Screenshot-2022-04-28-183317

عادةً نجيد نحن البشر إدراك ما نرتكبه من أخطاء، ولكن ذلك لا ينطبق على أنظمة الذكاء الاصطناعي، فوفقًا لدراسة حديثة تعاني أنظمة الذكاء الاصطناعي عمومًا قيودًا جذريةً متأصلةً تعود لمفارقة رياضية عمرها قرن من الزمن.

حالها حال بعض الناس، أنظمة الذكاء الاصطناعي عادةً تمتلك درجةً من الموثوقية أعلى بكثير من قدراتها الفعلية، وكما نقابل أشخاصًا شديدي الثقة لدرجة أنهم لا يدركون متى يقعون بالخطأ، كذلك أنظمة الذكاء الاصطناعي، إذ يكون إدراك الخطأ أحيانًا أصعب عليها من إعطاء نتيجة صحيحة.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Screenshot-2022-04-28-183338.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-116699" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Screenshot-2022-04-28-183338.jpg" alt="" width="597" height="312" /></a>

تحدث باحثون من جامعتي كامبريدج وأوسلو عن نقطة الضعف الأساسية في أنظمة الذكاء الاصطناعي وهي عدم الاستقرار وأكدوا وجود مفارقة رياضية تضع حدودًا لهذه الأنظمة.

إن أحدث أداة في أنظمة الذكاء الاصطناعي التي تسمى بالشبكات العصبية تشبه في عملها الدماغ وتحاكي الارتباطات بين الخلايا العصبية، أظهر الباحثون أنه توجد مسائل لها شبكات عصبية مستقرة ودقيقة، لكن لا يمكن لأي خوارزمية إنتاج مثل هذه الشبكات، وتنحصر قدرة الخوارزميات على إنتاج شبكات مستقرة ودقيقة في حالات محددة فقط.

اقترح الباحثون نظرية تصنيف توضح متى يمكن تدريب تلك الشبكات العصبية لتوفير نظام ذكاء اصطناعي جدير بالثقة في ظل ظروف معينة ومحددة، ونشروها في مجلة PNAS العلمية المرموقة.

من جهة أخرى، يُعد التعلم العميق واحدًا من أبرز تقنيات الذكاء الاصطناعي الأساسية والرائدة في التعرف على الأنماط، ولطالما كان موضوعًا لكثير من العناوين الجذابة المثيرة، منها قدرة الذكاء الاصطناعي على تشخيص الأمراض بدقة أكبر من الأطباء أنفسهم، أو منع الحوادث المرورية من خلال القيادة الذاتية. ومع ذلك فإن كثيرًا من أنظمة التعلم العميق لا زالت غير جديرة بالثقة وسهلة الخداع.

يقول المؤلف المشارك البروفيسور في قسم الرياضيات التطبيقية والفيزياء النظرية في جامعة كامبريدج أندرس هانسن: «كثير من أنظمة الذكاء الاصطناعي غير مستقرة، وتزداد المسؤولية الكبيرة بخصوصها مع تزايد استخدامها في المجالات الحساسة عالية الخطورة، مثل تشخيص الأمراض أو المركبات ذاتية القيادة، إذ تستخدم هذه الأنظمة في المجالات التي قد يتسبب الخطأ فيها بأضرار جسيمة، فموثوقية هذه الأنظمة يجب أن تكون أولويتنا القصوى».

وبالعودة إلى موضوعنا الأساسي، فإن المفارقة الرياضية التي تحدث عنها الباحثون تعود إلى العملاقين الرياضيين من القرن العشرين آلان تورينغ وكورت جودل، ففي بداية القرن الماضي حاول علماء الرياضيات تعريف الرياضيات وتقديمها بوصفها اللغة النهائية المتناسقة للعلوم كافة. ومع ذلك، أظهر العالمان تورينغ وجودل مفارقةً في قلب وصلب الرياضيات، مفادها أنه من المستحيل إثبات ما إذا كانت بعض العبارات الرياضية صحيحة أم خاطئة، وبعض المسائل الحسابية لا يمكن معالجتها باستخدام الخوارزميات، ومهما كان النظام الرياضي غنيًا كفايةً لوصف العمليات الرياضية التي نتعلمها في المدرسة، فإنه يعجز عن إثبات اتساقه مع ذاته.

وبمرور عدة عقود، اقترح عالم الرياضيات ستيف سميل قائمةً من 18 مسألةً رياضيةً غير محلولة للقرن الحادي والعشرين، وتتعلق المشكلة الثامنة عشر والأخيرة منها بحدود الذكاء لكل من البشر والآلات على حد سواء.

وتحدث المؤلف المشارك الدكتور ماثيو كولبروك من قسم الرياضيات التطبيقية والفيزياء النظرية فقال: «إن المفارقة التي حددها لأول مرة تورينغ وجودل مطروحة الآن في عصر الذكاء الاصطناعي بواسطة سميل وآخرين … توجد حدود أساسية متأصلة وجوهرية في الرياضيات، وبالمثل لا يمكن أن توجد خوارزميات خاصة بالذكاء الاصطناعي لمعالجة مسائل معينة».

ويؤكد الباحثون أنه بسبب هذا التناقض، تظهر حالات قد توجد فيها شبكات عصبية جيدة ولكن مع ذلك لا يمكن بناء شبكة جديرة بالثقة بطبيعة الحال، فكما قال المؤلف المشارك الدكتور فيجارد أنتون من جامعة أوسلو: «بغض النظر عن مدى دقة بياناتك، لا يمكنك أبدًا الحصول على المعلومات المثالية لبناء الشبكة العصبية المطلوبة».

وبهذا فإن استحالة حساب الشبكة العصبية الجيدة والملائمة هو أمر موجود فعلًا، بغض النظر عن مقدار بيانات التدريب التي نمتلكها ونريد إدخالها للشبكة، فمهما كان مقدار البيانات التي تستطيع الخوارزمية الوصول إليها، فإن ذلك لا يهم طالما أنها لن تنتج الشبكة المطلوبة الملائمة. قال هانسن :«هذا مشابه لحجة تورينغ: توجد مشاكل حسابية لا يمكن حلها بغض النظر عن قوة الحوسبة وسرعة التشغيل».

ومع ذلك يقول الباحثون أن الذكاء الاصطناعي بالعموم ليس بهذا السوء، ولكنه موثوق فقط في مجالات محددة باستخدام طرق محددة. يقول كولبروك: «تكمن المشكلة في المجالات التي تحتاج فيها إلى ضمان وموثوقية، لأن كثيرًا من أنظمة الذكاء الاصطناعي هي كصندوق أسود، من المقبول أن يرتكب الذكاء الاصطناعي الأخطاء في بعض المواقف ولكن يجب أن يكون صادقًا بشأنها، وهذا لا ينطبق على ما نراه في كثير من الأنظمة؛ إذ لا توجد طريقة لمعرفة إذا ما كانت أكثر أو أقل موثوقيةً بخصوص قرار ما».

أما هانسن فقال: «حاليًا، قد تتمتع أنظمة الذكاء الاصطناعي بلمسة من التخمين أحيانًا، فإنك تجرب شيئًا، وإذا لم ينجح تضيف المزيد من الأمور على أمل أن تحقق نجاحك، وفي مرحلة ما، سوف تستاء لعدم حصولك على ما تريد، ومن ثم ستجرب طريقةً مختلفةً، فمن المهم أن تفهم القيود الخاصة بكل أسلوب من الأساليب المختلفة التي تجربها، نحن الآن في مرحلة تكون فيها النجاحات العملية للذكاء الاصطناعي متقدمة جدًا على مستوى النظرية والاستيعاب، وتوجد حاجة ماسة لبرنامج يفهم أسس حوسبة الذكاء الاصطناعي لسد هذه الفجوة».

ويقول كولبروك: «عندما حدد علماء رياضيات القرن العشرين مفارقات رياضية مختلفة، لم يتوقفوا حينها عن دراسة الرياضيات، بل كان عليهم فقط إيجاد مسارات وأساليب جديدة، لأنهم فهموا القيود حينها. والآن بالنسبة للذكاء الاصطناعي، قد يتعلق الأمر بتغيير المسارات والتوجهات أو تطوير طرق جديدة تمكننا من بناء أنظمة تستطيع حل المشكلات بطريقة موثوقة وشفافية عالية، مع فهم حدودها وقيودها».

ونتيجة لما سبق، تتمثل المرحلة التالية للباحثين في الجمع بين نظرية التقريب والتحليل العددي من جهة وأسس الحسابات من جهة أخرى، وذلك لتحديد الشبكات العصبية التي يمكن حسابها بواسطة الخوارزميات، وأي منها قد تصبح مستقرة وجديرة بالثقة.

وتمامًا كما أدت المفارقات حول قيود الرياضيات وأجهزة الكمبيوتر التي حددها تورينغ وجودل إلى نظريات تأسيسية غنية تصف كلًا من قيود الرياضيات والحسابات وإمكانياتها، قد تظهر نظرية أسس مماثلة وتزدهر في الذكاء الاصطناعي، تقودنا إلى استيعاب قيود أساليبنا الحالية ومحدوديتها، ومنها ننطلق إلى أساليب ثورية جديدة تمثل مستقبل تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي.

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/خوارزمية-ذكاء-اصطناعي-يمكنها-تعلم-قوا/">خوارزمية ذكاء اصطناعي يمكنها تعلم قوانين ميكانيكا الكم!</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/تطوير-ذكاء-اصطناعي-يصدر-الأحكام-القضا/">تطوير ذكاء اصطناعي يصدر الأحكام القضائية بدقة تبلغ 97%!</a>

ترجمة: هشام جبور

تدقيق: محمد حسان عجك

مراجعة: أحلام مرشد

<a href="https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220317120356.htm">المصدر</a>

مفارقات رياضية تضع حدودًا لتطور الذكاء الاصطناعي

sunspot

تحررت كمية ضخمة من المواد الشمسية وتوجهت مباشرة باتجاه الأرض نتيجة انفجار بقعة شمسية "ميتة" في 11 أبريل/نيسان الماضي. مصدر هذا الانفجار هو بقعة شمسية ميتة سميت «AR2987»، حسب موقع «space weather».

نتج عن هذا الانفجار تحرير كمية مهولة من الطاقة على شكل إشعاعاتٍ، الأمر الذي أدى أيضًا إلى تشكل ما يسمى «الانبعاث الكتلي الإكليلي» اختصارًا «CME» وهي كرات متفجرة من مادة الشمس تضم كميات كبيرة من الرياح الشمسية محملة ببلازما النظائر الخفيفة، إضافةً إلى المجالات المغناطيسية، وكلاهما -كميات الطاقة الكبيرة والانبعاث الكتلي الإكليلي- قد يحفزان تشكيل الشفق القطبي في الطبقات العليا من غلاف الأرض الجوي، وحسب موقع space weather فإن الجسيمات والمواد الموجودة في هذا الانبعاث قد أثرت على الأرض في يوم 14 نيسان الماضي.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Screenshot-2022-05-25-001512.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-117941" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Screenshot-2022-05-25-001512.jpg" alt="" width="970" height="653" /></a>

"البقعة الشمسية" هي عبارة عن منطقة تبدو مظلمة من سطح الشمس سببها التدفق المغناطيسي الشديد من لب الشمس، وذلك وفقًا للمركز الفضائي للتنبؤ بالطقس، وتكون هذه البقع الشمسية مؤقتة، ويمكن أن تظهر في أي مكان من سطح الشمس بالعموم وقد تدوم من بضع ساعاتٍ إلى عدة أشهرٍ.

قال فيليب جودج وهو عالم فيزياء الشمس في مرصد هاي ألتيتيود «high altitude» بالمركز الوطني لأبحاث الغلاف الجوي NCAR: «إن فكرة البقع الشمسية الميتة شاعرية أكثر من كونها علمية، إذ إن الحمل الحراري المهول للشمس يمزق هذه البقع ويجعلها تتلاشى تاركةً وراءها أجزاءً مضطربةً مغناطيسيًا على سطح الشمس المستقر».

راسل جودج موقع «live science» الإخباري للعلوم عبر بريد الكتروني، فقال: «إن البقع الشمسية يمكن أن تعاود الظهور، وذلك بظهور المزيد من المغناطيسية في نفس المنطقة في وقتٍ لاحقٍ بعد أيامٍ أو أسابيع، كما لو أنه طرأ ضعف في منطقة الحمل الحراري من سطح الشمس، أو كانت هناك منطقة غير مستقرةٍ تحت سطح الشمس، وتكون جيدة كفاية لتوليد مجال مغناطيسي يصنع خللًا هناك».

وبغض النظر عن مستقبل البقعة «AR2987» فإنها بالفعل قد أطلقت توهجًا شمسيًا من النمط (C) في تمام الساعة 5:21 بالتوقيت العالمي من يوم الاثنين 11 أبريل/ نيسان.

تحدث مثل هذه التوهجات عندما تجد كل من البلازما والمجالات المغناطيسية في منطقة «البقع الشمسية» مهربًا من الضغط المطبق، يقول جودج : «إنهم يتسارعون للخارج لأنهم سيصطدمون بمواد عالية الكثافة إذا توجهوا نحو باطن الشمس».

تعتبر التوهجات الشمسية من النمط (C) شائعة نوعًا ما، ونادرًا ما تسبب أي تأثيرات مباشرة وصريحة على الأرض، ولكن في بعض الأحيان -كما هو الحال في الانفجار الحالي- يمكن أن تؤدي التوهجات الشمسية إلى إطلاق كتلة إكليلية، وهي كما ذكرنا اندلاع مهول من البلازما، إضافةً إلى المجالات المغناطيسية من الشمس، تنتقل بعيدًا عنها وتندفع في الفضاء بسرعة ملايين الأميال في الساعة.

ومع ذلك فإن توهجات النمط (C) من النادر أن تتسبب بتحرير كتلة إكليلية، ولكن في حال حدوث ذلك فإن التوهجات الشمسية المنتشرة عادةً تكون بطيئة وضعيفة.

وبالحديث عن انتشار التوهجات الشمسية، ماذا يمكن أن يحصل إذا عصفت مثل هذه التوهجات بالمجال المغناطيسي للأرض؟

إن اصطدام الانبعاث الكتلي الإكليلي بالمجال المغناطيسي الأرضي يجعل الجسيمات المشحونة الموجودة فيه تنتقل إلى أسفل خطوط المجال التي تنبثق من قطبي الأرض المغناطيسيين الشمالي والجنوبي، وبهذا الانتقال تتفاعل الجسيمات ذات الشحنة مع غازات الغلاف الجوي للأرض، وتطلق الطاقة على شكل فوتونات وهنا يكمن التحول، إذ تظهر ستائر ضوئية مبهرة تعرف بالشفق، وهي الظاهرة الفريدة التي تحدث في قطبي الأرض الشمالي والجنوبي.

وبرغم ذلك فإن سطح الشمس حتى في حالة استقراره يطلق سيلًا من الجسيمات المشحونة تعرف باسم الرياح الشمسية التي تؤدي بدورها لتشكيل الشفق في المناطق القطبية، ولكن في حال التعرض لانبعاثٍ كتلي إكليلي فإن الاضطراب في المجال المغناطيسي للأرض يكون في أوجه، ما قد يتسبب بظهور الشفق على نطاقٍ أوسع بكثير من القطبين، ففي نهاية شهر مارس، عصف بالأرض انبعاث كتلي إكليلي أطلق عليه اسم "cannibal" ما أدى لظهور الشفق في كل من كندا وشمال الولايات المتحدة ونيوزيلاندا.

ووفقًا لـ space weather فقد نتج عن الانبعاث الذي رصد على سطح الشمس يوم 11 أبريل/ نيسان، عاصفة مغناطيسية أرضية من نمط (G1) في 14 أبريل/ نيسان، ما أدى إلى تأثيرات طفيفة على عمليات الأقمار الصناعية و تقلباتٍ ضعيفة جدًا في شبكات الطاقة، وكذلك أصبح الشفق مرئيًا عند خطوط عرض أقل من المعتاد، وذلك من أقصى الجنوب حتى شمال ولايتي ميتشيغان وماين الأمريكيتين.

هذا النشاط يعد عاديًا وطبيعيًا جدًا ومطابقًا لدورة الشمس، وفقًا لمركز تحليل بيانات التأثيرات الشمسية، وهو جزء من المرصد الملكي البلجيكي، فهذه الفترة هي فترة النشاط المتزايد لنجمنا القريب، إذ تمر الشمس بفتراتٍ من الهدوء والنشاط تعرف «بالدورات الشمسية»، فالشمس حاليًا في دورتها الخامسة والعشرين منذ أن بدأت الملاحظات الرسمية في سنة 1755.

خلال هذه الدورة، يكون عدد البقع الشمسية في ازدياد، ومن المتوقع أن يصل ذروته في عام 2025، ما يعني المزيد من العواصف الشمسية وبالتالي المزيد من الشفق القطبي.

ختامًا: لوحظت عواصف مغناطيسية قوية تؤثر في الأرض يوم الأحد 10 أبريل/ نيسان، ولكن وفقًا لمركز تحليل بيانات التأثيرات الشمسية، لم يُرصد أي انبعاث كتلي إكليلي متجه نحو أرضنا في الفترة الماضية، باستثناء ما تأثرت به الأرض من بقايا البقعة «AR2987».

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/هل-ستسبب-العاصفة-الشمسية-القادمة-انهي/">هل ستسبب العاصفة الشمسية القادمة انهيار الإنترنت؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/يزعم-العلماء-أن-العواصف-الشمسية-المدم/">يزعم العلماء أن العواصف الشمسية المدمرة تضرب الأرض كل 25 عامًا!</a>

ترجمة: هشام جبور

تدقيق: محمد سمير

<a href="https://www.livescience.com/dead-sunspot-coronal-mass-ejection-toward-earth">المصدر</a>

انفجار بقعة شمسية أدى إلى انطلاق دفق من البلازما باتجاه الأرض

Screenshot-2022-06-06-185506

تؤكد دراسات عدة وجود جزيئات ماء وجليد على سطح القمر، فكيف وصلت إلى هناك؟

من المحتمل أن اصطدام الكويكبات والمذنبات بالقمر تسببت بوجود الماء على سطحه. لكنّ دراسةً جديدة تقترح مصدرًا آخر لهذه المياه: غلاف الأرض الجوي.

وفقًا للعلماء، كوّنت شوارد الهيدروجين والأكسجين المتسربة من الجزء العلوي لغلاف الأرض الجوي إلى القمر، ما يصل إلى 3500 كيلومتر مكعب من التربة المتجمّدة السطحية والمياه الجوفية.

يُعتقد أن شوارد الهيدروجين والأكسجين تندفع إلى سطح القمر عند عبور القمر ذيل المجال المغناطيسي للأرض، وهو فقاعة على شكل دمعة تُحيط بكوكب الأرض وتتأثر بمجاله المغناطيسي. تتكرر هذه الحادثة مدة خمسة أيام كل شهر قمري.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/1603766972-8374.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-118461" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/1603766972-8374.jpg" alt="" width="620" height="464" /></a>

تنقطع بعض خطوط حقل الأرض المغناطيسي نتيجة الرياح الشمسيّة العكسية التي تصطدم بهذه الفقاعة، أي أنها تبقى مرتبطة بالأرض من طرف واحد فقط. عندما يدخل القمر ذيل المجال المغناطيسي للأرض، تتصل بعض هذه الخطوط ذات النهايات الحرة من جديد، ما يؤثر على شوارد الهيدروجين والأكسجين التي غادرت الغلاف الجوي للأرض سابقًا، ويجعلها تندفع فجأة عائدة إليه.

قال غانثر كليتيتشكا، عالم الجيوفيزياء من جامعة ألاسكا فيربانكس: «كما لو أن القمر يستحم، إذ أن وابلًا من الشوارد المشكلة لجزيء الماء تسقط على سطح القمر».

استنادًا إلى ما اقترحه الباحثون، تتشكل التربة المتجمّدة عند اصطدام الشوارد بسطح القمر، نتيجة لعدم وجود غلاف مغناطيسي حوله. يصل بعض هذا الجليد إلى جوف القمر عبر عدة عمليات جيولوجية، مشكلًا المياه الجوفية السائلة.

يقترح الباحثون أيضًا أن هذه الظاهرة ليست جديدة، وأن الشوارد تتراكم على سطح القمر لمليارات السنين منذ ظاهرة (القصف الشديد المتأخر)، وهي فترة زمنية مبكرة من حياة الأرض والقمر تخللتها تأثيرات كبيرة من الأجرام السماوية السابحة في الفضاء نتيجة اصطدامها العنيف بالأرض والقمر.

استُخدمت بيانات الجاذبية من المركبة المدارية الاستطلاعية القمرية التابعة لوكالة ناسا، لإلقاء نظرة من قرب على المناطق القطبية للقمر والعديد من الحفر الأساسية على سطحه، لاحظ العلماء حالات شاذّة قد تشير إلى كسور صخرية مناسبة لاحتواء تربة متجمدة.

كتب الباحثون: «تسمح فوهات البراكين والصدوع والكسور في قشرة القمر، بتشكيل شبكة من الفراغات المساميّة المناسبة لاستضافة خزانات كبيرة للمياه الجوفيّة السائلة تحت سطح القمر. تشير التخمينات إلى إمكانية وجود عدة آلاف كيلومترات مكعبة من الماء السائل، متراكمة عبر الطريقة السابقة تحت سطح القمر، على مدى 3.5 مليار سنة من الزمن».

على الرغم من تعدد مصادر الماء على القمر -بما في ذلك تفاعلات الهيدروجين والأكسجين التي تسببها الرياح الشمسيّة- يعتقد العلماء أن نسبة كبيرة منها وصلت هناك عبر الطريقة التي اقترحوها. الكمية المتوقعة من المياه المتراكمة تكفي لملء بحيرة هورون في أمريكا الشمالية. توفر أيضًا فوهات البراكين والصدوع والكسور الصخريّة على سطح القمر، الغطاء المناسب اللازم لمنع تبخر هذه المياه وعودتها مجددًا إلى الفضاء.

تسعى وكالة ناسا إلى إقامة تواجد بشري طويل الأمد على سطح القمر بإقامة محطّة قمرية هناك. لينجح الأمر، يجب أن تحوي هذه المحطة مصدرًا قريبًا للماء، فيمكن أن يساعد البحث الأخير الخبراء في تحديد المكان الأنسب لإنشاء المحطة.

يقول كليتيتشكا: «بما أن فريق آرتميس التابع لوكالة ناسا يخطط لإنشاء قاعدة على القطب الجنوبي للقمر، فيمكن استخدام الشوارد المُشكلة للماء المُتشكلة منذ عدّة دهور على الأرض، في نظام دعم الحياة لرواد الفضاء».

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d8%ad%d9%84-%d9%8a%d8%ad%d9%88%d9%8a-%d8%a7%d9%84%d9%82%d9%85%d8%b1-%d9%85%d9%8a%d8%a7%d9%87%d9%8b%d8%a7-%d8%ac%d9%88%d9%81%d9%8a%d8%a9%d8%9f/">هل يحوي القمر مياهًا جوفية؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d9%85%d8%a7%d8%b0%d8%a7-%d9%86%d8%ad%d8%aa%d8%a7%d8%ac-%d9%84%d8%a8%d9%86%d8%a7%d8%a1-%d9%85%d8%b3%d8%aa%d8%b9%d9%85%d8%b1%d8%a9-%d8%b9%d9%84%d9%89-%d8%a7%d9%84%d9%82%d9%85%d8%b1%d8%9f/">ماذا نحتاج لبناء مستعمرة على القمر؟</a>

ترجمة: هشام جبور

تدقيق: سماح عبد اللطيف

<a href="https://www.sciencealert.com/some-of-the-moon-s-water-may-have-come-from-earth">المصدر</a>

كيف وصل الماء إلى القمر؟

Screenshot-2022-06-06-192731

تكون الرسائل المشفرة كميًا والمرسلة عبر كابلات طويلة ولمسافات كبيرة حساسةً للاهتزازات الصغيرة بطريقة كبيرة، الأمر الذي قد يجعلنا في المستقبل نستعملها في مجالات واستخدامات أخرى غير تلك التي تُستعمل بها حاليًا، مثل إنشاء شبكات حماية، وهذا ما سنتطرق له في مقالنا هذا.

نتيجة للحساسية التي تتمتع بها تقنية الاتصال الكمي تجاه الاهتزازات الدقيقة في الأرض، قد تكون مفيدة في اكتشاف الزلازل والانهيارات الأرضية مستقبلًا.

يستخدم ما يُسمى «توزيع المفاتيح الكمومية» واختصارًا (QKD) خصائص معينة للفوتونات، لتشفير البيانات المُرسلة بين جهازين، الأمر الذي يجعل هذا النظام أكثر أمانًا من التشفير التقليدي المعتاد، ففي هذا النظام إذا حاول متنصت ما الوصول إلى البيانات المشفرة، تتغير الحالة الكمومية للفوتونات، الأمر الذي تَسهُل ملاحظته وعندها يتمكن المُرسل من إيقاف عملية النقل.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/e63_1_thumb.png"><img class="aligncenter size-full wp-image-118503" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/e63_1_thumb.png" alt="" width="500" height="250" /></a>وقد تحدث السيد جيان وي بان وزملاؤه من جامعة العلوم والتكنولوجيا في الصين عن نوعٍ جديد من توزيع المفاتيح الكمومية يُسمى «توزيع المفاتيح الكمومية ثنائي المجال»، الذي يستخدم الطريقة التي تتداخل فيها الفوتونات الفردية مع بعضها البعض لتشفير البيانات، وخلال تجاربهم نجحوا في إرسال البيانات المُشفرة عبر كابل بطول 658 كيلومترًا بأقل قدر من فقدان البيانات، وهي إحدى أطول المسافات التي نُقلت فيها بيانات عبر نظام توزيع المفاتيح الكمومية حتى الآن.

تُحتوى المعلومات المشفرة في خاصية كمية تسمى «طور الفوتون»، التي يجب أن تكون مُقاسة بعناية على طول الكابل. فأي اضطرابات بيئية، كالاهتزازات في الأرض مثل تلك الناتجة عن الزلازل أو الانزلاقات الأرضية، تؤثر في الطور الخاص بالفوتون ومن ثم يمكن ملاحظتها.
وحسب بان: «لأول مرة، أظهرنا أن نظام توزيع المفاتيح الكمومية ثنائي المجال قادر على توزيع مفاتيح الكم وكذلك استشعار الاهتزازات على مسافات طويلة جدًا، وهي آلية جديدة على حد معرفتنا».

وحسب ما قال تيموثي سبيلر من جامعة يورك في المملكة المتحدة، فيُعد تحسين معدل نقل البيانات أمرًا ضروريًا قبل أن تُدمج التكنولوجيا في شبكة اتصالات كمومية واسعة النطاق، لكن في حال حدوث ذلك في المستقبل، فيمكن الاستفادة من مثل هذا النظام باستخدامات آخر غير نقل البيانات كاستشعار الاهتزازات، فقد يكون مستقبلًا ذو فائدة في هذا المجال فاستشعار تلك الاهتزازات قد يدلنا على حدوث الزلازل.

ويضيف أن أحد الجوانب الإيجابية والمثيرة للإعجاب في استشعار الاهتزاز عبر هذا النظام، هو قدرة الباحثين على تحديد مكان الاهتزاز بدقة كبيرة على طول الكابل، إذ قال: «يمكنهم تحديد وجود اهتزازات في الألياف، بعدها يمكنهم استخدام معلومات التوقيت أيضًا لتحديد مكان هذا الاهتزاز بدقة كبيرة وضمن مجال لا يتجاوز كيلومترًا واحدًا».

اقرأ أيضًا:

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d9%85%d8%b9-%d8%aa%d9%82%d8%af%d9%85-%d8%a7%d9%84%d8%b9%d9%84%d9%85%d8%8c-%d9%87%d9%84-%d8%b3%d9%86%d8%b3%d8%aa%d8%b7%d9%8a%d8%b9-%d8%a7%d9%84%d8%aa%d9%86%d8%a8%d8%a4-%d8%a8%d8%ad%d8%af%d9%88%d8%ab/">مع تقدم العلم، هل سنستطيع التنبؤ بحدوث الزلازل؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/%d9%83%d9%8a%d9%81-%d9%8a%d9%85%d9%83%d9%86-%d9%84%d9%84%d8%b0%d9%83%d8%a7%d8%a1-%d8%a7%d9%84%d8%b5%d9%86%d8%a7%d8%b9%d9%8a-%d8%a3%d9%86-%d9%8a%d8%ad%d9%84-%d9%85%d8%b4%d9%83%d9%84%d8%a9-%d8%a7%d9%84/">كيف يمكن للذكاء الصناعي أن يحل مشكلة الزلازل المميتة؟</a>

ترجمة: هشام جبور

تدقيق: حسام التهامي

<a href="https://www.newscientist.com/article/2320561-quantum-communication-system-could-detect-earthquakes/?fbclid=IwAR3WnTcWxF5cuRy1_sELTFVvYKSVIdO1hWMf-K8PX40zYI8sI6vcKDa7PV8">المصدر</a>

هشام جبور

الأعمال

مفارقات رياضية تضع حدودًا لتطور الذكاء الاصطناعي

انفجار بقعة شمسية أدى إلى انطلاق دفق من البلازما باتجاه الأرض

كيف وصل الماء إلى القمر؟

نظام اتصال كمومي بإمكانه كشف الزلازل باكرًا، فهل نحن على عتبات إنجاز جديد؟