تغطي المياه قرابة 70% من مساحة الأرض وهي تضم العديد من الموارد والجوانب غير المكتشفة بعد، ومن هنا تبرز أهمية استخدام الروبوتات تحت الماء من أجل تعزيز عمليات الاستكشاف ودعم أنشطة الصيانة ومراقبة الحياة الحيوية والعناصر الجيولوجية تحت الماء.
وقد اكتسب التواصل اللاسلكي تحت الماء اهتماماً كبيراً في السنوات الأخيرة بصفته محركاً مهماً لعديد من التطبيقات في المجالات البيئية والتجارية والمدنية. وإن تطوير التقنيات الموثوقة وعالية السرعة في مجال التواصل تحت الماء يعد أمراً ضرورياً لإطلاق العنان للاستخدامات تحت المائية والمساعدة في تعزيز المعرفة والتطور في مجالات مهمة مثل علم المحيطات وتربية الأحياء المائية وقطاع الدفاع. ومع التقدم التكنولوجي المستمر، يمكن لهذه الشبكات إحداث نقلة نوعية في فهمنا الحالي لعالم المحيطات وكيفية الاستفادة منه.
ومع ذلك، يبقى التواصل اللاسلكي للروبوتات تحت الماء تحدياً كبيراً نظراً إلى أن ترددات الراديو المستخدمة عادةً في الاتصالات الأرضية لا تنتشر جيداً في الماء وبالتالي تُستخدَم طرق تواصل أخرى مثل الصوت والضوء والحث المغناطيسي.
ومن جانبه، يؤدي مركز بحوث الروبوتات المستقلة دوراً ريادياً في تسخير الموارد المائية الوفيرة في الأرض والمساهمة بشكل كبير في تطوير أنظمة التواصل تحت الماء، كما نجح المركز في نشر العديد من الأوراق البحثية والمقالات في مجلات علمية مرموقة وعروض تقديمية ضمن مؤتمرات عالمية، كما طور نموذجاً أولياً لمودم متعدد الاستخدامات تحت الماء وسجل ثلاث براءات اختراع رسمية، ومنها براءة اختراع بعنوان "الأنظمة والأساليب والوسائط المقروءة حاسوبياً للتجزئة الآلية للشبكات ضمن نظم الاتصالات الصوتية تحت الماء"، بالإضافة إلى براءة اختراع اعتُمدت من وكالة براءات الاختراع والعلامات التجارية في الولايات المتحدة.
وتتمثل التقنيتان الرئيسيتان التي طورها مركز بحوث الروبوتات المستقلة فيما يلي:
المودم المائي العالمي المعرف برمجياً (UniSDM)
يشكل هذا المودم بنية متعددة التطبيقات تُستخدَم للتواصل تحت الماء من خلال أساليب تواصل متعددة مثل الصوت والحث المغناطيسي والضوء وموجات الراديو، مما يوفر مرونة عالية للمصممين والمتخصصين في المجال. كما يمكن لنظام المودم هذا التبديل بسهولة بين نمط الضوء السريع والصوت بعيد المدى ونمط الحث المغناطيسي عالي الكفاءة، بالإضافة إلى إمكانية دمج هذه الأنماط باستخدام الضوء أو الراديو لمزامنة أجهزة الإرسال الصوتية، مما يساهم في تعزيز نطاق وإنتاجية النمط الصوتي وحماية الحياة البحرية من الضجيج الذي تتسبب به أنشطة التواصل. ويساهم نظام UniSDM في التعامل مع قضايا رئيسية مثل زيادة التكلفة وتنسيق أنماط العمل، وقد أثبتت الاختبارات ارتفاع الأداء وازدياد سرعة الاستجابة وتحسن مستوى كفاءة استهلاك الطاقة. وتجدر الإشارة إلى أنه تم تصميم وتطوير نموذج أولي متكامل لهذا المودم.اقرأ المزيد عبر الرابط:
2. إطار إدارة التجزئة التلقائية للشبكات في أنظمة التواصل الموجودة في أجهزة التواصل تحت المائية
تبرز الحاجة لوجود استراتيجيات خاصة لإدارة الشبكات، وذلك بهدف تعزيز كفاءة الروبوتات تحت المائية في مشاركة الوسائط الصوتية المحدودة وبطيئة الانتشار. وصُمم في هذا البحث حلاً معنياً بالتجزئة التلقائية للشبكات بهدف تخصيص موارد الاتصال بكفاءة لكل جهاز تواصل موجود ضمن الشبكة تحت المائية، وذلك بما يتناسب مع متطلبات الشبكة ومعدل الحركة فيها. ونتيجة لذلك، تمكنت الشبكة تحت المائية من تلبية العديد من التطبيقات ذات متطلبات الاتصال المختلفة، والتي أظهرت أداءً أفضل بكثير. وبالاستفادة من هذا البحث متعدد الوسائل، تم توسيع إطار إدارة الشبكات تحت المائية ليشمل الاتصالات التعريفية من خلال القنوات البصرية والمغناطيسية. وقد ظهر أن الاعتماد على الشبكات متعددة الوسائل يساهم في رفع مستوى أداء الاتصالات تحت المائية على نحو كبير، حيث تحقق طرق التواصل المختلفة تكاملاً فيما بينها لتلبية العديد من التطبيقات ذات المتطلبات المختلفة، ومن جانب آخر، يتكيف النظام مع الظروف تحت المائية ليضمن كفاءة إدارة الحركة وإنشاء المسارات وتخصيص الموارد لأنظمة إنترنت الأشياء تحت المائية.اقرأ المزيد عبر الرابط:
التجزئة التلقائية للشبكة في أنظمة إنترنت الأشياء تحت المائية متعدد الوسائل (MM-IoUT)
التجزئة التلقائية للشبكات لتخصيص الموارد في أنظمة الاتصالات الصوتية تحت الماء
وقد حصلت هذه الورقة البحثية على جائزة أفضل ورقة بحثية في النسخة الرابعة من مؤتمر البلقان الدولي للاتصالات والشبكات في سبتمبر 2021.
وقاد فريق التواصل تحت الماء التابع للمركز البروفيسور إنريكو ناتاليزيو، كبير الباحثين للمشاريع الخاصة، والبروفيسور إيان أكيلديز، عضو المجلس الاستشاري في مركز بحوث الروبوتات المستقلة، كما ضم الفريق د. إيغور زيلين، باحث رئيسي، والدكتور أسامة بشناق، باحث أول، وأرتم غوروديلوف، مهندس أبحاث في مجال الاتصالات متعددة الوسائط.
وبفضل جهود الفريق الاستثنائية، سيساهم مركز بحوث الروبوتات المستقلة في تعزيز منظومة البحث والتطوير في هذا المجال الواعد وترسيخ دوره باعتباره محركاً رئيسياً في مجال التواصل تحت المائي، ومن المؤكد أن المركز سيساهم أيضاً في تعزيز الدور القيادي لأبوظبي والإمارات العربية المتحدة على الساحة العالمية في مجال شبكات التواصل اللاسلكية تحت الماء.
تهانينا لمركز بحوث الروبوتات المستقلة على هذا الإنجاز الرائع، ونتطلع قدماً إلى المزيد من الإنجازات في المستقبل!
