مفاهيم أساسية الهندسة والتكنولوجيا نشر بتاريخ: 31 أكتوبر 2025

معًا لتحقيق الهدف 10 من أهداف التنمية المستدامة: المستشعرات القابلة للارتداء ودورها في تغيير حياة الأشخاص الذين يعانون من صعوبات في النطق

ملخص

يتمحور الهدف العاشر من أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة حول ضمان المعاملة العادلة لجميع البشر، بغضّ النظر عن هويتهم أو موطنهم؛ فهو يركّز على منح الناس فرصًا متكافئة في الحياة ووضع حدّ للمعاملة غير العادلة. فالذين فقدوا قدرتهم على الكلام أو وُلدوا دونها، قد يشعرون بالوحدة في حياتهم اليومية. تخيّل أن تكون عاجزًا عن الدردشة مع أصدقائك، أو طرح سؤال في الصف، أو طلب المساعدة من البائع في المتجر. لكن لا تيأس، فلا تزال هناك بارقة أمل! إذ يعكف العلماء على تطوير حل جديد يمكنه مساعدة هؤلاء الأشخاص على النطق دون الحاجة إلى استخدام أصواتهم. سنتعرف في هذا المقال على هذا الحل، وهو عبارة عن نظام مبتكر يستخدم لصقات مغناطيسية تُوضع على شفاه الأشخاص لتتبع حركاتها، وترسل هذه الحركات إلى تطبيق على الهاتف يمكنه التحدث نيابةً عنهم عن طريق تحويل حركات الشفاه إلى أصوات وكلمات مكتوبة. وبذلك يتمكّن الأشخاص الذين يعانون من مشكلات في النطق من التواصل صوتيًا مع الآخرين.

شاهد مقابلة مع مؤلفي هذا المقال لمعرفة المزيد. (الفيديو 1).

الحد من أوجه عدم المساواة حول العالم

نحلم جميعًا بالعيش في عالم يتسم بالعدل والاستدامة، ولتحويل هذا الحلم إلى واقع ملموس، وضعت الأمم المتحدة (وهي منظمة تضمّ تقريبًا جميع دول العالم) خطة لمعالجة مشكلات العالم، مثل الحروب والجوع وتغيّر المناخ. وقد أسفرت هذه الخطة -المعروفة باسم "أجندة 2030"- عن وضع 17 هدفًا من أهداف التنمية المستدامة، يستهدف كلٌ منها التصدي لأحد هذه التحديات، وعلى الدول أن تجتهد في إنجازها بحلول عام 2030. يرمي الهدف العاشر من هذه الأهداف – الحدّ من أوجه عدم المساواة – إلى تحويل العالم إلى مكان عادل يكفل للجميع القدرة على النجاح والحصول على فرص متكافئة، بغضّ النظر عن جنسهم أو عرقهم أو دينهم أو إعاقتهم أو مقدار دخلهم. ومن هنا، يتمحور الهدف العاشر -باختصار- حول كفالة المساواة في المعاملة للجميع، وتضافر جهود الدول لتحقيق ذلك. لكن، هناك عدة أمور ينبغي إنجازها إذا كنا نطمح إلى تحقيق المساواة للجميع: فعلينا أن نضمن توافر مقومات الحياة الأساسية لمعظم الناس، وسّن قوانين تحمي الأفراد من التمييز، وإشراك سكان الدول النامية في القرارات العالمية، وإتاحة السبل التي تكفل للأشخاص ذوي الإعاقة الحصول على فرص متكافئة.

تسخير العلم للحدّ من أوجه عدم المساواة

يمكن للعلم أن يساعدنا في تحقيق الهدف العاشر من أهداف التنمية المستدامة بإيجاد حلول تُحقق مزيدًا من الإنصاف للجميع، منها التقنيات المساعدة التي تسهم في تقليل أوجه عدم المساواة. تساعد التقنيات المساعدة الأشخاص ذوي الإعاقة على العيش باستقلالية أكبر، وتكفل لهم نفس الفرص المتاحة لغير ذوي الإعاقة [1]. وربما تكون على دراية بالفعل بعدد من هذه التقنيات، ومنها: النظارات الطبية أو العدسات اللاصقة التي تساعد الأشخاص على الرؤية بوضوح، والسماعات الطبية التي تساعد من يعانون من ضعف السمع، والكتب المطبوعة بطريقة برايل التي تتيح للمكفوفين القراءة، أو حتى الكراسي المتحركة التي تساعد من يواجهون صعوبات الحركة على التنقّل بسهولة أكبر (انظر الشكل 1) [2].

مجموعة من أربعة رموز مصنفة من الألف إلى الدال. أ) شخص على كرسي متحرك يرتدي قميصاً أخضر. ب) فرد يرتدي نظارات وشعره قصير. ج) يد تحمل هاتفاً ذكياً يعرض كلمة "مرحباً". د) يد تقرأ كتاباً بطريقة برايل.
  • شكل 1 - أمثلة على التقنيات المساعدة التي تُحسّن حياة الأشخاص ذوي الإعاقة: (A) كرسي متحرك للتنقّل، (B) نظارات للرؤية، (C) تطبيق هاتفي للتحدث، (D) طريقة برايل للقراءة.

يساهم تحقيق الهدف العاشر في بلوغ الأهداف الأخرى؛ فهو -مثلًا- يدعم الهدف الرابع من أهداف التنمية المستدامة (التعليم الجيد) من خلال ضمان حصول الأشخاص ذوي الإعاقة على وسائل جديدة للتعلّم، مثل الكتب المكتوبة بطريقة برايل أو برامج قراءة الشاشة، أو حصولهم على فرص التعلم عبر الإنترنت إذا كانوا لا يستطيعون الذهاب إلى المدرسة.

كما أنه يساهم في تحقيق الهدف الثالث من أهداف التنمية المستدامة (الصحة الجيدة والرفاه)، وذلك بضمان حصول الأفراد على الأدوات التي يحتاجونها للوصول إلى الرعاية الصحية -مثل الطب عن بُعد- ما يساعدهم على عيش حياة أكثر صحة واستقلالية. ونحن إذ نحّد من أوجه عدم المساواة، فإننا نُسهم في بناء عالم أكثر عدلًا ينعم فيه جميع البشر بالرخاء.

التقنيات المساعدة لفاقدي النطق

ثمة أشخاص عاجزون عن الكلام بسبب اختلاف بسيط في وظائف أجسادهم؛ حيث يولد بعضهم بحالات صحية تجعلهم يواجهون صعوبة في التحكم في أعضاء الجسم المسؤولة عن النطق، مثل الفم أو الحلق أو الدماغ. وقد يتعرض آخرون لحوادث أو أمراض أو تغيّرات في أجسامهم تؤثر على قدرتهم على الكلام. إن الأمر يشبه تمامًا حاجة البعض إلى النظارات كي يروا بوضوح، فكل جسم له طبيعته الخاصة.

يُنتَج الصوت عندما يندفع الهواء من الرئتين عبر الحلق، فيجعل الأحبال الصوتية (وهي شريطان صغيران داخل الحلق) تهتز، بعد ذلك يخرج الصوت من الفم، ونستخدم اللسان والشفاه والأسنان لتحويله إلى كلمات. بيد أن بعض الأشخاص لا يستطيعون إحداث هذه الاهتزازات، إما بسبب خلل في أحبالهم الصوتية، أو عدم تحكمهم الكامل في عضلاتهم، أو لأن أدمغتهم لا تستطيع إرسال الإشارات الصحيحة اللازمة لإتمام عملية النطق. لكن حتى إذا كانوا لا يستطيعون الكلام، فإن الكثير منهم يستخدم طرقًا أخرى للتواصل، مثل لغة الإشارة أو الصور أو الاستعانة بمترجمين [3]. لكن المشكلة أن معظم الناس لا يفهمون لغة الإشارة، كما أن عدد لغات الإشارة يكاد يوازي عدد بلدان العالم!

ولمساعدة الناس على التواصل بطريقة أكثر طبيعية، درس العلماء الأسباب التي تمنع بعض الأشخاص من النطق. واكتشفوا أن معظم من يواجهون صعوبات في النطق ما زالوا قادرين على تحريك شفاههم وأحيانًا ألسنتهم، لكنهم فقط لا يستطيعون إصدار الأصوات. وانطلاقًا من هذه الفكرة، فكّرنا في كيفية الاستفادة من الحركات التي يستطيعون القيام بها لمساعدتهم على التواصل دون الحاجة إلى استخدام الأحبال الصوتية (انظر الشكل 2)، وبهذه الطريقة يمكن للأشخاص أن يتواصلوا بطريقة أكثر طبيعية، كما لو كانوا يتحدثون بالفعل. لقد تصورنا كم سيكون مذهلًا أن يتمكن الأشخاص الذين يواجهون صعوبات في النطق من استخدام أفواههم للتواصل بصورة طبيعية مرة أخرى!

اللوحة (أ) تُظهر شخصيتين كرتونيتين بتعابير مرتبكة. اللوحة (ب) تعرض ثلاث شخصيات كرتونية متنوعة، كل منهم يضع يده على خده: (1) امرأة ببشرة داكنة وكعكات شعر، (2) شخص ببشرة فاتحة وشعر أرجواني يرتدي قبعة بيريه حمراء، (3) امرأة ببشرة داكنة وشعر أحمر. اللوحة (ج) توضح علامة "لا صوت" مع رسم تخطيطي للحلق مشطوب على اليسار وشخص بجلد متوسط ​​اللون يبتسم على اليمين. وجهان صغيران بعيون مغلقة يحملان علامات تحقق خضراء.
  • شكل 2 - (A) قد يشعر الشخص الذي لا يستطيع النطق شفهيًا بأن عدم القدرة على التواصل مع أشخاص لا يعرفون لغة الإشارة لهو أمر محبط لكلا الطرفين! (B) لغة الإشارة متنوّعة تمامًا كأي لغة منطوقة؛ فمثلًا، تتنوع طرق التعبير عن عبارة "شكرًا لك" في (1) لغة الإشارة الأمريكية، و(2) لغة الإشارة الإسبانية، و(3) لغة الإشارة الباكستانية.
  • (C) كثير من الأشخاص الذين لا يستطيعون النطق ما زالوا قادرين على تحريك شفاههم. ويعني هذا أن التكنولوجيا الجديدة التي يمكنها قراءة حركات الشفاه قد تساعدهم على "الكلام" مرة أخرى عبر وسائل خارجية، بدلًا من الاعتماد على أحبالهم الصوتية.

الجلد المغناطيسي ودوره في مساعدة الناس على النطق

لقد عرفتَ - مما شرحناه حتى الآن- أن بعض الأشخاص الذين لا يستطيعون النطق غير قادرين على إصدار الأصوات، لكنهم يستطيعون تحريك عضلات شفاههم، إذن، ماذا لو تمكّنا من قراءة هذه الحركات الدقيقة وتحويلها إلى صوت؟ وهذا بالضبط ما فعلناه في أبحاثنا في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، حيث طوّر فريقنا جلدًا مغناطيسيًا مرنًا وآمنًا للاستخدام [4].

إنه عبارة عن مغناطيس رقيق وقابل للتمدد يلتصق بالشفة السفلية، ويستخدم مستشعرات لاسلكية و ذكاءً اصطناعيًا لاكتشاف الكلمات التي يحاول الشخص قولها والتنبؤ بها. ويساعد هذا الأشخاص على إجراء محادثات طبيعية، حتى لو كانوا يواجهون صعوبة في الكلام [5].

ويُعد الجلد المغناطيسي نقلة نوعية في مجال التقنيات القابلة للارتداء: فهو غير ملحوظ، ويمكن تغيير شكله وحجمه ولونه، كما أنه مريح عند ارتدائه. ومع حركة فم الشخص، يتحرك المجال المغناطيسي المنبعث من الجلد المغناطيسي أيضًا، ويمكن لسماعة رأس مزوّدة بمستشعرات للمجال المغناطيسي أن تلتقط هذه الحركات الدقيقة للفم التي تغيِّر المجال المغناطيسي المحيط بالمستشعرات، والتي تحوّل بدورها هذه التغييرات إلى إشارات رقمية. ثم يتعرّف برنامج خاص على التغييرات والأنماط في الإشارة، ويُدمج داخل تطبيق هاتفي "يترجم" هذه الأنماط إلى الحرف أو الكلمة المقابلة. ولتحقيق ذلك، جرى تدريب البرنامج باستخدام عينات من الرجال والنساء من ست دول مختلفة، يتحدثون لغات ولهجات متنوعة، وقد تمكّن النظام من التنبؤ بدقة بـ %91 من الكلمات التي يتفوه بها الشخص! وتظهر الكلمة أو العبارة التي ينطقها الشخص على شاشة هاتفه، مما يتيح للأشخاص الذين يعانون من اضطرابات في النطق طريقة تواصل جديدة وأكثر طبيعية (انظر الشكل 3).

رسم تخطيطي يوضح نظامًا لتحديد الكلمات المنطوقة باستخدام أجهزة استشعار مغناطيسية. على اليسار (أ)، يرتدي شخص سماعة رأس مزودة بأجهزة استشعار مغناطيسية بالقرب من الفم. يوضح المركز (ب) مخططات بيانات تحتوي على منحنيات مُعلَّمة من V1 إلى Z4، تمثل قراءات المستشعر أثناء تحدث الشخص. على اليمين (ج)، يعرض هاتف ذكي كلمات مكتشفة، مُشتقة من بيانات مستشعر المجال المغناطيسي.
  • شكل 3 - تقنية قابلة للارتداء لاكتشاف حركات الشفاه وترجمتها إلى صوت.
  • (A) يرتدي الشخص لصقات جلدية مغناطيسية على شفته السفلية. (B) عند تحريك فمه، تلتقط المستشعرات المغناطيسية في سماعة الرأس التغييرات في المجال المغناطيسي. تُنتِج هذه التغييرات أنماطًا يمكن للذكاء الاصطناعي التعرّف عليها كحروف أو كلمات. (C) تُرسل سماعة الرأس هذه المعلومات إلى الهاتف عبرالبلوتوث، لتعرض كلمات الشخص في الوقت نفسه الذي ينطق بها. ويمكنك أيضًا رؤية أنماط الموجات على الشاشة أثناء "تحدث" الشخص.

الخلاصة

يتمحور الهدف العاشر من أهداف التنمية المستدامة – الحدّ من أوجه عدم المساواة – حول تحويل العالم إلى مكان يسوده العدل، حيث يحظى الجميع بفرص متكافئة للنجاح، بغض النظر عن هويتهم. وهذا الأمر من الأهمية بمكان، لأن كل إنسان يستحق أن يعيش أفضل حياة ممكنة وأن يُعامَل على قدم المساواة. يسهم العلم في تحقيق ذلك من خلال ابتكار أدوات مذهلة مثل تقنية الجلد المغناطيسي، التي تمكِّن الأشخاص العاجزين عن الكلام من تحويل حركات شفاههم إلى كلمات.

يُسهّل هذا الابتكار الرائد على الأشخاص الذين يعانون من صعوبات في النطق أن يتواصلوا بشكل طبيعي وأن يشعروا بالاندماج. فالجلد المغناطيسي مجرد وسيلة يساهم بها العلم في تحقيق الهدف العاشر من أهداف التنمية المستدامة، من خلال الحدّ من أوجه عدم المساواة وبناء عالم شامل للجميع. وباستخدام أدوات مثل هذه، يستطيع الأشخاص ذوو الإعاقة التواصل مع الآخرين ويسهل على الآخرين فهم ما يقولونه، لأن مستقبل التقنيات المساعدة واعد ومليء بالحماس، وثمة آفاق لا حدود لها لمزيد من الابتكارات المذهلة. وأنت أيضًا يمكنك أن تُسهم في ذلك، بمواصلة التعلّم عن أوجه عدم المساواة، ودعم الأفكار الجديدة، وتسخير إبداعك للتوصل إلى حلول تسهم في ترسيخ مبادئ الإنصاف في هذا العالم، لينعم الجميع بالمساواة والعدالة. ومعًا، يمكننا تحويل هذا الحلم إلى حقيقة!

مسرد للمصطلحات

أوجه عدم المساواة (Inequalities): هي الأمور التي تنطوي على ظلم أو عدم مساواة تجاه فئات مختلفة من البشر، كأن يُحرم البعض من الفرص أو الحقوق أو المعاملة ذاتها التي يحصل عليها غيرهم، رغم أنهم يستحقونها.

التمييز (Discrimination): هو أن يُعامَل شخصٌ بطريقة غير عادلة بسبب سماته الشخصية فحسب، مثل لون بشرته أو جنسه أو قدراته.

التقنية المساعدة (Assistive Technology): هي أي أداة أو جهاز يساعد الأشخاص ذوي الإعاقة على إنجاز المهام بسهولة ويسر، كالتواصل أو الحركة أو التعلّم.

الطبّ عن بُعد (Telemedicine): هو نظام يتيح للأشخاص التحدث مع الأطباء عن بُعد، والحصول على الاستشارات، بل وحتى الأدوية باستخدام الهاتف أو الجهاز اللوحي أو الحاسوب، كل ذلك دون الحاجة إلى مغادرة المنزل.

الجلد المغناطيسي (Magnetic Skin): هو مادة مرنة قابلة للتمدد تؤدي وظيفة المغناطيس، ويمكن لصقها على الجسم مثل الملصق أو الضماد.

الذكاء الاصطناعي (Artificial Intelligence): يُعرف اختصارًا بـ AI، ويعني برمجة الحواسيب أو الآلات لتفكّر أو تتعلّم أو تحلّ المشكلات كما يفعل البشر، لكن من دون أن تكون كائنات حيّة فعلًا.

التقنية القابلة للارتداء (Wearable Technology): هي تقنية مصممة لتُلبس على الجسم مثل الملابس أو الإكسسوارات، بحيث يمكن استخدامها أثناء ارتدائها.

المجال المغناطيسي (Magnetic Field): هو قوة غير مرئية تُحيط بالمغناطيس أو بالأجسام المشابهة له، وتُمكّنها من الحركة أو التفاعل مع بعضها البعض من دون تلامس مباشر، وهو المسؤول عن التصاق المغناطيس ببعض المعادن.

إقرار تضارب المصالح

ويعلن المؤلف المتبقي أن البحث قد أُجري في غياب أي علاقات تجارية أو مالية يمكن تفسيرها على أنها تضارب محتمل في المصالح.

شُكر وتقدير

نودّ أن نتوجه بالشكر لكلٍ من روبن كوستا ونيكي تالبوت في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية على دعمهما الثمين لنا خلال مرحلة الكتابة الأولية وعملية المراجعة، فلولاهما ما اكتملت هذه المجموعة. كما نود أن نعرب عن امتناننا لمكتب الاستدامة في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية والمكتب القُطري لبرنامج الأمم المتحدة الإنمائي في المملكة العربية السعودية لتفانيهما في التوعية بأهمية أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة في رحلتنا نحو عالم أكثر استدامة.

إفصاح أدوات الذكاء الاصطناعي

تم إنشاء النص البديل (alt text) المرفق بالأشكال في هذه المقالة بواسطة "فرونتيرز" (Frontiers) وبدعم من الذكاء الاصطناعي، مع بذل جهود معقولة لضمان دقته، بما يشمل مراجعته من قبل المؤلفين حيثما كان ذلك ممكناً. في حال تحديدكم لأي خطأ، نرجو منكم التواصل معنا.


المراجع

[1] Zallio, M., and Ohashi, T. 2020. The evolution of assistive technology: a literature review of technology developments and applications. arXiv [Preprint] arXiv:2201.07152. doi: 10.48550/arxiv.2201.07152

[2] Almansouri, A. S., Upadhyaya, L., Nunes, S. P., Salama, K. N., and Kosel, J. 2020. An assistive magnetic skin system: enabling technology for quadriplegics. Adv. Eng. Mater. 23:2000944. doi: 10.1002/adem.202000944

[3] Oudah, M., Al-Naji, A., and Chahl, J. 2020. Hand gesture recognition based on computer vision: a review of techniques. J. Imaging 6:73. doi: 10.3390/jimaging6080073

[4] Almansouri, A. S., Alsharif, N. A., Khan, M. A., Swanepoel, L., Kaidarova, A., Salama, K. N., et al. 2019. An imperceptible magnetic skin. Adv. Mater. Technol. 4:1900493. doi: 10.1002/admt.201900493

[5] Ramirez-De Angel, M., Almansouri, A. S., and Salama, K. N. 2023. Assistive magnetic skin system for speech reconstruction: an empowering technology for aphonic individuals. Adv. Intell. Syst. 6:2300452. doi: 10.1002/aisy.202300452