كيف يستفيد العلماء من بيانات الظواهر الطبيعية في درء مخاطر الكوارث والأمراض؟

البيانات هي شريان الحياة للعلوم والابتكارات، وهي مدخلات متنوعة تُجمع من مصادر صناعية أو طبيعية. فمصادر البيانات الصناعية هي المعدات والأدوات التي يصنعها الإنسان مثل شبكة الإنترنت وسجلات والحواسيب، أمّا المصادر الطبيعية فهي تلك التي تأتي من الطبيعة، مثل الظواهر الطبيعية والكائنات الحية.

الطبيعة كمصدر للبيانات يعني استخدام الظواهر الطبيعية والكائنات الحية والعمليات الطبيعية كمصادر بيانات تفيدنا في أغراض مختلفة. على سبيل المثال، الطبيعة توفّر لنا بيانات قيّمة عن تغيّر المناخ والتنوع البيولوجي والزراعة وما إلى ذلك.

ما هي بيانات الطبيعة وما حجمها؟

بيانات الطبيعة هي البيانات المستمدة من الظواهر الطبيعية والكائنات الحية والعمليات التي تحدث في الطبيعة دون تدخل الإنسان، وتكون عادةً غير منظمة، ثابتة أو متغيرة، متقطعة أو مستمرة.

يمكن جمع بيانات الطبيعة باستخدام طرق مختلفة، مثل المراقبة والقياس وأخذ العينات والمحاكاة وما إلى ذلك.

حجم بيانات الطبيعة كبير جداً لدرجة يصعب تصورها. على سبيل المثال، توفّر الأقمار الاصطناعية التابعة للاتحاد الأوروبي والمخصصة لمراقبة الأرض أكثر من 20 ألف غيغابايت من البيانات الجديدة يومياً. وهناك العديد من الأنواع الأخرى من بيانات الطبيعة التي تُجمع من مصادر مختلفة، مثل محطات الأرصاد الجوية وعوامات المحيطات والكاميرات والأقمار الاصطناعية.

أهمية جمع بيانات الطبيعة وتحليلها

يُعد جمع البيانات من الطبيعة وتحليلها أمراً مهماً لعدة أسباب أبرزها:

تساعدنا بيانات الطبيعة على فهم العالم من حولنا بشكلٍ أفضل واكتشاف ظواهر جديدة، مثل دراسة تطور الكائنات الحية وتكيُّفها مع البيئة، وحالة النُظم البيئية، وأنماط تغيّر المناخ.
تساعدنا بيانات الطبيعة على حل العديد من المشكلات والتحديات التي نواجهها في مختلف المجالات، مثل تحديد أماكن تفشي الأمراض ما يساعد على تحسين الصحة العامة، وزيادة إنتاج المحاصيل والحد من الآفات الزراعية لتعزيز الأمن الغذائي، والتنبؤ بحركة الرياح وتوافر الأشعة الشمسية لتحسين إنتاج مصادر الطاقة المتجددة.
تساعدنا بيانات الطبيعة على خلق فرص جديدة وتعزيز الابتكار. على سبيل المثال، يمكن من خلال المحاكاة الحيوية، أي محاكاة أشكال الكائنات الحية، استلهام أفكار لمنتجات أو سلع جديدة.

أمثلة على بيانات الطبيعة التي استفاد منها الإنسان

هناك العديد من الأمثلة التي توضّح كيفية استفادة الإنسان من جمع بيانات الطبيعة وتحليلها في السابق. إليك بعضاً منها:

علم المناخ: ساعدتنا بيانات الطبيعة التي جمعناها من مصادر مختلفة، مثل الأقمار الصناعية ومحطات الأرصاد الجوية والعينات الجليدية وحلقات الأشجار وغيرها، على فهم ماضي وحاضر ومستقبل مناخ للأرض. عرفنا من خلال هذه البيانات أن الاحتباس الحراري وتغيّر المناخ قد تكون له عواقب وخيمة على الكائنات الحية والتنوع البيولوجي.
الأبحاث الطبية الحيوية: ساعدتنا بيانات الطبيعة التي جمعناها من أجسام الكائنات الحية، مثل الحمض النووي والبروتينات والخلايا والأنسجة والأعضاء وغيرها، على اكتشاف التركيب الكيميائي والخلوي للكائنات الحية وفهم كيفية حدوث الشيخوخة والأمراض. استطعنا بفضل ذلك تطوير أدوية وعلاجات جديدة.
الهندسة والتصميم: ساعدتنا بيانات الطبيعة التي جمعناها من الكائنات الحية على تطوير أجهزة وتقنيات جديدة، حيث أجرى المهندسون محاكاة لهياكلها وسلوكياتها، وأضافوا تحسينات على الأجهزة والمنتجات التي نستخدمها.

تحديات جمع بيانات الطبيعة وتحليلها

إن جمع وتحليل بيانات الطبيعة لا يخلو من التحديات. بعضٌ من هذه التحديات:

جودة البيانات: عادةً ما تكون بيانات الطبيعة غير كاملة أو غير منظمة أو غير دقيقة بسبب عوامل مختلفة، مثل أخطاء القياس والرصد والاضطرابات البيئية أو طبيعة مصادر البيانات. لذلك، يجب تنظيف وتدقيق وتقييم بيانات الطبيعة للتأكد من أنها مفيدة قبل تحليلها.
توافر البيانات: تكون بيانات الطبيعة نادرة في بعض الحالات، وأحياناً لا يمكن رصدها، أو يكلف رصدها الكثير من المال. يعود ذلك إلى عوامل مختلفة، مثل نقص الموارد أو التضاريس أو القوانين.
تحليل البيانات: بيانات الطبيعة كبيرة الحجم ومعقدة ومتغيرة، هذا يجعل تخزينها وتحليلها أمراً صعباً ومكلفاً للغاية، ويتطلب استخدام تكنولوجيا متقدمة مثل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي.

مستقبل جمع وتحليل بيانات الطبيعة

الاتجاهات والتطورات المحتملة لمستقبل جمع البيانات من الطبيعة وتحليلها واعدة، وتتجلى في نقاط عديدة منها:

العثور على علاجات للأمراض المستعصية

قد تساعدنا بيانات الطبيعة على تطوير علاجات لمختلف الأمراض عن طريق اكتشاف مؤشرات حيوية جديدة وتعزيز القدرة على التشخيص المبكر وتطوير لقاحات وعلاجات مناعية جديدة.

المحاكاة الحيوية وتحسين المنتجات

من خلال محاكاة أشكال الكائنات الحية التي تمتلك الكفاءة والمرونة والقدرة على التكيُّف مع البيئة وسلوكها، بإمكاننا تحسين المنتجات والأجهزة المختلفة. على سبيل المثال، يمكن أن تساعدنا بيانات الطبيعة على تطوير طائرات أفضل من خلال تقليد أجنحة الطيور، وتطوير روبوتات أفضل من خلال تقليد حركة الحيوانات، وتطوير أقمشة أفضل عن طريق تقليد خصائص حرير العنكبوت.

اكتشاف الكائنات الحية المفيدة

تساعدنا بيانات الطبيعة على اكتشاف الكائنات الحية المفيدة التي يمكن أن تحسّن حياتنا بطرقٍ مختلفة. على سبيل المثال، قد نعثر على بكتيريا تستطيع إنتاج مواد مهمة مثل الهرمونات أو الوقود أو تحليل المواد الضارة، وقد نتمكن من العثور على نباتات توفّر الغذاء أو الدواء.

الإنذار المبكر بالكوارث الطبيعية

تساعدنا بيانات الطبيعة على التنبؤ بالكوارث الطبيعية والتحضير لمواجهتها من خلال مراقبة مؤشرات الطبيعة التي يمكن أن تشير إلى مخاطر وشيكة. على سبيل المثال، يمكن أن تساعدنا بيانات حركة الصفائح التكتونية على التنبؤ بالزلازل، وقد تساعدنا بيانات انبعاث الغاز على التنبؤ بموعد الانفجارات البركانية.

تحسين الإنتاج الزراعي

تساعد بيانات الطبيعة على تحسين الإنتاج الزراعي من خلال اكتشاف أفضل النباتات لزراعتها، وتحديد الآفات والأمراض لتجنبها، واختيار التربة المناسبة وتحديد أماكن توافر المياه.

بيانات الطبيعة تتجاوز كوكب الأرض

الطبيعة ليست محصورة بكوكب الأرض، فهي تشمل كلَّ شيء لم يصنعه الإنسان، هذا يعني أن الفضاء الخارجي والكواكب والنجوم هي جزء من الطبيعة ويمكن الاستفادة من البيانات التي تصدرها.

إليك بعضَ الطرق التي نستطيع من خلالها الاستفادة من بيانات الفضاء:

استكشاف الفضاء: من خلال جمع بيانات الفضاء الخارجي، مثل حركة الأجرام وتركيبها الكيميائي ومواقعها، نستطيع اكتشاف أجرام جديدة أو موارد مفيدة قد تمهّد الطريق لبعثات فضائية مأهولة في المستقبل.
علم الأحياء الفلكي: من خلال جمع بيانات حول المناخ والتركيب الكيميائي وكمية المياه على الكواكب الأخرى، نستطيع تحديد أفضل الأماكن التي يحتمل أن تتشكل فيها حياة فضائية. سيساعدنا اكتشاف أشكال الحياة خارج الأرض على الإجابة عن أسئلة مثل: ما هي الحياة؟ كيف ظهرت الكائنات الحية وتطورت؟ هل نحن وحيدون في الكون؟ ما هو مصيرنا؟
التواصل مع الكائنات الذكية: من خلال رصد موجات الراديو والنبضات الضوئية وتحليلها، قد نتمكن من اكتشاف حضارات ذكية نشأت وتطورت على كواكب بعيدة، وقد نتمكن من فهم إشاراتها والتواصل والتفاعل معها.