هذا العام، أطلقت شركتان رائدتان في مجال الإلكترونيات، أنيلو فوتونكس في سانتا كلارا، كاليفورنيا، وواحدة شرائح السيليكون الضوئية (OSCP) في مونتريال، أنظمة توجيه ثورية تعتمد على الجيروسكوبات على شريحة، لتتبع الاتجاه والمسافة بدقة عالية 🗺️ بدون الحاجة إلى إشارات الأقمار الصناعية.

لطالما كانت مقاييس الجيروسكوب الضوئية بديلاً واعداً لتقنيات الملاحة القائمة على الأقمار الصناعية. وحدات الجيروسكوب الضوئية الكبيرة كانت موجودة منذ سبعينيات القرن الماضي، لكن كان تحدي تقليصها إلى حجم الرقائق أمراً صعباً. 🎉

لكن معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وبالتحديد أستاذ الهندسة الكهربائية والهندسة الطبية علي حجي ميري وفريقه البحثي، حققوا اختراقًا هائلاً في هذا المجال. في دراسة عام 2018، وصفوا تطويرهم لجيروسكوب صغير الحجم، بما يكفي لوضعه على حبة أرز، مستخدمين تأثير ساجناك الشهير، والذي أُثبت لأول مرة بواسطة الفيزيائي الفرنسي جورج ساجناك. 🔬

يعتمد تأثير ساجناك على تقسيم شعاع الضوء إلى قسمين، وإرسالهما في اتجاهين متعاكسين على طول مسار دائري. إذا دار الجهاز، يصل أحد الشعاعين إلى المُستقبل قبل الآخر، مما يُمكّن من قياس زاوية الدوران بدقة. هذه الطريقة المُبتكرة، خالية من الاعتماد على إشارات خارجية، مما يجعلها مُحصنة ضد التداخل الكهرومغناطيسي، والاهتزاز، وحتى الهجمات الإلكترونية، لتُصبح خياراً مثاليًا للتطبيقات التي تحتاج إلى ملاحة موثوقة، وخاصة في الأماكن التي تكون فيها تقنية GPS غير موثوقة أو محظورة. 🛡️

من خلال تقنيات لإزالة الضوضاء، تمكّن علي حجي ميري وزملاؤه من تطوير مجهر بصري، حجمه يقل عن جزء من خمس مئة من حجم المجاهر البصرية المتوفرة تجاريًا، مع كفاءة حساسة استثنائية. 🔬

وتسعى الآن شركة أنيلو فوتونكس وOSCP، بعد أقل من عقد من الاختراق المذهل، لإعادة تشكيل سوق الملاحة من خلال أنظمة الجيروسكوب الخاصة بهما. وقد أدخلوا تحسينات إضافية تسمح بتصغير أكبر دون تقليل فعالية الجيروسكوبات. تقنيات منخفضة الخسارة، مثل موجات الأنابيب السيليكون النتريد، تسمح لضوء يدور لفترة أطول داخل الجيروسكوب، مما يحسن قوة الإشارة ويقلل من تراكم الأخطاء. 📈

ويُؤكد ماريو بانيتشيا، الرئيس التنفيذي لشركة أنيلو، أن وحدات قياس التسارع (IMUs) الخاصة بشركته، المكونة من ثلاثة مجسات دوران تعتمد على رقائق وإضافات، تتسع في راحة اليد، وتُقدم دقة عالية لعدة تطبيقات، مثل الزراعة، حيث يجب على الجرارات ذاتية القيادة الحفاظ على خطوط مستقيمة تمامًا لمسافات طويلة. وأشار إلى أن دقة النظام في رحلة تبلغ 100 كيلومتر ستكون ضمن 100 متر فقط، أو 0.1 بالمائة من المسافة المقطوعة! 🚀

كما تُحقق شركة OSCP تقدماً هاماً في تقنية الملاحة المصغرة. كشف كازم زندي، المؤسس ورئيس تنفيذي شركة OSCP، عن جهاز استشعار متعدد المحاور مُحسّن، بحجم يُقلّص نصف حجم نظيره السابق، مع كفاءة استهلاك طاقة أقل وتكلفة منخفضة. يمكن لهذه الجيروسكوبات توفير حسابٍ مباشر بدقةٍ في تحديد الموقع تصل إلى سنتيمترات! 📏

صُمّمت أجهزة استشعار المحاور في شركتي Anello و OCSP للعمل جنبًا إلى جنب مع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، حيث تُراقب باستمرار مدخلات الموقع. إذا تم اكتشاف أي تداخل في إشارات GPS، فإن الذكاء الاصطناعي (AI) داخل نظام أي من الشركتين ينقل التحكم في الملاحة تلقائيًا إلى الجيروسكوبات. مما يُعزز من موثوقية النظام في حالات عدم توفر GPS. مثلاً، إذا أظهر الجيروسكوب أنك قطعت 100 متر للأمام، بينما يقول GPS أنك في مكان آخر، ستعرف الخوارزميات التحكم بالجيروسكوب! 🧠

يُعدّ تصميم نظام أنيلو الأخير ملائماً لمركبات الغوص والأسطح غير المأهولة التي تعمل في شُعب المحيط المفتوحة، حيث لا توجد معالم تُساعد في الملاحة. ويمتاز النظام بدقة عالية في تحديد الموقع، حيث يبلغ خطأ الموقع ٣ أو ٤ بالمائة من المسافة المقطوعة في الفضاء البحري! 🌊

ويتصور بانيتشيا مستقبلاً حيث يمكن دمج هذه الجيروسكوبات المصغرة في الأجهزة المحمولة لرجال الإطفاء، مما يُمكنهم من التنقل عبر المباني المليئة بالدخان حيث لم تعد السلالم والمخارج مرئية. سيكون بمثابة بوصلة إلكترونية متطورة! 🔥

المصدر: رابط المقال الأصلي