد التخزين الكمومي على استخدام خواص الذرات والجزيئات الكمومية لتخزين البيانات عوضاً عن الطرق التقليدية.
فعلى سبيل المثال، يمكن تخزين البيانات في شكل "بتات كمومية" باستخدام حالات الطاقة الكمومية المتميزة للذرات. أو من خلال توجيه عزم مغناطيسي لجزيئات صغيرة.
ومن المتوقع أن تتيح هذه التقنية زيادة كبيرة في سعة التخزين وتقليل الحجم مع توفير الطاقة.
التقنيات اللاهوائية
تشمل التقنيات اللاهوائية مجموعة من التقنيات الحيوية التي تسمح بتحويل النفايات إلى سماد عضوي أو غاز الميثان بدون الحاجة للأكسجين.
فمن خلال عمليات التخمير اللاهوائي يمكن تحويل النفايات العضوية مثل السماد أو المياه العادمة إلى سماد طبيعي يمكن استخدامه في الزراعة.
كما يمكن إنتاج غاز الميثان الذي يمكن استخدامه كوقود حيوي، مما يساعد في حماية البيئة وتحقيق الاستدامة.
أسئلة شائعة مع الأجابات
س1. ما هو الذكاء الاصطناعي؟
ج. الذكاء الاصطناعي هو مجال علمي يهدف إلى تطوير برامج وأنظمة حاسوبية قادرة على أداء مهام ذكية مثل التعلم وحل المشكلات واتخاذ القرارات.
س2. هل ستستبدل الروبوتات الوظائف البشرية مستقبلا؟
ج. نعم من المتوقع أن تستبدل الروبوتات والذكاء الاصطناعي بعض الوظائف ذات المهام الروتينية إلا أنه من المتوقع أيضا أن تنشأ وظائف جديدة تتطلب مهارات بشرية عالية كالتواصل والإبداع.
س3. ما هي أهم التطبيقات الحالية للذكاء الاصطناعي؟
ج. تشمل أهم التطبيقات حالياً: المساعدات الرقمية مثل سيري وألكسا، وتلقائية القيادة في السيارات، والتشخيص الطبي بمساعدة الحاسوب، والتعلّم والتعلم الآلي مثل خوارزميات التعلم العميق.
خلاصة
تناولنا في هذه المقالة عدداً من القضايا الهامة المتعلقة بالتطورات التقنية الحديثة وتأثيراتها على مختلف المجالات.
حيث تطرقنا لتقنيات الطباعة الثلاثية الأبعاد والنانوتكنولوجي والتقنيات اللاهوائية وغيرها.
كما تناولنا قضايا النقل الذكي والطاقة المتجددة والاقتصاد الدائري.
وفي الختام يمكن القول إن التقدم التقني مطلوب لحل العديد من التحديات البيئية والاجتماعية.
شكراً للقراء على اهتمامهم بهذه القضايا الهامة.