“وصفة الاختراع”.. إبداعات تولد من رحم الحاجة

سناء نصر الله

تأتي الاختراعات متماشية مع طبيعة الإنسان الباحث عن الحلول لمشاكل يواجهها وحاجات ملحة تستحق البحث والتقصي، ويمتلئ العالم بأولئك الشغوفين الباحثين عن أدوات ووسائل جديدة تسهم في تطور العالم حولنا، ففي أمريكا الشمالية وحدها يسجل نصف مليون طلب براءة اختراع سنويا.

لكن هل هناك قوالب محددة وصفات تجمع أولئك المخترعين والمبدعين حول العالم؟ وما الدافع الحقيقي وراء تلك الاختراعات، هل هو الشهرة أم جمع المال، أم أن هناك أسبابا أخرى تدفعهم لذلك والسير نحو أحلامهم بهذا العزم والاصرار؟

كل تلك الأسئلة تحاول “بريت براي” المتخصصة بعلم الأحياء التركيبية الإجابة عليها من خلال الفيلم الذي عرضته الجزيرة الوثائقية بعنوان “وصفة الاختراع”، وتتعرف فيه على بعض المخترعين وإنجازاتهم في كافة المجالات.

 

هيكل “ريوك”.. انتصار الإنسان على الشلل

فقد “مايكل رايمر” الإحساس بجزئه السفلي بعد تعرضه لحادث سير أثناء قيادته دراجته، ولم يتوقع وقتها أنه سيعود للنهوض والوقوف على قدميه مجددا، لكن بفضل “ريوك” -وهو هيكل آلي قابل للارتداء ومزود بالطاقة- تمكن من الوقوف والسير وصعود الدرج والاستدارة، وبعد كل هذا عاد “مايكل” من جديد لمزاولة أعماله.

مخترع هذا الجهاز هو الدكتور “أميت غوفر” الذي أصيب بالشلل جراء اصطدامه بشجرة طار بين أغصانها فانكسرت رقبته، وبعدها رقد “أميت” تسعة أشهر بالمستشفى، ليتساءل كيف سينتهي به الحال على كرسي متحرك؟ إن سعيه وراء البديل كان مليئا بالتحديات التقنية والكهروميكانيكية والبرمجيات، لكن النقطة الأساسية كانت تكمن بفهم حاجات المستهلك ونفسيته وطريقة المشي المطلوبة.

ومن خلال الإصغاء للمصابين تعلم “أميت” الكثير للمضي قدما في مشروعه، فقد قالت له إحدى الفتيات ذات مرة إنها تريد أن ترتدي حذاءها وتبدل بين الألوان، مما غير طريقة تفكيره ليجعل الجهاز مزودا بحامل للقدم يوضع داخل الحذاء.

ويمكن لهيكل “ريوك” السير، إذ يجري التحكم بالحركات عبر لوح صغير حول المعصم، لكن يتوجب أن يتمتع الجزء العلوي من الجسم بالقوة الكافية للحفاظ على التوازن بين العكازين.

 

كرسي مرضى الشلل الرباعي.. عودة إلى الحياة

إن جهاز “ريوك” الذي اخترعه الدكتور “أميت غوفر” لا يلائم مرضى الشلل الرباعي أمثال الدكتور “أميت” نفسه، لكن هذا لم يثنه عن عمله لساعات طويلة، كما أنه سعيد بوجود عائلة إلى جانبه. يقول “أميت” إن الكرسي المتحرك يشعر المرء بالمساس بكرامته خاصه عند ركوب المصعد أو الجلوس بمطعم يتوجب عليك فيه أن يكون وجهك قبالة مؤخرة الآخرين، وهذا يسبب الحرج للجميع.

قام “أميت” بابتكار جهاز آخر خاص بمرضى الشلل الرباعي واسمه “أب أند رايد” ويمكن لهذا الجهاز السير على الأسطح المستوية بكل يسر، أما الأسطح غير المستوية فتشكل تحديا ميكانيكيا.

تقول مهندسة الميكانيكا “ميري شينغيت”: هذا الكرسي يحافظ على التوازن أثناء السير على المنحدرات، حيث يُبقي الشخص في الوسط مما يعني أن الثقل لا يتغير فعليا، وهذا يشعر مستخدمه بالأمان والتوازن وعدم الانقلاب بسهولة.

هذا الاختراع كان له تأثير عميق على حياة الناس حول العالم الذين عانوا من الشلل، وتمكن من إعادة السعادة إلى عائلاتهم وهم يرونهم يعودون للحياة من جديد.

 

ملعقة “لايفوير”.. كي يستمتع مرضى الرعاش بوجباتهم

إن تناول الطعام تجربة ممتعة لدى الأفراد، لكن ليس بالنسبة لمرضى الرعاش إذ تبدو المهمة شاقة ومحرجة، لذا قرر المخترع “أنوبام باثاك” أن يساعد هؤلاء المرضى لأنه أدرك أن بمقدوره فعل شيء لهم.

لقد قام باختراع ملعقة “لايفوير” وهي مصممة بقوة معاكس الجسم، إذ يقيس المستشعر الموجود داخل القطعة الملحقة حركات مستخدم الملعقة، ويرسل الإشارات إلى حاسوب صغير داخل المقبض، ومن خلال قياس نسبة الارتعاش ترسل أمرا لأحد المشغلات في الداخل، فتحرك القطعة المرفقة باتجاه معاكس وبنفس قوة الارتعاش، فيثبت يد المريض ويصبح الطعام متوازنا داخل الملعقة.

لقد أجريت آلاف التشكيلات الخوارزمية على الحاسوب لتميز الحركات غير الإرادية إذ يتعلق الأمر بسرعة حركة الارتعاش وطبيعته، فيحدد الحاسوب القرار ويستجيب بالاهتزاز الملائم.

تقول “ترايسي” وهي مريضة برعاش يدعى “الرعاش مجهول السبب”، إن الجهاز مكنها من تناول طعامها بثقة وبسهولة دون الشعور بالإحراج.

 

رقاقة الأعضاء.. أثر الطبيعة على الطب

الاختراع التالي صغير الحجم بحيث لا يتجاوز حجم الخنصر، لكن تطبيقاته هائلة، إذ يطور معهد “فيس للهندسة المستوحاة من الطبيعة” التابع لجامعة هارفارد حلولا في مجالات عدة كالصحة والطاقة والعمارة والروبوتات، وقد أسس أكثر من عشرين شركة لتحويل اختراعاته إلى منتجات تجارية.

كُلف الدكتور “دونالد إمبر” مؤسس المعهد بوضع صور للمستقبل، لكن الحدود الفاصلة بين التخصصات آخذة بالانهيار والحدود الفاصلة بين الكائنات آخذة بالتلاشي، لقد استعانوا بالطبيعة وكيفية قيامها بالبناء والتصنيع واستفادوا من المبادئ البيولوجية لتطوير ابتكارات هندسية مستوحاة من الطبيعة.

رقاقة الأعضاء هو جهاز صغير بحجم شريحة الكمبيوتر وشفاف ومصنوع من مادة مرنة، وتتكون “رقاقة الرئة” من خلايا بشرية وشعيرات دموية وقناة فراغية تسمح بتدفق الهواء والدم، وتشكل مقطعا عرضيا حيا ثلاثي الأبعاد للرئة، وبالتالي يمكن محاكاة بُنية العضو ووظائفه عن طريق زراعة الخلايا الحية البشرية داخله.

صُنع الجهاز لأجل تخفيض التكلفة الباهظة في مجال الطب والتقليل من نفوق آلاف الحيوانات، بالإضافة إلى الحصول على نتائج أكثر دقة، إذ تستخدم الرقاقات في إنتاج العقاقير والمواد الكيميائية ومستحضرات التجميل والأغذية.

هذه الرقاقة واحدة من بين 165 براءة اختراع مسجلة باسم “دونالد”، وُلد الرجل ليكون مخترعا، فقد أحب العلوم في طفولته واتبع شغفه فوصل إلى مراده، وهو يعتبر الاختراع عملا جماعيا بعيدا عن الأحادية، ويتضمن الخلط والمطابقة والمزج.

تشمل الرقاقة المطورة الرئة والأمعاء والكلى والجلد، لقد أطلق المعهد شركة باسم “أميولت” لإيصال الشريحة إلى شركات تكنولوجيا الأحياء والصناعات الدوائية ومستحضرات التجميل، بالإضافة للمؤسسات الأكاديمية والمستشفيات.

 

المخترعة البارعة.. ثورة إنترنت الأشياء

“ليزا ديلوكا” ليست مخترعة عادية، لقد تقدمت بطلب أكثر من 600 براءة اختراع، وحازت على لقب المخترعة البارعة من قبل شركة IBM.

إن أكثر الاختراعات ثورية في هذا العصر هو الإنترنت التي غيرت كل جوانب حياتنا، لذا تركز “ليزا” في اختراعاتها على ابتكار البرمجيات المتعلقة بإنترنت الأشياء، وهو التحويل الرقمي للعالم المادي، حيث تعتقد “ليزا” أن كل الأشياء يمكن ربطها بالإنترنت أو ربطها بعضها ببعض، وذلك لرؤية إمكانيات المستقبل.

ولا ترى “ليزا” في ذلك ضيرا، لأن الشركة تراعي الأمان الشخصي وخصوصية الفرد، وتستطيع المخترعة من خلال تجربتها الطويلة أن تستشعر الأشياء التي من خلالها يمكن الحصول على براءة اختراع، ومن ضمن اختراعاتها التهيئة التلقائية لخادم السحابات “كلاود سيرفرز”، استنادا إلى السياق وتحديد الموارد الفوري في بيئة شبكة الحواسيب والمحادثات الفورية والتشعب.

 

لاصق خارق.. خدعة ديدان الرمال في البحر

تُعتبر الطبيعة المصدر الأول للإلهام، ومن أمثلة ذلك أن رجلا سويسريا واسمه “جورج دمسرال” لاحظ أشواكا عالقة على فراء كلبه، فأصبح مولعا بتلك الأشواك، وعند التعمق في رؤيتها لاحظ أنها مزودة بخطاطيف صغيرة، وحينها فكر “جورج” أن بوسعه تبني هذا الأسلوب وتطبيقة على المواد، وتمكن من الحصول على مثبت فعال، وهكذا أبصرت لاصقات “فليكرو” النور.

أما المخترع ومهندس الأحياء وأستاذ الطب الكندي “جيف كارب” العامل في مستشفى “بريغهام” التعليمي بجامعة هارفارد” فهو يستوحي أفكاره من الطبيعة لصنع مواد طبية، وقد كان بحاجة إلى لاصق لتشوه الحاجز البطيني عند الأطفال الرضع، إن التحدي هنا هو العمل على قلب يتحرك وينقبض ومليء بالدماء، لهذا بحث “جيف” في الطبيعة عن كائنات تعيش ضمن بيئة متغيرة ورطبة، فوجد في البحر ديدان الرمال التي تعلق بالصخور، ورغم الأمواج العاتية تبقى ثابتة، وفي اليابسة وجد الرخويات والقواقع، وكان الرابط بينها وجود إفرازات لزجة.

ومن خلال البحث وجد أن داخل تلك الإفرازات مواد طاردة للماء، فقام هو وفريق عمله خلال عشر سنوات بابتكار غراء يلتصق في البيئة الرطبة ويحقن في ثقب القلب ثم يجفف بالأشعة فوق البنفسجية لخمس ثوان.

إن منتجا كهذا لا يمكن الحصول عليه من خلال عمل فردي، فالدكتور “جيف” يحيط نفسه بفريق من مبتكري الحلول جاؤوا من ثلاثين دولة، وهم مختلفون في طرائق تفكيرهم وتخصصاتهم، فمنهم أطباء الأسنان والجراحة وعلماء الأحياء والكيمياء ومهندسون، وهذه بيئة خصبة للأفكار واختلاف الرؤى والعمل الجماعي البناء.

 

خنفساء الضباب.. استخلاص الماء من الهواء

مجموعة فتيات من مدرسة “غلين فورست” الثانوية نلن جائزة التصميم العالمي من معهد محاكاة الطبيعة، وكان اختراعهن يحمل اسم “ستيلي” ويعني باليونانية قطرة، حيث أنه يجمع الماء من الهواء قبل أن يتبخر.

لقد رغبت الفتيات بالمشاركة لمدى انسجام المسابقة مع اهتماماتهن المنصبة على مفهوم الاستدامة والبيئة، وترى الفتيات أنه ليس من الضروري على المخترع أن يكون مثاليا، لكن لابد أن يكون مؤمنا بذاته.

يقوم مبدأ عمل الجهاز على تدوير شفرات المروحة، حينها يبدأ الهواء الدافئ بالارتفاع من أسفل الغطاء وعند التقائه بالشفرات يبرد وتبدأ الرطوبة بالتكاثف على سطحها وتنساب داخل الخزان، وبعدها يبدأ نظام الري بسحبها.

لقد استوحت المخترعات الفكرة من خنفساء الضباب التي تقف على رأسها فيتكاثف الماء على جسدها ثم تشربه، أما الشفرات فاستُوحيت من أوراق الصبار؛ فهي لا تحتل مساحة، حيث يتكاثف الماء على سطحها وتظلل الأوراق نفسها بنفسها مما يحول دون خسارة الماء، أما الوعاء فصنع على غرار وردة الصحراء التي تتسع في موسم الأمطار، وقد قمن باختراع يحاكي الطبيعة والحصول على الماء من الهواء.

 

مصباح “بايسوس”.. صيد الأسماك الانتقائي

يضع “دان واتسن” جل اهتمامه في اختراع لتغيير أسلوب الصيد العرضي الذي يُعد مشكلة بحد ذاته، فهناك أكثر من 20% من كتلة الأسماك التي يقع صيدها لا تعني الصيادين، فهي من الأنواع غير المرغوبة لديهم، وليس لديهم أدوات وإمكانيات تجنبهم هذا النوع من الصيد.

تتمحور فكرة “دان واتسون” حول الضوء، فقد عكف على العمل على مصباح “بايسوس” سنوات عديدة؛ كان في البداية وحيدا لكن اليوم أصبح لديه شركاء، وهو الآن أصبح قاب قوسين أو أدنى من تحقيق هدفه، فهو يرى أن السماح للنهج الفردي في مقاربة الأشياء وإيجاد الحلول هو أسلوب حياة.

تتلخص فكرة “واتسون” في تثبيت مصباح “بايسوس” بشبكة الصيد المسماة شبكة الأمان، وعن طريق التحكم بالطول الموجي للضوء بحيث يتغير لونه -لمعرفته بسلوك الأسماك- تنجذب الأسماك للون محدد، وتخاف من الآخر، ويمكن تغير الوميض وشدة السطوع، ويوضع حيز للسمكة للهروب وهو أشبه بلافتة مخرج الطوارئ، حيث يسلط الضوء الذي يجذب الأسماك المراد اصطيادها، ويوضع لون ضوء يخيف الأنواع المراد التخلص منها، وهكذا يسيطر على ما يراد اصطياده والصيد بطريقة أفضل.

 

مصباح الفقراء الحراري

“آن ماكوزنكسي” مخترعة المصباح اليدوي المجوف هي فتاة لم تتجاوز 15 سنة من عمرها، نصفها فلبيني والآخر بولندي، سمعت من صديقتها في الفلبين أنها رسبت في الامتحان بسبب عدم قدرتها على الدراسة ليلا بسبب انقطاع الكهرباء، مما أثر فيها ودفعها لعمل مشروعها المشارك في معرض العلوم.

وتتلخص فكرة المصباح بالعمل من خلال حرارة الجسد دون حاجة لبطارية وهو يعمل بواسطة الألواح البلاتية المعروفة باسم مولدات الكهرباء الحرارية، فعند تسخين اللوح باليد مع تبريد الجانب الآخر بالمشتت الكهربائي، تتولد الكهرباء وتمر عبر الدارة فيشتعل الضوء.

لقد فازت “ماكوزنكسي” بمعرض غوغل للعلوم، وأصبحت ناشطة على منصات التواصل الاجتماعي وتحاول تسويق منتجها لأجل المحرومين، لكنها تحتاج للدعم وتحتاج لمن يساعدها بجعل المصباح أكثر سطوعا وكفاءة.

 

حامل الكاميرا “ستديكام”.. اختراع يتوج بجائزة أوسكار

أما المخترع “غاريت براون” فمن أشهر اختراعاته “ستديكام”، وهو عبارة عن حامل للكاميرا يمكن المصور من الجري والقفز وصعود الدرج مع الحفاظ على انسيابية الصورة وثباتها.

غير هذا الاختراع حياة “براون” وأصبح مصورا في هوليوود، وقد شارك المخرجين هناك في تصوير أفلامهم. في البداية قام بتصوير لقطات مستحيلة، كان النموذج الأول الذي استخدمه في تصوير زوجته وهي تصعد درج متحف الفنون في فيلادليفيا استخدم فيه عدسة ألياف بصرية.

كان وقتها مخرج فيلم “روكي” يحضر لفيلمه، وانتهى المطاف بـ”غاريت” بالعمل بالفيلم ومطاردة بطل الفيلم “سلفستر ستالوني” بكاميرته، ولاحقه الجميع بسبب اختراعه، إلا أنه بقي متوجسا من النتائج لأنها كانت آلة بدائية في وقتها وتحتاج لتعديلات.

“ستديكام” اختراع مركب، إذ تؤخذ الأجزاء الكبيرة للكاميرا وتوضع أجزاؤها على مسافة من بعضها، فالبطارية والشاشة مثلا يوضعان أسفل الكاميرا وهذا يستوجب إيجاد نقطة توازن بين البطارية والكاميرا والشاشة، وفي نقطة التوازن تركب مجموعة حلقات تمكن من حمل حلقة خارجية دون التأثير على زاوية الحلقات الداخلية، فيصبح لدينا جسم مهمل، وإذ نحن نمسك الكاميرا فلن يؤثر ذلك على العدسة، ويمكن توجيهها بواسطة الأصابع، لكن يتعين حمله، لذا توجد ذراع مزدوجة الحركة ذات نابض ضاغط مساعد وعضد ومفصل وكتف يمكن التحكم به كي يبدو أي شيء تحمله معدوم الوزن.

لقد حاز “غاريت” على جائزة الأوسكار، وأيضا تمكن من اختراع “ستديكام” لتصوير مباريات كرة القدم من الأعلى و”ديفكام” و”موبيكام”، وله باع طويل في اختراع الأدوات ذات الاستخدام الشخصي، ومنها آلة لحمل الآي باد لتصفحه في السرير، وهو عبارة عن جسر تعليق قابل للثني.

 

عين “روبرت” الإلكترونية.. قد يبصر الأعمى

يعاني “جراهام لانغفورد” من التهاب الشبكية الصبغي، وهو مرض وراثي يصيب العين ويؤدي إلى العمى، يتوجه اليوم لمستشفى “تورونتو” لتركيب عين إلكترونية اخترعها “روبرت غريمبرغ”.

تتألف الشبكية من مجموعة طبقات تسمى إحداها مستقبلات الضوء، وهي التي تحول الضوء إلى إشارات كهربائية تنقتل إلى الدماغ، وعند هؤلاء المرضى تموت هذه المستقبلات.

ألهمت “روبرت” فكرة رؤية المريض للضوء عند إدخال سلك كهربائي داخل الشبكية ورؤيته للضوء، فتبنى فكرة عمل تمكن المريض من رؤية مجموعة من الأضواء تمكنه بالتالي من رؤية صورة كاملة، وهذا ما يشبه اللوحات الرقمية في الشاشات، إذ يضع المريض نظارة مزودة بكاميرا صغيرة تصور بالأبيض والأسود وتحولها إلى إشارات كهربائية، وترسل لاسلكيا إلى رقاقة مزروعة في المريض تحتوي على 60 قرصا معدنيا، وحينها يخرج التيار من الأقراص، ويرى المريض بقعة ضوء، وما إن يضع النظارة، يبدأ بإدراك الأشياء حوله. ويحتاج هذا الاختراع لبعض التعديلات لأن نتائجه غير كافية.

يحاول “روبرت” وفريقه تطوير جهاز جديد يمكن جميع من فقدوا بصرهم من الرؤيا وسيقوم الجهاز واسمه “أوريون” بتخطي العصب البصري ليتجه فورا للدماغ، ويرى “روبرت” أنه قريبا سيقطف عدد كبير من المرضى ثمار جهده.

 

صندوق النبات.. طعام الراحلين إلى المريخ

أخيرا، قامت ناسا بإرسال المكوك “كيريوسيتي” إلى المريخ للتحقق من غلافه الجوي، والمسبار “إنسايت” لاستكشاف أرض الكوكب الأحمر.

وفي ثلاثينيات القرن الحالي، سترسل رحلات للروبوتات الآلية تمهيدا لرحلات تنقل البشر، كما يقوم المخترع “مايك ديكسون” مدير منشأ البحث في الأنظمة البيئية المتحكم بها باختراع “سلسا” وهو برنامج الزراعة للدعم المتقدم والفضاء، ويتكون من صندوق أزرق تزرع فيه أنواع من النباتات بدون تربة عن طريق نظام الحجرات.

إن التحدي الأكبر من الناحية الفنية يكمن في مدى الاعتماد على هذا النظام في أداء وظيفته وهل يمكن الاعتماد عليه لوقت غير مسمى، إذ قد تستغرق الرحلة إلى المريخ ذهابا وإيابا سنتين ونصف السنة.

وتُعدل النباتات بيئيا بدل تعديلها جينيا من خلال توفر مصادر قوية وذات كفاءة في الإضاءة، وقد توصلوا لأكبر إنتاجية في النباتات، ويمكنهم التلاعب مع البيئة وتحسين الطبيعة دون انتهاك للحرمات، لقد أنتجوا نوعا من الخس تغير لونه بفعل الضوء المستخدم كما تغير شكله وحجمه كذلك النكهة.