إنه لشعور رائع ومرعب في الوقت نفسه أن تشاهد سرباً من الروبوتات الطائرة يبني شيئاً جميلاً، أو سيارة آلية ذاتية القيادة
تتحكم بسلاسة في السرعة والاتجاهات. يصنع الإنسان تقنيات بناء مستقبلية وآلات سوف ينافس ذكاؤها الصناعي في وقت قريب ذكاءنا
«البشري الطبيعي».
ولكن إذا كانت هوليوود علَّمتنا شيئاً، فهو أن الآلات الذكية سوف
تتمرد علينا في النهاية وتستغل أجسادنا من أجل شحن بطارياتها.
نأمل أن يخضع السباق المحموم نحو التقدم العلمي لبعض
«المحاذير» الأخلاقية القوية.
وعدّد موقع HowStuffWorks بعضَ تقنيات البناء التي ستُستخدم مستقبلاً، والتي استوحى العلماء
نسبة كبيرة منها مِن طريقة عمل الحشرات كالنمل! نستعرض 9 منها في هذا التقرير.
تعد الخرسانة مادة البناء الأكثر
استخداماً في العالم، في الواقع هي ثاني أكثر المواد استهلاكاً على الأرض بعد
المياه، فكِّر في كل المنازل ومباني الشركات والجسور التي تُبنى من الخرسانة كل
عام.
تمتاز الخرسانة برخص أسعارها وقدرتها التكيفية على نطاق واسع، ولكنها عرضة أيضاً للتشققات والتشوهات تحت بعض الضغوط، مثل الحرارة الشديدة أو البرد القارس.
في السابق، كانت الطريقة الوحيدة لإصلاح الخرسانة المتشققة هي ترقيعها أو تعزيزها أو هدمها بالكامل والبدء من الصفر، ولكن لم يعد الأمر كذلك.
في عام 2010، ابتكر طالب الدراسات العليا وأستاذ الهندسة الكيميائية بجامعة رود آيلاند نوعاً جديداً من الخرسانة «الذكية»، التي «تعالج» تشققاتها ذاتياً.
وفيها يُطعّم المزيج الخرساني بكبسولات صغيرة من سيليكات الصوديوم، عندما يحدث تشقق تنفجر الكبسولات وتُحرر مادة معالجة «جيلاتينية» تصبح صلبة لملء الفراغات.
وليست هذه هي الطريقة الوحيدة التي تعمل بها الخرسانة ذاتية المعالجة، فقد استخدم باحثون آخرون البكتيريا، أو الشعيرات الزجاجية الدقيقة، أو كبسولات البوليمر الصغيرة للوصول إلى نتائج مماثلة.
وإطالة عمر الخرسانة ستكون لها فوائد بيئية ضخمة، إذ يعتبر إنتاج الخرسانة العالمي حالياً مسؤولاً عن حوالي 5% من إجمالي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في العالم.
النانومتر هو جزء من مليار جزء من المتر، أي أنه متناهي
الصغر.
يصل سُمك لوح الورق إلى 100,000 نانومتر، وتنمو أظافر أصابعك بمعدل
1 نانومتر تقريباً كل ثانية.
حتى إن عرض شريط الحمض النووي (DNA) في الخلية 2.5
نانومتر، لذا قد يبدو وجود مواد بناء بمقياس «النانومتر» مستحيلاً، ولكن
باستخدام التقنيات المتطورة مثل «الطباعة الحجرية للحزمة الإلكترونية»، نجح العلماء
والمهندسون في تصنيع أنابيب من الكربون يبلغ سمك جدرانها 1 نانومتر فقط.
عندما ينقسم جسيم أكبر إلى أجزاء أصغر على نحو متزايد تزداد نسبة
مساحة سطح الجسيم إلى كتلته.
وهذه الأنابيب النانونية الكربونية تتمتع بأعلى نسبة قوة إلى الوزن
من أي مادة أخرى على سطح الأرض، ويمكن أن يمتد طولها لأكثر من مليون ضعف عن
سمكها.
كما تمتاز الأنابيب النانونية الكربونية بخفة الوزن والقوة، لذا
يمكن دمجها في مواد البناء الأخرى، مثل المعادن والخرسانة والخشب والزجاج، لإضافة
المزيد من الكثافة والقوة.
ويجرّب المهندسون حالياً أجهزة استشعار نانومترية يمكنها قياس
الضغوط داخل مواد البناء والتعرف على التشققات ومواطن الكسر المحتملة قبل حدوثها.
لعقود من الزمن حلم المهندسون الكيميائيون بمادة بناء تجمع بين قوة
ومتانة المعدن ونقاء الزجاج الشفاف.
ويمكن استخدام هذا «المعدن النقي» في بناء ناطحات السحاب
ذات الجدران الزجاجية التي تتطلب دعماً داخلياً أقل.
وبإمكان المباني العسكرية الآمنة أيضاً تركيب نوافذ معدنية شفافة
رفيعة منيعة ضد أقوى نيران المدفعية. وفكِّر أيضاً في أحواض الأسماك الوحشية التي
يمكن بناؤها بتلك المادة.
منذ ثمانينات القرن الماضي بدأ العلماء تجربة نوع جديد من الخزف
مصنوع من خليط من الألومنيوم والأكسجين والنيتروجين.
يوضع مسحوق الألومنيوم تحت ضغط هائل، ويُسخَّن لأيام عند درجة
حرارة 2,000 مئوياً، ويُصقل أخيراً لإنتاج مادة نقية مثالية تشبه الزجاج، ولكن
بقوة الألومنيوم.
تستخدم هذه المادة، التي
تُعرف بـ «الألومنيوم الشفاف» (ALON)، بالفعل في الأغراض العسكرية لصناعة نوافذ المدرعات والعدسات
البصرية.
الهلام الهوائي أحد أقل المواد كثافة على سطح الأرض، وهو مادة صلبة
تشبه «الفوم» تحتفظ بشكلها بالرغم من كونها خفيفة مثل الهواء.
بعض الأنواع تكون كثافتها أكثر من الهواء بثلاثة أضعاف فقط، ولكن
عادة ما تكون كثافة الهلام الهوائي أثقل من الهواء بمقدار 15 ضعفاً.
قد تعتقد أن الهلام مادة سائلة، مثل هلام الشعر، ولكن الهلام
الهوائي مصنوع عن طريق إزالة السائل من المادة الهلامية. وكل ما يتبقّى هو
السيليكا التي يمثّل الهواء 90% إلى 99% من بنيتها.
لا وزن للهلام الهوائي تقريباً، ولكن يمكن ضغطه إلى ألواح رقيقة من
ألياف الهلام الهوائي. وفي المشروعات الإنشائية تتمتع ألياف الهلام الزجاجي بقدرات
«عزل فائقة».
البنية المسامّية تجعل من الصعب على الحرارة اختراقه. في
الاختبارات أظهرت ألياف الهلام الهوائي قدرات عزل تفوق الألياف الزجاجية التقليدية
أو الفوم، بمقدار ضعفين إلى أربعة أضعاف.
وبمجرد أن يُصبح سعره معقولاً فسوف ينتشر استخدام ألياف الهلام
الهوائي في مجال الإنشاءات على نطاق واسع.
تُصنّع شركة اسمها Moving Color قرميد زجاجي زخرفي مطلي بطبقة تلوّن حراري «تتوهج» عند حدوث تغيير في درجة حرارة السطح.
في درجة حرارة الغرفة العادية يكون القرميد أسود لامعاً، ولكن عندما
تلمس القرميد أو تسقط عليه إضاءة مباشرة أو مياه دافئة تتحول الألوان مثل أضواء
الشفق القطبي إلى الأزرق والوردي والأخضر.
ومن أروع استخدامات هذا القرميد أحواض الاستحمام متغيرة اللون.
يعتبر النمل الأبيض من أمهر البنّائين في الطبيعية وأكثرهم إبداعاً، بدماغ بحجم حبّة الرمل يعمل إلى جانب مئات الآلاف من رفاقه لبناء هياكل طينية ضخمة ومعقدة.
مئات الآلاف من رفاقه لبناء هياكل طينية ضخمة ومعقدة.
واستحوذ النمل الأبيض على انتباه باحثي الروبوتات في جامعة
هارفارد، وذلك لأن الحشرات لا تأخذ أوامرها من بعض مهندسي النمل الأبيض. كل واحد
في سرب النمل يعمل على نحو منفرد وفقاً لقواعد سلوكية مبرمجة جينياً.
ومعاً، يتمكن هذا السرب من الأفراد أحادية التفكير من إنشاء أعمال
إبداعية ضخمة من الطين.
وبإلهام من النمل الأبيض، صمّم الباحثون في مجموعة أبحاث النظم ذاتية التنظيم بجامعة هارفارد روبوتات
إنشا صغيرة مبرمجة للعمل معاً في سرب.
بإمكان الروبوتات السير على أربع عجلات، ورفع قالب الطوب وتسلق
الجدار ووضع القالب في المكان الشاغر.
لديهم أجهزة استشعار لرصد وجود روبوتات أخرى وقواعد لإفساح الطريق
لبعضهم البعض.
ومثل السرب، لا أحد «يتحكم» بهم، ولكنهم مبرمجون على
بناء تصميم معين بشكل جماعي.
أخيراً أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد خياراً شائعاً، إذ تبيع شركة Makerbot آلات مكتبية أنيقة (بسعر معقول تقريباً) يمكنها طباعة ألعاب بلاستيكية أو مجوهرات أو قطع غيار أو أطراف صناعية بشكل كامل ثلاثي الأبعاد.
ولكن ماذا لو أردت طباعة شيء أكبر.. كمنزل مثلاً؟!
الإجابة هي «نعم». أطلقت شركة معمارية هولندية مشروعاً عاماً فنياً طموحاً يهدف إلى بناء منزل بطباعة ثلاثية الأبعاد.
ولكن أولاً، اضطروا إلى بناء واحدة من أكبر الطابعات ثلاثية
الأبعاد في العالم، تُسمّى Kamermaker أو «صانعة
الغرف».
وباستخدام نفس مصدر المواد البلاستيكية للطابعات الثلاثية الأبعاد
الأصغر حجماً، تمكنت الطابعة Kamermaker من طباعة مكونات
بلاستيكية كبيرة «تشبه الليغو»، يمكن تجميعها لتصبح غرفاً فردية في
المنزل. ثم تُقفل تلك الغرف معاً مع مراعاة التصميمات الخارجية للمنزل المصمم،
ليصبح مثل المنزل الريفي الهولندي التقليدي.
تُسلّط الأضواء على شركة جوجل بفضل سيارتها ذاتية القيادة، ولكن ما جدوى السيارات الذكية إذا كان لا يزال
يتعين عليها السير على الطرق «الغبية»؟!
إحدى الأفكار الجديدة المثيرة هي طريق يعمل بمثابة شاحن للسيارات
الكهربائية. وصممت شركة نيوزيلندية بالفعل «لوحاً كهربياً» كبير يمكنه
شحن سيارة كهربائية متوقفة لاسلكياً.
والخطوة التالية هي تضمين تقنية الشحن اللاسلكي في أسطح الطرق
الفعلية، بحيث يمكن إعادة شحن السيارات الكهربائية أثناء سيرها، ولا تبقى هناك
حاجة لمحطات إعادة الشحن.
ثاني أكسيد الكربون المنبعث من محطات توليد الطاقة والسيارات هو أكبر مصدر لغازات
الاحتباس الحراري من صنع الإنسان. في كل عام، نضخّ أكثر من 30 مليار طن مكعب من
ثاني أكسيد الكربون إلى الهواء الجوي، لتسريع الآثار الضارة لظاهرة الاحتباس
الحراري العالمي.
وبينما يجري قطاع الطاقة تجاربه من أجل حصر أو «عزل»
انبعاثات ثاني أكسيد الكربون تحت الأرض، نجح فريق من الباحثين في معهد ماساتشوستس
للتقنية في استخدام خميرة معدلة
وراثياً لتحويل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى مواد بناء صلبة من الكربون.
ومثل فريق هارفارد، الذي استوحى فكرة الروبوتات من النمل الأبيض،
استلهم باحثو معهد ماساتشوستس للتقنية فكرتهم أيضاً من الطبيعة، وهذه المرة من رخويات «أذن
البحر».
بإمكان «أذن البحر» تحويل ثاني أكسيد الكربون في
المحيطات والمعادن إلى كربونات الكالسيوم لبناء أصدافها الصلبة مثل الصخر.
