فاز خوسيه فيلهو، طالب الدكتوراه في جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية (كاوست)، بمسابقة التصميم الدولية (InnovateFPGA) لعام 2022، التي تنظمها شركة إنتل و تيراسك، وبرعاية شركات تقنية رائدة أخرى مثل مايكروسوفت، وأنالوغ ديفايزز ، وأرو إليكترونكس، ماكنيكا، وماوزر إليكترونكس، وديجي-كي إليكترونكس.

يشار إلى أن مسابقة(InnovateFPGA) هي مسابقة تصميم عالمية تسعى إلى إلهام العلماء والباحثين لتطوير مشاريع عن الاستدامة باستخدام تقنية (Intel® FPGAs)، وهي مصفوفات حاسوبية قابلة للبرمجة الميدانية من تطوير شركة إنتل، يمكن للمستخدم برمجتها لتنفيذ عملية منطقية واحدة أو أكثر. وشارك في هذه المسابقة ما يقرب من 260 فريقًا من جميع أنحاء العالم لتطوير تطبيقات سحابية تعمل على هذه المصفوفات وتطرح حلولاً جديدة لتقليل التأثير البيئي والطلب على موارد كوكبنا.

يعمل الطالب فيلهو مع البروفيسور خالد نبيل سلامة، أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسب الآلي في كاوست، في أبحاث الأجهزة والنماذج الأولية ونظرية الاتصالات. ويستخدم مشروعه الفائز، "طب المرجان"، تقنية التغذية التلقائية للشعاب المرجانية، وهو جزء من تعاون ناجح مع الدكتورة راكيل بيكسوتو، الأستاذ المشارك في علوم البحار في كاوست.

يقول فيلهو: "استطعنا الفوز بهذه البطولة بسبب قدرتنا على الجمع بين تقنيات الاتصال السحابي ورؤية الحاسب الآلي ومصفوفات (Intel® FPGAs) لتوفير حل أنيق لمعالجة مشكلة فعلية على أرض الواقع".

تتمثل هذه المشكلة التي تمت معالجتها في ارتفاع درجات حرارة المحيط الأمر الذي يتسبب في ظاهرة ابيضاض بعض الشعاب المرجانية. تحدث عملية الابيضاض عندما يطرد المرجان الطحالب التكافلية التي تعيش في أنسجته وتعتبر ضرورية لبقائه على قيد الحياة. 

الحل الذي صممه فريق خوسيه هو نظام آلي يمكنه توصيل المعززات الحيوية المرجانية (البروبيوتيك) في البيئة البحرية ومراقبة فعاليتها على المدى الطويل. تُظهر الدراسات المعملية أن بعض الكائنات الحية الدقيقة المفيدة للشعاب المرجانية (BMCs) يمكنها وقف عملية ابيضاض المرجان ومساعدته على التعافي.

يستخدم خوسيه وحدة المصفوفات الحاسوبية(FPGAs) لجمع البيانات من الكاميرات وأجهزة استشعار درجة الحرارة والبيانات البحرية المختلفة. ثم يستخدم تقنية الذكاء الاصطناعي (AI) لتحديد درجة ابيضاض المرجان بدقة واتخاذ قرار سريع لنشر المعززات الحيوية المرجانية. يتم تشغيل هذه التجربة بالطاقة الشمسية بالقرب من الشاطئ ويمكن إرسال البيانات بتقنية ال 4G إلى معالجات مايكروسوفت (Microsoft Azure) لتحليل عملية إعادة التأهيل وإدارتها. وستتسمح التقنيات السحابية بالتحكم في نشر المعززات الحيوية المرجانية وتقييم تأثيرها من أي مكان في العالم.

A KAUST marine scientist manually administers probiotics to corals in the Red Sea. Photo: KAUST

يقول فيلهو: "درجة الحرارة هي أحد العوامل التي تؤثر على ظاهرة ابيضاض المرجان. لذلك، نعمل على دراسة مرحلة الابيضاض للتعرف على درجة الحرارة الفعلية التي تحدث فيها هذه الظاهرة. وقد يوفر استخدام هذه الأجهزة والتقنيات السحابية معلومات مهمة عن الوقت المناسب لنشر المعززات الحيوية المرجانية (البروبيوتيك)". 

تم تمويل هذا المشروع بواسطة كاوست من خلال "برنامج تمويل ترجمة الأبحاث" في الجامعة، يقول البروفيسور كيفين كولينز، نائب رئيس كاوست للابتكار: "يعمل قسم الابتكار في كاوست مع باحثين وعلماء يتطلعون إلى تطوير حلول متميزة لأهم التحديات العالمية. وتعتبر البرمجيات والأجهزة المتخصصة التي يستخدمها خوسيه إضافات مهمة إلى "طب الشعاب المرجانية" الذي أسسته البروفيسورة بيكسوتو، وسيساعد ذلك في تطوير هذه التقنية بحيث تكون جاهزة للتطبيق على نطاق واسع ".

وهذه ليست المرة الأولى التي يحصد فيها خوسيه جائزة أثناء وجوده في كاوست. حيث سبق أن حصل على جائزة العميد (2022) في برنامج الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسب الآلي في كاوست، والتي تُمنح لطلبة مختارين للتميز الأكاديمي من كل برنامج. وفي عام 2021 ، حصل خوسيه على المركز الأول في مسابقة تصميم "لوحة الدوائر المطبوعة" (PCB)، التي نظمتها PCBWay ، الشركة الرائدة عالميًا في تصنيع ألواح (PCB).