طور علماء من جامعة سانت بطرسبرغ الحكومية الروسية منظومة متكاملة تجمع بين الأجهزة والبرمجيات لتصوير سطح قاع البحر ، وتمكنت من العمل على عمق يقارب 4 كيلومترات تحت سطح المحيط الأطلسي، حيث واجهت ضغطا مائيا هائلا وجمعت نحو 16 تيرابايت من البيانات.
وأصبحت هذه المنظومة واحدة من الأدوات الأساسية المستخدمة في بعثة علمية دولية للبحث عن الرواسب المعدنية والخامات في قاع المحيط الأطلسي، وتقييم احتياطياتها وتحديد مواقعها بدقة أكبر.
جهاز تصوير لاستكشاف قاع البحر ( مصدر الصور: المعهد الروسي لعلوم المحيطات والجيولوجيا البحرية )
معادن ثمينة في أعماق المحيط الأطلسي
يحتوي قاع المحيطات على رواسب من معادن الحديد والمنغنيز والنحاس والنيكل، وتوجد هذه المعادن في شكل عقيدات منغنيزية حديدية وكبريتيدات متعددة الفلزات.
ولتقدير حجم الاحتياطيات المعدنية، يحتاج الجيولوجيون إلى دراسة سطح قاع البحر وتصويره، لكن تحليل التسجيلات المصورة يستغرق وقتا طويلا، إذ يضطر المتخصصون إلى مراجعة ساعات طويلة من اللقطات وتحديد الأجسام الظاهرة فيها يدويا.
كما أن جودة كثير من هذه التسجيلات تكون منخفضة، ما يزيد صعوبة تحليلها واستخلاص المعلومات الجيولوجية منها.
منظومة تصوير تتحمل الضغط في أعماق البحار
ثُبتت الكاميرا على جهاز قابض مخصص لجمع العينات من قاع البحر
صمم علماء جامعة سانت بطرسبرغ الحكومية منظومة تصوير مخصصة للعمل تحت ضغط المياه المرتفع في الأعماق الكبيرة.
ووضعوا الكاميرا داخل غلاف محكم الإغلاق لحمايتها من الضغط، وزودوها بأنظمة لتوفير الطاقة ونقل البيانات، فيما جرى تأمين الاتصال بينها وبين السفينة البحثية عبر كابل متصل بحبل سحب.
وقال فياتشيسلاف بولوفكوف، مدير المدرسة الهندسية المتقدمة في الجامعة، إن الفريق طور جهازا قادرا على العمل في ظروف تفصل فيها عدة كيلومترات من المياه بين العدسة والحاسوب الموجود على متن السفينة.
وأوضح أن الجهاز يتيح الحصول على صور تفصيلية على امتداد مسار حركته، وجمع معلومات يمكن استخدامها في الدراسات اللاحقة.
الذكاء الاصطناعي يسرع تحليل صور قاع المحيط
لم يقتصر تطوير المشروع على الكاميرا ومعدات التصوير، بل شمل أيضا نظاما لتحليل مقاطع الفيديو باستخدام تقنيات التعلم الآلي.
فقد راجع الجيولوجيون تسجيلات مصورة من بعثات سابقة إلى أعماق البحار، وأنشأوا مجموعة بيانات تضم أكثر من 50 ألف إطار مصور جرى تصنيفها ووضع علامات توضيحية عليها.
واستخدم الباحثون هذه البيانات لتدريب نموذج قادر على تحليل التسجيلات الجديدة والتعرف تلقائيا على الأجسام والتفاصيل الظاهرة في الصور.
وساعد هذا النظام على تقليل الوقت اللازم لتحليل البيانات، بعدما كان المتخصصون يضطرون إلى مراجعة التسجيلات الطويلة ووصف محتوياتها يدويا.
الجهاز يجمع 16 تيرابايت من البيانات خلال البعثة
كان من المقرر في البداية اختبار المنظومة على عمق يقارب 4 كيلومترات، ثم إنهاء استخدامها بعد التأكد من قدرتها على العمل في هذه الظروف.
لكن جودة التسجيلات التي أنتجها الجهاز دفعت الفريق إلى استخدامه طوال مدة البعثة العلمية.
وخلال الرحلة، جمع الجهاز نحو 16 تيرابايت من البيانات، وصور مسارات امتدت لمسافة تقارب 80 كيلومترا بمحاذاة قاع المحيط.
وساعدت هذه المواد على وصف التركيب الجيولوجي لمنطقة «سيميونوف» الغنية بالخامات المعدنية بصورة تفصيلية، إلى جانب تحسين تحديد حدودها الجغرافية.
وشارك في تنفيذ المشروع علماء الرياضيات والجيوفيزياء من جامعة سانت بطرسبرغ الحكومية، إلى جانب متخصصين من المعهد الروسي لعلوم المحيطات والجيولوجيا البحرية (VNIIOkeangeologia)، وخبراء شركة تكنولوجيا المعلومات «بيوجيوهاب».
ويمثل هذا التطور خطوة مهمة نحو تحسين وسائل استكشاف قاع المحيطات، إذ يمكن للتصوير عالي الدقة والتحليل الآلي للبيانات أن يساعدا الجيولوجيين على دراسة الرواسب المعدنية في الأعماق بصورة أسرع وأكثر تفصيلا.