پیشرفت ایران در زمینه فناوری کربن صفر در سطح جهانی/پلتفرم هیبریدی ایران موفق به کسب رتبه سوم در بریکس شد

، تیم تحقیقاتی-فناوری به رهبری دکتر مهدی عباسی، عضو هیات علمی دانشکدگان فنی-دانشکده فنی کاسپین دانشگاه تهران، با همکاری دو پژوهشگر بین‌المللی از چین و فدراسیون روسیه، با ارائه طرحی که از یادگیری ماشین برای کمک به انسان در مدل‌سازی سینتیک احتراق استفاده می‌کند، موفق به کسب مقام سوم و جایزه طرح برتر در مسابقات بین‌المللی فناوری-نوآوری بریکس شد.

این دوره از مسابقات با عنوان «سوسُنگ کاپ – فناوری و نوآوری صنایع آینده در مسیر بریکس» به‌دست شعار «افق روشن مسیر بریکس در ساخت مشترک زیست بوم فناوری» برگزار شد و طی تاریخ ۲۲ و ۲۳ اکتبر سال جاری میلادی (۲۹ و ۳۰ مهرماه ۱۴۰۴) در شهر شیامن Xiamen چین، در پارک علم و فناوری بریکس China-BRICS Science Innovation Incubation Park (SIIP) برگزار گردید.

دکتر مهدی عباسی، عضو هیات علمی دانشگاه تهران و فارغ‌التحصیل دانشگاه اشتوتگارت آلمان در ویژه‌نامه احتراق پیشرانه‌های هوایی با نگرشی زیست‌محیطی، به توضیح جزئیات پلتفرم مدل‌سازی احتراق پرداخت و گفت: این پلتفرم، ابزاری مبتنی بر روش‌های تلفیقی انسان و ماشین است؛ به این معنا که بخشی از فرایند بر اساس دانش انسانی و بخش دیگر بر مبنای محاسبات و الگوریتم‌های ماشین صورت می‌پذیرد و تمرکز آن بیشتر بر روی شیمی احتراق (chemical kinetic simulation) است.

وی اضافه کرد: هدف اصلی این سیستم این است که داده‌های مربوط به مدل‌های مختلف احتراقی را، از جمله داده‌هایی که طی سال‌های گذشته در ژورنال‌های علمی منتشر شده‌اند و داده‌های آزمایش‌های جدید، به‌صورت یکپارچه مورد استفاده قرار دهد. این داده‌ها ممکن است کاملاً آزمایشگاهی، تئوریک یا ترکیبی از هر دو باشند. پلتفرم با استفاده از این داده‌ها، فضایی محتمل برای پارامترهای سینتیکی احتراق ایجاد می‌کند.

عباسی ادامه داد: این فضای محتمل کمک می‌کند تا بتوانیم بهترین مقدار را برای پارامترهای مورد نیاز کنیم و در نهایت مدل سینتیکی احتراق را با دقت بیشتری تنظیم نماییم. به عبارت دیگر، ابزار توسعه‌یافته ما توانایی استخراج بهترین مدل ممکن را بر اساس داده‌های موجود و تحلیل احتمالاتی دارد.

اهمیت پلتفرم احتراق سوخت

وی در اشاره به اهمیت این سامانه در شبیه‌سازی عددی گفت: در هر زمینه‌ای که احتراق مدنظر باشد، از جمله سیستم‌های پیشرانه خودرو، پیشرانه‌های هوایی و حتی سامانه‌های نیروگاهی، نیاز به شبیه‌سازی دقیق و سریع احساس می‌شود. از چالش‌های بزرگ در این حوزه این است که باید شیمی احتراق به گونه‌ای ساده‌سازی شود که سرعت محاسبات افزایش یابد، بدون اینکه دقت مدل کاهش یابد. همچنین با توجه به ماهیت یادگیری ماشین و نیاز به یک بانک داده بسیار گسترده و با کیفیت، تعریف چنین پلتفرم‌هایی در سطح بین‌المللی می‌تواند به تحقق اهداف اصلی فنی آن بسیار کمک کند. در نهایت، تمامی طرف‌های شرکت‌کننده از این پلتفرم به صورت متقابل منتفع خواهند شد و نتایج آن در اختیار همه مشارکت‌کنندگان قرار خواهد گرفت.

عضو هیات علمی دانشکدگان فنی-دانشکده فنی کاسپین دانشگاه تهران تصریح کرد: یکی از مهم‌ترین ماموریت‌های این پلتفرم، کاهش پیچیدگی مدل‌های شیمیایی در عین حفظ دقت محاسبات است و این سامانه توانایی تولید نسخه بهینه و ساده‌شده مدل‌های احتراقی را داراست تا محاسبات عددی با سرعت بیشتری انجام شوند.

عباسی در مورد اهمیت پلتفرم‌های مدل‌سازی احتراق در دنیای امروز گفت: محصول ارائه‌شده، یک پلتفرم جامع در حوزه احتراق است و این نوع پلتفرم‌ها به‌ویژه در سطح جهانی دارای اهمیت بالایی هستند. دلیل اصلی این اهمیت این است که بسیاری از سیستم‌هایی که بر اساس احتراق کار می‌کنند، امکان آزمایش مستقیم در مقیاس واقعی را ندارند؛ به‌دلیل ملاحظات ایمنی یا دشواری‌های داده‌برداری.

وی همچنین بر هزینه‌بر بودن آزمایش‌ها اشاره کرد و گفت: حتی اگر امکان انجام آزمایش وجود داشته باشد، تکرار آن در شرایط مختلف معمولاً پیچیدگی و هزینه‌های بسیار زیادی دارد. سومین عامل، نوع سوخت‌های ترکیبی است که اکنون به‌دنبال اهداف زیست‌محیطی و ملاحظات اقتصادی مورد توجه قرار گرفته‌اند. مدل‌سازی دقیق این سوخت‌ها بدون ابزارهای پیشرفته تقریباً غیرممکن است.

این محقق در زمینه احتراق سوخت خاطرنشان کرد: با وجود اینکه در بعضی زمینه‌ها فرایند احتراق توسط فناوری‌های دیگر جایگزین شده است، مانند خودروهای برقی، نباید فراموش کنیم که همین انرژی در نیروگاه‌ها تولید می‌شود و بخش بزرگی از نیروگاه‌های جهانی همچنان بر اساس فرایند احتراق عمل می‌کنند. بنابراین، احتراق همچنان یک فناوری کلیدی باقی می‌ماند.

عباسی با اشاره به چشم‌انداز جهانی کاهش انتشار کربن، گفت: موضوع حرکت به سمت کربن صفر تا سال ۲۰۴۰ مورد توجه قرار دارد و تمامی کشورها باید در این مسیر حداقل درجاتی از پیشرفت را نمایش دهند. اینکه آیا به این هدف خواهیم رسید یا نه، بحث دیگری است، اما اهمیت این موضوع انکارناپذیر است. در این راستا، توسعه پلتفرم‌های پیشرفته برای مدل‌سازی احتراق و سوخت نیز از اولویت ویژه‌ای برخوردار است.

رقبای بین‌المللی پلتفرم ایرانی

وی همچنین در خصوص وضعیت جهانی این فناوری گفت: در سطح جهانی، پلتفرم‌های مشابهی برای کاربردهای سوختی توسعه داده شده و در این حوزه ما با رقبای معتبری مواجه هستیم که با مشارکت کشورهای مختلف و مراکز تحقیقاتی مانند دانشگاه ایالتی ماساچوست MIT و مؤسسات تحقیقاتی نظیر CNRS فرانسه و دانشگاه پلی‌تکنیک میلان شکل گرفته و در حال فعالیت هستند. وجود این رقبا نشان‌دهنده اهمیت بالای این حوزه و سرمایه‌گذاری جدی کشورها در آن است.

این محقق در زمینه احتراق سوخت به یکی از نمونه‌های شناخته‌شده در ایالات متحده اشاره کرد و گفت: در این پروژه با پلتفرمی به نام «آر ام جی» در ایالات متحده به‌عنوان رقیب شناخته شده است؛ پلتفرمی که برخی از فرایندهای مدل‌سازی واکنش‌ها و گونه‌های شیمیایی را انجام می‌دهد و توان فنی بسیار چشمگیری دارد.

به گفته وی، برخی از این پلتفرم‌ها عدم‌قطعیت داده‌ها و فضای محتمل را به تحلیل‌ها وارد نمی‌کنند و بیشتر به‌منظور تکرار الگوهای یادگیری ماشین عمل می‌کنند.

عباسی افزود: همچنین در اروپا پلتفرم دیگری ایجاد شده که تاحدودی بر پایه محاسبات کوانتومی به همراه یادگیری ماشینی برای توسعه الگوهای شیمیایی کار می‌کند و احتمالاً پایه‌اش به دانشگاه پلی‌تکنیک میلان بازمی‌گردد، و گروهی تحت عنوان «کرک سی‌آرای» نیز از روش‌های مشابه بهره‌برداری می‌کنند.

به گفته وی، توسعه پلتفرم فعلی یک فرآیند تدریجی و با سابقه طولانی است و به‌صورت ناگهانی شکل نگرفته است.

طرحی که استارت آن از مرکز هوافضای آسمان خورد

دکتر عباسی بر این نکته تأکید کرد که ریشه این پلتفرم به زمان همکاری‌اش در مرکز هوافضای آلمان بازمی‌گردد. زمانی که با استاد خود و به‌صورت مشترک با یک دانشگاه آمریکایی کار می‌کرد، به‌دلیل بروز برخی موانع و تغییرات در این همکاری‌ها، این پلتفرم به‌طور گسترده به کار گرفته نشد. بعدها نسخه اولیه این پلتفرم در سال ۲۰۲۲ در دانشگاه مونیخ دوباره راه‌اندازی شد و اکنون نسخه جدیدتری با توانایی‌های بیشتر و با پشتیبانی کارگروه بین‌المللی علمی فناوری بریکس BRICS-STI و پارک علم و فناوری بریکس در حال توسعه است. به‌خصوص همکاری دانشگاه‌ها و مراکز تحقیقاتی فعال در این حوزه از کشورهای عضو بریکس، به‌ویژه چین، ایران و روسیه می‌تواند برای گسترش این پلتفرم نقش مهمی ایفا کند. همچنین بخشی از نسخه جدید این پلتفرم در کشور و در محیط‌های دانشگاهی داخلی تولید خواهد شد.

عباسی در مورد دستاوردهای این طرح در رقابت‌های بریکس اعلام کرد: این پروژه در جمع طرح‌های مورد پذیرش قرار داده شده است. از سوی بریکس، یک طرح به‌عنوان رتبه اول، سه طرح به‌عنوان رتبه دوم و پنج طرح به‌عنوان رتبه سوم شده‌اند و طرح ارائه‌شده توسط تیم بین‌المللی به نمایندگی من نیز در این فهرست وجود دارد.

وی همچنین افزود: نخستین حمایت بریکس از این پروژه این است که آن را به‌عنوان یک استارت‌آپ در پارک فناوری بریکس راه‌اندازی کرده و مراحل اداری آن در حال انجام است.

عضو هیات‌علمی دانشگاه تهران در مورد حمایت مالی توضیح داد: مرحله اول تأمین مالی از سوی مجموعه علمی‌فناوری بریکس و با پشتیبانی دولت جمهوری خلق چین انجام خواهد شد تا این استارت‌آپ فعالیت خود را آغاز کند. این حمایت مالی به‌صورت جوایز در نظر گرفته شده است.

عباسی درباره وضعیت توسعه فناوری‌های مشابه در کشور تصریح کرد: در ایران هنوز چنین ساختاری برای بهره‌برداری از مدل‌ها در دسترس نبوده و حتی چند گام عقب‌تر هستیم.

وی همچنین افزود: ایران در حوزه مدل‌سازی احتراق پیشرفت‌هایی داشته است، از جمله شبیه‌سازی عددی سه‌بعدی، اما توسعه بخش‌هایی همچون «شیمی احتراق» هنوز به سطح کشورهای پیشرو نرسیده است.

عضو هیئت علمی دانشگاه تهران در مورد همکاری‌های بین‌المللی این پروژه گفت: این طرح مشترک با همکاری یک پژوهشگر چینی و یک محقق روسی ارائه شده است و این همکاری سه‌جانبه امکان تعریف پروژه‌های مشترک بیشتری به‌ویژه در چین را فراهم می‌کند. بخش قابل توجهی از این فعالیت‌ها می‌تواند در قالب طرح‌ها و پروژه‌های فناورانه و دانشگاهی در ایران ادامه یابد.

وی همچنین به تأثیر مثبت تیم‌های فناورانه ایرانی در این مسابقات اشاره کرد و گفت: سه طرح دیگر از ایران در حوزه‌های کاتالیست و صنعت فولاد نیز به مرحله نهایی راه یافتند و امید است پژوهشگران ایرانی بتوانند در برنامه‌ها و پلتفرم‌های مرتبط با بریکس بیشتری مشارکت کنند، چراکه این فعالیت‌ها می‌تواند به گسترش همکاری‌های بین‌المللی، شناسایی همکاران و شرکای قدرتمند و همچنین توسعه کسب‌وکار برای آنها کمک کند.

این دوره از رقابت‌های فناوری بریکس با شرکت بیش از ۳۰۰ پروژه علمی و فناوری از شرکت‌های فناور و مؤسسات علمی و پژوهشی کشورهای عضو و همکار بریکس شامل چین، روسیه، برزیل، آفریقای جنوبی، هند، ایران، مالزی و پاکستان، در سه زمینه اصلی «فناوری اطلاعات آینده» Future Information، «مواد آینده» Future Material و «سلامت آینده» Future Health، با تمرکز بر توسعه و استفاده از فناوری‌های پیشرفته و به‌کارگیری هوش مصنوعی، فعالیت خود را از خردادماه آغاز کرد.

پس از رقابت در مراحل گزینش و نیمه‌نهایی، ۲۵ پروژه و تیم‌های تحقیقاتی مرتبط به مرحله نهایی راه یافتند. این رویداد بین‌المللی هدفش تقویت همکاری‌های بین‌المللی در زمینه علم، فناوری و نوآوری بین کشورهای عضو بریکس و تبادل فناوری، به‌ویژه در زمینه نوآوری، بوده و همه ساله در شهر شیامن چین در پارک علم و فناوری بریکس برگزار می‌شود.

پارک فناوری بریکس همچنین با هدف ایجاد اکوسیستمی پیشرو در زمینه فناوری و دستیابی به فناوری‌های نوظهور کلیدی برای کشورهای عضو بریکس و کشور‌های جنوب جهانی، در سال ۲۰۲۳ به دستور مستقیم رئیس‌جمهور چین در شهر شیامن تأسیس شد.

دانشگاه تهران ضمن انعقاد تفاهم‌نامه همکاری به همت پردیس بین‌المللی کاسپین، در تعامل مؤثر و سازنده با مراکز تحقیقاتی و فناوری چین، از جمله پارک علم و فناوری بریکس، قرار دارد. اعلام رسمی شرکت در رقابت‌های فناوری-نوآوری بریکس در ایران نیز در راستای این تفاهم‌نامه و با سفر نمایندگانی از مرکز تعاملات بین‌المللی پکن و پارک علم و فناوری بریکس در سمیناری بین‌المللی که تحت عنوان «فرصت‌های همکاری علمی-فناوری ایران و چین در چارچوب پیمان بریکس» برگزار شد، صورت پذیرفت.