نانو تکنولوژی و کاربرد آن

آیا نانوتکنولوژی واقعی است؟

پیشگفتار

بحث بسیار مهمی اکنون در جمع محققین نانوتکنولوژی nanotechnology در جریان است. این بحث به نام جدل درکسلر-اسمالیDrexler-Smalley debate خوانده میشود، و برروی موضوع اسمبلی مولوکولیmolecular assembly متمرکز است. اریک درکسلرEric Drexler بیست سال پیش نانوتکنولوژی را بنیانگذاری کرد، و رئیس هیئت مدیره موسسه فورسایت است. ریچارد اسمالی از برندگان جایزه نوبل در شیمی و محقق نانوتکنولوژی در 10 سال گذشته بوده است، و بر روی امکانات کاربردی ننوتوب کربنیcarbon nanotubes کار کرده است. جالب است که یکی از برجسته ترین نظریه پردازان عصر ما، که از شخصیت های دانش هوش مصنوعی است، یعنی ری کورزویل Ray Kurzweil، این جدل درکسلر-اسمالی را با دقت مورد خطاب قرار داده است. مقاله کورزویل شرح جز به جز تکنیکی این جدل است، و او به شکل علمی نشان میدهد که چرا مهم است که از دیدگاه درکسلر حمایت شود. به نظر من، جدل درکسلر- اسمالی، اهمیتی در فراسوی تعلقات عرصه های ویژه تحقیقاتی آن ها دارد، نظیر بحث های مشابه 20 سال پیش در عرصه هوش مصنوعی، وقتیکه از سوئی مکارتیMcCarthy و مینسکیMinsky معتقد بودند هوش مصنوعی امکان پذیر است، و از سوی دیگر، کسانی نظیر درایفوسDreyfus و سرلSearle، یا امکانAI را نفی میکردند و یا آنرا خیلی ضعیف می دیدند. من درباره منازعات هوش مصنوعی در جای دیگر نوشته ام. بیست سال بعد یعنی امروز، آشکار است که هوش مصنوعی امکان پذیر است، اگرچه با هوش طبیعی یکی نیست، اما از بسیاری جنبه ها، مثلأ برای کار کردن با مقادیر زیاد اطلاعات، از هوش طبیعی هم پرقدرت تر است. بنابراین واقعأ هوش *مصنوعی* است، و نه به مفهوم تحقیر آمیز کلمه. به همینگونه الماس مصنوعی ننوتک میتواند یک آفرینش جدید باشد، حتی بهتر از اصل، چه از نظر زیبائی، چه از نظر دوام، و یا از لحاظ خواص دیگر.

آیا کشورهای توسعه نیافته بایستی به این موضوع فکر کنند؟

آنچه که در این منازعات مهم است این است که اگر مردم این نظر را به پذیرند که خلق مجدد جهان غیر ممکن است، آنچه که مخالفین نانوتکنولوژی تبلیغ میکنند، ممکن است که ما یک فرصت تاریخی را از دست بدهیم، فرصتی که میتواند از انقلاب کامپیوتری 20 سال گذشته نیز مهمتر باشد. ممکن است به پرسید که این جدل چه اهمیتی برای کشورهای توسعه نیافته نظیر ایران دارد، و اینکه چرا روشنفکران ایرانی بایستی اصلأ نگران این موضوع بوده و در این رابطه به خود زحمت دهند؟ همانگونه که سالها پیش، برای بسیارنیاز ورود به منازعات هوش مصنوعی و جامعه فراصنعتی مایه شگفتی بود، وقتی که حتی جامعه صنعتی نیز به سختی در ایران توسعه یافته است. اما امروز، همه به اهمیت کامپیوتر، اینترنت و اقتصاد گلوبال برای ایران اذعان دارند، و اینکه چرا موضوعاتی نظیر ملحق شدن به سازمان جهانی تجارتWTO اهمیت بسیار زیادی برای ایران حال و اینده ایران دارد، وحتی بسیاری از روشنفکران ایران هم اکنون در این تلاش ها فعال هستند. به همینگونه نانوتکنولوژی میتواند مهمترین تکنولوژی ای باشد که حتی سلول های سوختیfuel cells تازه خلق کند، و به عصر نفت پایان دهد، و نه تنها بر اقتصاد کشورهای تولید کننده نفت نظیر ایران، تأثیر جدی بگذارد، بلکه کل تولید صنعتی در سطح جهانی، که بر تولید انرژی استوار است را دگرگون کند، و تأثیر جدی بر فقر و ثروت در هر نقطه جهان بگذارد. و هیچ دلیلی ندارد که دانشمندان کشوری نظیر ایران در توسعه نانوتکنولوژی شرکت نکنند، وقتیکه این تکنولوژی نه تنها برروی کشورهای توسعه یافته، بلکه برروی بازده تولید جهانی در فراسوی یک مقیاس بزرگ order of magnitude تأثیر گذار است. آنجه در بالا ذکر کردم دلیل آن است که چرا بنظر من، دنبال کردن جدل درکسلر-اسمالی، برای روشنفکران ایران مهم است.

اسمبلی مولوکولیMolecular Assembly چیست؟

اولین بروسه های تولیدی مانوفاکتور در پایان قرون وسطی در اروپای اواخر سالهای 1500 شکل گرفتند. این تولید عبارت بود از ساختن اشیأ از مواد اولیه با دست یا با ماشین آلات به طور سیستماتیک همراه تقسیم کار. سپس اختراع ماشین بخار در قرن هجدهم، ماشین آلات متحرک را بوجود اورد، که با نیروی مهار شده توسط این موتور ها به حرکت در میآمدند. مانوفاکتور به کارخانه توسعه یافت، و بدینگونه سیمای کره زمین طی دویست سال بعد از آن، کاملأ دگرگون شد. امروز نانوتکنولوژی درباره اسمبلی مولوکولی است، که نوع مینیاتوری مانوفاکتور است، و میتواند اساسأ دنیا را از نوبیآفریند، آنهم با بازدهی بهتر، و نتیجه آن نه تنها میتواند به وابستگی به مواد خام طبیعی پایان دهد، بلکه ممکن است توسعه صنعتی را کامل کند. آنگونه که دنیل بل بخوبی نشان داده، جامعه صنعتی اساسأ عصر انرژی تمدن بشر بود، تولیدی با ماشین آلات متحرک که از انرژی مهار شده استفاده میکردند. در نتیجه نانوتکنولوژی میتواند بطور موفقیت آمیزی مابقی تولید کشاورزی و صنعتی را کامل کند، و نه تنها از طریق حل مسأله انرژی، بلکه همچنین، از طریق افزودن هوش به موضوعات این تمدن های بشری. به طور خلاصه میتواند به تمام فعالیت های تولیدی که در شیوه های تولید ماقبل صنعتی هستند کمک کند که به تولید هوشمند فراصنعتی برسند، هم آنگونه که برنامه های کامپیوتری هوشمند در تولیدات تکنولوژی نوینhigh tech امروز به کار برده میشوند. یعنی پس از توسعه ننوتک، اینگونه تولیدات هوشمند برای همه فعالیت های تولیدی به کار خواهند رفت. عبارات زیر آنگونه ایست که کورزویل استفاده از هوش را در ننوتک توضیح میدهد، با استفاده از اصطلاح *نرم افزار* به معنی وسیع کلمه:
"هرچند پیکربندی هایconfigurations بسیاری پیشنهاد شده، یک اسمبلر نوعیtypical assembler، به صورت یک واحد روی میزی توصیف شده، که میتواند هر محصولی که از نظر فیزیکی ممکن، و ما برایش توصیف ترم افزاری داشته باشیم را، تولید کند. محصولات میتوانند از کامپیوتر باشند تا لباس، آثار هنری باشند تا غذای پخته شده. محصولات بزرگتر، نظیر اثاثیه، ماشین، و حتی خانه نیز میتوانند به صورت قایسیmodular ساخته شوند، یا از طریق ساختن اسمبلرهای بزرگتر. آنچه که از اهمیت ویژه برخوردار است اسمبلری است که که میتواند کپی خود را خلق کند. هزینه افزوده برای ساختن هر محصول فیزیکی، که شامل هزینه خود اسمبلر هم میشود، چند پنیpennies برای هر پوند خواهد بود، اساسأ قیمت مواد خام آن. البته هزینه واقعی در ارزش اطلاعاتی خواهد بود که هر محصول را توصیف میکند ، یعنی نرم افزاری که پروسه اسمبلی را کنترل میکند. در نتیجه هر چیز با ارزش در جهان، از جمله خود اشیأ فیزیکی، اساسأ از اطلاعات تشکیل میشوند. ما ازامروز از چنین شرایطی چندان دور نیستیم، چرا که "محتوی اطلاعاتی" محصولات بطور سریعی به خط مجانب صد درصد ارزش آنها مماس میشود." ری کورز.یل-جدل درکسلر-اسمالی درباره اسمبلر مولوکولی، 3 دسامبر، 2003] عبارات بالا بیان اصل آنچیزی است که در پارادیم ننوتک برای دنیا اهمیت دارد. اگر نیوتون قوانین حرکت را توصیف کرد، و در پی آن، لاپلاس بحث میکرد که اگر شرایط اولیه جهان را داشته باشیم، با دانش قوانین نیوتون، میتوان جهان در هر لحظه را پیش بینی کرد، ما نیز در اینجا شاهد آنیم که علم در 300 سال گذشته توصیف ساختمان اشیأ را انجام داده، و آن به این معنی است که میشود، آنگونه که در همانجا کورزویل از سخنرانی تاریخی 1959 فیزیک دان معروف فینمنFeynman نقل میکند، در نهایت تمام طبیعت را مصنوعأ از نو "اتم به اتم" ساخت.

چرا نوآفرینی مصنوعی مهم است؟

چه اهمیتی دارد که ما آب را از دو اتم هیدرژن و یک اتم اکسیژن بسازیم؟ برای آنکه اگر مولکولهای آب را اینگونه بسازیم، شبیه یک اسمبلی تولیدی است، و میتواند تریلیون و تریلیون بار ساخته شود، یعنی انگونه که فینمنFeyman اشاره میکند، اشیأ اتم به اتم میتوانند "مانور" داده شوند، و مواد در نتیجه میتوانند کارآراتر شوند، و با خواص دلخواه تولید شوند. بیشتر آنکه در مواردی که کمبود یا خطرات مخیط زیستی وجود دارد، مثلأ مورد نفت در دنیای کنونی، که وابستگی به سوخت فسیل از نظر محیط زیستی کشنده است، ننوتک میتواند یک الترناتیو پاکیزه در مقیاس اقتصادی موثر، ارائه کند. همچنین اینگونه پروسه های مصنوعی ننوتک میتوانند بسیاری از اشتباهات که در پروسه های طبیعی هستند را اجتناب کنند، همانگونه که کامپیوتر در مقایسه با انسان، برای پروسه کردن مقادیرزیاد اطلاعات، کمتر اشتباه میکند. این موضوع در پروسه های بیولوژیک مهم است، زمانیکه امراضی نظیر سرطان نتیجه اشتباهات در عملکرد سلولها در پروسه های طبیعی هستند. آیا تمام این پیشرفت ها میتوانند خطرات و مسائلی را هم باعث شوند؟ البته! کورزویل مثال خوبی از شبکه های کامپیوتری و ویروس ها میزند که از طریق این شبکه ها پخش میشوند، و اشاره میکند که ما امروز حاضر نیستیم کامپیوتر و اینترنت را به خاطر ویروس به دور بریزیم ، و به جای بازگشت به عقب، ما دفاع در برابر ویروس را بوجود میاوریم. البته مسدله اصلی منقدینی نظیر اسمالی خطرات نیستند. خطراتی نظیر مسائل مکانیسم های خود سازself-replicating. چرا که همانگونه که همه میدانیم خود سیستمهای خودسازطبیعت، نظیر سلولهای انسان، مسأله کپی های غلط را به کرات نشان میدهند، که دلیل امراضی نظیر سرطان است. و نه تنهاسرطان، بلکه تمام پروسه سالخوردگی و امراضی نظیر الزایمرAlzheimers نتیجه اشتباهات سلولهای خود ساز طبیعت هستند. بنابراین کنترل در سیستمهای خود ساز مصنوعی میتوانند حتی برای حل اینگونه مسائل هم به کار روند. به عبارت دیگر، خطرات بالا موضوع اصلی منقدینی نظیر اسمالی نیست. اصل بحث آنها همانند درایفوسDreyfus و بحثهای شطرنج وی، در زمان آغازغرصه دانش هوش مصنوعیAI، است، یعنی آنها بحث میکنند که اسمبلر مولوکولی غیر ممکن است، با اشاره به موضوعاتی نظیر انگشتان چاق در ننوتک، که اساسأ معنی اش این است که دست روباطی که برای وصل کردن اتمها بکار میرود، وقتی به اندازه های کوانتومی تزدیک شویم، بخاطر تأثیرات کوانتومی عدم تعین، نمیتواند آزادانه حرکت کند. اما همانگونه که کورزویل به نحو احسنت نشان میدهد، اندازه های ننوتک به مراتب از اندازه های کوانتومی که در انها این عدم تعین ها معنی میدهند، بزرگتر هستند، و حتی اگر چنین فاکتورهائی هم وارد شوند، و مشکل ایجاد کنند، آنها مسائلی برای حل کردن هستند، و نه برای دلسرد شدن از امکان ننوتک.

نتیجه گیری

اساسأ دانشمندان در 300 سال گذشته، دنیا را با فرمولهای مختلف توصیف کرده اند، و اگر ژنتیک یکی از علومی بوده است که از دانش برای نوآفرینی بخشی از واقعیت طبیعی با کنترل قادر شده است، ننوتک میتواند همه جهان را از نو به شکل هوشمندانه خلق کند، و میتواند محیطی برای ابزارهای هوشمند خلق کند که در ارتباط متقابل موثر با دنیای فیزیکی قرار گیرند، و طبیعت را به واقعیت ثروت زا برای نسل بشر مبدل کنند، و در عین حال به ما کمک کنند که به فراسوی محدودیت های بیولوژیک خود برویم، و با مسائلی نظیر سرطان به طور موثر دست و پنجه نرم کنیم. در این عرصه فرصت های بسیاری برای بشریت نهفته است، و ترک این عرصه دانش میتواند به هر ملت و کل جهان لطمه زده و توسعه جامعه قراصنعتی در سطح جهانی را کند کند. به طور خلاصه، نانوتکنولوژی به تاثیر ابزار هوشمند برروی زندگی بشر و جهان گره خورده،و مشترکأ پتانسیل های عظیم فراروی بشریت و جهان را ترسیم میکنند.