Between Heritage and Technology: The Use of Artificial Intelligence in Climate Modeling to Support the Sustainability of Cultural Tourism at Archaeological Sites

في قلب القاهرة التاريخية، حيث تضرب الشمس الحجارة القديمة ويلمع الهواء بالحرارة، تدور معركة صامتة بين حاجتين حيويتين: الحفاظ على الماضي والترحيب بالحاضر. لقرون مضت، وقفت المعالم العظيمة في العالم الإسلامي كشواهد على البراعة البشرية، صُممت بجدران سميكة وأفنية مفتوحة تعمل على تبريد الهواء طبيعيًا قبل وجود الكهربة بوقت طويل. ومع ذلك، تواجه هذه المواقع نفسها اليوم تحديًا جديدًا؛ فمع ارتفاع درجات الحرارة العالمية وزيادة أعداد الزوار، يتغير التوازن الدقيق للمناخ الداخلي. إذ يمكن للحرارة المفرطة أن تتلف القطع الأثرية الهشة وتدفع السياح بعيدًا، في حين أن أنظمة تكييف الهواء الميكانيكية المستخدمة لحل المشكلة قد تدمر التاريخ ذاته الذي وُجدت لحمايته. يكمن الحل ليس في الاختيار بين القديم والجديد، بل في إيجاد طريقة تجعلهما يعملان معًا. هذا هو مجال إدارة المناخ المحلي (microclimate management)، وهو مجال مخصص لفهم أنماط الطقس المحددة داخل المباني وحولها، وهنا تبرز أداة جديدة: الذكاء الاصطناعي. ومن خلال تعليم الحواسيب التعلم من سلوك الماضي، يكتشف الباحثون كيفية جعل الأماكن التاريخية مريحة للبشر المعاصرين دون تغيير حجر واحد.

طبقت باحثة تقودها هدى الباز من جامعة حورس بمصر هذا الفكر على أحد أهم المعالم في القاهرة، وهو مجمع السلطان قلاوون. بُني هذا الموقع المترامي الأطراف في القرن الثالث عشر، ويضم مدرسة ومستشفى وضريحًا، وكلها تتمركز حول فناء مفتوح جميل. يعد المجمع تحفة من العمارة المملوكية، لكن تصميمه المفتوح، الذي سمح يومًا ما بنسائم باردة بالتدفق عبره، يعاني الآن ضد حرارة الصيف الشديدة وحشود آلاف الزوار. أرادت الباحثة معرفة ما إذا كان بإمكانها استخدام التكنولوجيا الحديثة لتحسين راحة هذه المساحات دون المساس بسلامتها التاريخية. لقد شرعت في إنشاء "توأم رقمي" للموقع، وهو نموذج حاسوبي ثلاثي الأبعاد دقيق يمكنه محاكاة السلوك الواقعي للرياح والشمس والحرارة. وبدلاً من الاعتماد فقط على المحاكاة الحاسوبية التقليدية بطيئة الحركة التي تستغرق أيامًا للتشغيل، أدخلت طبقة من الذكاء الاصطناعي لتسريع العملية وإيجاد أفضل الحلول بشكل أسرع.

بدأت الباحثة بجمع بيانات من العالم الحقيقي؛ حيث وضعت مستشعرات في فناء المدرسة والمناطق المحيطة بها لقياس مستويات درجة الحرارة والرطوبة الفعلية طوال اليوم. كما قامت بتحليل أنماط الإشغال، مستخدمة إياها كمتغيرات لنمذجة كيف يمكن للوجود البشري أن يؤثر على الهواء، مع العلم أن سلوك الزوار لم يُقس مباشرة في الدراسة الحالية ولذلك يُعتبر نتيجة متوقعة. ومع امتلاك هذه البيانات الأساسية، بنت نموذجًا رقميًا مفصلًا للمجمع، يلتقط شكل الجدران، وموضع النوافذ، وملمس الحجر. ثم استخدمت برنامج محاكاة بيئي متخصص لتشغيل آلاف السيناريوهات، واختبار كيف ستؤثر عوامل مختلفة مثل التهوية الطبيعية، ووضع الأشجار، وإضافة الظل المؤقت على درجة حرارة الهواء. ولتحليل هذا الكم الهائل من البيانات، قامت بتدريب خوارزميات التعلم الآلي لتعمل كمختصر؛ حيث تعلمت هذه الخوارزميات الأنماط من عمليات المحاكاة التفصيلية البطيئة، وكان بإمكانها بعد ذلك التنبؤ بنتيجة أفكار التصميم الجديدة في ثوانٍ بدلاً من ساعات.

كانت نتائج هذه التجربة الرقمية مذهلة. وجدت الباحثة أنه يمكنها تحسين الراحة الحرارية للموقع بشكل كبير ببسا بساطة عن طريق تعديل كيفية حركة الهواء عبر المساحة وإضافة عناصر مؤقتة قابلة للإزالة. واكتشفت أن الوضع الاستراتيجي لهياكل التظليل القماشية المؤقتة يمكن أن يمنع شمس الظهيرة القاسية من ضرب الأرضيات والجدران الحجرية، بينما ساعدت النباتات الموضوعة بعناية في تبريد الهواء من خلال التبخر. ومن خلال تحسين طريقة استخدام النوافذ والفتحات لالتقاط الرياح، استطاعوا خلق نسائم طبيعية تحمل الحرارة بعيدًا عن الزوار. أظهرت الدراسة أن هذه الاستراتيجيات السلبية يمكن أن تقلل عدد الساعات التي يشعر فيها الزوار بالحرارة المزعجة بهامش كبير، مما يقرب البيئة إلى حالة محايدة وممتعة. والأهم من ذلك، أن كل هذه التغييرات صُممت لتكون مؤقتة وغير جراحية، مما يعني أنه يمكن إزالتها في أي وقت دون ترك أثر على النسيج التاريخي للمبنى.

كان أحد أهم النتائج هو سرعة وكفاءة الطريقة الجديدة. فمن خلال استخدام الذكاء الاصطناعي لتوجيه عملية المحاكاة، تمكنت الباحثة من تقليص الوقت الحسابي المطلوب لتحليل هذه السيناريوهات بنسبة تقارب أربعين بالمائة مقارنة بالطرق التقليدية. هذه الكفاءة حيوية لمديري التراث الذين يحتاجون إلى اتخاذ قرارات سريعة ومستنيرة حول كيفية رعاية مواقعهم. أكدت الدراسة أن النماذج الحاسوبية كانت دقيقة للغاية، حيث طابقت بيانات المستشعرات الواقعية بدرجة عالية من الدقة. منح هذا التحقق الباحثة الثقة في أن تنبؤاتها الرقمية ستكون صحيحة في العالم المادي. ووجدت أن النهج الأفضل كان مزيجًا من التدابير: استخدام الظلال العميقة لجدران الفناء، وإضافة ظل مؤقت حيث تكون الشمس في أقصى شدتها، وضمان تدفق الهواء بحرية عبر الممرات. لم تتطلب هذه التدخلات هدم الجدران أو تركيب آلات ثقيلة؛ بل كانت تعديلات طفيفة تحترم التصميم الأصلي مع تكييفه لمستقبل أكثر دفئًا وازدحامًا.

تمتد آثار هذا العمل إلى ما هو أبعد من مجرد مدرسة واحدة في القاهرة. فقد طورت الباحثة إطارًا رقميًا يمكن تطبيقه على المواقع التاريخية الأخرى في المناخات الحارة والجافة، من صحاري الشرق الأوسط إلى المدن القديمة في البحر الأبيض المتوسط. ومن خلال إثبات أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يساعد في موازنة احتياجات الحفظ مع متطلبات السياحة، تقدم الدراسة مسارًا جديدًا لحماية تراثنا المشترك. إنها تشير إلى أننا لسنا مضطرين للاختيار بين إبقاء الموقع كمتحف متجمد أو تحويله إلى معلم حديث. بدلاً من ذلك، ومع الأدوات الصحيحة، يمكننا خلق بيئات يشعر فيها الزوار بالراحة الكافية للبقاء لفترة أطول والتعلم أكثر، بينما تظل الحجارة القديمة آمنة وغير منتهكة. إن نجاح مشروع السلطان قلاوون يثبت أن مستقبل إدارة التراث يكمن في هذا التعاون الهادئ بين حكمة الماضي وذكاء الحاضر، مما يضمن استمرار ازدهار هذه الأماكن الرائعة للأجيال القادمة.