تنضم ييل إلى مركز جديد تموّله المؤسسة الوطنية للعلوم ويركز على فهم اضطرابات الجريان والتحكم فيها، وهي مشكلة تؤثر في أنظمة تمتد من المحيطات والغلاف الجوي إلى مفاعلات الاندماج والمركبات الفضائية. وسيجمع تعاون TEMPEST، البالغة منحته 30 مليون دولار والمتمركز في جامعة ولاية ميشيغان، بين النظرية والحوسبة والذكاء الاصطناعي والتجارب لتطوير نماذج تنبؤية لتطبيقات ذات عواقب مهمة.
حقائق أساسية
- أعلنت المؤسسة الوطنية للعلوم منحة بقيمة 30 مليون دولار لمركز TEMPEST في 26 أغسطس.
- يرمز TEMPEST إلى «استكشافات تحويلية في الفيزياء متعددة الظواهر وهندسة الاضطرابات العلمية».
- سيتمركز المركز في جامعة ولاية ميشيغان ويضم باحثَي ييل آنا غيلبرت وراجيت مانهار.
- يهدف التعاون إلى بناء نماذج تنبؤية لاضطرابات الجريان في العالم الواقعي والعتاد الحاسوبي اللازم لتشغيلها.
ما الذي يعنيه ذلك للجامعات والباحثين؟
ينشئ TEMPEST جهداً بحثياً عابراً للمؤسسات يربط الفيزياء والرياضيات والهندسة والذكاء الاصطناعي. ويشمل دور ييل العمل في الذكاء الاصطناعي والتعلّم الآلي المستندين إلى الفيزياء، وقرارات البيانات التجريبية، وبُنى الحوسبة، فيما سيربط الباحثون في أنحاء المركز بين النظرية والتجارب والحوسبة في مسائل اضطرابات الجريان.
يجمع المركز باحثين من ييل، وجامعة ولاية ميشيغان، وجامعة بايلور، وجامعة أوبورن، وجامعة روتشستر، وجامعة ولاية سان خوسيه، وجامعة تكساس إيه&إم في كوربوس كريستي. وتُدرج مختبرات لوس ألاموس الوطنية، ومختبرات سانديا الوطنية، ومختبر لورنس ليفرمور الوطني، وباسيفيك فيوجن، وجنرال أتوميكس كشركاء غير ممولين.
ماذا سيفعل تعاون TEMPEST؟
سيسعى TEMPEST إلى فهم اضطرابات الجريان والتحكم فيها في ظروف العالم الواقعي، حيث قد تتفاعل تأثيرات فيزيائية متعددة عبر مقاييس مختلفة. وسيُدمج باحثوه النظرية والحوسبة وتقنيات الذكاء الاصطناعي والتجريب لإنشاء نماذج تنبؤية لتطبيقات تكون فيها المعالجة الموثوقة لاضطرابات الجريان مهمة.
لطالما كانت اضطرابات الجريان مشكلة غير محلولة في الفيزياء. ويمكن للحالات الدراسية المعيارية عزل مائع عادي وهندسة بسيطة وتأثير فيزيائي واحد، مع فصل بين المقاييس الكبيرة الحاملة للطاقة والمقاييس الأصغر التي تتبدد فيها الطاقة. وفي هذه الظروف، يمكن لاضطرابات الجريان أن تُظهر إحصاءات عامة، ويمكن للمحاكاة أن تستخدم قواعد عامة للمقاييس غير المحلولة.
لا تتبع كثير من البيئات العملية والمتطرفة هذه الظروف المبسطة. إذ يمكن أن تعمل المجالات المغناطيسية والإشعاع والكيمياء وتأثيرات مقياس الجسيمات معاً في ظواهر مثل اضطرابات الجريان في مفاعل الاندماج، والتدفق حول مركبة فضائية تعود إلى الغلاف الجوي، واضطرابات الجريان في نجم يحتضر. ويستهدف عمل المركز معالجة هذا المشهد الأكثر تعقيداً.
كيف ستسهم ييل في المركز؟
ستقود آنا غيلبرت، أستاذة الإحصاء وعلوم البيانات باسم جون سي. مالون في كلية الآداب والعلوم بجامعة ييل، عملاً يوصف بأنه حلقة وصل المركز في الذكاء الاصطناعي والتعلّم الآلي. وستعمل مجموعتها مع علماء الرياضيات لترجمة السمات القابلة للإثبات للأنظمة الفيزيائية إلى قيود للنماذج، واستخدام البيانات لتحديد نتائج قد تستحق مزيداً من البرهنة.
كما ستعمل مجموعة غيلبرت مع التجريبيين بشأن البيانات الواجب جمعها ومقدار القياس اللازم لكي تكون القياسات ذات معنى. وعبر التطبيقات، سيشمل العمل التحليل والقياس المرجعي والتحقق والتصديق على الأساليب الحاسوبية والتقريبات الرياضية، إلى جانب دمجها مع النتائج التجريبية.
سيركز راجيت مانهار، أستاذ الهندسة الكهربائية & الحاسوبية وعلوم الحاسوب باسم جون سي. مالون في كلية ييل للهندسة، على آلات قادرة على تشغيل النماذج. وستستكشف مجموعته بُنى حوسبة، تشمل رقائق بلا ساعة صُممت بالتوازي مع الخوارزميات ذات الصلة لاستخدام جزء من الطاقة التي يتطلبها العتاد الحالي.
لماذا يهم تحسين نمذجة اضطرابات الجريان؟
يقول العلماء إن زيادة فهم اضطرابات الجريان يمكن أن تدعم تحديات في العلوم والهندسة. وتؤدي اضطرابات الجريان دوراً في حركة الطاقة، وانتشار الملوثات والحرارة عبر المحيطات والغلاف الجوي، وحركة الموائع في مصانع المعالجة الكيميائية، وسلوك البلازما في البيئات المتطرفة.
لا يقتصر الهدف المعلن على تطوير نماذج، بل تطوير نماذج وعتاد يمكن الوثوق بهما لأنهما مبنيان على الفيزياء ذات الصلة. ويربط هذا التركيز عمل المركز في الرياضيات والتجارب والذكاء الاصطناعي والعتاد.
الأسئلة الشائعة
ما هو تعاون TEMPEST؟
TEMPEST، وهو اختصار لـ«استكشافات تحويلية في الفيزياء متعددة الظواهر وهندسة الاضطرابات العلمية»، مركز للعلوم والتكنولوجيا تموله المؤسسة الوطنية للعلوم ومتمركز في جامعة ولاية ميشيغان. وسيجمع باحثين في الفيزياء والرياضيات والهندسة والذكاء الاصطناعي لفهم اضطرابات الجريان والتحكم فيها.
كم بلغ تمويل TEMPEST؟
أعلنت المؤسسة الوطنية للعلوم منحة بقيمة 30 مليون دولار لمركز TEMPEST في 26 أغسطس. ويدعم التمويل عمل المركز بشأن النماذج التنبؤية لاضطرابات الجريان في العالم الواقعي ومقاربات الحوسبة المرتبطة بها.
