الطائرات بدون طيار المستقبلية تحاكي الطيور والخفافيش

 

من الممكن ان تكون حركات وطبيعة طيران الطيور والخفافيش والحشرات  مصدر الهام للتصاميم الجديدة للروبوتات الطائرة، هذا ما يقوله العلماء الذين يستخدمون الطبيعة كمرشد لتطوير تكنولوجيا ابتكاريه للطائرات بدون طيار.

وكشفت دراسة نشرت في مجلة " the journal Bioinspiration & Biomimetics" ان هناك 14 فريق بحثي يجرون بحوثهم الان حول التحكم في الطيران مستلهمين افكارهم من المخلوقات الطائرة حيث انهم يستعيرون افكارهم من الطبيعة لتحسين اداء الطائرات بدون طيار.

 

وقد صرح مسئولون من معهد الفيزياء في المملكة المتحدة (IOP): "نحن نأمل بإيجاد حلول يمكنها ان تؤدي الى استخدام الطائرات بدون طيار في بيئات حضرية معقدة، بحيث يمكنها تجنب العوائق او التقاط وتوزيع أشياء، بالإضافة الى تحسين عملية الاقلاع والهبوط على سطوح غير منتظمة. حيث سيمكن ذلك هذه التكنولوجيا من استخدامات  متعددة الاغراض، كالمراقبة والاشراف العسكري، عمليات البحث والانقاذ، الكاميرات الطائرة او النقل البريدي. ولذلك تحتاج هذه الطائرات الى تحكم طيران عال االدقة.

وكجزء من هذه ألمبادرة، قام فريق بحث من هنغاريا باستخدام خوارزمية (Algorithm) لطيران تسع طائرات رباعية المروحة (quadcopter) لتتبع سيارة متحركة. قامت مجموعة بحثية اخرى من جامعة هارفارد بتصميم طائرة بدون طيار صغيرة جدا (بحجم قطعة نقود معدنية) قادرة على ان تحلق وتحوم في الجو.

لكن ولان عاصفة مفاجئة من الرياح يمكنها ان تقذف بهذه الطائرة الصغيرة عن مسارها، فقد اخذ الباحثون من جامعات نورث كارولينا وجامعة كاليفورنيا وجامعة جون هوبكنز يدرسون كيف يمكن للفراشة الصقرية ان تتعامل مع الظروف العاصفة وكيف يمكنها ان تستعيد السيطرة  حتى بعد عاصفة قوية وكيفية لاستفادة من حركة الفراشة في تطوير هذه الطائرات.

وقد استلهم علماء اخرون من جامعة شيربروك في كندا وجامعة ستانفورد بعض الافكار من السناجيب الطائرة، والافاعي والاسماك الطائرة لتصميم "طائرة قافزة" (Jumpglider)، حيث تحاكي هذه الطائرة اليات الديناميكا الهوائية (aerodynamic)  و مدى القفز التي تستخدمها هذه المخلوقات لتجنب المفترسات. شكل هذه الطائرة يشبه الطائرة العادية لكنها مزودة بأقدام مكيكانيكية زنبركية لدفع الطائرة في الهواء. وقال الباحثون ان هذه الطائرة القفازة يمكن ان تستخدم في عمليات البحث والإنقاذ لأنها قادرة على المناورة في مناطق وعرة وسط كثير من العقبات.
 

         صوة الطائرة القافزة المقزمة ذات الاقدام الزمبركية (jumpglider)وكيف تحط على زهرة-فريق جامعة هارفارد

 

                     صورة تبين حركة الفراشة الصقرية بدون رياح (الشمال) وحركتها حين التعرض لعاصفة (يمين).

                 دراسة تصاميم اجنحة الخفافيش للاستفادة منها في تصاميم الطائرات بدون طيار-فريق جامعة براون

 

                                                   الطائرة رباعية المراوح (quadcopter)

 

 

معدلات الانقراض ترتفع الى ألف مرة عن المعدل الطبيعي (لكن ما زال هناك امل)!

بين بحث جديد بأن الأجناس الحية على الارض تنقرض بمعدل اسرع بألف مرة فيما لو لم يكن هناك تأثير للبشر، لكن ومع ذلك فما زال هناك متسع من الوقت لإنقاذ العالم من كارثة تهدد التنوع البيولوجي كما اشار البحث.

يبين التحليل الجديد، في الدراسة التي قام بها عالم الاحياء في جامعة ديوك (Duke University) ستيوارت بيم (Stuart Pimm)، بأن معدلات الانقراض تتراوح بين 100 الى 1000 لكل مليون نوع في كل عام، مع ان معدلات الانقراض قبل دخول البشر الى المشهد كانت  تقدر  بانقراض واحد لكل 10 مليون نوع في كل عام.

تشكل هذه الارقام زيادة كبيرة مقارنة مع التقديرات السابقة التي كانت تقول بأن معدل الانقراض يسير بشكل اسرع من الطبيعي بمائة مرة فقط، ولكن ليس بألف مرة او اكثر. ولكن بالرغم من هذه الاخبار السيئة، يقول العالم بيم بأن بحثة "متفائل"، فالتكنولوجيا الحديثة والعلماء المواطنين (citizen scientists) يتيحون لحماة البيئة امكانية تركيز اهدافهم بشكل افضل من أي وقت مضى، فبالرغم من ان الامور سيئة، وان الدراسة تشير الى ان الوضع  اسوأ مما كنا نعتقد، فنحن في وضع افضل بكثير لنواجه هذه المشكلة.

                                 خارطة تبين التنوع في الطيور في شمال وجنوب أمريكا الالوان بالأصفر والأحمر تبين تنوع اكثر كما في شمال الأنديز وا-لسواحل البرازيلية

 

 

 

كيفية فهم الانقراض:

لقد عمل بم وزملاؤه كثيرا لمحاولة فهم تأثير البشر على بقية الكائنات الحية التي تشاركنا نفس الكوكب، وفي تاريخ الحياة على الارض حصلت هناك خمسة حالات انقراض جماعية مسحت اكثر من نصف الحياة على الكوكب. اما اليوم فان العلماء يتناقشون فيما اذا كان البشر يسببون الانقراض الجماعي السادس!

هذا السؤال شائك اكثر مما يبدو، فالبشر قد دفعوا بطائر الدودو والنمر التاسماني والحمام الزاجل الى الانقراض، ومما لا شك فيه ان الاستمرار في تدمير الغابات والتغير المناخي سيدمر مخلوقات أكثر، بالإضافة الى حرمان البشرية من التعرف على كائنات لم تكتشف بعد، فالعلماء لا يعرفون عدد الكائنات الموجودة على الأرض حاليا، فهناك ما يقارب 1.9 مليون نوع تم التعرف عليها علميا حتى الان، لكن التقديرات بخصوص عدد انواع الكائنات على الارض تتراوح بين 5 إلى 11 مليون نوع.

تشكل معرفة معدل الانقراض بعيدا عن تأثير البشر تحديا آخرا،  فسجل المستحاثات، في النهاية، غير مكتمل بشكل مخيب للآمال، وللحصول على تقديرات علمية، استخدم بيم وزملاؤه بيانات من جزيئات السلالات التي تستخدم معلومات الـDNA لبناء شبكة علاقات بين الأجناس، فأشجار تطور السلالات يمكنها ان تبين سرعة التنوع لتشكيل اجناس جديدة، وأشجار السلالات هذه اعطت الحد الاعلى لمعدلات الانقراض الطبيعية، وبواسطة هذه الطريقة، توصل الباحثون الى تقديرات معدل انقراض واحد لكل 10 مليون جنس لكل سنة.

الانقراض العظيم الناتج عن البشر؟

نظر العلماء بعدها الى معدلات الانقراض الحديثة، فقد تتبعوا الحيوانات المعروفة للعلم، وحسبوا  طول المدة التي استطاعت البقاء فيها بعد الاكتشاف (او فيما اذا ما زالت موجودة). وهذه المعدلات اوصلتهم الى تقديرات بمعدل 100 انقراض او اكثر لكل مليون جنس كل سنة، مع ان هذه النتيجة لم تكن مفاجأة كبيرة!

يقول الباحث كلينتون جنكنز (Clinton Jenkins)، وهو باحث في حماية الطبيعية في معهد " Pesquisas Ecológicas " ((IPÊ في نزاري بوليستا في البرازيل: "ان هذا ليس شيئا جيدا، لأنه اعلى مما كان عليه في السابق، ولكن بالنسبة لمجتمع العلماء المتابعين لهذا الشيء، فقد كنا نعرف نوعا ما اين تسير الامور"

 

ولكن جنكنز وبيم يتفقان بأنه ما زال هنالك امل، فالأجناس الاكثر تهديدا تكون عادة تلك التي تتواجد  في مجموعات صغيرة في الاماكن المهددة، والكثير منها موجود في دول محدودة المصادر الطبيعية، لكن قدرة العلماء لتتبع وفهم التهديدات هي في افضل مراحلها الان، فالتصوير بالأقمار الصناعية ومراقبة اضمحلال الغابات يمكنها ان تبين لنا فقدان اماكن سكن تلك الكائنات في الوقت الذي تحدث فيه، والمواقع الالكترونية مثل موقع (biodiversitymapping.org) الذي انشأه جينكنز يبين مواقع التنوع البيولوجي الساخنة للطيور والثدييات والبرمائيات وغيرها.

يقول جنكنز: "هناك، على الأغلب ما نسبته اقل من 10 بالمائة (من مساحة الاراضي) التي تحتوي اغلبية الاجناس المهددة بخطر الانقراض، ولذلك اذا ركزنا جهودنا على تلك المناطق سنتغلب على معظم المشكلة"

من ناحية أخرى، فالعلماء المواطنون يمكنهم ان يساعدوا أيضا، فكاميرات الهواتف الذكية يمكنها التقاط الصور للكائنات الحية وإرسال ما وجدوه  لمجموعات الحفاظ على البيئة، وقد اوصى بيم وجنكنز بموقع "iNaturalist" الذي بدأ كمشروع رئيسي لطلبة الدراسات العليا في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، حيث يمكّن الموقع الناس من تحميل صور النباتات والحيوانات ودمغها بموقع المشاهدة، حيث يمكن للمستخدمين الاخرين ان يؤكدوا المشاهدة.

جنكنز نفسه يستخدم الموقع، وعلى سبيل المثال فقد لاحظ في شهر ابريل مجموعة من القرود مخططة الذيل تهرول حول الاشجار القريبة من بيته في نزارا بوليستا، فخرج ومعه منظار وهاتف ذكي والتقط بعض الصور، ثم حمل الصور الى موقع " iNaturalist”.فسارع مستخدمون اخرون الى للتأكيد بان هذه القرود هي من فصيلة القرد الامريكي الاشهب منعقد الاذن (Callithrix aurita)، والتي تصنفها  القائمة الحمراء للاتحاد الدولي للحفاظ على الطبيعة (IUCN Red List) كنوع معرض للخطر. وكمثال كما قال جنكنز "ففي نفس اليوم كانت الصورة على صفحة القائمة الحمراء لهذا الكائن"

 

مشاهدات هؤلاء المواطنين يمكنها ان تساعد في تحديد نطاق وإعداد هذه الأنواع، حيث ان المعلومات العلمية بشأنها عادة ما تكون غير محدثة، وتلك البيانات، بدورها، يمكن ان تكشف فيما اذا كانت مشاريع  حماية الطبيعة ناجحة ام لا وما هي المناطق التي ما زالت في خطر.

يقول بيم "عادة ما يقول الناس بأننا في وسط الانقراض الجماعي السادس، ولكننا لسنا في وسطه بل على حافته، والان لدينا الادوات لمنعه"