الرسو الآلي كتقنية تمكينية للاستقلالية التشغيلية للأنظمة تحت الماء

محطة إرساء طورتها شركة إيدج لاب، مدمجة في مركبة الهبوط أتلانتس التي طورتها شركة سي إي آي آي إيه، ماتوسينهوس، البرتغال. حقوق الصورة: إيدج لاب

لطالما كانت الاستقلالية التشغيلية للأنظمة تحت الماء مقيدة بعدم القدرة على ضمان استمرارية العمليات دون تدخل بشري مباشر. فعلى الرغم من قدرة المركبات تحت الماء ذاتية التشغيل (AUVs) على تنفيذ مهام مبرمجة مسبقًا على طول عمود الماء أو في قاع البحر، إلا أنها كانت تتطلب تاريخيًا استعادة مادية في نهاية كل دورة تشغيل لإعادة شحن الطاقة ونقل البيانات وإعادة تهيئة المهمة.

شكّل هذا الاعتماد على العمليات السطحية أحد أبرز المعوقات في تطوير بنى تحتية طويلة الأمد لرصد البيئة البحرية، مما حدّ بشكل كبير من فعاليتها واستمراريتها وقابليتها للتوسع. وفي هذا السياق، تبرز تقنية الالتحام تحت الماء كعامل تمكين رئيسي: إذ يُتيح إدخال محطات الالتحام تجاوز النموذج التشغيلي التقليدي، وتوسيع نطاق استقلالية المركبات الآلية تحت الماء بشكل جذري، وتمكين نشر بنى تحتية للرصد المستمر والموزع بمستوى عالٍ من الموثوقية التشغيلية.

تقنية الرسو تحت الماء

يُمكّن الرسو تحت الماء المركبة الآلية تحت الماء من القيام بمناورات الاقتراب والرسو نحو محطة مخصصة تحت سطح البحر، مصممة لدعم المحاذاة التلقائية، وإعادة شحن البطارية، ونقل البيانات ثنائي الاتجاه، وتحديث معايير المهمة. تُشكل محطات الرسو عُقدًا أساسية في البنية التحتية لأنظمة الرصد البحري المتقدمة، مما يسمح بتقليل الاعتماد على العمليات السطحية وزيادة المدة الإجمالية لحملات جمع البيانات.

لقد تطورت تقنية الالتحام تدريجياً: من الحلول اليدوية أو المساعدة المبكرة، التي كانت تتطلب دعماً كبيراً من المشغل، إلى التطبيقات الحديثة للالتحام الآلي. وتعتمد هذه الأخيرة على أنظمة ملاحة دقيقة، ومستشعرات صوتية وبصرية للتقارب، وخوارزميات تحكم متقدمة، ومنطق اتخاذ قرارات ذاتي، قادرة على إدارة مراحل الاقتراب والالتحام والانفصال بكفاءة عالية حتى في ظل ظروف بيئية صعبة.

لا يمثل الالتحام التلقائي مجرد تحسين تدريجي، بل هو بالأحرى تحول نموذجي، حيث أنه يمكّن من تحويل المركبة الآلية تحت الماء من منصة قائمة على المهمة إلى عنصر من نظام مستمر، قادر على العمل لفترات طويلة دون تدخل بشري.

مختبر إيدج والتطور التدريجي لتقنية الالتحام

تُعدّ شركة EdgeLab SpA، وهي شركة صغيرة ومتوسطة مبتكرة مقرها الرئيسي في لا سبيتسيا، رائدةً في مجال التقنيات البحرية المتقدمة، مع تركيز خاص على تصميم المركبات البحرية ذاتية القيادة والأنظمة المتكاملة للتطبيقات العلمية والصناعية والأمنية. وقد عملت EdgeLab خلال السنوات الأخيرة على معالجة تحدي الالتحام تحت الماء بشكل منهجي من خلال المشاركة في مشاريع البحث والابتكار الممولة من الاتحاد الأوروبي، مطورةً مسارًا تقنيًا متطورًا انتقل من تطبيق الحلول اليدوية إلى التحقق من صحة بنى الالتحام الآلي.

يمثل مشروعان على وجه الخصوص أهم المحطات الرئيسية لهذا التطور التكنولوجي: NAUTILOS و MARE

نوتيلوس: التحقق من صحة الرسو اليدوي في سياق المراقبة البحرية المستدامة

يركز مشروع NAUTILOS، الممول في إطار برنامج الاتحاد الأوروبي للبحث والابتكار "هورايزون 2020"، على تطوير وتطبيق تقنيات مبتكرة لقياس المتغيرات الأساسية للمحيطات، بهدف سد الثغرات القائمة في رصد المتغيرات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية ومتغيرات أعماق المحيطات. ويسعى المشروع إلى تعزيز واستكمال البنى التحتية الأوروبية الحالية للرصد من خلال استخدام أجهزة استشعار وعينات منخفضة التكلفة، مدمجة في مجموعة من المنصات المستقلة، ومُثبتة فعاليتها عبر تجارب واسعة النطاق في البحار الأوروبية.

في هذا السياق، اضطلعت إيدج لاب بدورٍ فاعل في تطوير وتكييف واعتماد الحلول التقنية للمنصات ذاتية التشغيل، حيث تولت مسؤولية دمج أجهزة الاستشعار، وتحسين الأنظمة المدمجة، والاختبار التشغيلي لحلول الالتحام تحت الماء كعنصر وظيفي لتوسيع القدرات التشغيلية للمركبات الآلية تحت الماء. وفي مشروع نوتيلوس، تم تنفيذ الالتحام يدويًا أو بمساعدة، مما شكل منصة اختبار أولية للتحقق من صحة الواجهات الميكانيكية والكهربائية والاتصالات بين المركبة الآلية تحت الماء ومحطة الالتحام.

أتاحت هذه الأنشطة إجراء تحليل نقدي للتحديات التشغيلية المتعلقة بالمحاذاة في وجود التيارات، واستقرار المركبة، وموثوقية وصلات الطاقة وتدفقات البيانات، مما يوفر أساسًا تقنيًا وتشغيليًا متينًا للتطور نحو مستويات أعلى من الاستقلالية.

ماري: الإرساء التلقائي كعنصر تمكيني لنظام بيئي مستقل

استنادًا إلى الخبرة المكتسبة من خلال مشروع NAUTILOS، طوّر مختبر EdgeLab مشروع MARE (التعلم الآلي المطبق على أبحاث النظم البيئية البحرية عبر المركبات الآلية تحت الماء)، الممول من الاتحاد الأوروبي - برنامج NextGenerationEU، والمنفذ في إطار الخطة الوطنية للتعافي والمرونة (PNRR). يهدف المشروع إلى تطوير نظام متكامل للرصد البحري المتقدم، مصمم لتمكين القياس المنسق للمتغيرات الأساسية للمحيط عبر عمود الماء بأكمله من خلال تفاعل منصات متعددة.

تدمج منصة MARE مركبة غاطسة ذاتية التشغيل، ومحطة إرساء، ومركبة هبوط، وعوامة محورية، ومحطة تحكم أرضية ضمن بنية معيارية قابلة للتشغيل البيني، مدعومة بشبكة اتصالات متماسكة، وبإجراءات معايرة واختبار وتحقق تُجرى في بيئات المختبر وفي سيناريوهات تشغيلية مُحكمة. وفي هذا الإطار، تُمثل تقنية الإرساء الآلي عنصرًا أساسيًا ومميزًا: إذ تُمكّن محطة الإرساء المركبة الغاطسة ذاتية التشغيل من العودة الذاتية، وإعادة شحن الطاقة، ونقل البيانات بشكل مستمر، وإعادة برمجة المهمة دون الحاجة إلى استعادتها على السطح.

منصة متكاملة: مركبة آلية تحت الماء، محطة إرساء، محطة تحكم أرضية، وعوامة سطحية. حقوق الصورة: EdgeLab

يعتمد نظام الالتحام على خوارزميات تحكم متطورة، وأنظمة تشخيص، ومنطق إدارة ذاتي، مما يسمح بإغلاق دورة تشغيل المركبة وتمكينها من تنفيذ مهام مستمرة وقابلة للتكيف. وبينما يدمج النظام تقنيات التعلم الآلي لتحليل البيانات البيئية، فإن مشروع MARE يمثل في المقام الأول برهاناً على النضج التكنولوجي للالتحام الآلي، مما يرسخ مكانة الالتحام كتقنية تمكينية للبنى التحتية البحرية المستقلة والقابلة للتطوير، والتي تتميز بمستوى عالٍ من الموثوقية التشغيلية.

اختبار حوض الإرساء الذاتي الذي طورته شركة إيدج لاب، لا سبيتسيا، إيطاليا. حقوق الصورة: إيدج لاب

الآثار التكنولوجية والتشغيلية للالتحام الآلي

إن تطور تقنية الالتحام تحت الماء له آثار تتجاوز بكثير نطاق المركبة الفردية. فتوفر المركبات الآلية تحت الماء القادرة على العودة تلقائيًا إلى محطة تحت سطح البحر يُمكّن من نشر بنى تحتية بحرية مستدامة، تتميز بانخفاض الحاجة إلى الدعم اللوجستي وزيادة استمرارية البيانات المُجمّعة.

من الناحية التشغيلية، يُتيح الرسو الآلي خفض التكاليف المرتبطة باستخدام سفن الدعم والكوادر المتخصصة، مع تحسين السلامة التشغيلية في الوقت نفسه. أما من منظور الأنظمة، فهو يُمثل عاملاً أساسياً لتوسيع نطاق شبكات المراقبة، مما يُتيح تنسيق العديد من المنصات المستقلة ضمن بنى موزعة.

خاتمة

يوضح مسار التطوير الذي اتبعته شركة EdgeLab، بدءًا من عملية الإرساء اليدوي التي تم التحقق من صحتها ضمن مشروع NAUTILOS وصولًا إلى عملية الإرساء التلقائي التي تم تنفيذها في MARE، كيف أن الاستقلالية التشغيلية للأنظمة تحت الماء هي نتيجة تطور تدريجي قائم على التجريب وتكامل النظام والنضج التكنولوجي.

لم يعد الرسو الآلي اليوم مجرد ميزة ثانوية، بل أصبح عاملاً استراتيجياً أساسياً في رصد البيئة البحرية، واستدامة العمليات، وتطوير البنى التحتية الذكية تحت الماء. ومن خلال هذه المشاريع، أسهمت إيدج لاب في تطوير تقنية يُتوقع أن تلعب دوراً محورياً في مستقبل الأنظمة البحرية ذاتية التشغيل.

ميشيل كوكو، الرئيس التنفيذي لشركة إيدج لاب. حقوق الصورة: إيدج لاب