ابتكر فريق من العلماء في مختبر أوك ريدج الوطني طريقة جديدة تحمل اسم التجميع الهرمي الموزع عبر القنوات (D-CHAG) لتغيير نقلة نوعية في تحليل بيانات التصوير الفائق الطيف للنباتات، مع توقع أن يسرع تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي ويقلل استهلاك الذاكرة عند التعامل مع كميات هائلة من البيانات.
ما هي تقنية D-CHAG؟
تعتمد التقنية على إعادة هيكلة معالجة الصور الفائقة الطيف بحيث تشارك عدة وحدات معالجة رسومية في التعامل مع أجزاء من القنوات الطيفية، ثم تُدمَج البيانات تدريجيًا عبر مراحل تجميع هرمية، ما يقلل الحاجة إلى تخزين كميات هائلة من البيانات مع الحفاظ على التفاصيل البيولوجية المهمة.
يؤدي هذا النهج إلى مضاعفة سرعة التحليل مع تقليل استهلاك الذاكرة بنسبة تصل إلى 75%، وهو ما يسمح بتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي على نطاق أوسع من البيانات وبالتالي الوصول إلى استنتاجات أسرع وأكثر دقة.
لماذا تشكل الصور فائقة الطيف تحديًا؟
على عكس الكاميرات التقليدية التي تسجل ثلاثة ألوان، تسجل أنظمة التصوير الفائق آلاف الأطوال الموجية، ما يوفر معلومات دقيقة عن صحة النبات وتركيبه الكيميائي وقدرته على مقاومة الإجهاد والأمراض قبل ظهور أعراض مرئية، إلا أن الكمية الهائلة من البيانات كانت تتطلب ذاكرة كبيرة ووقت معالجة طويل، فيعوق ذلك تدريب نماذج الذكاء الاصطناعي.
تأثير الاختبار والتطبيقات المستقبلية
جرى اختبار D-CHAG باستخدام بيانات نباتية فائقة الطيف على جهاز Frontier، أحد أسرع الحواسيب في العالم، داخل منشأة أوك ريدج للحوسبة القيادية، إلى جانب بيانات مناخية معقدة، وأظهرت النتائج تحسنًا ملحوظًا في كفاءة التدريب وتخفيضًا في استهلاك الذاكرة يصل حتى 75% مع زيادة في سرعة التحليل.
ويمكن لهذا الإنجاز تمكين قياس سمات حيوية مثل كفاءة التمثيل الضوئي مباشرة من الصور دون القياسات اليدوية البطيئة، ما يسرع تطوير محاصيل أكثر كفاءة في استخدام الموارد وتوازنًا أفضل في البيئات القاسية، وهو ما يدعم الأمن الغذائي وإنتاج الطاقة الحيوية.
دعم مبادرات الطاقة والابتكار
يدعم هذا العمل مبادرات وزارة الطاقة الأمريكية، منها مشروع Genesis ومنصة OPAL، التي تسعى لدمج الذكاء الاصطناعي مع الروبوتات والتجارب الآلية لتسريع الاكتشافات العلمية.
إعلان علمي رسمي
من المقرر عرض تفاصيل الطريقة الجديدة في ورقة بحثية خلال المؤتمر الدولي SC25 للحوسبة عالية الأداء والشبكات والتخزين والتحليل المزمع عقده في نوفمبر 2025.
