تعرف على الأردنية ياسمين الحلواني والمصري محمد شحاتة والأنظمة المبتكرة التي طوراها

ياسمين الحلواني

نالت الحلواني جائزة مبتكرون دون 35 من إم آي تي تكنولوجي ريفيو لعام 2021، وقد حصلت على درجة البكالوريوس عام 2012 من "جامعة الشارقة"، وعلى درجتي الماجستير عام 2014 والدكتوراه عام 2019 من "جامعة خليفة"، وجميع هذه الدرجات بتخصص الهندسة الكهربائية والإلكترونية. 

عملت باحثة مساعدة في "جامعة خليفة" خلال عام 2012، ومدرّسة مساعدة في الجامعة ذاتها بين عامي 2013 و2019، وتعمل حالياً (2022) زميلة في مرحلة ما بعد الدكتوراه في مركز "منظومة على رقاقة" (System-on-Chip) في "جامعة خليفة" بمجال "معماريات الحوسبة داخل الذاكرة" (IMC) القائمة على ذاكرة الوصول العشوائي المقاومة (RRAM)، وتطبيقات الذكاء الاصطناعي. 

عملت على تطوير منصة "أرسلها فحسب" التي تعتمد على علم الأعصاب في الدماغ لتحسين ضغط البيانات بطريقة تسمح بإجراء العمليات الحسابية على التوازي في نفس الموقع الفيزيائي، ما يؤدي إلى إنشاء منصة مثالية للاستخدام في التصوير الطبي، واستكشاف الفضاء، وتطبيقات إنترنت الأشياء الصناعية، وتطبيقات الهاتف المحمول، والتطبيقات الأمنية وغيرها.

وبالنسبة لطريقة عمل المنصة، فيتم تنفيذ خطوة التحويل ضمن مسار خوارزمية الضغط باستخدام صفيف متشابك من الممرستورات (الذاكرة المقاومة) بمساعدة الجبر الخطي، وهذه الخطوة ضرورية في تحويل الصورة إلى تمثيل مضغوط للطاقة، حيث يتم تخزين مصفوفة خوارزمية الضغط كقيم مناسبة للناقلية في كل جهاز ممرستور ضمن الصفيف، ويتم تحويل الصورة المُدخلة إلى نبضات جهد مناسبة اعتماداً على كثافة البيكسلات.

يعود تعقيد الخوارزمية بشكل أساسي إلى عمليات الضرب والجمع الحسابية، ومتطلبات الذاكرة للاحتفاظ بالنتائج الوسيطة، أما في هذه المنصة فيستهلك صفيف الممرستورات طاقة أقل، ويشغل مساحة أصغر مقارنة بأساليب الضغط التقليدية، فبدلاً من وجود دارة للضرب وأخرى للجمع، يقوم الصفيف المتشابك بإجراء هذه العمليات معاً بطريقة متوازية إلى حد كبير، وعلاوة على ذلك، فإنه يقلل من اختناقات الذاكرة (تراسل البيانات بين المعالج والذاكرة)، وهذا يعني أن الحسابات يتم إجراؤها في الموقع الفيزيائي نفسه حيث يتم تخزين البيانات، وبعد ذلك، تمر النتائج بخطوات إضافية، ويمكن للنسخة المضغوطة إما أن يتم تخزينها أو إرسالها على نحو فعال.

وتكمن أهمية المنصة في أن تبادل الصور بات أمراً ضرورياً في مختلف التطبيقات، ومعالجة محتوى الوسائط المتعددة وتوصيله لا تزال تواجه صعوبات من حيث تعقيد النظام واستهلاك الطاقة وزمن الانتقال، وتساعد خوارزميات ضغط الصور في تقليل متطلبات منطقة التخزين ونقل البيانات بين الأجهزة، وبالتالي تقليل الطاقة وعرض النطاق الترددي المطلوب من نظام الاتصال. 

ألفت الحلواني عدة أبحاث، وحصلت على براءة اختراع أميركية، وقدمت محاضرات في عدة مؤتمرات ومنتديات، وتشارك في عضوية مجلس إدارة مجلس أبحاث الشباب العربي التابع لـ "مركز الشباب العربي" الذي يعمل على زيادة الوعي بين الشباب حول أهمية البحث في عالم اليوم.

محمد شحاتة

نال محمد شحاته جائزة مبتكرون دون 35 من إم آي تي تكنولوجي ريفيو لعام 2021، وهو مولود في مدينة المنصورة بمصر، وتخرج من جامعتها عام 2009 بعد أن حصل على درجة البكالوريوس من قسم هندسة الكمبيوتر وأنظمة التحكم.

خلال فترة دراسته في الجامعة التي تقع قبالة مركز الكلى والمسالك البولية في الشارع المقابل، كان يشاهد زحام الناس هناك ويتساءل عن سبب تجمعهم بهذا العدد، وأدرك أنهم يعانون الفشل الكلوي وينتظرون دورهم لزرع كلى أو لجلسة غسيل أو لمتابعة روتينية لأخذ خزعة بعد عملية زرع كلية، فكان أمله وقتذاك أن يتمكن من التوصل إلى ابتكار تكنولوجي يمكن أن يساعد المرضى في الحفاظ على سلامة الكلى المزروعة لأطول فترة ممكنة في حياتهم من دون آلام أو مضاعفات.

التحق بمختبر التصوير الحيوي "بيو إماجينغ لاب" (BioImaging Lab) عام 2014، حيث تسنت له فرصة صقل خبراته البحثية بالتعاون مع باحثين في مصر والولايات المتحدة، وسعى إلى تطوير تقنية تصوير من شأنها أن تحل محل استخدام الخزعة في تشخيص أسباب فشل عمليات زراعة الكلى أو أن تقلل من الاعتماد عليها، فابتكر برنامج CAD، وهو برنامج تصميم بمساعدة الحاسب الآلي للتشخيص المبكر والدقيق لفشل زراعة الكلية في جسم الإنسان، من شأنه أن يقلل الاعتماد على التدخلات الجراحية مثل الخزعات، بينما يسمح للأطباء بالاستجابة بسرعة أكبر لمتطلبات المريض المتغيرة.

واعتماداً على بيانات التصوير الرقمي والتصوير بالرنين المغناطيسي المسجلة بعد عملية زراعة الكلية، يقوم النظام البرمجي CAD المتطور بمعالجة مسبقة لتلك البيانات، بحيث يحدد تلقائياً الطعم الخيفي الكلوي من وسط الأنسجة البطنية والأنسجة الأخرى المحيطة، ويستخرج معاملات الانتشار الظاهرة من صور الانتشار في الرنين المغناطيسي ومعدل الاسترخاء الظاهر من صور الرنين المغناطيسي المعتمد على مستوى أكسجين الدم، وهي العلامات الوظيفية الكمية التي تصف حالة الكلى، ومن ثم يتم دمج المؤشرات الحيوية السريرية مع العلامات الوظيفية باستخدام الترميز الآلي القائم على التعلم العميق للآلة، ومن ثم تُستخدم تلك العلامات الحيوية المدمجة في التوصل إلى التشخيص النهائي لحالة زراعة الكلية، فإما أن الجسم رفضها أو أنه قبلها. 

وتم تطوير هذا النظام البرمجي في واجهة مستخدم غرافيكية من السهل على الأطباء استخدامها، بحيث يمكن للأطباء والمستشفيات والعيادات والفنيين والشركات تحميل بيانات التصوير الرقمي والتصوير بالرنين المغناطيسي الأولية، وبعدها تُعالج خطوات واجهة المستخدم إلى أن يتم التوصل للتشخيص النهائي.

يعد نظام CAD الأول من نوعه الذي يستخدم مفهوم البيانات الضخمة في الطب من خلال دمج علامات التصوير بالرنين المغناطيسي متعددة الوسائط مع المؤشرات الحيوية السريرية جنباً إلى جنب مع أحدث تقنيات التعلم العميق لتحديد دقيق للكلية، بتقنية غير جراحية وذات تكلفة منخفضة وتوفر تشخيصاً سريعاً بأقل من 15 دقيقة.

استكمل دراسته فيما بعد وحصل عام 2016 على درجة الماجستير من قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في "جامعة لويزفيل" بأميركا، وهو اليوم (2022) مرشح لنيل درجة الدكتوراه من قسم علوم الكمبيوتر وهندسة الكمبيوتر بالجامعة ذاتها، وتركز أبحاثه في الهندسة الحيوية وهندسة علوم الكمبيوتر على نمذجة الصور وتجزئة الصور ثنائية وثلاثية ورباعية الأبعاد.

نشر 14 بحثاً في عدة مجلات وشارك في كتابة 6 فصول في عدة كتب، ونال أربع براءات اختراع، وحصل على العديد من الجوائز أثناء وجوده في جامعة لويزفيل منها شهادة الاستحقاق للتميز من مجلس طلاب الدراسات العليا عام 2016، ونال عدة جوائز أخرى عن أعماله البحثية التي حظيت باهتمام العديد.