اكتشاف الأضرار الخفية في الكُلَى

تعمل باثوبليكس وهي أداة جديدة للتصوير باستخدام التكنولوجيا الفائقة ككاشف للأمراض، حيث تتعرف إلى المشاكل الخفية في عينات من الأنسجة، وهي المشاكل التي عادةً ما تُخفِق المجاهر العادية في رصدها.

ظهرت هذه الأداة في مجلة “نيتشر” ويمكنها تتبع ما يزيد عن 140 بروتينًا بدقة فائقة، وتعمل بالتعاون مع برنامج يسمى “سباتيوميك” والذي يساعدها في تفسير البيانات ورصد الأنماط التي تُظهِر الإجهاد والأضرار وتأثيرات العلاج على مستوى الخلية.

وعندما اختبر العلماء أداة “باثوبليكس” على أمراض الكُلَى، رصدت علامات مبكرة لوجود متاعب.

وفي الحالات المتعلقة بالمناعة، تعرفت الأداة إلى بروتين يسمى “جن” والذي يُظهِر تطور المرض.

وأما فيما يتعلق بمرض السكري، فقد نجحت الأداة في تحديد مواضع الإجهاد وتلف الخلايا، حتى عندما بدا النسيج طبيعيًا عند مشاهدته بمجهر عادي. وأظهرت الأداة أيضًا كيف يمكن لأدوية السكري كمثبطات “إس جي إل تي2” تخفيف هذا الإجهاد الخفي.

يمكن أن تساعد “باثوبليكس” الأطباء في رصد أمراض الكُلَى مبكرًا وعلاجها بصورة أكثر كفاءة، حيث تحول الإشارات الخفية إلى مسار واضح للتحرك.

اقرأ المزيد حول هذا الموضوع: قياس الضغط دون ضغط

تحسين مستوى التعليم بتكنولوجيات التعلّم

مع بدء العام الدراسي الجديد، لم يشعر الطفل جوني بصحة جيدة. لذلك، سارعت والدته بطلب إذن غيابه عن المدرسة في ذلك اليوم عبر تطبيق المدرسة، وسَيُسَجَّل هذا اليوم في كشف الحضور نهاية العام الدراسي. تلقّى جوني بعد ذلك، عن طريق البريد لإلكتروني الخاص بوالدته، العديد من رموز الدخول وكلمات المرور لمنصات التَّعَلُّم عبر الإنترنت، مثل “تيمز” و”كلاس بادليت” و”جوجل كلاس روم” و”مانيج باك”.

نظر جوني ووالدته إلى بعضهما متسائلان عمّا يجب أن يفعلاه وما هي المنصة الأهم والأجدر بالدخول إليها أولًا وطريقة ذلك. يقودنا ذلك إلى أن مفهوم المدرسة الجديدة أصبح يعني وجود تكنولوجيا جديدة!

أصبح جوني على مدار العام الدراسي مُلِمَّا بجميع الأنظمة التي تستعين بها المدرسة للتواصل مع التلاميذ ومشاركة الواجبات المدرسية وآلية استخدام كل معلم لها، لكن سيعود جوني ووالدته إلى نقطة البداية في حال تغيرت هذه الأنظمة في العام المقبل وأصبح كل معلم يستفيد منها في غرض مختلف عن الآخر.

يعتبر هذا السيناريو شائعًا للغاية لدى أولياء الأمور والتلاميذ هذه الأيام، في ظل سعي المدارس للتنقل بين التكنولوجيات المتاحة لها التي تعتبر عملية صعبة بالنسبة للأطفال وأولياء الأمور وحتى المعلمين، حيث يتطلب اعتماد هذه التكنولوجيات الكثير من التجارب ويحتمل العديد من الأخطاء.

وأشارت فيليبا ريثميل، مؤسِّسة “شركة إدرابشن” المتخصصة في تكنولوجيا التعليم بدبي، إلى أن المشكلة تتمثل في زيادة عدد الخيارات وعدم قيام المدراس بدمج التكنولوجيات ضمن استراتيجيتها الأساسية.

وهنا يأتي دور “إدرابشن“.

وقالت فيليبا في مقابلة مع مجلة جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا: “لم تكن تكنولوجيا التعليم وفهم طريقة إدارتنا لها جزءًا من هذه الاستراتيجية، حيث فاق تطور هذا القطاع مستوى قدرة المدارس على الاندماج. ونشهد اليوم الكثير من التطورات في هذا الصدد، ونمتلك العديد من التكنولوجيات القديمة التي تُقدَّر بالثروات لكننا لا نتستفيد منها”.


فيليبا ريثميل، مؤسِّسة “شركة إدرابشن”

تسعى شركة “إدرابشن” إلى ضمان اتّباع المدارس للقرارات الصحيحة فيما يتعلق باختيار التكنولوجيا واستخدامها على النحو السليم وتحقيق الاستفادة القصوى من الأدوات والمهارات، وقد يكون الأهم من ذلك ضمان سلامة التلاميذ. وأكدت فيليبا أيضًا على ضرورة إدراج الاستراتيجية الرقمية كعنصر جوهري في استراتيجيات المدارس بشكل عام، مشيرةً إلى أن إدرابشن تدعم دور المدارس لضمان استدامة هذه الاستراتيجيات الرقمية.

وتجري الأمور على نحو مشابه لذلك.

اجتمعت إدرابشن في أغسطس مع المدارس الشركاء، حيث ضمت الأهداف رؤية المدرسة وقيمها ومراجعة لتخزين البيانات وتقنية السُّحب والأمن الإلكتروني والتطبيقات الرئيسة وخطة لشراء الأجهزة وطرحها ووضع الميزانية، ويلي ذلك تنفيذ الاستراتيجية.

وجرى الاتفاق أيضًا على الحوكمة الكاملة، والتي تشمل سياسات التَّعَلُّم الرقمي والاستخدام المسؤول وأصول التدريس ومتطلبات البنية التحتية، إضافة إلى استراتيجيات تدريبية لضمان السلامة. وتركز أهداف المشروع على تحقيق التوافق بين الاستراتيجية والمناهج والخطط لضمان التطور المهني.

وتم طرح المشروع وجدولته ليشمل عملية تقوم من خلالها بتوضيح موضوع مختلف تركز عليه في كل شهر وزيارات شهرية للمدارس وتدريبات وورش وخطوات لتحديد مدة العام الدراسي، كما شمل المشروع أيضًا إجراء تغييرات وتعديلات بناءً على المراجعة الكاملة في نهاية العام إذا اقتضت الحاجة. وتمتد الاستراتيجية الرقمية بأكملها لمدة خمس سنوات.

وأشارت فيليبا، التي تواجه تحديات في القراءة، إلى أنها تركز بشكل كبير على ضرورة وصول المشروع وإتاحة المشاركة من قبل الجميع، لا سيما الأشخاص الذين يعانون من صعوبات في القراءة والتعلم.

وقالت فيليبا: “كان من الصعب عليّ إكمال مهامي اليومية دون الأدوات الموجودة على جهازي التي تعزز أدائي بشكل يوم، لم أكن لأتمكن من كتابة كتابي لولا وجود هذه الأدوات الرقمية، ربما هذا هو سبب اهتمامي بها”.

تعاونت فيليبا مع المدربين لضمان أن التدريب المُقدم في المدارس مصمم خصيصًا ليكون شاملًا ومناسبًا للجميع ولضمان دعم المنظومة الرقمية للاحتياجات الخاصة وجعل التَّعَلُّم تجربة خاصة بكل بفرد. وترى فيليبا أن هناك طريقة سهلة لتمكين الجميع في التعليم.

الصورة Pixabay

وقالت فيليبا: “نسعى، في القريب العاجل، إلى التعاون مع شركة لديها نظام لإدارة التَّعَلُّم لنتمكن من مشاركة المحتوى والحصول على نموذج للاشتراك للمعلمين وأولياء الأمور على مستوى العالم. وسيكون هذا النموذج متعدد اللغات وسيدعم مجموعة من الخدمات للفهم الرقمي”.

تقوم فيليبا في الوقت الحالي بتصميم برنامج يسمى الجسر الرقمي للعمل مع أولياء الأمور بغرض سد الفجوة بينهم وبين أطفالهم الذين نشأوا في العصر الرقمي. وقالت فيليبا: “يُعَد انخراط أولياء الأمور سهلًا، وهذه هي مهمة الجسر الرقمي. ونقوم حاليًا بتنظيم ورش وسنتشارك قريبًا مع شركة أخرى لنشر محتويات قصيرة في المدارس لتوعية التلاميذ وأولياء أمورهم بشأن الأخطار المتعلقة بالإنترنت”.

وأكدت فيليبا أن جوهر اختصاص “إدرابشن” يكمن في التأكد من قدرة فريق العمل على دعم كل فرد. لذا، فقد أبرمت الشركة شراكة مع مايكروسوفت.

تطمح “إدرابشن”، في سياق خطط الشركة مستقبلًا، إلى إطلاق منصة للتعَلُّم عبر شبكة الإنترنت للمعلومات في غضون فترة تتراوح من 12 إلى 18 شهرًا من الآن، لنشر أفضل الممارسات وتبادل المناهج مع كلٍ من أولياء الأمور والتلاميذ. وتحظى الشركة بـ 20 مدرسة أخرى تتجه نحو الامتثال الرقمي على نحو آمن وفعال في أبوظبي ودبي، كما ينظم برنامج الجسر الرقمي ورشًا وفقًا للجدول المحدد.

وقالت فيليبا: “تتمحور كافة مشاريعنا حول تبادل المعرفة”.

تتوفر مجموعة كبيرة من التكنولوجيات في السوق وتواصل القائمة في ازديادها، حيث تتنوع تلك التكنولوجيات من أنظمة إدارة التَّعَلُّم إلى التطبيقات والألعاب.

المستشعرات الكمية تنتقل بالقياسات الدقيقة
إلى مستويات غير مسبوقة

يُعدّ القياس الدقيق للكميات الفيزيائية مثل الزمن والطاقة والمجالات الكهربائية والمغناطيسية عاملًا محوريًا للعلوم والتكنولوجيا الحديثة، بدءًا من فحوصات تصوير الدماغ وانتهاءً بملاحة المركبات الفضائية. ففي المستشفيات على سبيل المثال، تعتمد أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي في المستشفيات على رصد المجالات المغناطيسية، بينما يُسهم الاستشعار الدقيق للتسارعات في مجالات مثل التعدين أو استكشاف الفضاء في تحسين القدرة على التنقل وفهم البيئات غير المألوفة.

فيكتور مونتينيغرو

يحمل فيكتور مونتينيجرو، من جامعة خليفة، درجة الدكتوراه في الفيزياء. وبعيدًا عن عمله الأكاديمي، يمارس الدكتور فيكتور عزف الغيتار كهواية ولديه اهتمام بالتصوير الفوتوغرافي والقراءة في مجالات متنوعة.

واليوم، تدفع موجة جديدة من الأدوات فائقة الحساسية، وهي المستشعرات الكمية، هذه القدرات إلى آفاق أبعد. وبفضل الخصائص الغريبة ولكنها قوية لعلم الفيزياء الكمية، يمكن لهذه المستشعرات أن ترصد تغيرات دقيقة جدًا في البيئة المحيطة بدقة غير مسبوقة. ونتيجة لذلك، أصبحت هذه المستشعرات محورًا رئيسًا في البحوث العلمية الحديثة.

تتمثل أبسط نقطة انطلاق للمستشعرات الكمية في قياس كمية مجهولة واحدة فقط، كالمجال المغناطيسي أو الزمن، مع الافتراض أن جميع العوامل الأخرى معروفة وتحت السيطرة. ولا يقتصر هذا التنظيم المثالي على الشكل فحسب، بل يتيح للأجهزة الكمّية دفع حدود الدقة إلى أقصاها. إلا أن الواقع بعيد عن هذا السيناريو المثالي، حيث توجد هناك ، في العديد من الحالات العملية، العديد من العوامل المجهولة في نفس الوقت. ويعد هذا التحدي الأكثر صعوبة، ويسمى الاستشعار الكمي متعدد المعايير، الذي يزيد من صعوبة الأمور، سواء في تصميم المستشعرات الكمية نفسها أو في تقييم أدائها ومدى فاعليتها.

يستخدم العلماء أداة رياضية فعالة تسمى “مصفوفة معلومات فيشر”، وهي طريقة لقياس كمية المعلومات المفيدة التي يجمعها المستشعر الكمّي. وبشكلٍ عام، كلما كانت قيمة معلومات فيشر أكبر، زادت دقة تقدير المتغير المعني. ولكن توجد هناك مشكلة، حيث يمكن في بعض الأحيان أن تصبح هذه المصفوفة مفردة، ما يعني أنه لا يمكن استخدامها لتقدير المعايير على الإطلاق، وهذا يجعل عملية القياس مستحيلة. يحدث هذا التعطل للعديد من الأسباب منها، اختيار قياسات غير مناسبة أو أن المعايير التي ظننا أنها مستقلة في الحقيقة مرتبطة ومتشابكة داخل النظام الكمّي.

يتيح هذا النهج الجديد، على عكس طرق الاستشعار التقليدية التي تتمثل بطرح نفس السؤال مرارًا وتكرارًا

قام فريقي في كلية الحوسبة وعلوم الرياضيات بجامعة خليفة، بالتعاون مع باحثين من جامعة العلوم والتكنولوجيا الإلكترونية في الصين، بالتصدي لهذه المشكلة في مجال الاستشعار الكمي: ماذا نفعل عندما تتعطل مصفوفة المعلومات؟ ما هو الحل الذي توصلنا إليه؟ توصلنا لفكرة بسيطة لكنها فعالة، وهي أن نقيس النظام عدة مرات متتالية، بدلاً من قياسه مرة واحدة فقط.

تُعرَف هذه الفكرة باسم استراتيجية القياس المتسلسل، وهي لا تتطلب سوى تتبع آلية تغير النتائج خطوة بخطوة، وتعمل حتى عند مراقبة جزء صغير فقط من النظام. ويتيح هذا النهج الجديد، على عكس طرق الاستشعار التقليدية التي تتمثل بطرح نفس السؤال مرارًا وتكرارًا، طرح أسئلة مختلفة بشكل متسلسل، ما يمكّن من تعلّم أكثر من آلية استجابة النظام مع مرور الوقت.

يعتمد كل قياس على القياس السابق له، لذلك تبدأ الروابط الخفية بين النتائج في الظهور، حيث تساهم هذه الترابطات في فك تشابك المتغيرات المجهولة وحل مشكلة تفرد مصفوفة المعلومات، وكل ذلك دون إضافة تعقيدات كبيرة. ووفقًا لذلك، تعتبر هذه الاستراتيجية جديدة وغير تقليدية تفتح الباب أمام استشعار كمي أكثر ذكاءً وكفاءة.

اختبر الفريق هذه الاستراتيجية على نظامين كميين مختلفين لإثبات مدى فعالية هذه الاستراتيجية من الناحية العلمية. وظهرت النتائج بعد ذلك بشكل، حيث يعمل هذا النهج الاستشعاري التسلسلي عبر مجموعة واسعة من الأنظمة مع الحفاظ على متطلبات تجريبية منخفضة، ومع ذلك فإنه يُقدم تقديرات عالية الدقة.

يمكن قراءة البحث عبر هذا الرابط.