“الصين الذكية”.. أشواط كبرى في ميادين الزراعة والطاقة والاتصالات

يتغير العالم بوتيرة سريعة وينعدم فيه الأمن طرديا، ويتمثل أكبر التحديات التي يواجهها العالم في إطعام الأعداد المتزايدة من السكان، على كوكب تزداد درجة حرارته، وقد يصل عدد السكان إلى 9 مليارات نسمة بحلول 2050.

في هذا الفيلم الذي عرضته الجزيرة الوثائقية بعنوان “الصين الذكية.. عالمنا المتغير”، يصحبنا الدكتور “جوردان نيول”، وهو مهندس طب حيوي وعالم في الذكاء الصناعي، ويأخذنا في رحلته إلى الصين لفتح الأبواب المغلقة لأحدث المختبرات، هناك يرى كيف يستعيد العلم مكانه، وكيف يواجه العلماء الصينيون التحديات العالمية التي تواجه جميع الدول الصناعية.

مخازن المحاصيل الخارقة.. ثلاجة تحوي مكونات إطعام العالم

في الصين توجد ثلاجة كبيرة تحوي كل المكونات اللازمة لإطعام العالم، وفيها مخازن معلومات جينية لنصف مليون صنف من المحاصيل، ويعمل على هذا المشروع أكثر من 50 ألف عالم صيني، وتمهد المعلومات الطريق للعلماء لتطوير عشرات من الأصناف ستنمو في التربة التي اجتاحتها مياه البحر.

ويستخدم العلماء هذه المعلومات الجينية لتطوير محاصيل خارقة تنمو في بيئات قاسية، فالأرز الخارق المحوّر هو نتاج لجهود “لي زيكانغ” الذي أفنى عقدا في الوراثة الجزيئية، ففي 2018 أصدر الشيفرة الوراثية لأكثر من 3 آلاف صنف من الأرز، وهو أكثر المحاصيل المستهلَكة في العالم.

ثلاجة كبيرة تحوي كل المكونات اللازمة لإطعام العالم، ففيها مخازن معلومات جينية لنصف مليون صنف من المحاصيل

كما يكتسب عمله أهمية كبيرة لدرجة أن “بيل غيتس” طلب منه شخصيا إنجازه. يقول “لي زيكانغ” متحدثا عن ذلك: زار مختبري، وسألني هل أنت مستعد لمساعدة المزارعين الفقراء حول العالم؟ فقلت حسنا، أعتقد أن العلماء الجيدين يجب أن يمتد نفعهم للآخرين، إنه صاحب رؤية استثمر أمواله في فعل الخير.

ففي الستينيات فاز العالم الأمريكي “نورمان بورلاوغ” بجائزة نوبل، لتهجينه محاصيل نمت نموا أسرع من المعتاد، بكميات ماء وأسمدة أقل، وهو ما عرف بالثورة الخضراء. ويستخدم “لي زيكانغ” وفريقه علم الوراثة لفتح آفاق جديدة للثورة الخضراء، إذ يعمل على مطابقة الحمض النووي للأرز، لكي يتحدى الظروف الزراعية القاسية، وقد نجح فريقه في تغطية 95% من هذه الخصائص.

تعديل الجينات.. محاصيل تقاوم قسوة الظروف البيئية

دفيئة “لي زيكانغ” هي مناخ مذهل، وهي بيئات سكنية من أكثر الصحاري سخونة إلى أكثر المستنقعات ملوحة، حيث كل بيئات العالم تحت سقف واحد، من أجل زراعة الأرز في بيئات معادية كالتربة الحمضية والدرجات القصوى لمعرفة أي الأنواع تتكيف بشكل جيد. ففي فحص تَحَمُّل الملح يعدل تركيز الملح يوميا، ويوضع تسلسل الحمض النووي، لتحديد الجينات ذات السمة الواحدة.

هناك برنامج ذكاء صناعي مصمم لهذا الغرض، يحوي 12 مليار رمز حمض نووي في كل صنف أرز، ويحدد أنماطا تصطف فيها الاختلافات الجينية المسماة “سنبس”، وهذه المرة الأولى التي يجري فيها تحليل هذه النسبة الضخمة من صنف واحد بهذا التفصيل، مما أحدث ثورة في تطوير الأرز.

تجارب ناجحة في الصين لزراعة الأرز في بيئات معادية كالتربة الحمضية والمالحة والجافة

يستخدم الأرز 50% من إجمالي المياه العذبة في الصين، أما في دفيئة “لي زيكانغ”، فقد لجأ العلماء إلى البيانات لتطوير أرز يحتاج إلى كمية صغيرة من المياه التي تحتاج إليها الأصناف التقليدية.

هذه المحاصيل الخارقة يمكنها الازدهار في مثل هذه الظروف البيئية القاسية، فقد جمع العلماء المعلومات الجينية لتربية 75 صنفا من الأرز الخارق الصديق للبيئة، وسيكون لها تأثير بالغ وطويل الأمد على إنتاج الأرز الصيني، فكمية السماد والمياه والمبيدات الحشرية أقل، مع مقاومة أكبر للجفاف والملوحة والقلوية والحرارة والبرودة والأمراض والحشرات.

ولا يؤثر تغير المناخ على الأمن الغذائي فحسب، بل هو أساسي لأمن الطاقة أيضا، فقد ارتكزت نهضة الصين على الفحم والغاز، ولا تزال البلاد تستهلك حوالي ربع طاقة العالم، لكن علماء الصين يتجهون إلى مصدر طاقة بديل، يوفر إمكانات غير محدودة؛ إنها الشمس.

صحراء غوبي.. خلطة سحرية لصناعة الطاقة الشمسية

في أنحاء الصين حوالي 10 ملايين كيلوواط من الطاقة الشمسية تضرب الأرض كل ثانية، وهذا أكثر من 3 آلاف ضعف الطاقة المنتجة عالميا. وقد شهد السباق للاستفادة من الشمس في صحراء غوبي شيئا ملحميا يرتفع من الرمال وكأنه الخيال العلمي، ويشبه مدينة فضائية، وهو أكبر حقل طاقة شمسية في العالم.

لكن من عيوب الطاقة الشمسية التقليدية انخفاض الطاقة عند الغروب، وإلا لكانت محطة غوبي قادرة على إنتاج الطاقة بواقع 24/7 حتى بعد الغروب، فطريقة توليد الطاقة هنا تقع بتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حرارية مستقرة، ثم توليد الكهرباء، لذا فهي أكثر استقرارا من الطاقة الكهروضوئية والرياح.

الهيلوستات أو ألواح الطاقة التي تركز ضوءها على برج فيه ملح سائل ينقل الحرارة إلى توربينات تولد الكهرباء

يبلغ عدد ألواح الطاقة (الهيلوستات) 12 ألفا، ويتكون كل واحد منها من 353.3 مترا مربعا من المرايا، ويبلغ العدد الإجمالي 420 ألف متر مربع، فالمرايا على مد البصر، وجميعها موجهة على برج يبلغ ارتفاعه 260 مترا، ومن أجل الحفاظ على تركيز الضوء ابتكر الفريق خوارزميات حاسوبية دقيقة تجعل المرايا تتبع الشمس طوال اليوم.

لكن الخلطة السرية التي تجعل هذه التكنولوجيا ثورية هي شيء ليس عالي التقنية، لكنه هو سبب قدرتها على توليد الطاقة طوال اليوم.. إنه الملح، إذ تُضخ 30 ألف طن من الملح في البرج، فتسخنه أشعة الشمس المركزة إلى 565 درجة، ثم يستخدم هذا المزيج شديد الحرارة، لغلي الماء وتحويله إلى بخار يحرك التوربينات الضخمة.

وتنتج المصفوفة 2.4 غيغاواط، وهي كافية لتشغيل نصف مليون منزل، وباستخدام المزيد من المرايا، وثاني أوكسيد الكربون الأكثر كثافة من البخار، ستبلغ درجات الحرارة 700 درجة، فتتولد طاقة أكثر بنسبة 20%، ويمكن لهذه الطاقة المركزة توليد ربع كمية الطاقة المستهلكة عالميا بحلول 2050.

نمور سيبيريا.. مفترس مهدد بالانقراض تنقذه التكنولوجيا

إحدى القوى الدافعة وراء الابتكارات العلمية في الصين تسمى الحضارة البيئية، أي الحفاظ على التوازن بين الإنسان والطبيعة، ويتربع على قمة أولوياتها استخدام التكنولوجيا لحماية أندر حيوانات العالم، في الصين. وقرب الحدود مع روسيا وكوريا الشمالية، يقع موطن نمور “آمور”.

في التسعينيات كان يعتقد أن عدد هذه النمور السيبيرية قد انخفض إلى 12 فقط، وتحافظ الحيوانات المفترسة كالنمور على توازن النظم البيئية بأكملها، لذا يجب إنقاذها لمصلحة الكائنات الحية، بما في ذلك البشر، وبفضل بعض التقنيات المتطورة، فسوف تتجول هذه النمور في الصين ثانية.

تطوير نظام ذكاء اصطناعي لمراقبة للحياة البرية في الغابات الصينية

يعتمد العلماء مجموعة من التقنيات المتطورة -منها شبكة الجيل الخامس والذكاء الصناعي- لإنشاء نظام مراقبة للحياة البرية، هو الأول من نوعه، في أكثر البيئات قسوة وبعدا عن البلاد، وتعتبر الكاميرات ذات الأشعة تحت الحمراء أداة مهمة لمراقبة النمور، وقد وضعت 3 آلاف كاميرا في مساحة 15 ألف كيلومتر مربع، وتحتوي على نظام الملاحة “جي بي إس” (GPS) وتصويرا عالي الدقة.

وقد أنشئت لهذا الغرض بنية تحتية للاتصالات، إذ ترسل الهوائيات الموضوعة على الكاميرات مقاطع التصوير إلى أبراج اتصالات من شبكات الجيل الرابع والخامس، ثم إلى خوادم شركة وسائط محلية تراقب النظام بحثا عن أي مشكلة. ويعمل الناس هنا على مدار الساعة للتأكد أن المعلومات والخوادم تعمل بشكل جيد، والتأكد من وصول مقاطع الفيديو إلى السحابة، والدخول إليها فورا.

وباستخدام الذكاء الصناعي أصبح تمييز النمور عن غيرها أسهل، وحتى تمييز كل نمر على حدة، ومكان وجوده ووجود الفريسة. كما تسجل أجهزةُ استشعار منفصلة بعضَ البيانات كحالة المناخ والتربة، وهناك خطط لتسجيل أصوات الغابة. وكذلك سيمنع ممارسة الصيد الجائر للحفاظ على توازنٍ بيئي لا مثيل له. واليوم لدينا 30 نمرا في الصين.

ميكانيكا الكمّ.. إنترنت آمن عن طريق الأقمار الصناعية

في قلب هذا الطموح توجد الأكاديمية الصينية للعلوم، وهي مجموعة معاهد أبحاث رائدة في العالم، وفيها 50 ألف باحث في 100 معهد للبحث، وتقف الأكاديمية وراء عشرات المشاريع الرائدة في العالم، مثل المراصد الضخمة (التلسكوبات)، ومختبرات الجسيمات المتطورة، وذلك لتعزيز الابتكار.

فقد نشر باحثو الأكاديمية في العام الماضي أكثر من نصف الأوراق العلمية الدولية الكبرى التي احتلت المرتبة الثانية في جامعة هارفارد، أحدها أحدث ضجة عالمية، واستخدم أكثر العلوم تعقيدا لجعل حياتنا الرقمية غير قابلة للقرصنة.

قمر صناعي يعمل بمبدأ التشابك الكمي فيحافظ على سرية الاتصالات وضمان عدم اختراقها

ففي 2017 أنجز فريق صيني شيئا مذهلا، لقد نقل المعلومات من الأرض إلى الفضاء، فعند تغيير المعلومات المخزنة على جسيم واحد من الضوء على الأرض، ينعكس هذا التغيير فورا في جسيم على قمر صناعي. إنها تجربة مدهشة تضع الصين في ريادة أحد أكثر المجالات الفيزيائية إثارة وصعوبة، إنها ميكانيكا الكم.

هذه التجارب المذهلة على فيزياء الجسيمات قادت الفريق إلى تجربة في 2017 باستخدام القمر الصناعي الكمي لإجراء مكالمة غير قابلة للاختراق مع زملائه في النمسا عبر سكايب، وهي خطوة لابتكار شبكة إنترنت كمية آمنة تماما، من شأنها أن تجعل معاملاتنا المالية وبياناتنا الشخصية آمنة، حتى من أكثر القراصنة عزما وتصميما.

وباستخدام سلسلة من الجسيمات دون الذرية الموجهة بعناية؛ يمكن إنشاء سلسلة من الآحاد والأصفار ومفتاح تشفير، لكن الطريقة التي تجعل الشفرة غير قابلة للقرصنة هي وضع الجسيمات في كلا الموضعين في آن واحد، وهذا ما يسمى التراكب الكمي، كأن ترمي قطعة عملة في الهواء، وترى الصورة والكتابة معا.

إنها خاصية غريبة وهشة للغاية استُخدمت لتأمين البيانات في مكالمة الفيديو العابر للقارات، واليوم تستخدم هذه التقنية لتامين أكبر شبكات الاتصالات الكمية في العالم، وهي أكثر التقنيات استشرافا للمستقبل، إنها بداية الإنترنت الكمية.

فمنذ 2016 استخدمت البنوك والإدارات الحكومية أكثر من ألفي كم من أسلاك (كيبلات) الألياف الضوئية المشفرة الكمية بين بكين وشنغهاي لتأمين البيانات الحساسة. فتلك المكالمة مع النمسا ستجعل الإنترنت الكمي ينطلق حقا، بلا حاجة للكابلات، فالقمر الصناعي سيكون الطريق الآمن من الاختراق في المستقبل. وهذه ستكون مهمة شركات التكنولوجيا العالمية لتأمين الإنترنت والاتصالات من الاختراق.

تقنيات النانو.. تكنولوجيا خفيفة تعادل حواسيب العالم

أُعلنت ميكانيكا الكم بوصفها واحدة من أربعة مشاريع علمية عملاقة في الصين منذ 2005، وبدأت ركيزة أخرى تؤتي ثمارها في الطاقة الخضراء الجديدة، وهي تقنية النانو التي تكسب الطاقة الشمسية زخما بكونها رخيصة ومتوفرة، ويعمل العلماء على ابتكار خلايا شمسية خفيفة ومرنة بواسطة تكنولوجيا النانو، يمكن لصقها على أي مكان، ثابت ومتحرك.

خلايا شمسية خفيفة ومرنة تستعمل تكنولوجيا النانو في توفير أكبر قدر من الطاقة الشمسية

فالبروفسكايد (طبقة صغيرة من البلورات، كل منها 1/1000 سُمْك شعرة الإنسان) تُخلط بسائل لتشكيل نوع من الحبر الشمسي، وتجبر الطاقة المنبعثة من الإلكترونات على ترك مواقعها حول الذرات، ويمكن توجيه الإلكترونات الحرة لإنشاء تيار كهربائي. المواد متاحة ورخيصة، وتكلفة المعدات منخفضة، واليد العاملة والكلفة الهندسية منخفضة، والكفاءة غير مسبوقة.

ومما يثير الدهشة والإعجاب إصرار فريق من الباحثين الصينيين على ابتكار الحاسوب الكمّي، ليكون صالحا للاستخدام في الصين، ففيه تحتوي الرقاقة على 24 جسيما تسمى الكيوبات، وجميعها في حالة تراكم كمّي على درجة 273 تحت الصفر، وما يجعل هذه الشريحة مدهشة هو تشابك مكوناتها، ومن الناحية النظرية يمكننا إجراء 16 مليون عملية حسابية في آن واحد.

رقاقة إلكترونية تحتوي على ما يسمى الكيوبات يمكنها مستقبلا أن تفوق قدرة كل حواسيب العالم مجتمعة

وعندما يصل عدد الكيوبات إلى 50 فيمكننا إنشاء حاسوب كمّي أقوى من جميع حواسيب العالم مجتمعة. ويرى الفريق أنهم يستطيعون صنع واحد في العامين المقبلين، وبهذا يمكن للحوسبة الكميّة أن تحدث ثورة في المجالات التي تستخدم الرياضيات المعقدة، كالتعلم الآلي وعلم الجينوم والتشفير.

تقنية “كريسبر”.. تعديل وراثي في خدمة الغذاء العالمي

يستخدم العلماء في الصين بعضا من أفضل التقنيات للتغلب على مشاكل الجوع العالمي، ففي هذا المشروع محاصيل غير تقليدية، فراولة أقوى وطماطم أفضل وغيرها كثير، لم تستنبت بالطرق التقليدية، بل جميعها متحولات غُيّر حمضها النووي باستخدام أحد أكثر فروع العلم الحديث إثارة، وهي تقنية “كريسبر” للتعديل الوراثي.

فقد نشرت الصينُ في السنوات الماضية عن تقنية “كريسبر” في المجال الزراعي ضعفَ عدد الأوراق العلمية التي نشرتها أمريكا، وكانت العالِمة “غاوو” مؤلفة لعدد منها، وهي من أوائل العلماء الذين استخدموا هذه التقنية لإعادة برمجة الحمض النووي للنبات.

وفي 2013 نجحت صناعة أول نبتة معدلة وراثيا بواسطة تقنية “كريسبر”، وكانت الأرز، وبعد إثبات قدرتها على النجاح تصدرت “غاوو” عناوين الصحف. ثم استخدمت تقنية “كريسبر” لإزالة جينات القمح التي تجعله عرضة للعدوى الفطرية التي تسمى البياض الدقيقي، وهي سابقة أولى في العالم.

في 2013 تم صنع أول نبته معدلة وراثيا بواسطة تقنيه كريسبر للتعديل الوراثي

ويُحوَّل المحصول المراد تحويره لمادة مهروسة الخلايا، وتضاف بعد ذلك شفرة وراثية صناعية مطابقة للحمض النووي المراد تعديله، وعندما يجد هذا الحمض توأمه فإنه يثبت عليه، ويقوم إنزيم اسمه “كاس 9” بقطع الحمض النووي، ليشفي الجزء المستهدف بشكل مثالي، بعد ذلك تزرع المادة المهروسة لتصبح نباتات جديدة.

ومن المحتمل أن تضاعف تقنية كريسبر الزراعة العالمية لأربع مرات لتصل لأكثر من 600 مليون دولار في عام 2025. وتعتبر الصين من أكثر الدول التي فهمت هذه التكنولوجيا تماما، وطبقتها على الفور لتواكب زيادة السكان في العالم ومحدودية الأراضي الصالحة للزراعة.

وتعمل “غاوو” وبقية العلماء الصينيين على حل المشكلات التي تواجه عالمنا، إنهم يتطلعون إلى الابتكار العلمي لتلبية حاجات العالم من حيث الطعام والطاقة، ولجعل البيانات آمنة، وللحفاظ على علاقتنا بالعالم الطبيعي، وذلك بطريقة ملهمة.

وتسير الصين بخطوات سريعة، جنبا إلى جنب مع الدول العظمى، فقد أثبتت أن الطموح مسألة وقت فقط، وهذا ما أوضحته الابتكارات الحديثة والسياسة الداعمة والاقتصاد المتنامي. لقد حان الوقت للتغيير.