فناوری‌هایی که فیلم‌های علمی-تخیلی را به واقعیت تبدیل می‌کنند
محققان فناوری بر این باورند تحولی که علوم و فناوریهای همگرا ایجاد خواهد کرد به مراتب بزرگ‌تر از تحولی است که ماشین بخار و انقلاب صنعتی در زندگی بشر به‌وجود آورد.
به گزارش شبکه شرق، همگرایی نانوفناوری، بیوفناوری، فناوری اطلاعات و علوم شناختی (NBIC) مجموعه‌ای از ابزارهای قدرتمند را ایجاد می‌کند که پتانسیل افزایش چشمگیر عملکرد انسان و همچنین ایجاد تغییرات بنیادی در جامعه، علم، اقتصاد و زندگی انسان را دارند. همگرایی فناوری‌ها موضوع جدیدی است که در پی به وجود آمدن رویکرد مطالعات میان‌رشته‌ای ایجاد شده است. در این گزارش با موضوع همگرایی علوم و فناوری‌ها بیشتر آشنا می‌شویم.
تولد نیازهای جدید در شکاف بین رشته‌ها
تا سال‌ها پیش تخصصی کردن رشته‌ها و گرایش‌های علمی مختلف باعث پیدایش رشته‌های جدید و مبنای سیاست‌گذاری‌های علمی کشورها قرار گرفت. رفته‌رفته این رشته‌ها به شعبه‌های گوناگونی تبدیل شد که در آن‌ها پژوهش و مطالعه به شکل عمیقی توسط متخصصان فراگرفته شد.
تسهیل مطالعه و پژوهش یکی از دلایل اصلی تقسیم‌بندی علوم به رشته‌های تخصصی بود. با توسعه و گسترش مباحث علمی در قرن‌های هیجده و نوزده میلادی و بروز مسائل و نیازهای جدید، این تقسیم‌بندی اهمیت بیشتری یافت تا جایی که هم‌اکنون و در قرن بیست‌و‌یکم، هرکدام از رشته‌های علمی، خود به شاخه‌ها و زیرشاخه‌های متعددی تقسیم شده‌اند.
افرادی که در یک گرایش تخصصی تحصیل کرده‌اند، با اینکه به نیازها و مسائل مربوط به تخصص خود پاسخ می‌دهند، معمولا اطلاعات کمی از گرایش‌های دیگر دارند.
اما در کنار ضرورت این تقسیم‌بندی و ویژگی‌های مثبت آن، نکات منفی نیز به چشم می‌خورد. با گذشت زمان، نیازهای جدید بیشتر مربوط به قسمت‌هایی بود که در مباحث و پیوندهای مهم میان علوم و رشته‌ها وجود داشتند. در واقع دنیای علم با یک فراموشی نسبت به توسعه مباحث مشترک مواجه شد. از این رو تجزیه‌گرایی و توجه به اجزا بدون درنظر گرفتن ارتباط کلی آن‌ها باهم، مورد نقد جامعه علمی قرار گرفت.
از طرفی، تقسیم‌بندی و مرزبندی سنتی رشته‌های دانشگاهی معمولا در واقعیت روزمره وجود ندارد. مثلاً موضوعی مانند «مغز و تفکر» در رشته‌هایی مانند فلسفه، روان‌شناسی، شیمی و علوم دیگر قابل بررسی است، با این تفاوت که هرکدام از یک زاویه به این موضوع می‌نگرند، اما برای فهم دقیق‌تر، لازم است تا تمامی این دیدگاه‌ها با هم جمع شوند و تصویری کامل‌تر از این موضوع ارائه دهند.
نگاه عمودی و سلسله‌مراتبی به رشته‌ها، یکی دیگر مشکلاتی بود که در تخصصی کردن رشته‌ها به وجود آمد. در چنین شرایطی، برخی از رشته‌ها که در رأس هرم و در مراتب بالا قرار دارند، بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرند و مهم‌تر پنداشته می‌شوند و رشته‌های پایین هرم، حتی ممکن است فراموش شوند. این اتفاق در ایران معاصر نیز قابل مشاهده است، طوری که علوم انسانی در تقابل با علوم پایه، علوم مهندسی و فناوری به حاشیه رانده شده‌اند.
ظهور مطالعات میان‌رشته‌ای
تجربه نیازهای جدید و لزوم توجه به تصویر بزرگ‌تر و جامع‌تر از جمله دلایلی بود که باعث شد جامعه علمی در دو دهه اخیر با یک تغییر پارادایم مواجه شود و در نتیجه آن مطالعات بین رشته‌ای و رشته‌های ترکیبی پدید آمد. مطالعات میان‌رشته‌ای با تخصص مخالفتی ندارد اما با اضافه کردن عنصر جدید به مطالعه به دنبال آن است که این تخصص‌ها را در ترکیبی جدید به کار گیرد تا مکمل یکدیگر شوند و بتوانند نسبت به یکدیگر هم‌افزایی داشته باشند.
علاوه بر آن، مطالعات میان‌رشته‌ای ماهیتی پژوهشی دارد و شکاف و کمبود بین علوم را از میان می‌برد. همچنین برای دانشمندان و پژوهشگران یک نگاه کلی و جامع را می‌آفریند. از طرف رویکرد میان‌رشته‌ای با توجه به برقراری ارتباط افقی بین رشته‌ها، نه تنها معضل سلسله مراتب را حل می‌کند، بلکه سبب میشود علوم انسانی، پایه و فناورانه در ترکیبی نو کنار هم قرار گیرند و یکدیگر را کامل کنند.
همگرایی علوم در عصر جدید
رویکرد مطالعات میان‌رشته‌ای قرن 21، موجب پدید آمدن عصر همگرایی شده است و این امر در ادغام مجدد و مکرر رشته‌های علمی در سال‌های جدید منعکس شده است. همگرایی علوم، در سطوح بعدی موجب درهم آمیخته‌شدن فناوری‌ها، رشته‌ها و روش‌های پردازش نیز میشود و در طی آن مجموعه‌ای از مسیرها و فرصت‌های جدید خلق میشود. نیازهای جدید و فرصت‌هایی که در همگرایی‌های فناورانه رخ می‌دهد، مورد توجه نظام‌های نوآوری نیز قرار گرفته‌اند و چشم‌اندازهای مهمی در توسعه اقتصادی و اجتماعی پدید آورده‌اند.
قرن‌ها پیش، هنگامی که انسان از غارنشینی به کشاورزی و دامپروری روی آورد، قدم بزرگی برای حل نیازهای خود برداشت. در اوایل قرن نوزدهم انقلاب صنعتی باعث تحول در کمیت و سرعت تولید شد و توانایی‌های انسان را بسط داد و پس از مدتی در قرن بیستم، ظهور اینترنت و رایانه زندگی انسان‌ها را دگرگون کرد. در عصر جدید اما، بیش از آنکه بر روی توسعه فناوریهای جدید توجه شود، به همگرایی و ترکیب آن‌ها توجه میشود.
امروزه همگرایی بین فناوریهای مختلف مورد توجه قرار می‌گیرد، اما در بیشتر موارد، منظور از فناوری همگرا، فناوری انبیک (NBIC) است.
همگرایی و ادغام فناوریهای مختلف که یکی از موضوعات جدید در دهه 2000 میلادی است، به دنبال کاهش فاصله بین ناکارآمدی و پیشرفت‌های فناوری است. امروزه با اینکه به رویکرد همگرایی به صورت هدفمند و برای همه فناوری‌ها نگاه میشود، اما برای اولین بار در سال 2000 و در پروژه‌ای مشترک بین 70 دانشمند جهان شکل گرفت.
این دانشمندان به دنبال ترکیب 4 فناوری، یعنی «نانوفناوری»، «زیستفناوری»، «فناوری اطلاعات» و «علوم شناختی» بودند و به باور آن‌ها هرکدام از این 4 حوزه که موجب پیشرفت عملکرد انسان شده‌اند، در ترکیب با یکدیگر فرصت‌های بیشماری را خلق خواهند کرد. امروزه فناوری همگرای انبیک (NBIC) که سرواژه نام‌های مربوط به این 4 حوزه فناورانه است، به یکی از موضوعات جذاب برای دانشمندان و حتی زیست‌بوم‌های نوآوری تبدیل شده است.
اجزای فناورانه در فناوری همگرا
ترکیب 4 فناوری ذکرشده، شکلی عمیق‌تر نسبت به استفاده از ابزارهای هر فناوری در دیگری است. امروزه از اینترنت یا فناوری اطلاعات در بسیاری از علوم استفاده میشود، اما در همگرایی اجزا و اصول فناورانه با یکدیگر ادغام میشود و فقط از ابزارها استفاده نمی‌شود. همچنین همگرایی فناوری، چیزی فراتر از تلفیق رشته‌ها و فناوریهای مختلف است. ارزشی که از طریق همگرایی افزوده میشود، ایجاد ایده‌‌ها، روش‌ها و خروجی‌های کاملا جدید را به دنبال دارد.
اتم، ژن، بیت و سلول‌های عصبی اجزای مهم هر کدام از این 4 حوزه فناوری هستند که دانشمندان NBIC از آن‌ها برای طراحی محصولات و خدمات استفاده می‌کنند. هدف اصلی همگرایی NBIC ایجاد سیستم‌های فنی دارای شکل انسانی و شبیه به ساختار طبیعی زندگی است.
بعد از ظهور اینترنت و فناوری اطلاعات، نانوفناوری پدید آمد. فناوری نانو به معنی این است که با کوچک‌تر کردن ذرات ماده نسبت سطح به حجم را افزایش می‌دهد و پدیده‌های کوانتومی در ساختارهای نانومتری بررسی میشود. این پدیده‌ها در همه رشته‌های علمی کاربرد دارد و از فناوری‌هایی است که به‌سرعت درحال توسعه است.
پـس از موج اول (روی آوردن بــه کشاورزی)، موج دوم (انقلاب صنعتی) و موج سوم (فناوری اطلاعات) توسعه زندگی بشر در آستانه قرن 21 با موج چهارم توسعه که همان فناوریهای همگراست، روبرو شده است.
زیستفناوری را استفاده از اصول علمی و مهندسی برای تولید و فراوری مواد توسط عوامل زیستی یا به عبارت ساده‌تر، به استفاده از موجودات زنده برای تولید محصولات مفید تعریف می‌کنند. به طور کلی، هر گونه کنش هوشمندانه آدمی در آفرینش، بهبود و عرضه فراورده‌های گوناگون با استفاده از جانداران، به ویژه از طریق دستکاری آن‌ها در سطح مولکولی در حیطه فناوری زیستی، قرار می‌گیرد.
در این میان علوم و فناوریهای شناختی به عنوان علم مطالعه عصب و مغز، خود موضوعی میان‌رشته‌ای است و شاخه‌هایی مانند روان‌شناسی، علوم عصبی، علوم رایانه، انسان‌شناسی، زبان‌شناسی، فلسفه و ... را شامل میشود. برنامه‌های تحقیقاتی در ذیل علم شناخت، ابعاد متفاوت و متنوعی را مانند علوم اعصاب شناختی، سایکوفیزیک، گفتار و زبان، شبکه‌های عصبی و هوش مصنوعی در بر می‌گیرد.
تحقق داستان‌های علمی-تخیلی با همگرایی علوم و فناوری‌ها
محققان فناوری بر این باورند تحولی که علوم و فناوریهای همگرا ایجاد خواهد کرد به مراتب بزرگ‌تر از تحولی است که ماشین بخار و انقلاب صنعتی در زندگی بشر ایجاد نمود. همگرایی علوم از نظر فناورانه بسیار جذاب بوده و تحولاتی در زندگی بشر ایجاد خواهد کرد که هم‌اکنون صحبت کردن در مورد آن‌ها همانند داستان‌های علمی-تخیلی می‌ماند.
نانوفناوری، زیستفناوری و فناوری اطلاعات به موازات هم و به‌سرعت مسیر رشد را طی کردند، اما تمرکز آن‌ها بر ابعاد انسانی و علوم شناختی نیازمند زمان است. به عنوان مثال پیش‌بینی میشود زمانی که علوم شناختی با فناوری اطلاعات همگرا شوند، فناوری جدیدی به‌دست می‌آید که با استفاده از آن می‌توان به رفتار یک جامعه انسانی پی برد.
فناوریهای همگرا مثل هر نوع فناوری، از ساخت دستگاه‌ها و ابزار جدید شروع میشود و با پیشرفت بیشتر، ابعاد اجتماعی و امنیتی نیز پیدا می‌کند.
این ابزار نتیجه همگرایی علوم رفتاری و اجتماعی جامعه است که اطلاعات خود را با کمک ابزارهایی مانند الگوریتم‌های ژنتیکی افراد به دست می‌آورد و با کمک تکنیک‌های جدید پردازش رایانه‌ای آن‌ها را آنالیز می‌کند؛ در یک مثال فرضی می‌توان رفتار یک گروه تروریستی را قبل از حمله به آن‌ها پیش‌بینی و انگیزه‌های آن‌ها را از اجرای عملیاتشان شناسایی یا حتی واکنش جامعه به حمله احتمالی دشمن را پیش‌بینی کرد!
با وجود تلاش‌های بسیار در زمینه همگرایی فناوری‌ها، به دلیل گستردگی این علم، به‌کارگیری کارشناسان برجسته در تمام حوزه‌ها ناممکن است. علاوه بر این، در برخی از زمینه‌های کاربردی و کلیدی، کار آغاز نشده و برخی از بخش‌های این فناوری هنوز توجه بسیاری از دانشمندان و مهندسان را به خود جلب نکرده است.
از آنجا که حوزه فناوریهای همگرا که دنیا روی آن تأکید دارد و در متون مرتبط، به‌عنوان موج چهارم توسعه از آن یاد میشود و قرار است با ترکیب و همگرا شدن خود به رفاه بشر، حل مسائل اجتماعی و ... منجر شود، ضرورت پرداختن به این مسئله در سطح ملی و بین‌المللی بیش از پیش مشخص شده و کسب شناخت از وضعیت هرکدام از آن حوزه‌ها و در تعامل با هم مهم و ضروری است.
نمونه‌ای از ابزارهای ساخته‌شده به کمک فناوری همگرا
امروزه، ساخت تراشه‌های سریع‌تر، کوچک‌تر و هوشمندتر از موضوعات مرز علمی به شمار می‌رود. دانشمندان و محققان در دانشگاه‌های مختلف به دنبال کاهش اندازه فیزیکی رایانه‌ها و محاسبه‌گرها هستند. در یکی از جدیدترین تحقیقات به کمک فناوری نانو ابزارهای ذخیره‌سازی اطلاعات با ظرفیتی حدود 25 ترابیت بر سانتی‌متر مربع ساخته شده است. این میزان تراکم حافظه در این نوع حافظه 100 برابر بیشتر از دستگاه‌های فلش مموری موجود در بازار است و می‌تواند در گجت‌های پوشیدنی نیز به کار رود.
به عنوان نمونه‌ای دیگر، با استفاده از همگرایی فناوریهای مختلف، حسگرهای نانویی نازکی ساخته شده است که بر روی پوست قرار می‌گیرد و اطلاعات بیومتریک صورت را جمع‌آوری می‌کند. با پردازش این اطلاعات می‌توان احساسات فرد را در هنگام صحبت درک کرد. این حسگرها می‌تواند به درک بهتر بیماران اوتیسمی که به سختی توانایی بروز احساسات خود را دارند، کمک کند.
گجت‌های پوشیدنی، ساخت بینی الکترونیکی، طراحی و ساخت سیستم‌های تشخیصی، پرینت سه‌بعدی اعضای بدن، تغییر رنگ میوه‌ها و محصولات کشاورزی، بردهای الکترونیکی زیستی و... از موارد دیگری است که از در توسعه آن‌ها از حداقل دو فناوری از حوزه‌های فناوری چهارگانه استفاده شده است.
