الشطرنج بين الماضي والحاضر

في لعبة الشطرنج، غالبًا ما يُقيّم الشخص خارج اللعبة جودة مسار اللعب بناء على مستوى الترفيه وعنصر المفاجأة الذي يقدمه اختيار اللاعبين لحركاتهم، حيث تعتبر تعتبر مباراة الشطرنج ذات الجودة العالية تحدّيًا للعقل تتضمن استراتيجية تخطيطية وقدرة عالية في التحكم بالأداء، مما يجعلها رياضة شعبية بامتياز.

يبدو أن ظهور الذكاء الاصطناعي، وتحديدًا محركات الشطرنج البرمجية، قد رسمت هذه اللوحة النابضة بالحياة بألوان باهتة.

وفي هذا الإطار، تقبل لاعبو الشطرنج على مضض حقيقة أنه يمكن لمحركات الشطرنج التغلب عليهم لا سيما بعد هزيمة بطل العالم في الشطرنج غاري كاسباروف أمام خصمه ديب بلو من شركة “آي بي إم” في أواخر التسعينيات، لكن تقبل اللاعبون الفكرة بعد إدراكهم حقيقة أن محركات الشطرنج عملية وفعالة في أسلوبها. ففي محركات الشطرنج التقليدية، يفكر المحرك بعشرات الملايين من الحركات البديلة في الثانية، لكن يبقى أسلوب لعبه وقدرته المحدودة على التوقع أمرًا محسوبًا ومملًا وخاليًا من التشويق، حيث أنه يخلو من وجود الديناميكية والإبداع والعنصر الإنساني. الأمر الذي دعا المطورين إلى إدخال بعض العشوائية لرفع مستوى التحدي وإضافة نوع من عدم القدرة على التنبؤ، لكن نتج عن ذلك سلسلة من الحركات القابلة للتنبؤ والتي تخللتها أيضًا بعض الأخطاء العرضية.

يساهم الذكاء الاصطناعي في إنشاء جميع أنماط الحركات الممكنة بشكل دقيق، حيث يوفر درجات لتقييم نتائج المباريات وتأخذ هذه النتيجة في الاعتبار توازن القوة النسبية بين اللاعبين بعد كل حركة. فعلى سبيل المثال، إذا أخذ اللاعب الأبيض بيدقًا، تكون النتيجة +1، ولكن إذا خسر اللاعب الأبيض فارسًا، تكون النتيجة -3. وتتضمن المحركات الأكثر تطورًا معلومات موضعية، مثل موقع الأحجار على اللوحة وعوامل أخرى كحركة الأحجار وسلامة الملك.

يؤثر إضافة عنصر العشوائية على عمليات اتخاذ القرار، مما يقلل حاجة محركات الشطرنج لاختيار الحركات التي حددتها الخوارزميات مسبقًا والاستعاضة عنها بحركات تتسم بأنها أقل قدرة على التنبؤ لزيادة عنصر التشويق في اللعبة وبالتالي تصبح أكثر تحديًا.

ولا تزال محركات الشطرنج هذه تتحرك بناءً على أنماط طويلة من الحركات التي لا يمكن تصورها، والتي تتخللها أحيانًا حركات غريبة. ويدرك اللاعبون البشر أنه من غير المرجح أن يؤدي التوزيع العشوائي إلى حصول اللاعب على سلسلة انتصارات متتالية.


CAPTION: إرنستو دامياني، مدير أول لمعهد الروبوتات والأنظمة الذكية بجامعة خليفة.

ويتعلم الجيل التالي من برامج الشطرنج، المدعومة بالشبكات العصبية الاصطناعية، من نماذج طرق سير اللعب بدلًا من الصيغ المحددة سابقًا، حيث تُشفّر هذه الشبكات العصبية كل موضع على اللوحة ونوع الحجر ولون اللاعب بنظام التمثيل الثنائي.

تُعتبر المخرجات قيمًا ناتجة عن التقييم، حيث تؤدي إلى لعب سريع وغير متوقع يُجرى من خلاله الجزء الأكبر من الحسابات أثناء التدريب، وليس أثناء الألعاب المباشرة. ويستخدم المطورون الملايين من ألعاب الشطرنج عبر الإنترنت، والتي يلعبها البشر ضد بعضهم أو ضد الآلات لإعداد بيانات التدريب، ونظرًا لأن النتيجة معروفة في كل لعبة، فمن الممكن ضبط النماذج بدقة أكبر واختيار الحركة الأفضل لكل سيناريو، وعند تدريب الشبكة العصبية الاصطناعية، يمكن لمحرك الشطرنج استخدامها لتقييم نتيجة كل حركة محتملة بسرعة وكفاءة، فتصبح بذلك محركات الشطرنج المعتمدة على الشبكة العصبية الاصطناعية روتينية ومملة بشكل أكبر.

وقد تمكن محرك ألفا زيرو الذي طورته شركة غوغل من تغيير الأمور لأنه يقوم على تطبيق نهج جديد قائم على الشبكة العصبية الاصطناعية والذي يمكن تدريبه على لعب الشطرنج وألعاب طاولة أخرى. وفي إطار هذه اللعبة، يجري محرك ألفا زيرو عمليات حوسبية على سياسة تقوم على رسم مسارات اللعبة وتوزيع الحركات المحتملة في لعبة الشطرنج. وتتضمن اللعبة 4,672 حركة محتملة لحركة اللاعب الأبيض الأولى فقط، وهو ما يُعد أمرًا غير منطقي بالنسبة للاعبين الأفراد، حيث يجب أن لا تتجاوز عدد الحركات الأولى القانونية للاعب الأبيض الـ20 حركة، وهنا تكمن الفكرة الرئيسة.

التصميم والأوامر : أنس البنّي، مجلة جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا الصورة صممت بواسطة الذكاء الاصطناعي مجلة جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا.

يتضمن محرك ألفا زيرو جميع أنواع الحركات غير القانونية، مثل اختيار المربعات الفارغة أو اختيار أحجار الخصم أو استخدام القلعة للقيام بحركات الفارس أو استخدام البيدق للقيام بتحركات قطرية طويلة، ويتضمن أيضًا الحركات التي تمر عبر الأحجار الأخرى التي تسد الطريق.

لا يتم أثناء التدريب تعلم أو فرض أي شيء فيما يتعلق بتجنب الحركات الخاطئة، حيث يكتفي المحرك بمعالجة مخرجات الشبكة العصبية الاصطناعية بينما ينتقي التحركات غير القانونية وغير الممكنة عن طريق ضبط احتماليتها الفعالة إلى الصفر، ثم يعيد الاحتمالات إلى حالتها الطبيعية عبر التحركات الصحيحة المتبقية. يمكن لأي شخص متخصص بالفلسفة أن يقول أن هذا المحرك غير أخلاقي لأنه لا يميز بين غير القانوني وغير الممكن نتيجة بساطة البنية التحتية للشبكة العصبية الاصطناعية التي تعبر فقط عن الحركات الصحيحة. وفي المعالجة الحديثة، يحتاج ألفا زيرو إلى بضع عشرات من أجزاء الثانية للقيام بحركة واحدة.

مكّنت هذه السرعة محرك ألفا زيرو من اللعب ضد نفسه في ملايين الألعاب، وأدى استكمال تدريبه بالتعلم المعزز الذي يميز الحركات التي اتبعت أنماطًا معينة لتحقيق الفوز في السابق. بالنسبة للأفراد، فحتى يتعلموا ما إذا كانت الحركة تتبع نمطًا ينتهي بالفوز، فيجب عليهم إكمال اللعبة، لذلك تم تعزيز ألفا زيرو من خلال اللعب “السريع والسطحي” باستخدام عمق بحثي سطحي جدًا، حيث يؤدي اللعب السطحي في مرحلة التدريب المعزز إلى زيادة عدد المباريات التي تنتهي بانتصارات وهزائم بدلًا من التعادلات غير المفيدة. ونتيجة لذلك، يأخذ محرك ألفا زيرو في الاعتبار مواضع أقل من محركات الشطرنج الخوارزمية التي تواجدت في السابق.


في محركات الشطرنج التقليدية، يفكر المحرك بعشرات الملايين من الحركات البديلة في الثانية لكن يبقى أسلوب لعبه أمرًا مملًا وخاليًا من التشويق.

ويتمتع محرك ألفا زيرو والأنظمة التي تلته مثل نظام (ديب تشيس) بأسلوب مميز، حيث أنها لا تركز فقط عن مزايا موضعية أو مادية، وإنما تبحث عن الأساليب غير المألوفة وغير التقليدية تمامًا كالموسيقى اللامقامية، والتي لا يقدر قيمتها إلا النخبة من الأفراد من ذوي المهارات العالية، أما بالنسبة للأشخاص العاديين الذين يرغبون بتطوير مهاراتهم في اللعبة فهي تعتبر غير مفيدة وغير مجدية. ومع كل ذلك، لا نزال نحن البشر نتعجب من أسلوب الحركات الموضعية للعبة الشطرنج والتي تقوم بها المحركات الذكية.

وفي الوقت الحاضر، يسلط سيناريو ما بعد ألفا زيرو الضوء على بعض المشاكل العامة التي يتعين علينا حلها حتى نتمكن مستقبلًا من العمل مع محركات الذكاء الاصطناعي التي فاقت القدرات البشرية ونحقق انتصار ديب بلو في التسعينيات. لذلك، يجب أن تكون عملية صنع القرار عند الذكاء الاصطناعي واضحة للبشر حتى يتمكنوا من فهمها وتقبلها وأن يُضاف ذلك في تدريب الذكاء الاصطناعي، إضافة لضرورة تفاعله مع الإنسان لما له من دور في تطور محرك الذكاء الاصطناعي، حيث يساهم اللعب مع المنافسين في تحسين قدراته بشكل يجعله أفضل مهارة من الإنسان.

تشير لعبة الشطرنج، التي تعبر مجازًا عن الحياة، إلى أن التحكم في تطور مستقبل محركات الذكاء الاصطناعي أمرًا صعبًا ويتطلب جهودًا كبيرة.

إرنستو دامياني، مدير أول لمعهد الروبوتات والأنظمة الذكية بجامعة خليفة.

اصنع روبوتك الخاص

تبدأ الخطوة الأولى في بناء أي روبوت بأن تقرر ما تريد للروبوت أن يفعله، حيث أنك بحاجة إلى إعداد روبوتك ليحتوي على الميزات الميكانيكية المناسبة، حتى وإن كان التعلم الآلي الذكي وخوارزميات الذكاء الاصطناعي هما من سيفتحان المجال أمام قدرات روبوتك.

الأعين
يمكنك وضع مستقبلات حساسة للضوء مباشرة على سطح كرة ثلاثية الأبعاد للحصول على مقلة عين بشرية جميلة ومستديرة، كما فعل فريق من جامعة هونغ كونغ للعلوم والتكنولوجيا، وجامعة كاليفورنيا في بيركلي ومختبر لورانس بيركلي الوطني.

ويمكنك أيضًا إضافة شبه موصل بفجوة نطاقية ضيقة كمادة حساسة للضوء، ما سيمكن روبوتك من الرؤية في الظلام من خلال استشعار الأشعة تحت الحمراء.

ويمكنك الاستعانة بعدد من المستشعرات لتمكين روبوتك من “الرؤية” أو القيام بشيءٍ مشابه لذلك: مستشعرات وأجهزة قياس المسافات: يمكنك استخدام جهاز تحديد نطاق الموجات فوق الصوتية أو مستشعر قياس الليزر.

وتعد مستشعرات التصوير الحراري أو مستشعرات الضغط خيارًا متاحًا أيضًا.

التعرف على الوجوه: تتطلب برمجة مسبقة للتعلم الآلي.


الساقين
تريد أن تقفز؟ إذًا دعكَ من تقليد القفز الطبيعي، فقد استخدم باحثون في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا نظام تشغيل يعتمد على المرونة، وهو عبارة عن زنبرك يستخدم أشرطة مطاطية وشرائح من ألياف الكربون لإطلاق الروبوت في الهواء.

يمكنك أيضًا استخدام المحاكاة الحيوية لكن مع إضافة أنظمة هيدروليك ومحركات كهربائية على غرار روبوت أطلس الذي طورته “بوسطن ديناميكس”.

وبعيدًا عن الاتجاه البشري، يمكنك أن تنقل تفكيرك باتجاه الثدييات التي تحمل صغارها في كيس خارجي، حيث اختارت شركة الهندسة الألمانية “فيستو” أن تطوّر “بيونيك كانغارو“، الروبوت الذي يدفعه وتر في ساقه الآلية إلى الأمام فيحصل على الطاقة عند الهبوط، ثم تتموضع الساقان اللتان تحملان نوابض للقيام بالقفزة التالية نتيجة لذلك التأثير.

الصورة: أبجد

وقد ترغب في أن ينتقل روبوتك من غصن لآخر مع حمل أجسام مثل صقر الشاهين، فقد طور مهندسو جامعة ستانفورد “ممسكة جوية نمطية مستوحاة من الطبيعة” أو ما تُعرف بـ”سناغ” وهي أقدام روبوتية تشبه أقدام الطائر يمكنها أن تحط على فروع الأشجار أو تنتقل بينها.


أجنحة
يمكنك أن تتبع الطريقة التقليدية في تصميم الطائرة بدون طيار حيث تختار الأجنحة الدوارة التي تدور لتوليد قوة رفع ودفع مثل طائرة هليكوبتر، حيث يُعتبر هذا الخيار الأفضل للتحليق والإقلاع العمودي وتغيير الاتجاه بسرعة.

ربما فضّلت الاحتفاظ بالمظهر الكلاسيكي للطائرة والمحافظة على مساحة تكفي مدرج طائرات أو قاعدة إطلاق. تولّد الأجنحة الثابتة قوة رفع عن طريق التحرك في الهواء وتوفر سرعة أعلى وقدرة أطول على التحمل واستقرارًا أكبر أيضًا، على الرغم من اعتماد أداء روبوتك على الظروف الجوية.

يمكنك أن تستعين أيضًا برفرفة أجنحة الحشرات والطيور، حيث تستخدم أنظمة نقل معقدة من المسنّنات والمحركات، ويُوفر فريق جامعة هارفارد الذي طور روبوتًا صغيرًا يعمل بالطاقة الشمسية على شكل نحلة، هذه الأنظمة، كما طوّر فريق من جامعة بريستول روبوتًا طائرًا صغيرًا يرفرف بجناحيه بكفاءة أكبر من الحشرة، وذلك باستخدام آلية “الاندفاع والانطلاق” الكهروستاتيكية (على حد تعبيرهم).


الأيدي
ما نوع اليد التي يحتاجها روبوتك؟ هل تريد المقبض الكلاسيكي المُحسّن من حيث الرقة أو الدقة؟ أم يفي كوب الامتصاص بالغرض؟

كم مفصلًا ستحتاج الذراع الآلية لروبوتك؟ لا يهم العدد، فلست مقيَّدًا بما يوفره التشريح البشري في هذا المجال.
تُزوَّد العديد من الأيدي الآلية بمستشعرات توضع في أطراف أصابعها فقط، إلّا أن فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تمكّن من صنع إصبع آلي مزود بمستشعرات توفر استشعارًا مستمرًا على طول الإصبع بالكامل، الأمر الذي يسمح بتحديد الجسم بدقة بعد الإمساك به مرة واحدة فقط.
وقد طور الباحثون في جامعة كولومبيا للهندسة يدًا روبوتية مُتقنة يمكنها العمل في الظلام، وتستخدم مستشعرات اللمس بدلًا من الرؤية لمسك الأجسام واستخدامها.

احمِ منتجاتك الزراعية

نستهلك المنتجات الزراعية الطازجة، التي نشتريها من السوق المحلي القريب، دون أن نهتم بشأن خطر احتوائها على مادة برازية، لكن يشكل ذلك خطرًا حقيقيًا والوسائل الحالية المستخدمة في فحص المواد الغذائية مرهقة ومكلفة. لذلك، طور فريق من الباحثين بجامعة بوردو في الولايات المتحدة الأميركية طريقة فعالة وسريعة لضمان عدم تلوث المنتجات الزراعية الغذائية.

ولكن ما هو الخطر؟

تنتج مزرعة للمواشي في مقاطعة يوما بولاية أريزونا الأميركية 115,000 بقرة سنويًا. وتوجد، على بعد ثلاثة أميال فقط من هذه المزرعة، مزرعة أخرى للخس معرضة لخطر الغبار ومياه الري المُلَوَّثَة ببراز الأبقار. وأظهرت نتائج بحث وجود بكتيريا قولونية في قناة مائية مجاورة. وفي هذا الإطار، يجب التقليل من تلك المخاطر لأن مقاطعة يوما تساهم بإنتاج ما نسبته 90% من الخس في الولايات المتحدة في فصل الشتاء.

في واقع الأمر، أدى تفشي نفس السلالة من البكتيريا القولونية في عام 2018 إلى وفاة خمسة أشخاص بعد أن تناولوا منتجات زراعية من منطقة يوما فالي.

وقال موهيت فيرما، من فريق الباحثين بجامعة بوردو، في مقابلة مع مجلة جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا: “يؤدي البقاء على هذا الوضع، في ظل التغيرات المناخية وظهور مخاطر جديدة (كإنفلونزا الطيور المسببة للأمراض)، إلى زيادة عبء هذه المخاطر”.

IMAGE: Pixabay

وقد طور الفريق جهازًا جديدًا للاستشعار الحيوي بهدف التخفيف من حدة المخاطر.

ويتعين أن تتسم طريقة اكتشاف بقايا البراز بالدقة والتكلفة القليلة والبساطة كي يَسهُل تكاملها.

يفحص المُستَشعِر الحيوي الجديد الحامض النووي باستخدام تقنية جديدة للفحص الجيني تسمى “التضخيم الحراري بالحلقة”، وهي أبسط من تقنية تفاعل البوليميرات المتسلسل المعروفة اختصارًا باسم “بي سي آر”، لأنها تعمل في درجة حرارة ثابتة مقارنة مع تقنية “بي سي آر” التي تتطلب تغييرات في درجة الحرارة. واستعان أعضاء الفريق البحثي بنوع من البكتيريا الموجودة في أمعاء الحيوانات والبراز للكشف عن التلوث بالبراز، ما يجعلها أفضل مقياس لوجود مادة البراز في المنتجات الزراعية.

CAPTION: الاختبارات الجزيئية بمختبر فيرما (باستخدام التضخيم الحراري بالحلقة)، والتي يمكن إكمالها فقط بالحفظ في المياه الدافئة، ومن الممكن ظهور النتائج في غضون ساعة واحدة.الصورة: الاتصالات الزراعية بجامعة بوردو.

توضَع صفائح بلاستيكية على أسياخ خشبية، تُعرف بأدوات جمع العينات، وتُترَك حول المزرعة لمدة أسبوع، لتجميع العينات. وتُجَمَّع الأدوات بعد ذلك وتُسحَب منها عينات لنقل الهباء الحيوي، وهي جزيئات صغيرة من أي عمليات حيوية تجري في مكان قريب، إلى المُستَشعِر الحيوي الذي قام الفريق بتطويره، والذي بدوره يستخدم تقنية التضخيم الحلقي متساوي الحرارة لتضخيم الحامض النووي الخاص بالبكتيريا العصوانية. سيؤدي تواجد وحجم هذا الحامض النووي إلى تغيير في اللون يمكن قياسه على الفور، وبالتالي اكتشاف وجود أي مستوى من التلوث ببقايا البراز، يتراوح من المستوى الآمن إلى المستوى عالي الخطورة.

تتسم طريقة “بي سي آر” المُستَخدَمَة حاليًا بإجرائها بصفة تقليدية داخل المُختَبَر. ورغم ذلك، فقد أثبتت نتائج طريقة المُستَشعِر الحيوي دقتها بنسبة 100 بالمائة، عند مقارنتها بالنتائج الكمية لطريقة “بي سي آر” المُختبرية.

ويعترف أعضاء الفريق على الرغم من ذلك بإجراء الاختبار في ظروف ميدانية متطرفة (مستويات بالغة الارتفاع وبالغة الانخفاض)، إلا إنهم يتوقعون مستويات من الحساسية والخصوصية تتجاوز 90% عند إجراء الاختبار في ظروف متوسطة.

وقال موهيت: “تتمتع هذه المُستَشعِرات الحيوية بإمكانية العمل كأداة لتقييم المخاطر في مواقع محددة، كما يمكنها الاستجابة على نحو أسرع، ما يساعد في كبح جماح المشاكل قبل تفاقمها. وتساعد المُستَشعِرات الحيوية أيضًا في توجيه القرارات على نحو أسرع، بالمقارنة مع الطرق المختبرية الحالية”.

وتتطلب طرق الاختبار التقليدية أيضًا تجهيزات باهظة الثمن وتعيين خبراء، كما تستغرق من 24 إلى 48 حتى تظهر نتائجها. وتبلغ كُلفة كل اختبار حوالي 50 دولار أميركي. وعلى النقيض، يحتاج المُستَشعِر الحيوي إلى تجهيزات بسيطة تتكلف حوالي 200 دولار أميركي ويقدم نتائج دقيقة في غضون ساعة واحدة وتبلغ كلفة الفحص الواحد 10 دولارات فقط.

ويؤكد موهيت أن أدوات جمع العينات ستساعد منتجي المحاصيل الزراعية في اتخاذ قرارات هامة بشأن مدى إمكانية زراعة نوع من المحاصيل استنادًا إلى نتائج المُستَشعِر الحيوي. وتساعد أدوات جمع العينات المزارعين أيضًا في تحديد مدى الحاجة إلى تعديل توقيتات الحصاد نظرًا للمخاطر البيئية أو الأنماط المناخية المتغيرة، وذلك بتوفير بيانات خاصة بالمواقع المحددة.


“The biosensor is designed with the end user in mind. Thus, it is meant for use by producers and food safety professionals. The biosensors come with an operation manual and the user can be trained within an hour to run the assays.”

موهيت فيرما, associate professor of agricultural and biological engineering — Purdue University

ولا تقتصر تطبيقات المُستَشعِرات الحيوية على اكتشاف بقايا البراز في المنتجات الزراعية فقط.

وقال موهيت: “تتسم هذه المُستَشعِرات الحيوية بقابليتها للتطبيق على نطاق واسع، وذلك لقدرتها على اكتشاف الحامض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين أو الحامض النووي الريبوزي. ويمكن استخدام المُستَشعِرات الحيوية في قياس جودة المياه أيضًا عند الكشف عن البكتيريا المعوية، كما يمكن استخدامها في رصد مصدر الميكروبات، كتحديد مصدر التلوث ببقايا البراز”.

وستقوم الشركة الناشئة الجديدة التي يمتلكها موهيت، وهي شركة كريشي إنكوبوريتيد، بتطوير تكنولوجيا المُستَشعِرات الحيوية تجاريًا والعمل على تحسين تعددية استعمالاتها وتسهيل توزيعها. وأعرب موهيت عن أمله في استهداف سوق الرعاية الصحية للحيوانات الأليفة أيضًا كالقطط والكلاب وتطوير مُستَشعِرات حيوية لاكتشاف المقاومة المضادة للميكروبات في التهابات المسالك البولية والتهابات البشرة والأُذُن.

ولتوضيح الصورة، يسعى موهيت إلى التخفيف من حدة القيود المفروضة حاليًا على الطرق المختبرية لأغراض الرقابة والتشخيص. وقال موهيت: “تمتلك المُستَشعِرات الحيوية إمكانية التغلب على هذه العراقيل من خلال توفير استجابة سريعة وإتاحة الاستفادة منها على نطاق واسع”. وأضاف: “تُعَد استجابتنا للمخاطر الميكروبية حاليًا بطيئة للغاية”.

جاء تمويل الطريقة الجديدة من مركز “ذا سنتر فور بروديوس سيفتي“، كما قدم مجموعة من الشركاء الصناعيين الدعم للفريق الذي يعمل في مجال بكتيريا الأمعاء.

نُشِرَت هذه الورقة البحثية عام 2024 في موقع “ساينس دايريكت” المتخصص في العلوم.

الطاقة القائمة على البيانات

قد تعتقد أن دور الذكاء الاصطناعي في قطاع الطاقة يقتصر على استكشاف الموارد، ولكن هذا ليس سوى جزءًا يسيرًا مما يمكن أن يقوم به الذكاء الاصطناعي.

قال كريس كوبر، الرئيس التنفيذي لشركة “إيه آي كيو”، وهي شركة تكنولوجية تتخذ من أبوظبي مقرًا لها وتركز على الاستدامة والكفاءة في قطاع الطاقة: “يؤثر الذكاء الاصطناعي على كل جانب من جوانب قطاع الطاقة تقريبًا ونتوقع أن يتوسع الذكاء الاصطناعي ليشمل كافّة مجالات القطاع بطريقة أو بأخرى مع بدء القطاع في طرح الحلول القائمة على الذكاء الاصطناعي وإدراك إمكانات هذه التكنولوجيا”.

تُعتبر “إيه آي كيو” مشروعًا مشتركًا بين شركة بترول أبوظبي الوطنية (أدنوك) وشركة “جي 42” المتخصصة في مجال الذكاء الاصطناعي.

يتميّز الذكاء الاصطناعي بالتزامه بالتدابير الوقائية في جميع مراحل العمليات، ما يؤدي إلى أداء عالي الكفاءة في القطاع.

الذكاء الاصطناعي كمدير للمخاطر

تُستخدم أنظمة الذكاء الاصطناعي في تجنب المخاطر، حيث يمنع اتباع الصيانة الدورية للآلات حدوث أعطال في المعدات.

يمكن للذكاء الاصطناعي تحليل الحالة الراهنة للمعدات واستخدام البيانات القديمة والحالية لتحديد الانحرافات عن الحالة الطبيعية، ويمكن أن يساهم ذلك في توجيه الأنظار نحو المشاكل قبل حدوثها والحد من حالات الأعطال والقضاء عليها وبالتالي توفير الملايين من الدولارات التي يتم خسارتها بسبب الأعطال التي تؤدي إلى إيقاف العمل.

لا توفر العناصر الوقائية للذكاء الاصطناعي المال فحسب حيث أنها تستطيع أيضًا إيجاد مؤشرات لاحتمالية وقوع كوارث بيئية وشيكة.

يُعتبر التسرب النفطي أحد أكثر المخاطر تأثيرًا على البيئة وخاصة المحيطات، حيث تسرب 700 طن متري من النفط في أربعة حوادث في عام 2022 فقط. ويعتُبر هذا الضرر كارثيًا للحياة الفطرية والنظم البيئية في المحيطات لأنه قد يتسبب بنفوق الحيوانات نتيجة انخفاض حرارة أجسامها عندما تُغطّى طبقات الفراء والريش الصادة للماء بالمواد البترولية، كما يمكن أن تتسمم تلك الحيوانات أثناء تنظيفها لنفسها، الأمر الذي قد يؤثر على معدلات تكاثرها.

وبعيدًا عن العوامل التي لا يمكن التحكم بها كالكوارث الطبيعية، تعد عوامل كتعطل المعدات والأخطاء البشرية أسباب رئيسة لحدوث تسربات نفطية، حيث يمكن للذكاء الاصطناعي إدارة تلك المسببات.

ويترتب على الأخطاء التي يرتكبها الإنسان عواقب خطيرة، حيث أدى انفجار “ديب ووتر هورايزون” عام 2010 على سبيل المثال، إلى قتل 11 شخص واعتُبر التسرب النفطي وقتها الأكثر تكلفة في التاريخ، حيث كلّف ذلك شركة “بي بي” وشركائها حوالي 71 مليار دولار أمريكي على شكل رسوم قانونية وتكاليف التنظيف.


ستساهم العديد من حلول الذكاء الاصطناعي التي تم تطويرها لمعالجة الكفاءة والإنتاجية أيضًا في تحسين ممارسات الاستدامة الشاملة من خلال تقليل المخلفات والتخلّص من العمليات غير الضرورية وغيرها”

كريس كوبر، الرئيس التنفيذي لشركة “إيه آي كيو”

ويُستخدم الذكاء الاصطناعي لمراقبة الحالات البسيطة من التآكل والشقوق وما إلى ذلك في خطوط الأنابيب ليقدم معلومات مهمة وبشكل فوري، حيث تساهم عملية تحديد العيوب في دعم دور المشغلين لمعالجة المشكلات قبل حدوث التسريبات أو وقوع حوادث أو حدوث أعطال في الآلات، كما تُعزز ممارسات الصيانة التنبؤية السلامة وتوفّر المال في جميع أنحاء القطاع، ما يقلل من وقت التوقف عن العمل غير المتوقع والذي قد يمتد في العادة إلى 27 يوم بتكلفة تبلغ قيمتها 38 مليون دولار أمريكي.

وفي هذا الإطار، أطلقت أدنوك اختبارًا تجريبيًا لتشخيصات التحليلات التنبؤية المركزية عام 2017، ولا يزال هذا الاختبار يمثّل محور مسار التحول الرقمي للشركة.

وورد في موقع أدنوك الإلكتروني: “يمكن للقدرة التنبؤية للصيانة في الشركة تتبع أي تدهور ميكانيكي وأي تغيرات في الأداء بهدف تعزيز دور فرق الصيانة في التخطيط للعمل المطلوب في وقت مبكر مع الأخذ في الاعتبار أي معوقات للإنتاج”.

وقال كريس من شركة “إيه آي كيو”: “تساهم تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي في المراقبة والصيانة في العديد من المجالات المختلفة التي تشمل رؤية الكمبيوتر المستخدمة لمراقبة خطوط الأنابيب والمراقبة بالمستشعرات للكشف عن التغيرات في عمليات تشغيل الآلات والتحليل الكيميائي للكشف عن التآكل في خطوط الأنابيب ومراقبة المواقع البعيدة أو المواقع التي يصعب الوصول إليها باستخدام الطائرات بدون طيار”.

ويمكن للذكاء الاصطناعي أيضًا مراقبة معدلات الضغط وتدفق النفط لتحديد المشكلات قبل أن تحدث، وأن يخفف من التسريبات ويضمن سلامة العمال أيضًا.

الصورة أبجد

وتتعدد مزايا استخدام هذه التكنولوجيا لتشمل حماية كل من البيئة والعمال والأداء المالي.

وتعني قدرة الذكاء الاصطناعي على التنبؤ بالطلب بأنه قادر أيضًا على تقييم المخاطر للمستثمرين.

ويتضمن تحليل الاستثمار الأحداث السياسية والاقتصادية والتوجهات المتعلقة بالمنتجات النفطية عبر سلاسل القيمة الاقتصادية والبيانات السابقة والاتجاه العام وغيرهم، ويمكن للذكاء الاصطناعي جمع كافّة المعلومات التي تسهم في تقلب الأسعار لمساعدة المستثمرين على اتخاذ قرارات مدروسة.

تحسين عمليات الاستخراج

تقوم شركات الطاقة أيضًا بالاستفادة من قدرات الذكاء الاصطناعي لمعالجة البيانات من الدراسات الزلزالية وتحسين دقة مواقع الحفر وخطط الحفر أيضًا.

يمكن لخوارزميات الذكاء الاصطناعي ابتكار تقنيات استخراج جديدة وإنشاء نماذج مكامن لتوقع كيفية عمل الأساليب المختلفة للاستخراج في ظروف مختلفة، ما قد يُحسن أداء العمليات ويزيد أرباح عمليات الاستخراج مع خفض نسبة التدهور البيئي.

قال كريس: “يمكن أن يؤدي تطوير المكامن والتخطيط لها بشكل أفضل إلى حفر عدد أقل من الآبار لاستخراج الكمية نفسها من الموارد”.

تُعتبر النمذجة أفضل طريقة للتطوير والتخطيط، ويُعد “الخزان المتقدم 360” أحد أدوات الذكاء الاصطناعي التي تملكها “أيه آي كيو” في السوق لمساعدتها في نمذجة الخزان، حيث يسمح النموذج المجسم بمقياس 360 درجة بالقيام بمراجعة نماذج المحاكاة الحالية للمكامن وإجراء تقييم رقمي شامل لها.

أضاف كريس: “تستفيد وحدة الاستشارة لأداء المكمن من التعلم الآلي والتحليلات المتقدمة ومهام سير العمل البترولية التقنية ومنطق الأعمال، حيث يقوم النظام بتحليل البيانات التي تحدد انخفاض أداء الآبار ثم يوفر الحلول، ما يعني أن ما كان يتم القيام به يدويًا على مدار أشهر أصبح يُنجز الآن في دقائق، الأمر الذي أدى إلى تحسين الإنتاج الاستراتيجي والتخطيط لتطوير الحقول وخفض التكلفة والانبعاثات.

يضمن التحليل أقصى قدر من الكفاءة طوال الوقت فور خروج النفط من الأرض ويصبح جاهزًا لعملية التكرير، كما يساهم تحسين العمليات وتكرير النفط في الحد من الانبعاثات وبالتالي من التأثير البيئي.

قال كريس في حديثه مع مجلة جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا: “ستساهم العديد من حلول الذكاء الاصطناعي التي تم تطويرها لمعالجة الكفاءة والإنتاجية أيضًا في تحسين ممارسات الاستدامة الشاملة من خلال تقليل المخلفات والتخلّص من العمليات غير الضرورية وغيرها”.

والآن، وبعد أن تم إنتاج النفط، حان الوقت لنقله إلى وجهته النهائية.

الذكاء الاصطناعي كمدير لسلسلة التوريد

يسهم التعلم الآلي في عملية تحسين سلاسل التوريد حول العالم، حيث يؤدي التصرف بشكل استباقي وليس تفاعلي إلى نقل البضائع من النقطة أ إلى ب بكفاءة وأمان، إضافة لموازنة العرض والطلب وتوفير المال عبر كافة خطوات عملية الإنتاج.

يتأثر التنبؤ بأسعار النفط بعدة عوامل ويعتقد البعض أن التنبؤ الدقيق للذكاء الاصطناعي يُعتبر معقدًا جدًا، ولكن هذا لا يمنع الباحثين من المحاولة.

وجد فريق من جامعة شنجن الصينية أنه بدلًا من استخدام أساليب التعلم الآلي ذات النموذج الواحد للتنبؤ بالأسعار، يُمثل الجمع بين نماذج متعددة مصحوبة بمؤشرات معينة من جوجل للبيانات المتاحة على شبكة الانترنت، خيارًا واعدًا، ويقول الفريق إن هذا الهيكل يساهم في الحصول على تنبؤات أكثر دقة لتقلبات أسعار النفط الخام.

يقوم نموذج الفريق للذكاء الاصطناعي بتحليل كميات كبيرة من البيانات السابقة ويبحث في الأنماط والتوجهات ثم يجمع كل هذا مع معلومات السوق الحالية للتنبؤ بالطلب.

ويُقصد بتحسين سلسلة التوريد أيضًا تحقيق ملاحة أفضل للسفن والمتمثلة بوجود طرق أقصر، إضافة إلى مراقبة السلامة في الطريق والحصول على توصيات لتغيير المسار إذا دعت الحاجة إلى ذلك، وهذه أيضًا مسألة تتعلق بالاستدامة.

الصورة أبجد

قال بول ماكستاي، مدير الأداء في أسطول الغاز الطبيعي المسال التابع لشركة النفط العملاقة “شل” على موقعها على الإنترنت: “يمكن أن يساعد تحسين الكفاءة في القطاع الصناعي على تقليل انبعاثات الكربون، كما يمكننا تقليل مقدار الوقت الذي ننتظره في الميناء إذا تمكّنا من تحسين كفاءتنا، ثم يمكننا تقليل استخدامنا للوقود، ومن خلال تقليل استخدامنا للوقود، يمكننا تقليل نسبة انبعاثاتنا”.

ووفقًا للدكتور محمد عمر، الذي يرأس قسم هندسة إدارة العلوم في جامعة خليفة، لا يعتبر التخطيط للطرق وإدارة الأسطول عن طريق بحوث العمليات والرياضيات وتقنيات التحسين أمرًا جديدًا.

تُساهم الدقة والفعالية المضاعفة التي يوفرها الذكاء الاصطناعي في الحد من المخاطر وتوفير المال وتخفض الآثار الكربونية.

وحسب دراسة شركة برامج التحليلات “إيه آي إم إم إس”، والتي تعمل على تحسين الرياضيات لتعزيز فعالية الشركات منذ عام 1989، فإنه لم يعد بإمكان سلاسل التوريد الاستغناء عن الذكاء الاصطناعي، وفي المقابل، لا يمكن للذكاء الاصطناعي الاستغناء عن مخططي سلسلة التوريد.

ماذا بعد؟

في ضوء الدراسة المسحية التي أجرتها شركة تدقيق حسابات شركات النفط والغاز “إرنست آند يونغ” عام 2023، تبلغ نسبة الشركات التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي 50% ويهدف 92% منها لبدء استخدام تطبيقات الذكاء الاصطناعي أو إضافتها خلال السنوات الخمس المقبلة.

قد تؤدي هذه الإحصاءات إلى قلق العاملين في القطاع بشأن وظائفهم، ولكن أكدت العديد من المقالات وتقارير التطوير على أن الذكاء الاصطناعي سيعمل بالتعاون مع البشر ولن يحل مكانهم، حيث كشفت التقارير عن حدوث تحول في الأدوار البشرية لكن لا يوجد احتمالية لحدوث فقدان ملحوظ لوظائفهم.

وفقًا لتقرير صدر عام 2019 عن شركة “إرنست آند يونغ”، “تُعد ثورة الذكاء الاصطناعي قائمة بالفعل بالنسبة للبعض، وبالنسبة لآخرين مثل قطاع النفط والغاز، فهي قاب قوسين أو أدنى، حيث تمتلك تقنيات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي المطبقة على القطاع القدرة على أخذ كميات كبيرة من البيانات المنظمة وغير المنظمة مع طاقة تشغيل أكبر بكثير من القوى العاملة في الشركة، ما يخلق تأثيرًا تحويليًا. بالإضافة إلى ذلك، يمتلك تأثير الذكاء الجماعي المشترك القدرة على خلق ميزة تنافسية دائمة عندما يقترن الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي بقدرات القوى العاملة البشرية.”

نستطيع القول بعد خمس سنوات، بأن تركيز “إرنست آند يونغ” كان ينصب على المال.

يستخدم كريس مجموعة التطبيقات التي تعمل بالذكاء الاصطناعي لتحليل بيانات صور البئر “ويلسايت” التابعة لشركة “إيه آي كيو” كمثال، حيث توفر التحليلات الوقت لعلماء الفيزياء البترولية وتتيح لهم القيام بوظائف أكثر تعقيدًا، كما يقدم النظام معلومات لتعزيز التخطيط لعملية الحفر.

يبدو ذلك إيجابيًا ولكن ما الفائدة منه؟

لا نزال نتعلم

لا نزال نقف على حافة فهم قدرات الذكاء الاصطناعي الكاملة في أي قطاع صناعي، و يعني ذلك أننا نحتاج إلى أشخاص مَهرَة في الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، وفي هذا الصدد، ستشهد فترة التحول الرقمي استثمارًا كبيرًا في التدريب وإعادة تدريب أولئك الذين ستتغير أدوارهم.

إضافة لذلك، يحتاج الذكاء الاصطناعي البيانات الضخمة من أجل الأداء، حيث لن يلبي الذكاء الاصطناعي التوقعات إذا لم تكن للبيانات علاقة بالموضوع وستُهدر كل تلك الأموال.


يمكن استخدام هذه التكنولوجيا المتطورة لتحسين عالمنا ورفع مستوى الأمان فيه وفتح المجال أمام الاحتمالات التي ربما كانت ضربًا من الخيال العلمي قبل بضعة سنوات فقط.”

وائل ويليام دياب، من المنظمة الدولية للمعايير على موقع المنظمة غير الحكومية

يكمن التحدي الرئيس في الموافقة أصلًا على استخدام الذكاء الاصطناعي، لاسيما أن بعض الشركات ليست مستعدة له بعد.

من جهته، قال وائل ويليام دياب، من المنظمة الدولية للمعايير على موقع المنظمة غير الحكومية، بأن الأمر يتعلق بطريقة التفكير: “يمكننا بناء مستقبل إيجابي للذكاء الاصطناعي، لكننا بحاجة إلى متابعته بانتظام، وإذا تبنّينا نهجًا إيجابيًا في تعاملنا مع الذكاء الاصطناعي وركزنا في عملية تطويره على الاحتياجات المجتمعية مثل الأخلاق والاستدامة، يمكننا حينها إطلاق العنان لإمكاناته الكاملة”.

وأضاف: “يمكن أن يساهم الذكاء الاصطناعي في الانتقال إلى عصر جديد من الابتكار والشمولية إذا طُوِّر بشكل أخلاقي ومسؤول، ويمكن استخدام هذه التكنولوجيا المتطورة لتحسين عالمنا ورفع مستوى الأمان فيه وفتح المجال أمام الاحتمالات التي ربما كانت ضربًا من الخيال العلمي قبل بضعة سنوات فقط.”

هل يجب أن نستخدمه أم لا؟

تعد الأخلاقيات والثقة من أبرز المخاوف المتعلقة باستخدام الذكاء الاصطناعي على مستوى العالم، ولكن يمكن التخفيف من هذه المخاوف والموافقة على استخدامه في قطاع الطاقة من خلال الشفافية والتعليم.

أضاف كريس: “إذا لم يفهم المهندس كيف يقوم الذكاء الاصطناعي بعملية الاستدلال، فمن غير المرجح أن يثق في النتائج التي يقدمها ولن يكون قادرًا على فهم أية أخطاء قد تحدث، لذلك، من المهم أن يكون لدى المستخدمين فهم جيد لكيفية عمله.”

يُعد فهم الذكاء الاصطناعي جانبًا واحدًا فقط، فعندما يحدث خطأ ما، سيكون السؤال الأول هو: من فعل ذلك؟ من هو المسؤول عندما يكون نظام الذكاء الاصطناعي المستقل ممسكًا بدفة القيادة؟

أكد كريس على أن الحل يكمن في إيجاد التوازن ما بين القواعد وإطار العمل وصنع القرار بالذكاء الاصطناعي والوقت المناسب لتدخل الإنسان.

من البيانات إلى خدمات التوصيل

مرحبًًا بكم في الصناعة 4.0، والذي يعتبره العديد من الخبراء ثورة صناعية رابعة تتكون بشكل رئيس من الأنظمة الذكية وتحليل البيانات اللتين تساهمان بشكل كبير في تغيير آلية عمل سلاسل التوريد. نوضح لكم فيما يلي بعض الوسائل التي عبرها تنقل الأنظمة الذكية المُنتَج من الشركة المُصنِّعة إلى منازلكم على بشكل أكثر فاعلية فعال وتكلفة اقتصادية منخفضة.

في المصنع

التصميم الإنتاجي: تتولى خوارزمية استقبال معايير التصميم (كالكُلفة والمعلومات عن المواد المُتاحة) وإنتاج آلاف الخيارات من التصاميم لحين إيجاد التصميم الأفضل.

إدارة الطلبيات: تقوم الأنظمة الذكية بمعالجة المعلومات الخاصة بالطلبيات المعقدة من قنوات متعددة.

مراقبة الجودة: تفحص أجهزة الاستشعار المنتَجَات للتعرف على العيوب وأوجه القصور.

الصيانة الاستباقية: تراقب الأنظمة الذكية الأجهزة والماكينات لرصد العلامات المبكرة لحدوث عُطل في أي جزء من الأجزاء والحيلولة دون إغلاق المصنع والذي ستكون تبعاته مُكَلفَة اقتصاديًا.

إدارة الامتثال: تدير الأنظمة الذكية الأعمال المكتبية الروتينية في حالة بيع نفس المُنتَج في أسواق مختلفة تخضع لأنظمة مختلفة.

التعديل حسب الطلب: من الممكن استخدام الأنظمة الذكية في إرسال طلبيات مصممة بشكل مخصص كالبدلات والأحذية والمفصلة حسب الطلب، كما يمكن تعديل المُنتَجَات حسب الرغبة في أماكن أقرب لنقاط البيع وفي اللحظات الأخيرة من خلال استراتيجية إعادة التصنيع إلى الموطن الأصلي واستراتيجية التصنيع القريب من السوق النهائي.

في المستودعات

التخزين: تراقب الكاميرات الرقمية مستويات المخزون وتقوم الروبوتات بانتقاء المنتجات وفرزها وتعبئتها.

العثور على العبوات التالفة: تقوم نماذج التعلم الآلي بمسح وتحليل صور المنتَجَات لاكتشاف الأجزاء التالفة.

مساعدة العمال في التعامل مع تكنولوجيا الأجهزة القابلة للارتداء: “تقرأ” النظارات الذكية الرموز الشريطية للمنتَجَات، وتساهم نماذج معالجة اللغات الطبيعية في تسهيل عمل الأفراد دون الحاجة لاستعمال أيديهم لانتقاء المنتَجَات على نحو أكثر أمانًا.

خلال عمليات التصنيع

رؤية سلاسل التوريد: توفر الأجهزة المزوَّدَة بتقنية إنترنت الأشياء معلومات حول الظروف الخاصة بالشحنات كالموقع ودرجة الحرارة، ما يتيح للشركات تحديد العقبات وإدارة الأعطال التي قد تصيب سلاسل التوريد في الزمن الفعلي واتخاذ قرارات قائمة على البيانات.

سلاسل التوريد التعاونية: تستخدم العديد من الشركات البيانات والتحليلات لتتعاون مع بعضها في وضع خطط سلاسل التوريد وتنفيذ العمليات. ويتيح هذا النهج التعاوني للشركات خدمة العملاء المشابهين وتحقيق الأهداف المشتركة.

تسليم المنتَجَات

الطرق المُثلَى للتوصيل: تقوم خوارزميات طرق المركبات بتحديد أكثر طرق النقل فعالية من خلال الاستعانة بمجموعة من العوامل تشمل السعة وأولويات التسليم والفترات الزمنية.

رصد الأحوال في الزمن الفعلي: تستطيع الأنظمة الذكية رصد حالة الجو والمرور والأحوال الأخرى السائدة في الطرق بحسب الضرورة.

المركبات ذاتية القيادة: مكن لتكنولوجيا الربط الإلكتروني بين الشاحنات أن تتيح تشغيل مجموعة من المركبات على مسافة قريبة جدًا من بعضها البعض وتقليل مقاومة الرياح وأيضًا والحد من استهلاك الوقود في عمليات النقل بين المصنع والمستودع أو المَنفَذ التابع لتاجر التجزئة، وسيتم استخدام مركبات أصغر لعمليات تسليم المُنتَجَات. وتعزز الخوارزميات فعالية الطرق وتساهم الأنظمة الذكية في تجنب حوادث التصادم بين المركبات.