دائما ما أفكر في عظمة الخالق الذي نشر حساسات في أجسامنا وأبداننا وفي كل جزء منه لينبهنا عن وجود خلل ما. وهذه الإشارات الحسية لا تقتصر علينا فقط بل إن الطبيب يسألنا عنها بسؤاله المعتاد «وين تحس بالألم؟». ومن هذا المشهد يتم تطوير الحساسات الصناعية التي نستخدمها في جميع أجهزتنا وسياراتنا تقريبا. هنا يشهد عالمنا المعاصر تحولا رقميا هائلا، وتقف الحساسات الكهربائية في قلب هذا التحول، حيث تعمل كأعصاب رقمية تربط العالم المادي بالعالم الافتراضي.

لم تعد مجرد أدوات لقياس كمية فيزيائية بسيطة، بل أصبحت بوابات لتدفق هائل من البيانات التي تغذي أنظمة الذكاء الاصطناعي وتدعم تطبيقات إنترنت الأشياء (IoT) المتنامية. بل ويشهد مجال الحساسات تطورات متسارعة ومبتكرة تغير من طريقة تفاعلنا مع التكنولوجيا وتدير بها الصناعات عملياتها، مدفوعة بالتقدم المستمر في علم المواد، وتقنيات التصنيع الدقيق، والاتصالات اللاسلكية، وقدرات المعالجة.

أحد أبرز معالم هذا التطور هو ثورة التصغير المستمرة. بفضل تقنيات الأنظمة الكهروميكانيكية الصغرى والنانوية (MEMS/NEMS)، أصبح بالإمكان إنتاج حساسات أصغر حجما بكثير، وأقل استهلاكا للطاقة، وبتكلفة أقل. هذا التصغير لم يقتصر على الحجم فقط، بل أتاح أيضا دمج أنواع متعددة من الحساسات ضمن شريحة سيليكون واحدة، قادرة على قياس متغيرات مختلفة في آن واحد، مثل درجة الحرارة والرطوبة والضغط والحركة. هذا الدمج يفتح الباب أمام تطبيقات جديدة وأجهزة أكثر تكاملا وفعالية في مختلف المجالات.

بالتزامن مع التصغير، يأتي التطور الهائل في مجال الاتصال والذكاء. فالحساسات الحديثة مصممة لتكون جزءا لا يتجزأ من منظومة إنترنت الأشياء، حيث تعتمد على بروتوكولات اتصال لاسلكي منخفضة الطاقة (مثل LoRaWAN و NB-IoT) تمكنها من إرسال بياناتها عبر مسافات طويلة والعمل لسنوات باستخدام بطارية صغيرة. ولم تعد هذه الحساسات مجرد ناقل سلبي للبيانات؛ فالكثير منها أصبح مزودا بقدرات «الحوسبة الطرفية» (Edge Computing)، مما يمكنها من إجراء معالجة أولية للبيانات وتحليلها محليا.

وعندما يقترن ذلك بخوارزميات الذكاء الاصطناعي وتعلم الآلة، تتحول الحساسات إلى أدوات ذكية قادرة على التعرف على الأنماط المعقدة، واكتشاف الحالات الشاذة، بل وحتى التنبؤ بالأعطال المحتملة في المعدات الصناعية، مما يمهد الطريق للصيانة التنبؤية الاستباقية.

كما لا يمكن إغفال دور علم المواد المتقدمة في دفع حدود ما هو ممكن في عالم الحساسات. فقد أدى ابتكار مواد جديدة تتمتع بالمرونة والقابلية للتمدد، مثل البوليمرات الموصلة والجرافين، إلى تطوير حساسات يمكن ارتداؤها كجزء من الملابس أو لصقها مباشرة على الجلد لمراقبة المؤشرات الحيوية بدقة وسهولة.

وفي المقابل يتم تطوير مواد أخرى فائقة الصلابة تمكن الحساسات من العمل بكفاءة في أقسى الظروف البيئية، سواء كانت درجات حرارة فائقة الارتفاع، أو ضغوطا هائلة، أو بيئات كيميائية عدائية. وإلى جانب تطوير المواد، تكتسب كفاءة استهلاك الطاقة أهمية قصوى، حيث يجري العمل على تصاميم تستهلك أقل قدر ممكن من الطاقة، بل وتطوير حساسات قادرة على «حصاد» طاقتها من البيئة المحيطة بها، كالضوء أو الاهتزازات أو الحرارة، مما يجعلها مستقلة تماما عن مصادر الطاقة التقليدية.

تتجلى ثمار هذه التطورات في طيف واسع من التطبيقات العملية التي تلامس حياتنا اليومية ومختلف القطاعات الحيوية. ففي صناعة السيارات، تساهم الحساسات المتطورة في تعزيز أنظمة مساعدة السائق وتمكين القيادة الذاتية، بالإضافة إلى مراقبة أداء وكفاءة البطاريات في السيارات الكهربائية. وفي القطاع الصناعي (الصناعة 4.0)، تُستخدم شبكات الحساسات لمراقبة خطوط الإنتاج وتحسين كفاءتها والتنبؤ بأعطال الآلات قبل وقوعها.

أما في مجال الرعاية الصحية، فتتيح الحساسات القابلة للارتداء أو الزرع مراقبة مستمرة للمرضى عن بعد وتوفر أدوات تشخيص أكثر سرعة ودقة. ولا ننسى الزراعة الذكية، حيث تساعد الحساسات المزارعين على مراقبة التربة والمياه والظروف الجوية بدقة لتحسين جودة وكمية المحاصيل. وبينما تتسارع هذه التطورات، يلوح في الأفق مجال الاستشعار الكمي الواعد بإحداث قفزة نوعية في دقة وحساسية القياسات.

يمكن القول إن عالم الحساسات الكهربائية يعيش عصرا ذهبيا من الابتكار، متجها نحو المزيد من الذكاء والتكامل والكفاءة والاتصال. هذه الأدوات الصغيرة، التي تزداد قوة وتطورا يوما بعد يوم، لا تقتصر على جمع البيانات فحسب، بل أصبحت تلعب دورا محوريا في فهم عالمنا وتشكيل مستقبلنا، وجعل بنيتنا التحتية وصناعاتنا وحياتنا اليومية أكثر أمانا وكفاءة واستدامة.

HUSSAINBASSI@