المحاكاة الحيوية في الصناعة

لقد تم تجاهل الطبيعة إلى حد كبير ولم يتم تحديها بشكل صريح خلال معظم العصر الصناعي، منذ أن أطلق هنري فورد خط التجميع الخاص به قبل 100 عام، كنا نتعامل مع ذكاءنا واختراعاتنا ونخلق نظام جديد وتصميمات جديدة لإنشاء المنتجات التي تحافظ على تقدمنا، لكن في الآونة الأخيرة بدأ عدد قليل من المصنِّعين الأذكياء في الرجوع إلى مختبر الطبيعة؛ لإيجاد حلول لبعض أصعب مشاكل التصميم لدينا.

ما هي الصناعة؟

الصناعة هي مجموعة من الشركات التي ترتبط على أساس الأولية من الأنشطة التجارية وفي الاقتصادات الحديثة، هناك العشرات من تصنيفات الصناعة وعادة ما يتم تجميع تصنيف الصناعة في فئات أكبر تسمى القطاعات، تُصنّف الشركات الفردية بصورة عامة عام في صناعة وفق أكبر مصادر إيراداتها، على سبيل المثال في حين أن الشركة المصنعة للسيارات قد يكون لديها قسم تمويل يساهم بنسبة 10 ٪ من إجمالي إيرادات الشركة.

سيتم تصنيف الشركة في صناعة السيارات من خلال معظم أنظمة التصنيف، يتم تجميع الشركات المماثلة معاً في صناعات، وهناك عدد من الصناعات المختلفة مثل المتاجر الكبرى وصناع الأحذية، يعتمد التجميع الصناعي على المنتج الأساسي الذي تصنعه الشركة ويبيعه، وفي الوقت نفسه يتم تجميع الصناعات معاً في قطاعات، نظام تصنيف الصناعة في أمريكا الشمالية هو نظام التصنيف القياسي الذي تستخدمه الوكالات لتنظيم الشركات في الصناعات.

يتم تجميع الشركات المماثلة في صناعات معينة وفق للمنتج الأساسي أو المباع، يؤدي هذا بشكل فعال إلى إنشاء مجموعات صناعية، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك لعزل الشركات عن أولئك الذين يشاركون في أنشطة مختلفة، غالباً ما يدرس المستثمرون والاقتصاديون الصناعات لفهم عوامل وقيود نمو أرباح الشركات بشكل أفضل، يمكن كذلك مقارنة الشركات العاملة في نفس الصناعة ببعضها البعض لتقييم الجاذبية النسبية للشركة في تلك الصناعة.

اعتبارات خاصة في الصناعة:

غالباً ما ترتفع الأسهم في نفس الصناعة وتنخفض كمجموعة؛ نظراً لأن نفس عوامل الاقتصاد الكلي تؤثر على جميع أعضاء الصناعة، يمكن أن تشمل عوامل الاقتصاد الكلي هذه التغييرات في معنويات السوق من جانب المستثمرين، مثل تلك التي تستند إلى الاستجابة لحدث معين أو قطعة من الأخبار، بالإضافة إلى التغييرات الموجهة بشكل خاص نحو صناعة معينة.

مع ذلك يمكن أن تتسبب الأحداث المتعلقة بعمل واحد فقط في ارتفاع أو انخفاض المخزون المرتبط بشكل منفصل عن الآخرين في نفس الصناعة، يمكن أن يكون هذا نتيجة لأحداث معينة، بما في ذلك إصدار منتج مميز أو فضيحة شركة في الأخبار أو تغيير في الهياكل القيادية.

كل من القطاعات والصناعات عبارة عن أنظمة تصنيف مستخدمة لتجميع أنواع مماثلة من العمليات الصناعية، فإن القطاعات أوسع من الصناعات على سبيل المثال، تعد تجارة التجزئة قطاع داخل نظام تصنيف الصناعة وداخل هذا القطاع توجد صناعات مثل متاجر الصحة والعناية الشخصية ومتاجر الأحذية.

نظام تصنيف الصناعة في شمال أمريكا (NAICS) الذي قامت الولايات المتحدةوكنداوالمكسيك بتطويره، هو من أهم المعايير التي تصنّف عليه الوكالات الحكومية الأعمال عندما تُجمع البيانات الإحصائية، وفي التسلسل الهرمي (NAICS)، يتم تصنيف الشركات التي تستخدم عمليات إنتاج مماثلة في نفس الصناعة.

المحاكاة الحيوية في الصناعة:

تسعى هذه العملية التي تعتمد على محاكاة حيوية إلى تسخير القدرات الموجودة في الهياكل التي تطور من حولنا؛ لصنع منتجات أفضل وأقوى وأكثر استدامة للمستقبل، حيث إن كل ما هو موجود في الطبيعة اليوم هو نتيجة بلايين السنين من التطور، حيث تم تحسينه من خلال البقاء على قيد الحياة واختباره مقابل العناصر وأثبت أنه التصميم الأمثل، إذ يفتح هذا الاستفادة من هذه الموارد عالم صناعي ثري بالإلهام للمصنعين.

ساهم الباحثون في نتائج متطورة من وجهة نظر نوعين من التطبيقات الصناعية للمحاكاة الحيوية، يبدأ النوع الأول بالمهام الهندسية لحل مشكلة هندسية باستخدام المحاكاة الحيوية، بينما يبدأ النوع الآخر بمعرفة علم الأحياء وتطبيقه في المجالات الهندسية، كما يشير مصطلح المحاكاة الحيوية إلى العمليات أو المواد أو الأجهزة أو الأنظمة التي يصنعها الإنسان والتي تحاكي الطبيعة.

يُعرف فن وعلم تصميم وبناء أجهزة المحاكاة الحيوية أيضاً باسم المحاكاة الحيوية؛ لأنّها تحاكي الأنظمة البيولوجية، هذا المجال له أهمية خاصة للباحثين في مجال تكنولوجيا النانو الروبوتات والذكاء الاصطناعي والصناعات الطبية والجيش، تم استخدام بعض عمليات المحاكاة الحيوية لسنوات؛ مثال على ذلك هو التخليق الاصطناعي لبعض الفيتامينات والمضادات الحيوية.

في الآونة الأخيرة تم اقتراح المحاكاة الحيوية على أنها قابلة للتطبيق في تصميم أنظمة الرؤية الآلية، كذلك أنظمة السمع الآلي ومضخمات الإشارة وأنظمة الملاحة ومحولات البيانات الخاصة بمجال الصناعة، حيث إن الشبكة العصبية هي نظام بيوميمتيك الذي يعمل عن طريق الجمعيات والتخمينات، التي يمكن أن تتعلم من أخطائها، أما الروبوتات فهي مصممة ولديها نفس المعايير الأساسية كالشكل والقدرات الحركية كإنسان.

تكتشف المحاكاة الحيوية الصنعية المكونات الأساسية في عمليات تكوين المواد، كما تقوم بإجراء تحليل لتحديدها بناءً على تلك المعلومات، حيث تتكون كل مادة من جزيئات ولكل جزيء حجم وشكل معين، والذي يتوافق مع مستقبلات ذات حجم وشكل مماثل في المواد الصناعية.

عندما تتلقى مستقبلات معينة في المحاكاة الحيوية والجزيئات المطابقة لها، فإنها ترسل إشارات إلى ما حولها والتي تحدد المادة المرتبطة بهذه الجزيئات المعينة، تعمل الأنوف الإلكترونية المستندة إلى النموذج البيولوجي بشكل مشابه، حيث تحل المستشعرات محل المستقبلات وتنقل الإشارة إلى برنامج برنامج للمعالجة بدلاً من الدماغ.

تتضمن التطبيقات المحتملة الأخرى للمحاكاة الحيوية الأجسام المضادة للروبوتات النانوية، التي تسعى إلى تدمير البكتيريا المسببة للأمراض والأعضاء الاصطناعية والأذرع الاصطناعية والساقين واليدين والقدمين والأجهزة الإلكترونية المختلفة، واحدة من أكثر الأفكار إثارة للاهتمام هي ما يسمى بالرقاقة الحيوية، وهي معالج دقيق ينمو من بلورة بادئة بنفس الطريقة التي تنمو بها البذرة لتصبح شجرة.

معيار تصنيف الصناعة العالمية (GICS):

التصنيف القياسي العالمي (GICS) هو أيضا نظام التصنيف المشار إليها عادة، يقوم (GICS) بتعيين كل شركة عامة لقطاع اقتصادي ومجموعة صناعية تحدد أعمالها بشكل أفضل، كما تم تطوير (GICS) بالاشتراك مع (Morgan Stanley Capital International)، فقد تم إنشاؤه ليكون أداة استثمار فعالة لالتقاط اتساع وعمق وتطور قطاعات الصناعة.

يتم استخدام منهجية (GICS) من قبل مؤشرات حيوية من المستثمرين والمحللين والاقتصاديين للمقارنة بين الشركات المنافسة، كما أن (GICS) هو نظام تصنيف صناعة هرمي من أربعة مستويات، ووفقاً للتسلسل الهرمي لمؤشر (GICS) هناك 11 قطاع صناعي، حيث تنقسم هذه القطاعات كذلك إلى 24 مجموعة صناعية و69 صناعة و158 صناعة فرعية.

كل سهم لديه رمز لتعريفه في جميع المستويات الأربعة، على سبيل المثال “المواد” هو قطاع صناعي ضمن المواد، هناك صناعات مختلفة مثل، الكيماويات ومواد البناء والحاويات والتغليف والمعادن والتعدين والورق ومنتجات الغابات.