مدير مختبر نظم الأرض: مصر مؤهلة لتصبح مركزا إقليميًا للذكاء المناخي

خبير بجامعة تشابمان فى كاليفورنيا

بين صور الأقمار الصناعية وخرائط الغبار وتوقعات الطاقة الشمسية يعمل د. هشام العسكري أستاذ علوم نظم الأرض والاستشعار عن بُعد فى جامعة تشابمان بأمريكا، ومدير مختبر نظم الأرض وحلول البيانات بكلية شميد للعلوم والتكنولوجيا، على تحويل بيانات الفضاء لأدوات تصنع قرارات مهمة على الأرض. وفي مختبره بكاليفورنيا، تتحوّل الأرقام والصور القادمة من المدارات إلى إنذارات مبكرة ونماذج بيئية دقيقة وخرائط تساعد على التخطيط الذكى للمياه والطاقة والزراعة.
ويرى العسكرى أن البحث العلمي لا يكتمل إلا حين يتحول إلى أداة تُستخدم فعليًا في مواقع العمل وصنع القرار، وأن مهمة العالم لا تنتهي عند النشر الأكاديمي بل حين يكون لها أثر ملموس.
في هذا الحوار الخاص الذي أجرته معه «آخرساعة»، يتحدث العسكري عن رحلته من القاهرة إلى كاليفورنيا، وعن رؤيته لمستقبل الذكاء الجغرافي، وكيف يمكن لمصر أن تصبح مركزًا إقليميًا للذكاء المناخي.
◄ أحوّل بيانات الأقمار الصناعية لحلول ذكية تخدم الزراعة وجودة الهواء في مصر
◄ أقترح إنشاء مركز مصري للاستشعار عن بُعد والذكاء الجغرافي
◄ أنشأتُ مختبرا ليكون مركزًا للأبحاث ومنصة لتحويلها إلى تطبيقات عملية
◄ «أطلس مصر الشمسي» ركيزة أساسية للتوسع في الطاقة المتجددة
◄ ما الذي تركز عليه في عملك البحثي الحالي بجامعة تشابمان وأهدافه الرئيسية؟
أقود فى جامعة تشابمان مختبر «نظم الأرض وحلول البيانات» (ESSDS)، حيث نحوّل بيانات رصد الأرض بالأقمار الصناعية والذكاء الاصطناعى إلى أدوات معرفية جاهزة لاتخاذ القرار تخدم الحكومات وشركات المرافق والهيئات المعنية بالحفاظ على البيئة. يدرس فريقى البحثى السلسلة الكاملة للعمليات الفيزيائية، من انبعاث الغبار وتفاعلات الهباء الجوى والسحب والإشعاع، إلى موجات الحر وديناميكيات الغطاء النباتي، وصولًا إلى الخدمات التشغيلية مثل الإنذار المبكر بالغبار وجودة الهواء، والتنبؤ الفورى بإنتاج الطاقة، ورسم خرائط الموائل البيئية الجافة (الموائل هى الأماكن أو البيئات الطبيعية التى تعيش فيها الكائنات الحية)، وتحليل مخاطر المياه.
نستخدم مزيجًا من تقنيات التصوير الطيفى (EMIT، EnMAP، PRISMA)، والأقمار متعددة الأطياف (Sentinel، Landsat)، وبيانات إعادة التحليل (ERA5، CAMS)، مدعومةً بتقنيات التعلّم العميق (Deep Learning)، لإنتاج خرائط ومؤشرات عالية الدقة. والهدف الأساسى هو التأثير العملي، حيث نصمّم أنظمة تدعم قرارات التخطيط بشكل مباشر، مثل: أين تُقام محطات الطاقة الشمسية، ومتى تُنظَّف الألواح فى مواسم الغبار، وأى الموائل الجافة يجب إعطاؤها أولوية للاستصلاح، وأى الأحواض المائية تواجه خطر الجفاف أو تغلغل الملوحة، وكيف يمكن أن تستعد المدن لموجات الحر والغبار فى نفس الأسبوع؟ لقد أنشأتُ مختبر ESSDS ليكون مركزًا بحثيًا وفى الوقت ذاته منصة لتحويل الأبحاث إلى تطبيقات عملية، نحن ننشر العلم، لكننا أيضًا نُنتج أدوات يمكن للوزارات استخدامها مع بداية كل أسبوع جديد.
◄ اقرأ أيضًا | صاروخ بيغاسوس ينطلق لإعادة تعزيز مدار القمر الصناعي
◄ ما أبرز مشروعاتك ونتائجك الحديثة في عامي 2024 و2025، خصوصًا ما يتعلق بتغيّر المناخ والعواصف الترابية والرصد البيئي؟
خلال هذين العامين أتممنا دراسة تحليلية طويلة المدى تربط مناخ الهباء الجوى (خليط من جزيئات دقيقة صلبة أو سائلة معلقة فى الهواء، مثل الغبار والدخان والضباب ورذاذ البحر) وأنظمة السحب بأداء محطات الطاقة الشمسية فى منطقة «بنبان» بأسوان. وأظهرت الدراسة، من خلال بيانات الأقمار الصناعية وإعادة التحليل، كيف تؤثر فصول الغبار والرطوبة فى إنتاج الطاقة، وكيف تغيّر الأنماط الجوية الموسمية اقتصاديات الصيانة، وكيف يمكن لفرق التشغيل استعادة الميجاوات/ساعة المفقودة من خلال مواءمة دورات التنظيف مع توقعات الغبار. هذه النتائج تمسّ جوهر مرونة قطاع الطاقة ونماذج التمويل التى لا تزال تعتبر «مخاطر الطقس» عاملًا عشوائيًا لا يمكن التحكم فيه.
في موازاة ذلك، ومن خلال إطار عمل (CiROCCO) وهو برنامج معنيّ بتعزيز المرونة المناخية عبر الرصد والتعاون نشرنا أجهزة استشعار منخفضة التكلفة فى الصحراء، ودمجنا بياناتها مع معلومات منظومة (Copernicus)، وهى المنظومة الأوروبية لرصد الأرض، ومع بيانات طيفية فائقة لتحسين الإنذار المبكر بالغبار والتنبؤ باتّساخ الألواح الشمسية.
وتُعد «بنبان» مختبرنا الحي، حيث تتكامل بيانات المحطات الأرضية والاستشعار الفضائى والنماذج التنبؤية بالتعلّم الآلى فى لوحات تشغيل يستخدمها المشغّلون يوميًا.
وهناك محور آخر هو التنوّع الحيوى، وفى هذا الإطار أنجزنا خريطة للمناطق البيئية الجافة وفق تصنيف الاتحاد الدولى لحماية الطبيعة (IUCN)، تم تنفيذ نموذج أولى لها فى السعودية باستخدام التصوير الطيفى وتقنيات التقسيم الدلالى لفصل المنخفضات الرملية والأودية والسهول الرملية والهضاب الكربونية. هذه الخريطة تسد فجوة عالمية معروفة وتدعم أهداف «30×30» لاتفاقية التنوع البيولوجى العالمية والقائمة الخضراء والقائمة الحمراء.
◄ باعتبارك من أبرز من طبقوا بيانات الأقمار الصناعية فى دراسات المناخ، ما التقنيات أو الأساليب الجديدة التى تستخدمها حاليًا؟
أعمل حاليًا على دمج بيانات التصوير الطيفى فائقة الدقة، وهى صور فضائية تلتقط تفاصيل دقيقة من الضوء فى نطاق واسع (من 420 إلى 2500 نانومتر)، مع تقنيات الذكاء الاصطناعى المتقدمة مثل شبكات التعلم العميق U-Net وDeepLab والهجائن القائمة على Transformer، لإنتاج خرائط دقيقة يحمل فيها كل جزء صغير من الصورة (بكسل) درجة موثوقية يمكن مراجعتها والتحقق منها علميًا.
كما تم أيضًا إدخال محطات إنترنت الأشياء المصغّرة فى الصحارى لزيادة كثافة الرصد فى المناطق التى تفتقر لشبكات وطنية؛ حيث ندمج تدفقاتها مع بيانات الأقمار الصناعية لتدقيق التنبؤات الفورية بتركيز الجسيمات الدقيقة والرؤية وما يعرف ب«مخاطر الاتساخ».
ومنهجيًا، أتبنّى مبدأ «الفيزياء أولًا، والذكاء الاصطناعى تعزيزًا»، إذ لا نسمح للنماذج الحاسوبية بالتخمين، بل نقيدها بمعادلات الإشعاع، والتضاريس، والمؤشرات الطيفية (مثل سمات الكربونات فى النطاق القصير للأشعة تحت الحمراء، وموقع الحافة الحمراء، وامتصاصات الرطوبة)، وبهذه الطريقة، تصمد خرائطنا فى تحديد حدود الأودية والمنخفضات، وتظل تحسينات التنبؤ بالطاقة الشمسية فعّالة حتى خارج فترات التدريب.
◄ كيف يمكن لمصر أن تستفيد من أبحاثك حول التغير البيئي، خاصة في مجالات الزراعة وجودة الهواء وإدارة المياه؟
أعمل على تصميم خدمات يمكن تنفيذها فعليًا فى مصر. فى الزراعة، نحوِّل بيانات الأقمار الصناعية إلى خرائط تُظهِر إنتاجية المياه وحالة المحاصيل، ما يساعد على توزيع مياه الرى بشكل ذكي، وبذلك نوفر المياه ونحمى المحاصيل أثناء موجات الحر والعواصف الترابية. وفيما يخص جودة الهواء، ندمج بيانات الأقمار الصناعية والقياسات الأرضية مع بيانات برنامج يسمى CAMS لإصدار إنذارات مبكرة بالعواصف الترابية (الغبار) تُوجَّه للمستشفيات وقطاعي الطيران والنقل، بحيث لا نقول فقط «غدًا سيكون الجو مغبرًا»، بل نقدّم أرقامًا دقيقة عن مستوى الغبار ونصائح واضحة للتعامل معه.
أما فى مجال المياه، فيجمع فريقى بيانات عن الأمطار ورطوبة التربة وارتفاعات الأرض من الأقمار الصناعية، لمراقبة تغيّرات الأحواض، وزيادة ملوحة الدلتا، واستقرار الخزانات الجوفية.
كما قدتُ من قبل مشروع «أطلس مصر الشمسي»، الذى أثبت أن خطط الدولة للتنمية يمكن أن تتطور عندما نستخدم خرائط دقيقة لموارد الطاقة الشمسية والمناخ الغباري. وينطبق المبدأ نفسه على مجالات الزراعة والمياه، فعندما تتوافر بيانات موثوقة وأدوات سهلة للاستخدام وتُراجع النتائج محليًا نحصل على سياسات أوضح وقرارات أسرع واستثمارات أكثر توافقًا مع رؤية مصر 2030.
◄ شاركت في مبادرات كبرى مثل GEO-CRADLE وأطلس مصر الشمسي.. ما أهم النتائج أو الدروس المستفادة منها؟
مشروع GEO-CRADLE هو تعاون دولى مدعوم من الاتحاد الأوروبي، هدفه استخدام صور وبيانات الأقمار الصناعية فى الشرق الأوسط وشمال إفريقيا لتحسين إدارة الطاقة والمياه والزراعة والمناخ. من خلاله أدركت أن التعاون بين الدول لا يقل أهمية عن التكنولوجيا نفسها، فقد أثبتنا أن أكثر من 20 دولة يمكنها تبادل البيانات والعمل بمعايير موحدة، مما خلق الثقة واستمرار التعاون بعد انتهاء التمويل عبر المنح البحثية. أما «أطلس مصر الشمسي»، فكان خطوة مهمة لتوفير مرجع وطنى موثوق لتقييم موارد الطاقة الشمسية، وتم اعتماده رسميًا كمصدر أساسى للدولة. وتعلمت من هذا المشروع أن النتائج المفيدة هى التى تتحول إلى أدوات وخدمات عملية، لا مجرد أبحاث علمية. جمعنا بين بيانات الإشعاع الشمسى والغبار، وصممنا أدوات يستطيع المستثمرون والمخططون استخدامها مباشرة، ولذا أصبح الأطلس إحدى ركائز توسّع مصر فى الطاقة المتجددة، ونطبّق النهج نفسه اليوم فى مشروعات تخص التنوع الحيوى وجودة الهواء.
◄ من وجهة نظرك، كيف يمكن لمصر تعزيز دمج الذكاء الاصطناعي وبيانات الأقمار الصناعية في التخطيط البيئي والتنمية؟
أقترح إنشاء مركز وطنى للاستشعار عن بُعد والذكاء الجغرافى (GeoAI)، يجمع بيانات الأقمار الصناعية المختلفة فى مكان واحد، ويضع لها نظامًا موحدًا، بحيث تتمكن الوزارات والهيئات والشركات من استخدامها بسهولة عبر أدوات رقمية ثابتة وواضحة.
ويجب أن يعمل المركز من خلال مشروعات ذات مهام مثل: إصدار إنذارات مبكرة بالغبار (العواصف الترابية) لمساعدة قطاعات الصحة والنقل، وتقديم إرشادات دقيقة للريّ فى كل محافظة، وإعداد توقعات للطاقة الشمسية والحرارية لتشغيل الشبكة الكهربائية، وإعداد خرائط توضح ارتفاع الحرارة فى المدن لمساعدة التخطيط العمراني. ويجب أن تكون لكل مشروع جهة حكومية مسئولة، مع توضيح دقة البيانات، ومستوى الثقة فيها، وخطة تضمن استمرار المشروع بعد انتهاء التمويل.
من خلال خبرتى فى العمل كنائب لرئيس وكالة الفضاء المصرية، أدركت أن تقنيات الفضاء لا تحقق التنمية الحقيقية إلا عندما تُستخدم فعليًا داخل الوزارات من خلال عقود عمل وتدريب مستمر، وليس بمجرد إصدار بيانات أو تصريحات.
ومصر تمتلك كل المقومات لتصبح مركزًا إقليميًا للذكاء المناخي، لكن ذلك يحتاج إلى مؤسسات قوية، ونظام بيانات موّحد، وبرمجيات يمكن تطويرها وإعادة استخدامها، ومسار مهنى يحافظ على الكفاءات والأنظمة لعقدٍ زمنى كامل، لا لموسم واحد.
◄ ما أكثر الاتجاهات الواعدة في مجال علوم البيانات البيئية خلال السنوات العشر المقبلة؟
هناك ثلاثة اتجاهات رئيسية ستشكّل مستقبل علوم البيانات البيئية: أولًا، سيؤدى الدمج بين التصوير الطيفى (الذى يكشف تفاصيل دقيقة عن سطح الأرض) والذكاء الاصطناعى إلى إنشاء خرائط شاملة للبيئات الطبيعية على مستوى الدول، مما يساعد فى تمويل مشروعات استصلاح الأراضى وحماية التنوع الحيوي. ثانيًا، سيصبح التحليل المشترك بين الطاقة والمناخ أمرًا أساسيًا؛ حيث ستُدمج بيانات الغبار والسحب والحرارة والطلب على الطاقة فى خطط التشغيل والصيانة، تمامًا كما تُستخدم بيانات الطقس فى مجال الطيران. وثالثًا، سيتحول الإنذار المبكر من الكوارث المتعددة - مثل العواصف الترابية والحرارة الشديدة والفيضانات والحرائق - من مرحلة التجارب إلى أنظمة تشغيلية فعالة تقدم خرائط دقيقة ونصائح واضحة للتعامل مع كل خطر. وفى جميع هذه الاتجاهات، تبقى الثقة هى العنصر الأهم: يجب أن تكون البيانات واضحة ومفهومة ويمكن التحقق منها. هذه هى النقلة من مجرد «بحث علمى مثير» إلى بنية تحتية علمية موثوقة، وهو ما نعمل على تحقيقه الآن.
◄ كيف أثّرت دراستك وتكوينك العلمي المبكر في مصر على مسارك الأكاديمي لاحقًا في الولايات المتحدة؟
التعليم فى مصر علّمنى كيف أفكّر عبر مستويات مختلفة، من الظواهر الصغيرة إلى الأنظمة البيئية الواسعة. درست الفيزياء والرياضيات ونُظم الأرض على أيدى أساتذة غرسوا فيّ فكرة أن النظرية العلمية لا تكتمل إلا إذا خدمت الناس والمجتمع. هذا المبدأ وجّهنى فى مسيرتى الأكاديمية نحو أبحاث تُحوّل بيانات الأقمار الصناعية إلى تطبيقات عملية لتحسين جودة الهواء، وترشيد استخدام المياه، ودعم الطاقة المتجددة، وحماية البيئة. كما شكّل ذلك أيضًا أسلوبى فى القيادة؛ ففى جامعة تشابمان ثم فى وكالة الفضاء المصرية، اعتمدت نهج «العلم الموجَّه بالمهمة»: نحدد التحدى الوطني، نطوّر الأدوات المناسبة، نتحقق من النتائج محليًا، ننشرها عالميًا، ونسلِّم مؤسسة أقوى مما كانت عليه. بهذه الروح أنجزنا «أطلس الطاقة الشمسية» وتحليلات الغبار، ونعمل اليوم على بناء خرائط بيئية تفاعلية للمناطق الجافة.
◄ ما الذي أشعل شغفك بعلم البيئة وتحليل البيانات منذ البداية؟
نشأت وأنا أرى الصحراء والدلتا والساحل تلتقى فى مشهد واحد؛ الرمل والملح والرطوبة تشكّل الحياة اليومية. وحين أدركت أن الأقمار الصناعية تستطيع «رؤية» هذه الظواهر، وأن علم البيانات يمكن أن يحولها إلى أدوات إنذار مسبق وإرشادات، وجدت الطريق الذى أريد أن أسلكه. ومنذ ذلك الحين، ظل مبدئى بسيطًا وواضحًا: «قِس ما هو مهم، وابنِ نموذجًا دقيقًا، وضعه فى يد من يستطيع اتخاذ القرار». ولهذا أتنقل بسلاسة بين خوارزميات التعلّم العميق وعرض الأفكار على الوزارات، لأن هدفى ليس البحث فى حد ذاته، بل الأثر. فإذا ساعد تنبؤ بالعواصف الترابية فى حماية طائرة، أو منعت خريطة موئل بيئى تدمير وادٍ، أو ساعد أطلس شمسى على تمويل مشروع طاقة نظيفة، عندها أكون واثقًا أن العلم أدى دوره الحقيقي.
◄ أخيرًا، كيف تحافظ اليوم على صلتك بمصر على المستويين الإنساني والبحثي؟
مازلت مرتبطًا بمصر بعمق من خلال العمل والإشراف والتواجد الميداني. أسافر باستمرار، وأدرّس وأوجّه، وأصممم مشاريع مشتركة مع المؤسسات المصرية لتكون نتائجها نافعة على أرض الواقع. أطلس الطاقة الشمسية، وتحليلات بنبان، ودراسات استقرار حوض النيل كلها شواهد على التزام طويل الأمد بتحويل البحث العالمى إلى قيمة محلية.
على الصعيد الثقافي والعاطفي، تبقى مصر بوصلة رؤيتي. فكل مشروع إقليمى من تصنيف الموائل الجافة إلى إنذارات صحة الغبار هو أيضًا أحد أشكال رد الجميل للمساهمة فى بناء القدرات العلمية والمؤسسية التي سترثها الأجيال القادمة. لقد عبرت مسيرتى القارات، لكن إحساسى بالمسئولية لم يغادر موطنى قط.