فناوری نانو، فناوری اطلاعات، علوم شناختی و زیست‌فناوری؛ چهار ضلع دانش
مهدی صنعت جو
تلاش‌های انسان طی سال‌ها و قرن‌ها به جایی رسید که امروزه می‌توانیم بسیاری از علوم و فناوری‌هایی را که تاکنون کسب کرده‌ایم، در چهار گروه بسیار کلی و مهم فناوری نانو، زیست‌فناوری، فناوری اطلاعات و علوم شناختی جای دهیم. شما به هر رشته علمی که علاقه داشته باشید و روی آن متمرکز شوید، اغلب در این چهارضلعی قرار خواهید گرفت. می‌خواهید پردازنده پرقدرتی بسازید؟ از طبیعت الهام بگیرید، آن را با علوم شناختی بررسی کنید و نتایج را با استفاده از فناوری نانو، در قالب فناوری اطلاعات پیاده کنید. این فرآیند چهار مرحله‌ای را تقریباً می‌توان روی هر پروژه‌ای پیاده کرد. شاید برخی مراحل حذف شوند یا ترتیب آن‌ها عوض شود، اما این چهار عنصر، همیشه دست به دست هم می‌دهند، با هم تعامل دارند و هم‌افزایی می‌کنند. وقتی روی طراحی و پیاده‌سازی یک پردازنده با الهام از طبیعت کار می‌کنید، نه تنها این چهار علم پا به پای هم پروژه را پیش می‌برند، بلکه هر یک به‌طور مستقل پیشرفت می‌کنند. دانش نانو به همان اندازه که به پیشرفت فناوری اطلاعات و زیست‌فناوری کمک کرده، به پیشرفت خود هم کمک کرده است. این موضوع برای هر چهار ضلع فناوری‌های هم‌گرا (NBIC) صدق می‌کند.
دوران فناوری‌های هم‌گرا
از یک مثال آغاز می‌کنیم. افراد وقتی به دوره دبیرستان می‌رسند، مجبور هستند بین رشته‌هایی نظیر علوم ریاضی، تجربی یا انسانی، یک شاخه را انتخاب کنند و در آن به ادامه تحصیل بپردازند. آن‌ها پس از پایان دوره دبیرستان و ورود به دانشگاه، نهایتاً در یک حوزه متخصص می‌شوند و اساساً کسی که متخصص حوزه مهندسی باشد، زبان فرمول‌های ریاضی و محاسبات را خیلی خوب می‌فهمد و ممکن است دنیای کسی را که فلسفه خوانده یا جراح ماهری است درک نکند. این دقیقاً فضایی است که تا چند سال پیش بر دنیای دانش حکم‌فرما بوده است؛ نوعی دنیای جزیره‌وار که در آن هر کسی در هر رشته‌ای که متخصص بود در جهان همان رشته زندگی می‌کرد. تا چند سال پیش، این طور به نظر می‌رسید که شاخه‌های مختلف علم از هم مستقل هستند و به‌طور مثال دنیای کسی که در حوزه علوم انسانی فعالیت دارد، کاملاً متمایز از دنیای کسی است که به حوزه‌ای نظیر کامپیوتر یا فناوری اطلاعات علاقه‌مند است. این تفکر در سال‌های اخیر دچار تحولات اساسی شده است. حالا نمی‌توان علوم را از هم جدا کرد. اکنون همه علوم اشتراکاتی با هم یافته‌اند و قادرند به‌خوبی یکدیگر را تکمیل کنند. تا چند سال آینده، اگر به عنوان نمونه بخواهید سیستمی پردازشی برای استفاده در حوزه فناوری اطلاعات طراحی کنید، ناگزیر هستید در گروه خود افزون بر متخصصان طراحی سیستم و کارشناسان الکترونیک، از کارشناسان علوم انسانی هم استفاده کنید یا دست‌کم از تحقیقاتی که آن‌ها انجام داده‌اند بهره‌مند شوید و برعکس، کسی که در حوزه علوم انسانی تحقیق می‌کند، می‌تواند از دستاوردهای حوزه فناوری اطلاعات، زیست‌فناوری یا حتی فناوری نانو استفاده‌های خوبی داشته باشد. بسیاری از محققان معتقد هستند که برای طراحی و پیاده‌سازی سیستم‌های پردازشی، بهترین کار الهام از طبیعت و به‌طور ویژه تقلید از مغز است. وقتی کار به این‌جا می‌رسد، تنها با عضوی یک و نیم کیلوگرمی که در حفره سر قرار دارد روبه‌رو نیستیم، بلکه با دنیایی پیچیده از ارتباطات روبه‌رو هستیم و با مفهومی بسیار پیچیده به‌نام ذهن. علوم انسانی ابزارهایی در اختیار دارد که امکان درک و فهم این مفاهیم پیچیده را فراهم و کمک می‌کند تا برای ساخت یک پردازنده بهینه و کارآمد از آن‌چه در طبیعت وجود دارد، به‌طور مؤثرتری استفاده کنیم. چنین مثالی را می‌توان به سایر حوزه‌های علم و فناوری تعمیم داد. برای طراحی هر ماشین و فناوری، عاقلانه‌ترین کار این است که از طبیعت الهام بگیریم. زیرا آن‌چه در سیستم‌های طبیعی می‌بینیم، حاصل قرن‌ها تکامل است و طبیعت همواره بهینه‌ترین پاسخ‌ها را برای مشکلاتش یافته است. پس دلیلی ندارد به‌اصطلاح چرخ را دوباره اختراع کنیم. وقتی در طبیعت به‌طور مثال برای مسئله کوتاه‌ترین مسیر پاسخی دقیق وجود دارد؛ چرا به دنبال یافتن راه‌های پیچیده باشیم؟ مورچه‌ها سال‌ها است این موضوع را حل کرده‌اند. پس به طبیعت می‌نگریم و درمی‌یابیم چطور مشکل را حل کرده است، از آن الهام می‌گیریم و به دنیای خود ترجمه می‌کنیم. ما انسان‌ها به طبیعت نگاه کردیم و رفتار کلونی مورچه‌ها را به فرمول درآوردیم و از آن برای یافتن بهترین پاسخ و کوتاه‌ترین مسیر استفاده کردیم. حتی پا را فراتر گذاشتیم و از این قانون در فناوری اطلاعات استفاده کردیم و مسیر انتقال داده‌ها را بهینه ساختیم. این‌ها مثال‌هایی از تعامل علوم در دنیای امروز است.
مرز بین انسان و ماشین
همیشه بین انسان و ماشین‌هایی که می‌‌ساخت و فناوری‌هایی که ابداع می‌کرد مرز کاملاً واضحی وجود داشت. با این‌که ماشین‌ها به انسان کمک می‌کردند، اما این دو هرگز به‌صورت یک موجودیت واحد عمل نکردند. فناوری و ماشین‌ها همواره در یک سو قرار می‌گرفتند و انسان در سوی دیگر. آن‌ها در زندگی انسان حضور داشتند و به او کمک می‌کردند، اما انسان با اختیار خود آن‌ها را به راه می‌انداخت و در جایی که لازم می‌دانست به کار می‌برد، نه بیشتر.
بشر در تلاش بوده است فناوری‌ها و ماشین‌ها را بیش از پیش وارد زندگی روزمره خود کند و بسیاری از وظایفی را که در زندگی روزمره بر عهده داشته است، به دوش دست‌ساخته‌هایش بیاندازد. دست‌ساخته‌ها لزوماً روبات‌ها یا دستگاه‌هایی مشابه آن‌ها نبودند. داروها، دستگاه‌هایی که برای پایش وضیعت نیروگاه‌ها به کار گرفته می‌شوند یا ماشین‌هایی نیز که در رگ‌های خونی حرکت کرده و عوامل بیماری‌زا را در محل نابود می‌کنند، از جمله دست‌ساخته‌ها بودند. انسان حتی به این هم راضی نمی‌شود و این اندیشه را در سر می‌پروراند که از ماشین‌ها برای تکمیل توانایی‌های خود و تبدیل شدن به ابرانسان استفاده کند. ایده‌هایی که بسیاری از آن‌ها را در داستان‌های علمی تخیلی دیده‌ایم. انسانی که می‌تواند روی سوژه زوم کند، به اندازه یک آسمان‌خراش بپرد یا هواپیماها را با ذهن کنترل کند؛ تنها چند نمونه از ایده‌هایی هستند که با ترکیب هرچه بیشتر ماشین با انسان‌ها قابل دستیابی خواهند بود. ترکیب فناوری نانو، فناوری اطلاعات، زیست‌فناوری و علوم شناختی فرصت عملی شدن چنین ایده‌هایی را فراهم می‌کند. روزی خواهد رسید که مرز بین انسان و ماشین از تار مو باریک‌تر شود.
تأمین نیازهای آینده
اکنون بشر به جایی رسیده است که نیاز دارد دست‌ساخته‌هایش را بهینه‌سازی کند و کارایی آن‌ها را به بهترین سطح خود برساند. منابع محدود و انتظارات بالا است. در حوزه فناوری اطلاعات، چه در بخش پردازش و چه در بخش ارتباطات، به دستگاه‌های بسیار کوچک‌تری نیاز داریم. ابزار این کوچک‌سازی هم در دستان فناوری نانو است. سیستم‌های پردازشی و ذخیره‌سازی و ارتباطی نیز باید بهینه باشند. ابزار این بهینه‌سازی هم در اختیار زیست‌فناوری و علوم شناختی است. ما در حوزه پزشکی به داروها و دستگاه‌های ویژه‌ای نیاز داریم که فناوری نانو و فناوری اطلاعات در سطوح مختلف می‌توانند در اختیار ما قرار دهند. برای نمونه، طراحی روبات‌های نانومتری که دارو را به محل مورد نظر در بدن می‌رسانند، اطلاعات را از محیط درون بدن جمع‌آوری و از درون بدن برای پزشک مخابره می‌کنند یا نرم‌افزارهایی که با کمک فناوری اطلاعات و علوم شناختی طراحی شده‌اند و قادرند در تشخیص و حتی درمان بیمار کمک پزشکان باشند و به آن‌ها مشاوره بدهند. ترکیب فناوری نانو و فناوری اطلاعات، شبکه‌ای از حس‌گرها را فراهم خواهد کرد که قادرند تهدیدهایی اعم از شیمیایی، بیولوژیک و هسته‌ایرا فوری شناسایی کنند و به‌سرعت و به‌طور مؤثری اقدامات متقابل را صورت دهند. این‌جا است که پای روبات‌ها و پهپادها به میان می‌آید. خودروهای جنگی بدون سرنشین و همچنین رابط انسان ماشین، هم توانایی نبرد را افزایش می‌دهد و هم شرایط امن‌تری را برای انسان فراهم می‌کند (برای نمونه، سربازان خودی قربانی نمی‌شوند). پیش‌بینی می‌شود که در ابتدا توسعه و پیاده‌سازی چنین سیستم‌هایی برای کاربردهای نظامی هزینه زیادی داشته باشد و به‌مرور زمان در کاربردهای غیر نظامی ارزان قیمت‌تری استفاده شود. با این حال، نباید از جنبه‌های منفی چنین دستاوردهایی نیز غافل شد. همیشه در کنار فواید دستاوردهای علمی، جنبه‌های تاریک و منفی هم وجود داشته است و فناوری‌های هم‌گرا نیز از این قاعده مستثنا نیستند.
به‌عنوان مثال، جیمز کانتون از انستیتو گلوبال فیوچر می‌گوید: «در آینده نزدیک، استفاده از پزشکی برای افزایش طول عمر و افزایش کارایی انسان به بخشی از فرهنگ جهانی ما تبدیل خواهد شد.» به عقیده او، چنین کاربردهایی به یکی از مشکلات حقوق بشری قرن ۲۱ تبدیل خواهد شد.
در هر صورت، هم‌گرایی دانش نانو، فناوری اطلاعات، علوم شناختی و زیست‌فناوری در حوزه‌های مختلفی کاربرد خواهد داشت؛ حوزه آموزش و پرورش، امنیت، افزایش قابلیت‌های حسی و ادراکی و ارتباطی فردی و ده‌ها کاربرد دیگر، تجربه‌های جدیدی را برای انسان آینده به ارمغان خواهد آورد. باید توجه داشت هم‌گرایی رشته‌هایی از علوم و مهندسی که پیش از این به‌طور مجزا به آن‌ها نگریسته شده است، امکان‌پذیر نیست، مگر این‌که نسل جدیدی تربیت شوند که به‌طور عمیق، از حوزه‌های مختلف علمی و مهندسی سر در بیاورند و بتوانند هوشمندانه این حوزه‌های مختلف را بر حسب نیاز در هم ادغام کنند و آن‌ها را به کار گیرند.
پی‌نوشت:
شکل ابتدای مقاله:
الهام از طبیعت؛ بازو یا به‌طور دقیق‌تر، خرطوم کمکی بیونیک (Bionic Handling Assistant) شرکت فستو که با وام گرفتن از شکل خرطوم فیل‌ها طراحی شده است. امکان حرکت در هر سه بعد فضا، سبکی و دقت بسیار در گرفتن اشیا، از جمله ویژگی‌هایی است که می‌تواند از این دستاورد فناورانه یک بازوی روباتیک چندمنظوره بسازد. این خرطوم بیونیک می‌تواند در حیطه‌هایی مانند پزشکی نیز به کار گرفته شود.
