علماء عرب - الأردني محمد خليل يرتاد عالم حوسبة الكومبيوترات الخارقة

وُلِد محمد خليل، الذي يشتهر في الاوساط العلمية والاكاديمية ب «مو خليل»، في عمّان. وتخرّج في الجامعة الاردنية عام 1986، وكوفئ تفوقه علمياً بإعطائه منحة من جامعة ولاية واشنطن (1987)، حيث نال شهادتي الماجستير والدكتوراه في علم الميكانيكا، وهو من فروع علم الفيزياء.
وفي 1993، التحق ب «المختبر الوطني لشمال غربي المحيط الهادئ» الذي يعتبر من أبرز المختبرات العلمية التابعة لوزارة الطاقة الاميركية، إذ تبلغ موازنته السنوية قرابة بليون دولار. وهناك، انخرط في بحوث متقدمة جداً في مسائل الطاقة والبيئة والأمن الوطني والمواد والمعادن وغيرها. ويتولى حاضراً منصب استاذ علوم المواد، وهي أيضاً من فروع علم الفيزياء، في كلية الهندسة الميكانيكية في جامعة ولاية واشنطن، إضافة إلى منصبه كمدير لقسم الحوسبة والرياضيات منذ عام 2001.
معلوماتية ال «سوبر كومبيوترز»
في بحوثة ودراساته وتصاميمه في عِلم الفيزياء وفروعه المتنوّعة، لجأ خليل إلى اعتماد تقنيات متطورة، يأتي في مقدمها الحواسيب العملاقة أو الخارقة التي تعرف باسم «سوبر كومبيوترز» Supercomputers. ومن المعلوم أن ثمة اتجاهاً عالمياً لاستعمال «سوبر كومبيوترز» بدلاً من الحواسيب المستخدمة حاضراً. يشكل هذا النوع من الحواسيب محوراً بارزاً في بحوث خليل التي وصفها بقوله إنها «آلات خارقة الذكاء، وتستهلك كميات كبيرة من الطاقة. إذ تستهلك كل وحدة من السوبر كومبيوتر 100 ميغاواط.
وفي الأنواع التي تُنتجها أميركا من هذه الكوميبوترات الخارقة، يستعمل كل حاسوب قرابة 3 في المئة من طاقته للتبريد أو للانطلاق في التشغيل... ومن المعلوم أن أميركا تتفرّد بامتلاك خمسة من أجهزة السوبر كومبيوترز من الفئة الأكثر ضخامة، وتنال الدول الأخرى عدداً مساوياً! وللمقارنة، ثمة حاسوب عملاق في المملكة العربية السعودية، لكنه يأتي في المرتبة الرابعة بعد العشر الأوائل عالمياً. وتركز البحوث حالياً على مشكلة الطاقة التي تستهلك في السوبر كومبيوترز، على أمل إيجاد أجيال من هذه الحواسيب العملاقة تستهلك مقداراً أقل بألف ضعف من الطاقة، ما يساعد أيضاً في إطالة عمر الحاسوب الخارق.
الاستغناء عن نفط العرب
منذ مطلع الألفية الثالثة، نال خليل لقب خبير دولي في الطاقة المتجدّدة Renewable Energy، وهو فرع من علم الفيزياء ينهض بأمر إيجاد بدائل أكثر فاعلية ونقاء من مصادر الطاقة التقليدية المستعملة حاضراً. وفي لقاء مع «الحياة»، أرجع خليل أهمية اللجوء إلى الطاقة المتجددة إلى عوامل اساسية متنوّعة تشمل تصاعد أسعار النفط والغاز الطبيعي عالمياً إلى مستويات تاريخية، والتكاليف الباهظة، والاستهلاك العالمي الواسع، وتزايد عدد سكان الكرة الأرضية، وارتفاع مستويات المعيشة، وميل الدول الغربية الى الاستغناء عن النفط الآتي من خارجها، خصوصاً ما يأتي من الدول العربية، إضافة إلى مسألة التلوّث.
وتحدث خليل باستفاضة عن خلايا الوقود المعتمدة على الأوكسيد الصلب solid oxide fuel cells، في تصميم محركات لتوليد الطاقة النظيفة. وتتيح خلايا الوقود الحصول على الكهرباء بكفاءة عالية جداً، من دون استهلاك كميات كبيرة من الوقود. ويستغني الكثير منها عن الوقود الأحفوري كلياً عِبر ما يسمى ب «كهرباء الكيمياء» Chemical Electricity. ويعطي مثلاً بسيطاً عن الأمر الأخير بقوله: «إذا استعملنا محرك البنزين، فإن قدرته على تحويل البنزين إلى كهرباء تصل الى 28 في المئة من مجمل ما يختزنه من الطاقة. واذا استعملنا محرك الديزل، فإن قدرته على استخراج الكهرباء من تلك المادة لا تتعدى 35 في المئة. وفي المقابل، تعطي خلايا الوقود بالأوكسيد الصلب نسبة 65 في المئة». وأضاف: «من مزايا خلايا الوقود بالأوكسيد الصلب تحويل الهيدروجين وأول وثاني أوكسيد الكربون والميتانول، إلى طاقة نظيفة».
وأشار إلى الأوجه المتعددة للاستفادة من تكنولوجيا خلايا الوقود الصلب، مبيّناً أنها تشمل التجارة والاستعمال منزلياً وصناعياً، وإنشاء شبكات لإنتاج الطاقة الكهربائية في المنازل بدل الاعتماد على المحطات الحرارية.
وزاد خليل: «يحتاج منزل مؤلف من 3 غرف إلى طاقة تقدر بقرابة 15 كيلوواط في الساعة، تستخدم لتسخين الماء والتبريد والاضاءة والحاجات المنزلية الاخرى. كما يمكن بيع الفائض من الكهرباء في ساعات الاستخدام المتدنية إلى شبكات اخرى. كما يمكن ايضاً استخدام خلايا الوقود الصلب في توفير الكهرباء في المصارف والمخازن او لاستعمالها لتبريد الطائرات اثناء وقوفها قبل الاقلاع وبعده».
تقنيات المواد الصلبة
وتحدث خليل عن معاناة شركات السيارات الاميركية من مشاكل أهمها الوزن الثقيل للسيارات وحاجتها إلى كميات كبيرة من الطاقة. وقال: «نركز بحوثنا حاضراً على تقنيات تساعد في تخفيف وزن السيارة عِبر استعمال مواد صلبة غير الحديد، مثل الالمنيوم الخفيف... فعلى سبيل باب السيارة مؤلف من قِطع عدّة يمكن اختزاله في قطع أخف وزناً، مع الحفاظ على المتانة والجودة وقوة الصدمة والطاقة الامتصاصية نفسها. ويقلّل هذا النوع من المعادن وزن السيارة إلى أقل من ثلث وزنها تقليدياً». وأشار خليل إلى ان شركة «جي أم» الأميركية استفادت من تلك المزايا في سيارتها «كاديلاك اولدورادو 2000»، واستطاعت تسويقها بسعر تنافسي. كما بيّن أن من المستطاع تصنيع طائرات ومراكب البحرية من نوع خاص من الألمينيوم يتمتع بقوة عالية جداً، أو من لدائن معدنية تتمتع بمواصفات متقدمة.
وأكّد خليل ان صناعة السيارات تواجه تحديين، يتمثّل الأول في العنصر البيئي، خصوصاً انبعاث غاز ثاني أوكسيد الكربون السام. والمعلوم أن كل كيلوغرام من وزن السيارة ينفث قرابة 100 كيلوغرام من غاز ثاني أوكسيد الكربون على مدى عمر السيارة. ويتجسّد التحدي الآخر، في استهلاك الوقود بكميات كبيرة وبكلفة مرتفعة جداً. ورأى الحل في انتاج جيل من السيارات الهجينة «هايبرد» Hybrid Car التي تعمل بمحركين، أحدهما تشغله بطارية منتجة للطاقة. وهذا النوع من السيارات يعتمد على الطاقة النظيفة. وأشار خليل الى احتمال آخر في الاستغناء عن النفط كوقود للاحتراق، يتمثّل بالسيارات التي تعمل بواسطة الهيدروجين.
وتابع خليل: «يشكل الهيدروجين الحل الافضل مستقبلاً كوقود مثالي في الطاقة والاقتصاد، وكبديل من المحروقات الاخرى من النفط والغاز»، مشيراً إلى ان «الهيدروجين من اكثر المواد وجوداً في الكون، كما أنه عنصر نظيف وقوي ويستجيب متطلبات العصر كنظام جديد للطاقة». وتحدث عن الاستعمال الضيّق راهناً للهيدروجين في تغذية السيارات ومحطات الكهرباء والمباني وغيرها، متوقّعاً قفزة نوعية لهذا النوع من الوقود في العقود المقبلة.
وتقديراً لإنجازاته علمياً، حظي خليل بعدد وافر من الجوائز منها «جائزة الاستحقاق» عن اسهاماته في خلايا الوقود، و «جائزة المؤتمر الدولي المشترك لادارة المواد المركبة والعلوم الدقيقة وخلايا الوقود»، و «جائزة التميّز في مجال نقل التكنولوجيا» لبحوثه عن المواد البلاستيكية واستعمالها في إعادة تشكيل الالمنيوم، و «جائزة شركة المختبرات الاتحادية» و «جائزة الانجاز مدى الحياة» من «إدارة المعرفة» عن المواد المركبة وتكنولوجيا خلايا الوقود، و «جائزة باتل التذكارية» وغيرها.
وشغل عضوية عدد من اللجان مثل «الجمعية الاميركية للمهندسين الميكانيكيين» و «الجمعية الاميركية للمهندسين المدنيين» و «جمعية مهندسي السيارات»، و «الرابطة الاميركية لتقدم العلوم» و «الرابطة الدولية للسلامة العامة» وغيرها.
وحاز خليل عضوية في «معهد اديسون للبيئة والحوسبة المكثفة». ويحمل لقب الزمالة من جامعة ولاية واشنطن و «المجلس الاعلى للشعبة العلمية والتكنولوجية الاميركية». وأشار خليل الى أنه أشرف على اطروحات دكتوراه في «جامعة لويس باستور» في ستراسبورغ (فرنسا) وفي جامعة «ميتز» الفرنسية وجامعة «إلينوي» في شيكاغو. وبيّن أنه ساهم في تحرير عدد من المجلات العلمية الاميركية والعالمية المتخصصة، كما نشر عشرات البحوث فيها.
وتختصر احدى وثائق «المختبر الوطني الأميركي» مكانة خليل علمياً بقولها: «انه افضل من وفر الحلول اللازمة للنهوض بالمختبر، لجهة دمج الحوسبة العالية الأداء وكثافة البيانات الحاسوبية، وكذلك ريادته في الرياضيات والمعلوماتية». كما وصفته بأنه «رائد في تصميم وتحويل المواد الصلبة وخلايا الوقود والمواد الخفيفة الوزن وضبط نظم الطاقة والكشف عن الدور المستقبلي لخلية الوقود».
وفي اطار بحثه عن افضل السبل لنقل انجازاته التكنولوجية إلى البلاد العربية، نسج خليل اتصالات مع مسؤولين في المغرب، ساعدته على انجاز دراسة اميركية شاملة عن الواقع العلمي ومستقبله في المغرب، كما أثمرت عن انشاء شركات لصناعة الاجهزة الالكترونية الدقيقة المتطورة، ما أمّن فرص عمل كبيرة للمهندسين والتقنيين المحليين. وكشف خليل عن تشكيل منطقة صناعية في المغرب تركز على الالكترونيات الدقيقة، مشيراً إلى ان المملكة تقع في نطاق جغرافي مثالي بين أوروبا وأميركا. كما كشف عن عقد اتفاقات أميركية - مغربية لإنشاء شركات الكترونية مشتركة.