علماء روس يبتكرون نظاماً حاسوبياً متقدماً لتطوير العمليات الصناعية والبيولوجية

تمكن علماء من جامعة الأورال الفيدرالية في روسيا من تطوير نظام رؤية حاسوبي مبتكر للكشف عن الفقاعات في تدفقات الغاز والسوائل، مما يعزز إمكانيات استخدامه في قطاعات حيوية مثل النفط والغاز والطاقة والإنتاج الكيميائي والبيولوجي. وفقاً لوكالة "سبوتنيك"، يقوم النظام بتحليل مسار الفقاعات وشكلها باستخدام تقنيات تعتمد على رؤية الكمبيوتر والشبكات العصبية.

يعتبر النظام الجديد أداة فعالة لمراقبة غير تلامسية لسلوك الفقاعات، التي تلعب دوراً محورياً في العمليات الصناعية، بما في ذلك نقل الكتلة في الغازات والسوائل. ويتميز هذا النظام بقدرته على العمل في بيئات صناعية متنوعة مقارنة بالأنظمة التقليدية، التي تعاني من قيود في معدلات التدفق العالية أو تتطلب أخذ عينات دورية. ويتيح هذا الابتكار تحسين عمليات مثل تخمير المواد وزراعة الخلايا في المفاعلات الحيوية، حيث تؤثر الفقاعات على نقل الأوكسجين وتوزيع المغذيات، مما يعزز كفاءة الإنتاج البيولوجي والكيميائي.

طور الباحثون خوارزمية التجزئة باستخدام نموذج الشبكة العصبية YOLOv9c لتحديد الفقاعات بدقة، بالاعتماد على بيانات تجريبية تشمل معامل انتشار الغاز في السوائل. واعتمدت الدراسة على تصور عالي السرعة لحركة الغاز والشوائب، ما يوفر دقة أعلى مقارنة بالأنظمة التقليدية.

أظهرت التجارب التي أجراها الباحثون ونشرت في مجلة "إم دي بي أي" العلمية أن النظام يتمتع بدقة وفعالية عالية، متفوقاً على الأنظمة الصناعية غير التلامسية. ووفقاً لإيليا ستارودوموف، الباحث الرئيسي في المشروع، فإن هذا الابتكار يسمح بمراقبة ديناميكيات الفقاعات بشكل دقيق، مما يسهم في التحكم في أسعار تبادل الغاز وزيادة كفاءة العمليات الحيوية، مثل التفاعلات الكيميائية الحيوية والتخمير.

تطبيقات متعددة للصناعة
يتوقع أن يكون لهذا النظام تطبيقات واسعة في صناعات النفط والغاز، حيث يؤثر سلوك الفقاعات بشكل مباشر على كفاءة تدفقات المواد. كما يمكن أن يستخدم في صناعات أخرى، مثل التكنولوجيا الحيوية والإنتاج الكيميائي، لتحسين المراقبة والتحكم في العمليات الصناعية الدقيقة.