يُعدّ الإنذار المبكر أمرًا أساسيا للهرب من الخطر في حالات الطوارئ، كما في حالة حرائق الغابات أو التسربات الكيميائية.

وبدافع تحسين السلامة استخدم فريق بحثي من جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية «كاوست» الطباعة ثلاثية الأبعاد، لتطوير نظام رخيص الثمن وموثوق به، للتحذير من الأخطار.

قرارات ذكية

حسب الدراسة التي نشرتها «كاوست»، فإن نُظم الإنذار المبكر الحالية تعتمد على الرصد بالأقمار الصناعية، أو أبراج المراقبة، أو أجهزة الاستشعار الثابتة مرتفعة الكلفة. في المقابل يعمل النظام الذي طوره الفريق البحثي بقيادة عاطف شميم، على غمر المناطق المعرضة للخطر بمجموعات من أجهزة الاستشعار «عُقد الاستشعار»، التي يمكن التخلّص منها بعد الاستخدام، وترتبط لاسلكيّا بعدد أقل من العُقد الثابتة التي تُطلِق الإنذار.

ويرى شميم في الأداة الجديدة جزءا من التوجُّه الحالي نحو إنترنت الأشياء، «حيث تتخذ البنية التحتية قرارات ذكية نيابة عن البشر».

أجهزة استشعار

في إطار هذه الدراسة، صُممت أجهزة استشعار صغيرة يمكنها التقاط ارتفاع درجة الحرارة، وانخفاض نسبة الرطوبة، وهما سمتان مميِّزتان لحرائق الغابات، وكذلك كبريتيد الهيدروجين، وهو غاز صناعي سام.

وجرت طباعة أجهزة الاستشعار الصغيرة بنفث الحبر على عقدة حجمها 2 سم منتجة بالطباعة ثلاثية الأبعاد، وتحوي بطارية ولوحة دوائر إلكترونية دقيقة، مع هوائي يُمكنه الإرسال في أي اتجاه.

ثورة مقبلة

يقول شميم، إنهم استخدموا الطباعة ثلاثية الأبعاد، والطباعة بنفث الحبر، وهو ما يمثل «الثورة المقبلة في الإنتاج الصناعي»، لأنها تمثل عمليات إضافة، ومن ثم فهي سريعة، ومنخفضة الكلفة، وصديقة للبيئة.

ويضيف شميم، «يجري ترسيب المواد بكميات محددة بدقة في المواضع المطلوبة فقط». ويضيف «في أساليب التصنيع التقليدية، تُستخدم كميات كبيرة من المواد، ثم تتم إزالة بعضها تدريجيّا للحصول على الشكل النهائي المطلوب، مما يؤدي إلى هدر كبير لتلك المواد».

إنذار مبكر

صمم العقدة طالب الدكتوراه محمد الفاروقي، وجرى اختبارها في المختبر وميدانيا كذلك. وقد تحملت تجارب إسقاطها من أماكن مرتفعة وتعريضها لدرجات حرارة تصل إلى 70 درجة مئوية.

ووفق شميم، فإن هذا «كافٍ لإعطاء إنذار مبكر في حالات الحرائق الشديدة».

ويرى الباحث شميم أن العُقدة هي «أول عقدة استشعار لاسلكية منخفضة الكلفة، ومدمجة، ومتكاملة كليّا، ومنتجة بالطباعة ثلاثية الأبعاد لتطبيقات الرصد البيئي الآني».

ويجري حاليا إنتاج العُقد عن طريق الجمع بين الطباعة ثلاثية الأبعاد، والطباعة بنفث الحبر، نظرا لأنه لا تتوافر حاليا طابعة ثلاثية الأبعاد يمكنها ترسيب كل المواد المطلوبة بدقة، لطباعة التصميم المعقد، إلا أنه سرعان ما سيمكن صنعها بواسطة آلة واحدة، وهو ما سيُقلل الوقت الذي تستغرقه عملية التصنيع على نحو كبير.

مصدر للطاقة

الخطوة التالية، هي دمج مصدر للطاقة يجعل العُقد مستدامة ذاتيا في المواقع النائية. ويقول شميم «لقد ظهرت بالفعل خلايا شمسية مطبوعة بنفث الحبر. ونرغب في نهاية المطاف في التخلُّص من البطارية كليا»، وعن طريق التخلص من البطارية، إلى جانب توسيع نطاق التصنيع، والإنتاج الضخم لرقائق مصمّمة وفق الطلب لتحل محل لوحات الدوائر الإلكترونية، ستنخفض كلفة عُقدة الاستشعار إلى أقل من دولار واحد، وهو ثمن زهيد ندفعه مقابل تقنية يُمكنها أن تُنقذ مئات الآلاف من الأرواح".

* مميزات الإنذار المبكر المطور

- أجهزة استشعار لإطلاق الإنذار

- اتخاذ قرارات ذكية نيابة عن البشر

- التقاط ارتفاع درجة الحرارة وانخفاض الرطوبة

- طريقة منخفضة الكلفة وصديقة للبيئة