Language
Country/Area
No result found
الثورة منذ السبعينيات: لماذا تغير القياسات الكيميائية قواعد اللعبة في الكيمياء؟
في تاريخ البحث العلمي، تعتبر فترة السبعينيات نقطة تحول، خاصة في مجال الكيمياء، حيث كان ظهور القياس الكيميائي بمثابة ثورة. باعتبارها تقنية تعتمد على البيانات، تستخدم القياسات الكيميائية أساليب الإحصاء متعدد المتغيرات والرياضيات التطبيقية وعلوم الكمبيوتر لحل المشكلات المختلفة في مجالات الكيمياء والكيمياء الحيوية والطب والهندسة الكيميائية.
إن جوهر القياسات الكيميائية هو استخلاص المعلومات المفيدة من البيانات المعقدة، وهو أمر مهم بشكل خاص في عالم اليوم العلمي القائم على البيانات.
يمكن إرجاع التطبيق الأول للقياسات الكيميائية تقريبًا إلى السبعينيات، عندما سمحت شعبية أجهزة الكمبيوتر للعلماء باستخدام المزيد من البيانات للتحليل والبحث. قام اثنان من الرواد، هما سفانتي وولد وبروس كوالسكي، بتعزيز تطوير القياسات الكيميائية في هذا السياق واقترحا لأول مرة مصطلح "القياسات الكيميائية" في عام 1971. وفي وقت لاحق، تم إنشاء الجمعية الدولية للقياسات الكيميائية لتكون بمثابة الشركة الرائدة في هذا المجال مزيد من التطوير.
في التطبيقات الوصفية، تساعد القياسات الكيميائية العلماء على بناء نماذج للأنظمة الكيميائية والحصول على نظرة ثاقبة لبنيتها الداخلية. وفي التطبيقات التنبؤية، يمكن استخدامه للتنبؤ بخصائص أو سلوكيات جديدة. غالبًا ما تتطلب هذه التطبيقات معالجة مجموعات كبيرة من البيانات، والتي يمكن أن تتراوح من صغيرة إلى كبيرة ومعقدة، وتحتوي على مئات أو آلاف المتغيرات والملاحظات.
بمعنى ما، فإن الطريقة التي تحول بها القياسات الكيميائية كميات كبيرة من البيانات إلى معرفة قيمة هي السبب في أنها أصبحت جزءًا لا يتجزأ من البحوث الكيميائية.
مع تطور مجالات مثل الكيمياء التحليلية وعلم التمثيل الغذائي، استمرت أيضًا تكنولوجيا وأساليب القياس الكيميائي في التقدم، مما أدى بدوره إلى تعزيز ابتكار الأدوات والأساليب التحليلية. وقد أدت طبيعة هذا التخصص القائمة على التطبيق إلى الاستخدام الواسع النطاق للعديد من أساليب القياس الكيميائي الموحدة في الصناعة. تنمو الأبحاث في مجال القياسات الكيميائية بشكل مطرد، سواء في الأوساط الأكاديمية أو الصناعية.
المعايرة متعددة المتغيرات هي تقنية تستخدم بشكل متكرر في القياسات الكيميائية للتنبؤ بالخصائص الأخرى بناءً على الخصائص المقاسة للنظام الكيميائي. تتطلب هذه العملية استخدام مجموعة بيانات معايرة أو تدريب تحتوي على قيم مرجعية، على سبيل المثال في التحليل الطيفي، من خلال تطوير نموذج متعدد المتغيرات لتحديد العلاقة بين تركيز الأنواع الكيميائية والطيف المقابل. لا توفر هذه الطريقة الوقت والتكلفة فحسب، بل تتيح أيضًا إجراء تحليل كمي دقيق في ظل التداخل المتداخل من العناصر الأخرى، مما يوضح مزاياها.
"في بيئة البحث العلمي المتزايدة التعقيد اليوم، أصبحت كيفية معالجة البيانات وتحليلها بشكل فعال جوهر الاستكشاف المستمر للقياسات الكيميائية."
هناك تطبيق آخر مهم وهو التصنيف والتعرف على الأنماط، وهو أمر مهم بشكل خاص في مراقبة الجودة والتحقق من الأصالة. باستخدام تقنيات التصنيف متعدد المتغيرات للتعلم الخاضع للإشراف، تستطيع القياسات الكيميائية بناء نماذج لتصنيف العينات المستقبلية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لتقنيات التصنيف غير الخاضعة للرقابة في القياسات الكيميائية اكتشاف الأنماط الأساسية في مجموعات البيانات المعقدة، مما يساعد العلماء على اكتساب نظرة ثاقبة حول بنية البيانات وخصائصها.
بالإضافة إلى التقنيات المذكورة أعلاه، يعد التصميم التجريبي ومعالجة الإشارات أيضًا أجزاء لا غنى عنها في القياسات الكيميائية. بالإضافة إلى المعالجة المسبقة للإشارة، يعد اختيار النموذج والتحقق وتوصيف الأداء أيضًا محور البحث، مما يؤثر بشكل مباشر على تفسير نتائج معالجة البيانات النهائية وتطبيقها العملي.
إن تطوير القياسات الكيميائية لا يعد إنجازًا على المستوى الفني فحسب، بل يوفر أيضًا منظورًا جديدًا لعرض وفهم العلاقة بين الكيمياء والبيانات.
منذ السبعينيات، ومع التقدم السريع في تكنولوجيا البيانات، أصبحت القياسات الكيميائية تدريجيًا مكونًا أساسيًا للأبحاث الكيميائية. ولم تجلب لنا هذه الثورة زيادة في قدرات معالجة البيانات فحسب، بل جلبت لنا أيضًا إعادة تشكيل قدرتنا على نمذجة الأنظمة الكيميائية الباطنية والتنبؤ بها. كيف ستستمر القياسات الكيميائية في التأثير على تطوير البحث العلمي والأساليب التجريبية في المستقبل؟
