لماذا تهم الذكاء السربي للمركبات الفضائية المستقلة

حتى وقت قريب، كانت الطريقة السائدة لتصنيع آلة متحركة، سواء كانت طائرة أو مركبة فضائية أو غواصة، هي تصميمها جنبًا إلى جنب مع الأنظمة الميكانيكية الراسخة. في الآونة الأخيرة، ظهرت فكرة “البيونيكس”، حيث تحاكي التصاميم الاصطناعية الكائنات الحية، خاصةً في الخصائص مثل الشكل والحركة. يمكن أن يتجسد ذلك في تقليد اليعسوب لإنشاء طائرات دقيقة، أو أيدي بشرية للروبوتات، أو بناء مركبات تحت الماء على شكل مخلوقات بحرية.

يساعد هذا النهج على الاستفادة من مليارات السنين من عملية التطور التي قامت بتحسين الأشكال والهياكل لتناسب ظروفًا محددة، عادةً مع اتجاه قوي نحو كفاءة الطاقة والمرونة التي تكافح التصاميم الهندسية الاصطناعية لمضاهاتها.

تسعى ورقة علمية جديدة إلى دفع هذه الفكرة إلى الأمام، كتبها باحثون في جامعة بكين وأكاديمية الصين لنظام الفضاء والابتكار. يجادل الدراسة بأن مفهومًا جديدًا يُسمى الذكاء البيونيكي الشامل (EBI) يمكنه تمكين الأنظمة الاصطناعية بشكل أكبر من خلال نقل آليات التطور التي صقّلت على مدى مليارات السنين، خاصةً لتطبيقات الفضاء.

نُشرت في مجلة الطيران الصينية¹ تحت العنوان “Thoughts on extensive bionics intelligence in aerospace field”.

البيونيكس مقابل البيونيكس الشامل

سبب أن الأنظمة المعقدة تتخذ تدريجيًا إلهامًا أكثر من الأنظمة البيولوجية هو أنه كلما زادت تعقيدها، يواجه تصميمها نفس المشكلات التي تواجه الكائنات الحية:

• يحتاج شبكة معقدة من المكونات المختلفة إلى العمل معًا بسلاسة.
• تتطلب الظروف والبيئات المتغيرة تكيفًا سريعًا.
• “ظهور وظائف متطورة على مستوى عابر للماكرو في غيابها في المكونات الفردية، تتطور بشكل منظم داخل بيئات ديناميكية.”

“البيونيكس هو أخذ كائن حي محدد كموضوع وتقليد ميزاته المميزة، لتحقيق توافق عالي بين الأنظمة الاصطناعية والكائنات الطبيعية في الصفات الفيزيائية، وخصائص الحركة، وسيناريوهات التطبيق. السعي إلى التشابه النهائي بين الكائن الاصطناعي والكائن الطبيعي هو الفكرة الأساسية للبيونيكس.”

يمكن لهذا أن يخلق تصاميم شبيهة بالحيوانات مثيرة للاهتمام، مثل، على سبيل المثال، تصميم شبيه بالمانتا لطائرة بدون طيار تحت الماء من Northrop Grumman (NOC ) (اتبع الرابط لتقريرنا عن تلك الشركة).

ومع ذلك، فإن هذا النهج محدود أيضًا لأنه يمكنه فقط تقليد الكائنات الحية. لا يمكنه تحسين التصميم كثيرًا، وفي النهاية سيقيدها التصميم الذي كان منطقيًا للهيكل البيولوجي الهش، وليس ما يمكن أن يكون تصاميم مستوحاة من الحياة، مع مراعاة مزايا المواد الاصطناعية.

ولهذا يُنظر الآن في النهج الجديد “البيونيك الشامل”. فهو لا يقلد النتيجة النهائية (الكائنات الحية) فحسب، بل أيضًا العمليات التي أنشأتها، والتي قد تؤدي أو لا تؤدي إلى نتائج مماثلة عند تطبيقها على الأنظمة الاصطناعية.

“البيونيك الشامل يتحرر من عقلية “المطابقة واحد لواحد” النمطية (على سبيل المثال، تصميم أسماك روبوتية فقط عن طريق تقليد الكائنات السابحة أو طائرات بدون طيار بنسخ الحيوانات الطائرة). يستكشف أنماطًا بيولوجية متعددة في الطبيعة، بما في ذلك الأنماط الشكلية، والأنماط الهيكلية، والأنماط السلوكية، وأنماط التفكير، والأنماط التنظيمية، وأنماط السرب، ثم يستخلص منهجيات عامة تُطبق على الأنظمة الاصطناعية.”

المصدر: Chinese Journal of Aeronautics

تطبيق البيونيك الشامل

بشكل عام، يسعى الذكاء البيونيكي الشامل (EBI) إلى دمج العديد من المجالات العلمية في مدرسة جديدة للهندسة والتصميم:

• التطور البيولوجي (ظهور الذكاء في الطبيعة)،
• الأسس المادية وآليات معالجة المعلومات في علم الأعصاب (الأساس العصبي للذكاء)
• علم الإدراك (التجليات الأساسية للذكاء)،
• علم النفس (التجليات المتقدمة للذكاء) يدمج النظريات متعددة التخصصات لتشكيل إطار نظري وتكنولوجي للعلم الذكي.

ومن المتوقع أن يكون هذا ذا صلة خاصة بالأنظمة المستوحاة من الطبيعة والذكاء السربي، لا سيما التطور المستقبلي للمركبات الفضائية المستقلة والذكية وأنظمة الفضاء.

“تقدم الكائنات الأكثر تعقيدًا نماذج قيّمة. على سبيل المثال، تُظهر الشبكة العصبية الموزعة والإدراك المرن للأخطبوطات ذكاءً لا مركزيًا وقدرات حل المشكلات بشكل تكيفي، مما يوفر رؤى جديدة لتصميم أنظمة غير مأهولة ذات استقلالية عالية.”

يمكن للـEBI أيضًا أن يضيف قيمة إضافية من خلال دمج أكثر من تصميم في آن واحد، مما يجعله أكثر قدرة على إنشاء “نظام بيئي” لطائرة بدون طيار أو روبوت مقارنةً بالتقليد الواحد لواحد للبيونيكس التقليدي.

سيسهل ذلك التكامل متعدد التخصصات للأنظمة والأهداف المتعددة، متجاوزًا النهج البيونيكي الأبسط السابق الذي أسفر حتى الآن عن نتائج مختلطة فيما يتعلق بنشر الأدوات الوظيفية.

“تقنية الـEBI تكسر ظاهرة عزل الأنواع في عمليات التعلم البيولوجية، متخليةً عن أساليب النقل البسيطة والخشنة مثل “تقليد الأسماك تحت الماء”، “استنساخ الطيور في الطيران”، و“تقليد الذئاب على الأرض”.

المصدر: Chinese Journal of Aeronautics

يقدم الباحثون سلسلة من الأمثلة حيث يمكن أن يكون هذا النهج ناجحًا، بما في ذلك للذكاء السربي:

• سلوك تجميع الطيور لتنسيق طائرات بدون طيار متعددة (نطاق تقليد واسع).
• خوارزمية تجميع الأسماك لتحسين التحكم في تشكيلات الأقمار الصناعية (تجاوز حدود الأنواع).
• استكشاف نظام السرب غير المأهول (تمكين التكامل متعدد التخصصات).
• تقليد مبادئ الأنظمة العصبية البشرية لمحاكاة وكلاء إدراكيين شبيهين بالبشر بقدرات التفكير والتعلم. (التركيز على مفهوم الذكاء)

الذكاء البيونيكي الشامل للفضاء

EBI للإدراك البيئي

تستفيد الكائنات الحية من الرؤية المستقطبة للملاحة، وتجنب المفترسين، والصيد، والاتصال. كما أنها أنشأت العديد من أشكال الرؤية والحواس التي يمكن تطبيقها على التصاميم الاصطناعية:

• طبق مختبر أبحاث سلاح الجو الأمريكي أنظمة العين المركبة على الصواريخ الجوية قصيرة المدى، مما يتيح قفل الهدف بسرعة بواسطة الباحثين.
• نُشر نظام العين المركبة الاصطناعية المنحنية CurvACE على الطائرات بدون طيار لتجارب قياس المسافة القصيرة، وتعقب الأهداف، وتثبيت الصورة.
• الكشف الفلكي بالأشعة السينية واسع المجال عبر تقنية عين الكركند للتركيز على الأشعة السينية التي طورتها المراقبة الفلكية الوطنية للأكاديمية الصينية للعلوم (NAOC).
• تقليد تسلسلات النبضات غير المتزامنة للحيوانات باستخدام شبكة عصبية اصطناعية للإبلاغ عن تغيرات الضوء إلى الدماغ، مما يساعد في التقاط الديناميكيات عالية السرعة.

EBI للحوسبة المتكاملة

استخدمت أبحاث من جامعة تسينغوا شبكة عصبونية تلافيفية مبنية على مصفوفة الميمريستور لتحقيق كفاءة طاقة أعلى بمرتبتين من وحدات معالجة الرسومات (GPUs) عند معالجة الشبكات العصبية التلافيفية (CNNs).

وبالمثل، يمكن للحوسبة النيورومورفية مثل شريحة داروين III النيورومورفية من جامعة تشجيانغ دعم أكثر من 2 مليون خلية عصبية و100 مليون مشبك على شريحة واحدة، مما يقترب من عدد الخلايا العصبية في الحيوانات البسيطة.

يمكن لهذا التقليد لعلم الأعصاب الحيواني أن يصل إلى مستوى الترانزستور، باستخدام ترانزستورات نيورومورفية من أسلاك نانوية سيليكونية تحاكي اللدونة العصبية عبر أفلام سيليكات صلبة مذوبة مدمجة بأيونات.

EBI لاتخاذ القرار الفردي

بشكل عام، يقع اتخاذ القرار المستقل تحت قيود الحوسبة والتخزين والموارد أكثر من الذكاء المركزي الذي يمكنه الوصول إلى الحواسيب الفائقة أو الحوسبة السحابية.

يمكن للـEBI استخدام الخوارزميات الجينية، وتحسين سرب الجسيمات، ومُحسّن الذئب الرمادي، وخوارزميات سرب الأسماك الاصطناعية لتحديد الحركات، والاتجاهات، والإجراءات، وما إلى ذلك، للروبوتات والطائرات بدون طيار.

يتماشى ذلك مع التحول من الأصول الفضائية التي تُدار مركزيًا إلى الأنظمة المستقلة التي يجب أن تتخذ قرارات مفيدة بموارد طاقة، وعرض نطاق، وحوسبة، وإشراف بشري محدودة.

يمكن حتى تطوير نموذج دوبامين مستوحى من البيولوجيا لاتخاذ القرار المستقل في الروبوتات، حيث ينظم الدوبامين الدافع والمكافأة، كما في أدمغة البشر.

EBI للتحكم التعاوني

يعتمد ما يُسمى “الذكاء السربي” على ظهور سلوك جماعي ذكي ومعقد وتنسيق، على الرغم من الذكاء المحدود للمكونات الفردية. تُظهر أسراب الأسماك، وتجمعات الطيور، وسرب النحل هذه القدرة.

يمكن لهذا التحكم التعاوني المستوحى من الطبيعة والذي يفتقر إلى عقد مركزية ثابتة أن يمكّن أسراب المركبات الفضائية من العمل دون هياكل اتصالات صلبة، مما يعزز القدرة على الصمود أمام سيناريوهات غير متوقعة مثل غياب أو فشل الأفراد.

EBI لنظرية الألعاب العدائية

كأحد تطبيقات الأسراب الاصطناعية والبيونيكس هو في مجالات الاتصالات والدفاع، فإن القدرة على الهجوم أو مقاومة الهجمات أمر مهم.

يجعل ذلك سلوكيات المجموعات البيولوجية مثل قطعان الذئاب التي تصطاد بشكل تعاوني أو أسراب الأسماك التي تتجنب الإحاطة مثيرة للاهتمام بشكل خاص. يمكن أن يعزز ذلك كفاءة المجموعة على حساب مكونات فردية من السرب، مثل التضحية بفرد واحد لتأمين هروب الآخرين، مشابهًا لمفترٍ قوي يصطاد الأفراد الأضعف داخل مجموعة الفريسة.

EBI والذكاء الاصطناعي وتقنيات الفضاء

جعل تقنيات الفضاء قابلة للتكيف

التطور السريع للذكاء الاصطناعي يجعل الذكاء البيونيكي الشامل أكثر أهمية لتطبيقات الفضاء. كما أن الأهمية المتزايدة بسرعة لتقنيات الفضاء، بفضل الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام، تجعل من الضروري تعزيز استقلالية المركبات الفضائية.

“تفرض القدرات الأربعة الرئيسية لـ’الوصول إلى الفضاء، واستخدام الفضاء، وتطوير الفضاء، واستكشاف الفضاء’ متطلبات أعلى على الأنظمة الفضائية الجديدة، بما في ذلك أنظمة النقل الفضائي، والبنية التحتية الفضائية، والتصنيع الفضائي، وأنظمة استكشاف الفضاء العميق، وأنظمة التطوير.”

مثاليًا، ستدمج أنظمة الفضاء المستوحاة من الذكاء الاصطناعي عدة قدرات:

• نظام متكامل للإدراك والذاكرة والتفكير واتخاذ القرار باستخدام الـEBI.
• يخلق الذكاء السربي سلوكيات عالمية معقدة من قواعد محلية بسيطة ويحافظ عليها مستقرة ومتوقعة.
• إعادة هيكلة ديناميكية للاتصال العصبي للتكيف مع سيناريوهات جديدة وتجاوز حدود مجموعات البيانات التدريبية الأولية.

المصدر: Chinese Journal of Aeronautics

تسريع تطوير الـEBI

يجادل الباحثون بأنه لتسريع تطوير واعتماد الذكاء البيونيكي الشامل، يجب اتخاذ عدة خطوات.

الأولى هي إنشاء قاعدة بيانات كاملة للذكاء الحيوي. سيكون من الضروري معالجة وتصنيف كميات كبيرة من بيانات الملاحظات البيولوجية، وتحسين قواعد بيانات الذكاء الحيوي تدريجيًا. بهذه الطريقة، سيضمن توحيد البيانات البيولوجية المتنوعة قابلية استخدامها للنمذجة الحاسوبية وتصميم النماذج الأولية الفيزيائية.

بمجرد إنشاء هذه القاعدة الشاملة للذكاء الحيوي، سيكون من الممكن اختيار أهداف التقليد الأكثر توافقًا مع المهمة بسرعة. سيظل ذلك يتطلب مطابقة أهداف البشر أيضًا، وهو ما قد لا يكون بسيطًا.

“الصعوبة التقنية الرئيسية هي إنشاء آليات ربط دقيقة توافق المزايا البيولوجية المعقدة مع مهام الهندسة الخاصة بالمهمة، مع تجنب التبسيط المفرط أو فقدان الجوهر الوظيفي.”

بعد ذلك، سيتعين إنشاء آليات تطورية سريعة لتحقيق تدريب مرن للبيئات والمشكلات الجديدة. سيتطلب ذلك أيضًا دمج تقنيات الإدراك والتحكم البيونيكي الشامل.

بمجرد اتخاذ جميع هذه الخطوات، يجب أن يكون مجال الـEBI قادرًا على المساهمة في استكشاف الفضاء العميق المستقل، وتنسيق الروبوتات المتعددة خارج الأرض، وأنظمة الأقمار الصناعية المعرفة بالبرمجيات، مما يدفع تحسينات قفزة في ذكاء الأنظمة الجوية غير المأهولة.

الاستثمار في الذكاء غير المأهول

Kratos Defense & Security Solutions

بدأت مع تركيز على بنية تحتية للاتصالات الدفاعية والشبكات، وقد قامت Kratos منذ عام 2004 بسلسلة من الاستحواذات على شركات إلكترونيات ودفاع صغيرة أو متوسطة الحجم.

أدى ذلك إلى أن تصبح موردًا مهمًا لحلول الاتصالات الفضائية.

المصدر: Kratos Space

تتوسع Kratos أيضًا بسرعة في قطاعات الطائرات بدون طيار والصواريخ، خاصةً فئة الذخائر “الرخيصة والكافية”، وهي فئة مهمة حيث يكافح إنتاج الأنظمة السلاحية المكلفة في الأدوار الهجومية والدفاعية لمواكبة الاستهلاك في صراعات مثل أوكرانيا وإيران.

وبالتالي، تُعد Kratos مزودًا لمحركات الصواريخ تحت الصوت وفوق الصوت مثل محركات توربوجيت سلسلة GEK ومحركات صواريخ صلبة Zeus.

كما تنتج XQ-58 Valkyrie طائرة تكتيكية غير مأهولة (UTA) بالإضافة إلى أهداف جوية للطائرات بدون طيار لاختبار الأسلحة.

على الأرض، تقوم بإنشاء شاحنات ومعدات لوجستية أرضية ذاتية القيادة ومُتحكم فيها عن بُعد, ليزر عالي الطاقة, منصات متنقلة خفيفة الوزن ومحصنة من التداخل الكهرومغناطيسي أنظمة C5ISR (القيادة، التحكم، الاتصالات، الحواسيب، السايبر، الاستخبارات، المراقبة والاستطلاع)، ونظام السلاح Sentinel، وهو نظام صاروخ باليستي عابر للقارات (ICBM) أرضي قيد التطوير.

الشركات مثل Kratos صغيرة بما يكفي لتظل مرنة، ولكنها كبيرة بما يكفي لتتمكن من نشر مفاهيم جديدة مثل الذكاء البيونيكي الشامل إلى طائراتها بدون طيار المستقلة وغيرها من الأسلحة. وبالتالي، من المرجح أن تكون قادرة على الاستفادة من التقدم المتوازي في الذكاء الاصطناعي الطرفي، ودمج المستشعرات، والتنسيق اللامركزي، وتخطيط المهمات المتعددة الوكلاء.

(يمكنك أيضًا قراءة تقريرنا الكامل للاستثمار في Kratos لمزيد من المعلومات)

أحدث أخبار وتطورات أسهم Kratos Defense & Security Solutions (KTOS)

الدراسة المشار إليها

^{1. Junzhi Yu, et al. Thoughts on extensive bionics intelligence in aerospace field. Chinese Journal of Aeronautics. 13 مارس 2026, 104161. https://doi.org/10.1016/j.cja.2026.104161}