روبوت من MIT يغيّر قواعد اللعبة: اكتشافات سريعة لمواد الطاقة الشمسية النقية!

 تخيّل مختبراً متطوراً يعمل ذاتياً على مدار الساعة بلا توقف، يختبر آلاف المواد الجديدة بسرعة ودقة، ويواصل جمع البيانات والتحليلات دون تدخل بشري. هذا المشهد، الذي بدا خيالياً قبل فترة قصيرة، أصبح حقيقة اليوم بفضل باحثي معهد ماساتشوستس للتقنية MIT، الذين ابتكروا نظاماً روبوتياً مبتكراً يعدّ الأول من نوعه في العالم بمجال اختبارات أشباه الموصلات المخصصة لإنتاج الطاقة النظيفة.

لقد نجح الفريق العلمي بقيادة البروفيسور تونيو بووناسيسي، في تطوير روبوت آلي مستقل تماماً يمكنه إجراء أكثر من 3000 اختبار موصلية ضوئية يومياً؛ مما يعني التسريع الكبير في اكتشاف وتقييم المواد المستخدمة في تصنيع الألواح الشمسية، وبالتالي تهيئة الطريق لتقنيات جديدة ونظيفة لإنتاج الطاقة.

يقوم الروبوت الجديد بالتقاط صور دقيقة للعينات باستخدام كاميرا متطورة مثبتة بداخله، ثم يعالج هذه الصور من خلال تقسيمها إلى مناطق محددة بغرض التحليل. من خلال هذه المعالجة البصرية، يستطيع الروبوت تحديد أفضل النقاط على المادة لإجراء اختبار التوصيلية الضوئية، وهي الخاصية التي تشير إلى قدرة المادة على توليد الكهرباء استجابة لتعرضها للضوء، ما يجعلها عاملاً أساسياً في تصميم الألواح الشمسية المنتجة للطاقة.

ويعتمد الروبوت على منظومة ذكية متطورة من تخطيط المسارات، ما يتيح له العثور على أسرع الطرق الممكنة بين مواقع القياس المختلفة. يغطي عمل الروبوت مجموعة واسعة من أشكال العينات، مثل النقاط واللطخات وصولاً للعينات ذات الشكل الحلزوني، بنجاح فائق، وهي ميزة كبيرة تميزه عن أنظمة الفحص اليدوي التقليدية التي تتطلب إجراءات بطيئة ومعقدة.

ما يميز هذا النظام هو استخدامه لتقنيات الذكاء الاصطناعي بصورة غير مسبوقة. حيث قام الفريق بضخ المعرفة البشرية من خبراء علوم المواد في الشبكة العصبية للروبوت، وتمكنوا بذلك من إنشاء نموذج ذكي يعمل على التعلم الذاتي. هذه الاستراتيجية الذكية مكنتهم من التغلب على عائق البيانات المرمّزة مسبقاً، التي تطلبت في الماضي كميات هائلة من المعلومات المجهزة لاستخدامها لتدريب الذكاء الاصطناعي.

نتائج الاختبارات كانت مثيرة للإعجاب؛ عند اختبار النظام مع سبعة أساليب ذكاء اصطناعي أخرى، أثبت نموذجه الذكي الذي ابتكره فريق MIT تفوقه في إيجاد أفضل نقاط الاتصال وأسرع الطرق بين نقاط القياس. وشكل استخدامه لعنصر العشوائية المدروسة (الضوضاء الرقمية) عاملاً حاسماً في تعزيز جودة المسارات والرفع من كفاءة الاختبارات بشكل عام.

يربط هذا الابتكار بشكل وثيق بين عالم الابتكارات العلمية والطاقة المستدامة، فإمكانية إجراء آلاف الاختبارات يومياً وبسرعة فائقة يعني تسريع اكتشاف مواد أفضل وأكثر كفاءة لاستخدامها في صناعة الخلايا الشمسية. في المدى الطويل، ستكون النتائج واعدة فعلاً، إذ من المتوقع أن يساعد النظام الجديد الباحثين على اكتشاف تركيبات جديدة ومواد شبه موصلة فائقة الأداء لتطوير ألواح شمسية قادرة على إنتاج الطاقة الكهربائية بكفاءة أعلى وبأسعار أقل بكثير من الأسعار الحالية.

لكن فوائد الروبوت لا تقتصر فقط على مجال الطاقة الشمسية وحدها؛ فهي تفتح المجال أمام تطبيقات أخرى في مجالات عديدة تعتمد على أشباه الموصلات، مثل تقنيات توليد وتخزين الطاقة النظيفة الأخرى، ما يضع هذا الاختراع في قلب استراتيجية مواجهة تحديات الطاقة المعاصرة.

ربما في المرات القادمة، يمكن للباحثين توضيح طرق أكثر دقة في كيفية استخدام الذكاء الاصطناعي لتحليل النتائج بشكل أعمق. ومع ذلك، لا يمكن أن يُنكر أحدنا القفزة العلمية والتقنية الكبيرة التي يحققها هذا الابتكار في عالم الأبحاث من جهة، وفي جهود مواجهة الأزمات البيئية وتطوير الطاقة المستدامة من جهة أخرى.