الجائزة الدولية لجمعية الأجهزة والقياس لعام 2022 من نصيب التونسية ألفة كانون

تحصلت البروفيسورة التونسية ألفة كانون، أستاذة تكنولوجيا القياس والاستشعار في جامعة كيمنتس للتكنولوجيا بألمانيا، على الجائزة الدولية الفنية لجمعية الأجهزة والقياس التابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (Institute of Electrical and Electronics Engineers IEEE) في نسختها لسنة 2022.

وتعد جمعية الأجهزة والقياس أكبر جمعية في العالم للمهندسين والعلماء في مجال الهندسة الكهربائية، وتمنح  جائزتها السنوية لكبار العلماء لمساهماتهم البارزة وريادتهم في تطوير أنظمة وطرق القياس.

وتم تكريم البروفيسورة كانون هذا العام لعملها الرائد الذي تقوده في تطوير التحليل الطيفي للمقاومة من مقياس المختبر إلى أجهزة الاستشعار الجاهزة للمعالجة، ومن المنتظر أن تتسلم جائزتها يوم 18 مايو/أيار المقبل بالعاصمة الماليزية كوالالمبور.

ألفة كانون سنوات من البحث في مجال علوم القياسات

تخرجت ألفة كانون في الجامعة التقنية بمدينة ميونخ في ألمانيا عام 1996، اختصاص هندسة كهربائية وتكنولوجيا المعلومات، وحصلت على درجة الدكتوراه عام 2001 من معهد القياس وتكنولوجيا الأتمتة، جامعة بوندسوير ميونخ.

ومن عام 2001 إلى عام 2006، أسست مجموعة بحثية عن التحليل الطيفي للمقاومة. وعام 2007، أصبحت بروفيسورة في القياس وتكنولوجيا الاستشعار في جامعة كيمنتس للتكنولوجيا بألمانيا.

وتقود كانون اليوم مختبرا يضم عشرات الباحثين يركزون على أجهزة الاستشعار اللاسلكية الحساسة للطاقة، وأجهزة الاستشعار الفيزيائية والكيميائية القائمة على المواد النانوية الكربونية، والتحليل الطيفي للمقاومة. كما قادت البروفيسورة كانون العديد من المشاريع البحثية الأساسية وتتعاون مع أكثر من 40 شركة صناعية.

كما نشرت أكثر من 550 ورقة بحثية في مجلات علمية محكمة، وتم الاستشهاد بأعمالها أكثر من 6 آلاف مرة وألفت 14 كتابا وتستعد لنشر كتابين آخرين. كما تم تصنيفها ضمن 2% من أفضل العلماء في العالم في مناسبتين (2019 و2020) من قبل جامعة ستانفورد.

نظام قياس واحد باستخدامات متعددة

في حوارها مع الجزيرة نت عبر البريد الإلكتروني، أكدت البروفيسورة ألفة كانون أن الجائزة تعتبر حصاد أكثر من 20 سنة من العمل البحثي والمخبري وأفادت بأن نظام القياس الذي قامت بتطويره كان نتيجة مساهمات منهجية سعت إلى المرور من الطريقة المعملية التي تتطلب معدات قياس معقدة ومكلفة إلى أنظمة قياس آلية دقيقة وذات تكلفة أقل يمكن استخدامها خارج المختبر، في تطبيقات مختلفة كمراقبة البطاريات الكهروكيميائية وتقييم جودة المنتجات الغذائية ومراقبة جودة المياه.

وقالت الباحثة التونسية: "نجحنا في تطوير نظام القياس بطريقة جديدة باستخدام تصميم إلكتروني بسيط وتنفيذ طرق معالجة الإشارات، التي يمكن تشغيلها تلقائيا من دون الحاجة إلى تدخل بشري كما هي الحال في قياس المختبر المعتاد. لقد توصلنا إلى أنظمة يمكنها قياس أطياف المقاومة بسرعة كبيرة أو في نطاق تردد واسع".

وأوضحت أنه تم تنفيذ الأنظمة المدمجة الجديدة لتشخيص البطاريات في السيارات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة وكذلك لتشخيص الكابلات، ولقياس المعايرة الحيوية على جسم الإنسان لتشخيص العضلات أو التعرف على الإيماءات مثلا. وتضيف أنه يمكن تنفيذ الأنظمة نفسها لتقييم جودة الأغذية مثل جودة اللحوم أو الحليب أو زيت الزيتون.

وتقول إنه "من المهم أيضا استخدام الأنظمة المضمنة في التحليل الطيفي للمقاومة لأجهزة الاستشعار بشكل عام، حيث يمكن تحسين جودة القياس عن طريق قياس أكثر من كمية واحدة في وقت واحد أو عن طريق القياس المستقل على العوامل المؤثرة".

جيل جديد من أجهزة الاستشعار

حول اعتمادها تقنيات التحليل الطيفي للمقاومة ومزاياها وطرق تطويعها لتطوير أنظمة الاستشعار، توضح البروفيسورة ألفة كانون أنه في التحليل الطيفي للمقاومة، يتم إعطاء إثارة صغيرة للنظام ويتم قياس الاستجابة له. ومن خلال تحليل الإثارة والاستجابة يمكننا حساب الممانعة إذ يتم إجراء اختبارات بشكل عام على عدة ترددات، بحيث تصبح طيفا كاملا. والميزة الرئيسية هي أن الطيف يشتمل على 3 أبعاد من البيانات، وبالتالي يمكن أن يوفر معلومات عميقة عن النظام.

ونظرا لأن الظواهر الفيزيائية تتفاعل بشكل مختلف على التردد، فإننا نقيس نطاقا كبيرا من الترددات، فيمكننا قياس الظواهر المختلفة وفصلها. وبذلك يمكننا قياس كميتين أو أكثر من القياس بواسطة المستشعر نفسه أو بالتجربة نفسها.

وتضيف البروفيسورة كانون "في بحثنا يمكننا تنفيذ الطريقة بعينها لمواضيع مختلفة، فقد يحتاج نظام القياس في كل حالة إلى تلبية متطلبات مختلفة. ونظرًا لخبرتنا الطويلة (منذ عام 2000) ومعرفتنا بتصميم النظام بما في ذلك الأجهزة والبرامج، فنحن قادرون على تصميم أنظمة قياس مناسبة وتمكين استخدام الطريقة في المجال من دون الحاجة إلى أجهزة كبيرة أو قرارات بشرية".

الخبرات العربية

رغم السنوات الطوال التي قضتها في ألمانيا والتي مكنتها من اعتلاء أعلى الدرجات في السلم العلمي والمعرفي في مجال أنظمة القياسات، فقد عبرت البروفيسورة ألفة كانون عن حرصها على ربط الصلات بين المخابر الألمانية ونظيرتها العربية وعلى الانفتاح على الكفاءات والباحثين العرب.

تقول ألفة كانون إن "لدينا تعاونا وثيقا مع العديد من الباحثين في البلدان العربية بشكل عام، وخاصة مع عدد من الجامعات في تونس والأردن. نتعاون في تطوير أجهزة الاستشعار ومعالجة الإشارات وأجهزة الاستشعار اللاسلكية لإنترنت الأشياء وذلك من خلال تقديم تسهيلات في التنقل والمنح الدراسية وتوفير الوسائل والمعدات".

وتضيف البروفيسورة كانون أن التعاون يشمل أيضا مشاريع المفوضية الأوروبية التي تمول أنشطة البحث بشكل رئيس.

وتشرف البروفيسورة كانون منذ 2008 على تنظيم ورشة العمل الدولية السنوية حول التحليل الطيفي للمقاومة (IWIS) التي تعد حدثا دوليا رائدا في هذا المجال يشارك فيه خبراء من جميع أنحاء العالم بما في ذلك خبراء من شمال أفريقيا والشرق الأوسط.

وحول أبرز أهدافها المستقبلية، توضح البروفيسورة ألفة كانون أنها تطمح لتطوير مزيد من المنهجيات لتصميم أنظمة القياس ومعالجة الإشارات لتسهيل استخدام الباحثين والمهندسين لهذه الطريقة تلقائيا، كما تطمح إلى دعم التعاون مع العلماء والصناعيين لتعزيز نشر تقنيات التحليل الطيفي للمقاومة واستخدامها في عديد من القطاعات والعمل معهم لتحقيق حلول جديدة لبلوغ مستويات أعلى من الدقة بأقل تكلفة.