تعكس زيادة مستوى الوعي لدى الجيل الجديد.. أبحاث طلابية علمية تلامس احتياجات المجتمع

علي المالكي: جهاز لتنبيه السيارات من الغرق

محمد حكيم: نشر ثقافة البحث العلمي في المدارس

ماجد البرغش: روبوت لفرز النفايات بالأماكن العامة

شاهين حسن: تنقية المياه الصناعية من الرصاص

محمد الشمري: أجهزة استشعار لتطوير نظام المواصلات

عرض طلاب المدارس من مختلف المراحل، أبحاثهم العلمية خلال الأسبوع الوطني للبحث العلمي والابتكار 2023، والذي أقيم بمركز قطر الوطني للمؤتمرات، وقد شملت الأبحاث جميع المجالات حيث قدم الطلاب نحو 244 مشروعًا منها 160 مشروعًا لطلبة المرحلة الإعدادية والثانوية، و84 مشروعًا لطلبة المرحلة الابتدائية في مختلف المجالات العلمية والإنسانية، وجميعها شاركت في التصفيات النهائية، حيث جرى تكريم الفائزين بالمراكز الثلاثة الأولى في ثماني فئات لجميع المراحل التعليمية لمسابقة البحث العلمي والابتكار 2023.

وقد برهنت الأبحاث المشاركة نضج الطلبة ووعيهم باحتياجات المجتمع والأفراد، خاصة أن جزءا كبيرا منها يتعلق باحتياجات المجتمع وعالجت مواضيع بيئية، فنية، تقنية، علاجية وطبية مختلفة تعكس زيادة مستوى الوعي بأهمية البحث العلمي لدى الطلبة.
وعرضت مدرسة الخور النموذجية للبنين، قسم الحوسبة وتكنولوجيا المعلومات، البحث القائم على التنبيه من خطر الغرق، قدمه الطالبان علي المالكي، ومحمد حكيم، وإشراف الأستاذة ليلى محمد الطويق.

حوادث غرق السيارات
وفي هذا السياق، قال الطالب علي المالكي إن الفكرة جاءت عندما شعرنا بالمشكلة في فصل الشتاء بعد نزول الأمطار بغزارة مما أدى إلى حصول حوادث غرق لبعض السيارات وتعرض أصحابها لخسائر مادية نتيجة عدم تنبيههم لإخراج سياراتهم من المواقف قبل ارتفاع منسوب المياه والوصول لمحرك السيارة. 
وأضاف: لاحظنا أنه للحد من هذه المشكلة يجب أن نجد نظاما ذكيا يقوم بإرسال تنبيه قبل وصول المياه المحركات السيارات، وفي سبيل جمع البيانات حول المشكلة قمنا بالقراءة والاطلاع عبر الشبكة العنكبوتية وبعض المجلات العلمية العالمية، وقمنا بالذهاب لأحد المواقف وتطبيق نموذج مصغر يحاكي النموذج الذي نقوم بتصميمه مع الشركة. كما تم عمل مقابلات مع مهندسين من شركة مبادرة للاطلاع على الأسباب والحلول المقترحة للمشكلة وإمكانية تطبيقها.
وأوضح أنهما اتبعنا المنهج التجريبي «حيث قمنا بتصميم مجسم مصغر عن الفكرة باستخدام قطعة بلاستيكية وورق القصدير وربطها بالأسلاك ومصباح كهربائي وقمنا بتجربتها على إحدى السيارات ولاقت الفكرة استحسان الإدارة. ثم تم التواصل مع شركة مبادرة للمقاولات وقامت بتبني الفكرة حيث قام المهندسون بمساعدتنا في تركيب حساسات المياه وقمنا بربطها مع نظام خاص للاتصال مع صاحب السيارة المعرضة للخطر، حيث ترسل الحساسات في حال ملامستها للمياه إشارات إلى النظام الخاص بالاتصال فيتم اجراء مكالمة طارئة لصاحب السيارة ليقوم بتحريك سيارته».
كما أوصت اللجنة بتوسيع الفكرة وتطبيقها في جميع السيارات لتفادي أي خسائر عند هطول الأمطار.

توزيع نشرات توعية
من جهته، قال الطالب محمد حكيم إن بحثه يهدف إلى إضافة وسيلة جديدة وفعالة في السيارات للحد من حوادث الغرق، وتأمين المواطنين على سياراتهم في الوقت المناسب وتقليل الأضرار المادية والمعنوية من خلال استخدام التكنولوجيا الحديثة في حل مشكلة أصحاب السيارات.
كما يهدف البحث إلى تصميم نظام خاص للاتصال بأصحاب السيارات لتأمين سياراتهم والحد من الخسائر الناتجة عن الغرق.
وأضاف: تأملنا كثيرا في المشكلة وأسباب حدوثها وفكرنا في مواجهتها واقترحنا عددًا من الحلول تتضمن توزيع نشرات توعوية للسائقين بطريقة التعامل مع السيارة في حال غرقها في مياه الأمطار.
وأكد أنّ المشاركة في الأسبوع الوطني للبحث العلمي والابتكار يسهم في نشر ثقافة البحث العلمي لدى الطلاب منوها بحرص المدارس على إكساب طلبتها مهارات البحث العلمي وتعزيزها وتمكينهم وتدريبهم عليها منذ وقت مبكر.

فرز النفايات
كما عرض طلاب مدرسة محمد بن عبدالوهاب الثانوية للبنين بحثا علميا قائما على استخدام الروبوت في جمع وفرز النفايات في الأماكن العامة، قدمه الطالبان حمد عبدالله الحول وماجد برغش وإشراف الأستاذ صلاح هيكل.
وقال ماجد برغش إن هدف البحث العلمي هو جمع النفايات وتصنيفها بالأماكن العامة ومناطق التجمعات والجماهير أثناء الأحداث والفعاليات المتنوعة التي تستضيفها دولة قطر وتحقيق رؤية الاستدامة للدولة. موضحا أن استخدام الروبوتات في جمع وفرز النفايات بالأماكن العامة سيحل العديد من المشاكل البيئية ويوفر بيئة نظيفة ومستدامة من خلال جمع النفايات وتصنيفها، وحول التحديات التي تواجه البحث أوضح أن هناك تحديات في اختيار شكل وحجم الروبوت لكي يتناسب مع جميع الأماكن إلى جانب القدرة على التحكم في الروبوت ذاتيا أو يدويا، كما أن بنية الروبوت يجب أن تكون قوية وتتحمل الظروف البيئية القاسية، فضلا عن أن الروبوت يجب أن يتحرك في كل الاتجاهات وأن يميز الألوان لكي يتمكن من بفرز النفايات.
وأضاف أن التكلفة الإجمالية لجهاز الروبوت بعد التجارب ستكون ما يقارب 4000 ريال قطري.

صناعة تكرير النفط
وقال الطالب شاهين حسن من مدرسة الدوحة الثانوية للبنين إن بحثه العلمي قائم على برنامج روبوت معالجة المياه الصناعية من الرصاص الناتج من شركات البترول ذاتيا وتحويلها الى مياه صالحة للزراعة المائية العامودية داخل دولة قطر.
وأوضح أن دولة قطر تعاني من مشكلة وجود الرصاص في المياه الناتجة عن الصناعات المختلفة، مثل صناعة تكرير النفط، ومن هذه المشاكل تلوث التربة والمياه الجوفية وهو ما يؤدي إلى انخفاض الإنتاجية الزراعية بسبب المواد السامة التي تتخلص منها الوحدات الصناعية بطرق خاطئة، مما يؤثر على خصوبة التربة، وكذلك التغيير المناخي حيث يعتبر التلوث أهم مسببات الاحتباس الحراري فضلا عن التأثير على الحياة البرية حيث يؤدي التلوث الصناعي إلى تدمير الموائل الطبيعية للعديد من الحيوانات والنباتات.
وأضاف: نتوقع من بحثنا هذا أن يحسن طرق تنقية المياه الصناعية من الرصاص وأن يرفع الكفاءة ويقلل تكاليف المعالجة وبعض التكاليف الأخرى، مثل تكاليف تخزين المياه بسبب كفاءة المعالجة.
وحول النتائج المستخلصة من خلال تحليل البيانات قال: وجدنا أن ICP-OES جهاز المياه الصناعية تحتوي على نسبة رصاص بمقدار 0.9 غرام لكل لتر، وهي نسبة عالية جداً، وعند تنقية هذه المياه الصناعية من خلال الروبوت واستخدام حمض الكبريتيك عالي النقاوة بتركيز 1.5 مول، وهو التركيز الأنسب بعد إجراء 16 تجربة وبالإضافة إلى قيام الروبوت بعملية الفلترة من خلال التناضح العكسي بغشاء بوليمر حمض الأكريليك فكانت تحتوي المياه المعالجة على نسبة رصاص بمقدار 0.01 مليغرام لكل لتر، وبالمقارنة مع مياه الشرب التي تم فحصها في نفس الجهاز والتي كانت تحتوي على نسبة رصاص بمقدار 0.01 ميلغرام لكل لتر ونستنتج من خلال مقارنة هذه النتائج بأن بحثنا حقق الأهداف المرجوة منه لتنقية المياه الصناعية من الرصاص.

الذكاء الصناعي
وقال الطالب محمد الشمري من مدرسة ابن تيمية الثانوية للبنين إن مشكلة الاختناقات المرورية دعته للبحث عن حلول لهذه المشكلة من خلال توظيف الذكاء الصناعي للحد من مشاكل الإختناقات المرورية، وذلك بمشاركة زميله الطالب المعتصم بالله بشار، مبينا أن حل مشكلات حركة المرور والاستفادة من أجهزة الاستشعار يترتب عليه منفعة كبيرة على نظام المواصلات العامة، سواء كانت سيارات الأجرة أو خدمات النقل العام من حيث تزويد هيئات المواصلات في عدة مدن بالمعلومات حول الوقت الفعلي لتزويد الجمهور بتنبؤات دقيقة عن الوقت المتوقع لبلوغ وجهاتهم.

تجارب عالمية
وأكد الشمري أن بحثه تضمن تجارب بعض الدول والمدن العالمية في استخدام الذكاء الصناعي لحل مشاكل الاختناقات المرورية، مثل مدينة لوس أنجلوس في ولاية كاليفورنيا الأمريكية والتي تأتي في صدارة المدن التي تعاني مشكلات المرور والازدحام في الولايات المتحدة، لدرجة أن التقديرات تشير إلى أن مواطني لوس أنجلوس يقضون 120 ساعة سنويا داخل سياراتهم في خضم الفوضى المرورية لذلك تم استخدام منظومة للذكاء الاصطناعي من أجل المساعدة على تخفيف حدة الازدحام المروري في شوارع المدينة حيث قاموا بتجهيز منظومة للذكاء الاصطناعي يمكنها استيعاب أنماط الحركة المرورية في المدينة على مدار عام كامل بوساطة البيانات التي حصلوا عليها من 11 ألفا و 160 جهاز استشعار منتشر على الطرق الرئيسية في الولاية. وجرى تغذية منظومة الذكاء الاصطناعي بهذه البيانات من أجل التنبؤ بالحركة المرورية وأماكن الاختناقات ومتوسطات سرعات السيارات على الطرق.

المصدر: العرب القطرية