أسامة الخطيب.. عالم الروبوتات السوري الأشهر في جامعة ستانفورد والعالم

1950-/ سوري

قدم أعمالاً مميزة في مجال تخطيط الحركة والتحكم بالروبوت، مروراً بتصميم روبوت صديق للإنسان، إلى التفاعل اللمسي ومحاكاة الحركة البشرية

الولادة والنشأة:

ولد أسامة الخطيب في مدينة حلب السورية عام 1950.

نشأ في بيئة تشجع الصناعة، وفي أسرة ميسورة الحال تعشق العلم وتشجعه.

الدراسة:

بعد حصول أسامة الخطيب على الثانوية العامة الفرع- العلمي عام 1971، سافر إلى فرنسا لدراسة الهندسة الكهربائية، وليحصل على بكالوريوس من جامعة “مونبلييه”.

ومن ثم تابع درسته العليا ليحصل على الماجستير في الهندسة الكهربائية عام 1974

وخلال الفترة من عام 1974 إلى 1976 عمل الخطيب في مجال التحكم الآلي، مع الاستمرار في تحصيله الأكاديمي، وليتوج جهوده عام 1980 بالحصول على شهادة الدكتوراه في الأنظمة الأتوماتيكية؛ من المدرسة الوطنية العليا لعلوم الطيران والفضاء في جامعة “تولوز” في فرنسا.

فيما بعد سافر الخطيب إلى جامعة ستانفورد في الولايات المتحدة الأمريكية، ليعمل في قسم علوم الكمبيوتر كباحث أول مشارك من عام 1981 إلى عام 1989.

ثم عمل كأستاذ مشارك من عام 1990 إلى عام 1999 في مجال علوم الكمبيوتر والهندسة الميكانيكية.

وفي عام 2000 أصبح الخطيب بمرتبة أستاذً في علوم الحاسب في جامعة ستانفورد.

الأعمال:

اختص العالم أسامة الخطيب بالروبوتات (الرجال الآليين)، وله الفضل في العمل المميز في عدة مجالات تتراوح بين تخطيط الحركة والتحكم بالروبوت، مروراً بتصميم روبوت صديق للإنسان، إلى التفاعل اللمسي ومحاكاة الحركة البشرية.

وقد ركز عمله على تطوير النظريات والخوارزميات والتكنولوجيا للتحكم في أنظمة الروبوت باستخدام نماذج الديناميكية الجسمية، وتستخدم هذه النماذج الديناميكية لاشتقاق وحدات التحكم الأمثل بالروبوتات المعقدة التي تتفاعل مع البيئة في الزمن الحقيقي.

عام 1978 قدّم أسامة الخطيب مساهمته الأولى والهامة، وهي طريقة الحقل الصنعي الكامن والتي تتجنب مشكلة الحركة المعقدة للروبوت، وذلك بالسيطرة على الروبوت بالحقول الكامنة في مجال الحركة، تم تفعيل هذه الطريقة بسبب الحاجة الملحة لتمكين عمل الروبوت التفاعلي في البيئات الغير منتظمة.

ومنذ ذلك الحين أصبحت طريقة معتمدة عند كبير من الباحثين في العالم، وتم تطبيقها في مجال الآليات والتصوير والطيف والرسوم المتحركة .

اقترح الخطيب مع sean Quinlan طريقة الحزام المرن، والتي تزود مخطط للروبوت قادر على تعديل وتحسين حركاته أثناء التنفيذ بينما يتحرى ويتجنب التصادم المحتمل بكفاءة عالية باستعمال مجال هرمي التسلسل .

– الروبوتات:

وفي منتصف التسعينات ركّز الخطيب على تطوير مناورة الروبوتات في بيئة الإنسان- وطبق ذلك في منشآت ستانفورد للروبوتات المتطورة في هذه العملية.

كانت أول تصاميمه المتكاملة ( الذراعان الآليان- روميو وجولييت) والتي تعد من أقوى وأشهر إنجازات البروفيسور أسامة الخطيب.

وكان أهم أهدافه منذ انطلاقه في عالم الروبوتات، ألا وهو إخراج روبوتات تستطيع التفاعل بحرية ودقة في نفس وسط البشر بما فيه فعل ورد فعل يتسم بالتعقيد الكبير، حيث تطلب ذلك منه مجهوداً كبيراً في التصميم والبرمجة ووضع الخوارزميان المناسبة، إضافة للتجارب الشاقة وضرورة التعاون مع عدد من المختصين في علوم الحركة والجرافيك والحسابات.

لقد تمثلت فكرة الذراعين الآليين روميو وجولييت في تثبيتهما على منضدتين ليستطيعا القيام بعدة مهام منزلية دقيقة وكأنهما زوجان (مثل أعمال الخياطة والكي والكنس)، بل ويمكنهما التعاون معاً أيضاً مثل حمل الأشياء الثقيلة؛ لقد كان الذراعان فريدان من نوعهما في وقتها لفريق البروفيسور أسامة الخطيب، والذي تخصص في إيجاد الحلول المبتكرة لتوفير أعلى محاكاة ديناميكية للروبوتات.

وكانت نتيجة هذه الجهود ولادة الروبوت التجاري المناور المحمولي “النورماند أكس آر4000 ”

(Normand XR4000) المقدم من قبل مؤسسة التكنولوجيات النورماندية.

– وقد أنشأت النماذج والخوارزميات الناتجة عن هذا المشروع الأساس لاكتشافه اللاحق للروبوتات البشرية مثل هوندا أسيمو Honda ASIMO، ففي تسعينيات القرن الماضي سمع الدكتور أسامة الخطيب وفريقه بأول تجربة ناجحة لروبوت يصعد وينزل السلالم بمفرده دون أن يسقط، وكانت التجربة لروبوت ياباني تابع لشركة (هوندا)، وعلى الفور سارع الدكتور الخطيب بالتواصل معهم لعرض إضافاته وتطويراته الخاصة على الروبوت.

ومنذ ذاك الوقت تم إصدار العديد من نماذج الروبوت وأشهرها عالمياً (هوندا أسيمو Honda ASIMO) حيث يتم التعديل عليه إل ى الآن لإضافة كل التحسينات الممكنة على حركته ودقتها (كاللمس ومسك الأشياء والتعرف عليها والتعرف على الأشخاص).

وهكذا ارتبط اسم البروفيسور أسامة الخطيب بأشهر روبوت في العالم.

لاحقاً وفي عام 2013 أشرف البروفسور أسامة الخطيب على تطوير واجهة لمسية لجهاز الرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) ، من تلامذته سمير منون  وجيرالد بارتنر وكريس اهولت.

وهي واجهة لمسية متوافقة مع أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي، ولها ثلاث درجات حرية تسمح هذه الواجهة اللمسية بالقيام بمهام افتراضية داخل جوف جهاز الرنين المغناطيسي، وذلك لخفة وزنها وشفافيتها لتمكن من القيام بتجارب العلوم العصبية ذات الدقة العالية.

وقد عرضت مجموعة الخطيب البحثية بنجاح تحكم حلقة مغلقة وبالزمن الحقيقي للواجهة اللمسية خلال تصوير رنين مغناطيسي وظيفي عالي الدقة، وبأقل ضجيج ممكن ليُمكن من تحليل صور شخص واحد دون إجراء تنعيم أو تسوية لها.

– يعتبر الروبوت (أوشن ون) أبرز اختراعات البروفيسور أسامة الخطيب، ولهذا الروبوت رأس وعينين وذراعين، ويستطيع الإحساس باللمس ويغوص لأعماق البحار، ويستكشف الآثار الموجودة في القاع، كما يستطيع الدخول إلى الأماكن التي لا يمكن للإنسان الوصول إليها تحت البحر.

وقد وصف موقع جامعة ستانفورد الروبوت (أوشن ون) بأنه حورية البحر الآلية بطول يبلغ 5 أقدام ورأس برؤية مجسمة تظهر لقائده بالضبط ما يراه الروبوت.

وتبقى أبرز مميزاته عن بقية الروبوتات هو تزويد كل معصم مفصلي بأجهزة استشعار للقوة، تنقل ردود الفعل اللمسية إلى أدوات تحكم،  بحيث يمكن للإنسان القائد للروبوت أن يعرف ما إذا كان الروبوت يمسك بشيء ثابت وثقيل أو خفيف وحساس.

وقد ذكر البروفيسور أسامة الخطيب أن الروبوت (أوشن ون) وصل إلى عمق 100 متر تحت مياه البحر المتوسط، في المكان الذي غرقت فيه سفينة الملك لويس الرابع عشر عام 1664 عند الساحل الجنوبي لفرنسا، وأخرج منها مزهرية أثرية في إنجاز عجز عنه علماء الآثار والغواصون على مدى القرون.

– أنجز الخطيب الكثير من الخوارزميات، لعل أشهرها خوارزمية APF، إذ أن آلاف رسائل الدكتوراه على مدى الـ 30 سنة كانت تدرس تلك الخوارزميات وتحاول الإضافة إليها، وبفضل هذه الخوارزميات نرى طيارة بدون طيار تذهب لهدفها مئات الكيلومترات، ونرى سيارة تسير بدون سائق.

ودعماً للبحث العلمي في الوطن العربي شارك الخطيب في العديد من المؤتمرات الحثية، منها مشاركته عام 2016 بإلقاء محاضرة علمية في مدينة (زويل) للعلوم والتكنولوجيا في القاهرة في مصر، في مجال الروبوت بعنوان (نموذج روبوت لاستكشاف المحيطات).

وعام 2020 شارك في أعمال منتدى تحدي (محمد بن زايد) العالمي للروبوت في أبو ظبي وألقى محاضرة بعنوان (الروبوتات الغواصة للاستكشافات البحرية).

– عمل الخطيب كأستاذ زائر في جامعات عالمية، مثل جامعة سنغافورة ومدرسة Scuola Superiore في إيطاليا، وفي باريس 6 Paris VI ، والقديسة حنة، ومعهد EPFL في سويسرا.

شغل الخطيب عدداً من المناصب العملية الهامة نذكر منها:

• مدير منتدى الكمبيوتر في ستانفورد من عام 1997 إلى عام 1999.
• رئيس المؤسسة الدولية لأبحاث الروبوتات.
• مدير معهد روبوتات ستانفورد.
• عضو في مبادرة Bio-X في جامعة ستانفورد.
• زميل في جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات IEEE

الجوائز والتكريمات:

حصل البروفيسور أسامة الخطيب على عدة جوائز علمية منها:

• جائزة جمعية الروبوتات اليابانية (JARA) في البحث والتطوير عام 1996.
• جائزة IEEE RAS Pioneer في الروبوتات والأتمتة عام 2010.
• عام 2013 حصل على جائزة IEEE RAS للخدمة المتميزة.
• وعضوية فخرية في الجمعية العربية للروبوت والذكاء الاصطناعي.
• جائزة معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات للروبوتات والتحكم الآلي

 الأقوال:

عن تجربته في جامعة ستانفورد قال:

• “البيئة كانت ديناميكية مذهلة لم يختبرها بحياته من قبل، وأنه بمجرد اكتشاف هذا المكان الذي وصفه بالمثير جعله يبقى عاماً تلو آخر حتى لو بقي للأبد”.

قال البروفيسور الخطيب عن الروبوتات:

•  “إن صانعيها حصلوا على الكثير من الإلهام من الإنسان، ولا يحاولون فقط تسجيل الحركة البشرية وإعادة تشغيلها، بل فهم ما وراء هذه الحركة، وما هي الاستراتيجية وكيف يمكن ترميزها في شيء يمكن للروبوت استخدامه كاستراتيجية حتى يتمكنون من التعميم”.
• “إن فكرة التحكم في القوة هي أن الحركة الآن تسترشد بعلاقة الكائن الذي يحمله الروبوت والبيئة”.
• “هدفنا النهائي هو عمل روبوتات تستطيع التصرف باستقلال تامة، نحن لم نستطع فعل ذلك بعد، ولكننا وصلنا إلى المرحلة التي تقوم فيها الروبوتات بتقديم مساعدات شبه مستقلة للبشر”

يقول عن علم الروبوتات:

• ” لا تتردد. هذا مجال الكثير من المرح، والكثير من الإثارة، وإنه… إنه مدهش فعلا. بعد سنوات عديدة بدأت أقول، أشعر وكأني لا أزال أعمل على الدكتوراه. أشعر حقا أني أستكشف طريقاً، يتمدد باستمرار، وإنه لمن السعادة الكبيرة أن تقوم بذلك الاستكشاف لأنه… يأخذنا لأشياء تتعلق بنا، بالبشر، بسلوكياتنا، بأفعالنا، ونحن نكتشف أشياء طوال الوقت، وأشعر، حافظ على خيالك وتمتع بهذا المجال الرائع، الروبوتات”.

 المصادر:

• https://ar.wikipedia.org
• https://summerschool.stiff-project.org/keynotes/oussama-khatib/
• https://snacksyrian.com/
• https://khamesa.com