نانوتکنولوژی؛ فاجعه‌ای که از آن جلوگیری شد

نانوتکنولوژی؛ فاجعه‌ای که از آن جلوگیری شد[1]

نویسنده: علی احمدی

دکتر راسل کاوبرن[2] دکترای خود را از دانشگاه کمبریج در رشته فیزیک دریافت کرده است. او با حفظ سمت در صنعت و دانشگاه‌های دورهام و ایمپریال، استاد دانشگاه کمبریج در فیزیک کاربردی در آزمایشگاه کاوندیش است. تخصص او در نانوتکنولوژی با کاربردش در الکترومغناطیس و نور است. او بنیان‌گذار سه استارت‌آپ بوده است. بیش از 60 پتنت ثبت کرده و جوایز بسیاری دریافت کرده است. او به عنوان همکار رویال سوسایتی در 2010 انتخاب شده است. ارجاعاتی که به او می‌شود نشان می‌دهد او استاد ترجمه عالم به تکنولوژی است. یکی از اختراعاتش ساخت لیزری با قابلیت حس کردن مغناطیس است. اختراع دیگرش ضدجعل است. این تکنولوژی به عنوان لیزر احراز هویت سطحی هم شناخته می‌شود. این ابزار نوعی اثرانگشت از اجسام مختلف می‌تواند بسازد.

دکتر کاوبرن بر اساس آیه Rev 4:9-11 کتاب مقدس، خالق بودن خداوند را فرض گرفت. در ادامه با خواندن Rev 5:9 از کتاب مقدس، رستگاری مسیحی را قلب چیزی معرفی کرد. او افزود: یکی از رویکردهای من به علم، در روح رستگاری برای پرستش خدا برای خلقت است.

با اشاره به Psalm 19 آسمان‌ها جلال خدا را اعلام می‌کنند و می گویند کار دستان اوست، گفت: قسمت عظیمی از کار علم این است که ببیند آن چیست؟ تا جلال خدا را و جزئیات بیشتری از خلقت خدا را ببیند. تصویر M16 مشهور به God’s Hand را نیز نشان داد.

پس از اشاره به این شواهد از مسیحی بودنش، شواهدی از نانوتکنولوژی و اطلاعات مربوط به آن آورد. برای نمونه، تصویری برش خورده از یک سلول را نشان داد و اعجاب انگیز بودن این ماشین پیچیده را ابراز کرد. سپس شبکه اسکیرمیون Skyrmion Lattice را نشان داد. شبکه‌ای از الکترون‌ها با جهت چرخش متفاوت که رنگ‌های متنوعی را روی یک صفحه ایجاد کرده بودند. این شکل یک پترن توپولوژیکال را نشان می‌داد که در هر ماده‌ای به خودی خود شکل می‌گیرد. او افزود: وقتی تغییری در مواد معمولی‌ای در سطح نانو آن‌ها داده می‌شود، در واقع این فرم معمول گره‌های توپولوژی را تغییر می‌دهند.

راسل کاوبرن با خواندن آیه Psalm 111:2 گفت: جیمز کلارک ماکسول به عنوان مسیحی عابد باور داشت که هر اتفاقی که در آزمایشگاهش (همان آزمایشگاهی که دکتر کاوبرن در آن کار می‌کند) افتاده تأمل لذت بخشی از کارهای خدا بوده است. این آیه را بر سر در آزمایشگاه کاوندیش به لاتین نوشته‌اند و متاسفانه اغلب دانشمندان معنی‌اش را نمی‌دانند. هنوز هم در کمبریج این عبارت لاتین قابل دیدن است.

کاوبرن افزود: به عنوان یک دانشمند می‌خواهم بدانم چطور علمم را در جهتی به کار ببرم که برای مردم خوب باشد. ما می‌خواهیم از تکنولوژی به علم راه پیدا کنیم. بدون اینکه خلقت را بفهمیم از آن استفاده می‌کنیم و می‌پرسیم چطور می‌توانیم از آن برای خدمت به خلق استفاده کنیم. مثلاً نانوتکنولوژی را ببینید که ابزاری برای اینکه تمایز فناورانه در همه حوزه‌ها داشته باشیم به ما می‌دهد. ولی آیا آن را به درستی می‌شناسیم؟

او درباره چیستی نانوتکنولوژی چند مثال زد. قطر یک سوزن را میلی متری خواند، قطر مو را تقریباً 20-50 میکرون و اتم را یک دهم نانومتر عنوان کرد. او گفت: نانوتکنولوژی هر چیزی در فاصله بین ابعاد یک اتم و قطر یک تار مو است.

راسل کاوبرن کربن را ماده خوبی برای نانوتکنولوژی می‌دانست. چون آلوتروپ های مختلفی مثل گرافیت و الماس دارد. چند آلوتروپ دیگر هم مثل کربن 60 (برنده نوبل 1996)، نانو کربن تیوب و گرافنه (نوبل 2010) با نانوتکنولوژی به این آلوتروپ‌ها اضافه شده است.

او علت اهمیت این ریزابعاد را تغییر مشخصات مواد در آن ابعاد اعلام کرد. بعضی از مشخصات فقط در آن ابعاد وجود دارند و رابط بین علم و تکنولوژی هستند. این تغییر مشخصات مواد باعث ایجاد محصولاتی بهتر، ارزان‌تر، هوشمندتر و تمیزتر می‌شود. نانوتکنولوژی با ایجاد ترانزیستورهای جدید به محاسبات کمک می‌کند. ترانزیسیتور 30 سانتی‌متری 1947 تقریباً 50 سال بعد به 65 نانومتر تبدیل شد و در 2021 اندازه آن 8 نانومتر شده است. او ابراز امیدواری کرد ترانزیستورهای سال بعد 3 نانومتر شوند. این تغییر باعث تغییر کامپیوترها، موبایل، شاتل فضایی و… شده است.

تغییر بنیادین دیگر ایجاد ابرداده Cloud)) است. ذخیره داده امروز به دلیل رشد نانوتکنولوژی بسیار ارزان شده است.

در حوزه سلامت نیز پیشرفت‌های نانوتکنولوژیک زیادی شده است. در تشخیص برخی سرطان‌ها مثل سرطان کلیه نانوابزارهایی شبیه قالی پرنده درست کرده‌اند که تومور RCC را تشخیص می‌دهد.

در انرژی‌های تجدیدپذیر نانوتکنولوژی به‌دنبال شکستن محدودیت‌هاست. به نظر دکتر کاوبرن اگر بتونیم انرژی خورشیدی را به صورت پربازده دریافت کنیم و در مرحله بعد ذخیره کنیم، انرژی خورشیدی برای تمام افراد زمین کافی خواهد بود. اما مشکل اینجاست که حتی اگر در یک روز آفتابی با سلول خورشیدی بخواهیم انرژی دریافت کنیم، دستگاه‌های ما بیشتر از 25 درصد بازدهی نخواهند داشت. بهترین بازدهی تئوریک را حد شاکلی-کویسر تعیین می‌کند و آن تقریباً 35 درصد است. نانوتکنولوژی با تغییر در پرتوهای دریافتی درصدد شکستن این محدودیت است.

نانوتکنولوژی طبیعت از دیگر مباحث جذابی بود که دکتر کاوبرن به آن اشاره کرد. او با نشان دادن تصویر پروانه مورفو آمریکای جنوبی گفت: فکر می‌کنید رنگش از جوهر است ولی نیست. اگر زیر میکروسکوپ پر پروانه مورفو را ببینید، متوجه می‌شوید یک بانک ساختار رنگ در ابعاد نانو در این پرها وجود دارد. این نانوساختارها نور را می‌لغزانند و ما فکر می‌کنیم این پروانه با جوهر یا رنگدانه رنگ شده است.

یکی دیگر از عجایب نانو در طبیعت ATP Synthase است. ATP Synthase به عنوان یک راکت سوخت معمولاً در بدن موجودات زنده وجود دارد و موتور مولکولی و محرک سلول است. در واقع یک نانو موتور است. یک رتور (قسمت متحرک) و استاتور (قسمت ثابت) دارد. انرژی‌هایی که در بدن تولید می‌شود به صورت مکانیکی با این نانوموتور ایجاد می‌شود. دکتر کاوبرن این آیه را به این تصویر ضمیمه کرد: من تو را می‌پرستم چون پر از ترس و شگفتی آفریده شدم.Psalm 139:14

تا این بخش ارائه فقط خبرهای خوب بود و فاجعه‌ای نبود. اما وی اشاره کرد از مخاطبانش بسیار بازخورد ترس درباره این پیشرفت را دریافت کرده‌است. سال 1992 دانشمندی به نام اریک رکسلر کتابی با عنوان نانوتکنولوژی نوشت و مایکل کریشتن سال 2002 رمانی با عنوان طعمه نوشت. رمانی که شبیه پارک ژوراسیک بود اما در زمینه نانوتکنولوژی. او از گوسفند خاکستری Grey goo فرضی گفت که یک محصول نانوتکنولوژی است. این محصول قرار بود باکتری‌ها و کثیفی‌ها را بخورد ولی همه چیز را می‌خورد. حتی پرنس چارلز هم از آن اظهار نگرانی کرد.

دونات یک مشکل دیگر است. در صنعت غذایی برای سفید و براق شدن غذا از اکسیدتیتانیوم استفاده می‌کنند. دندان‌ها را هم سفید می‌کند. درون بدن هم کاری انجام نمی‌دهد. چون ذراتش خیلی ریز هستند از نظر تکنیکی ذیل ذرات نانو قرار می‌گیرند. از طرفی بعضی این شباهت را با گوسفند خاکستری ادغام کرده‌اند و گفته‌اند نانوتکنولوژی دنیا را تبدیل به یک دونات و قابل خوردن می‌کند و عالم انسانی را پایان می‌دهد. به بردگی گرفتن نانوتکنولوژی توسط AI این ترس را تشدید می‌کند. موبایل و ابر اطلاعات و تکنولوژی‌های نانو دیگر وجود دارند ولی گوسفند خاکستری وجود ندارد.

دکتر کاوبرن در ادامه در پاسخ به این سؤال که چرا فاجعه نانوتکنولوژی‌ای وجود ندارد، دلایل زیر را برشمرد:

• فجایعی که در داستان‌های علمی تخیلی ایجاد می‌شوند بیشتر داستانند تا علم. جوامع نانوتکنولوژی روی ریسک‌های درست سرمایه‌گذاری می‌کنند. ولی داستان‌های علمی تخیلی ما را از واقعیت دور می‌کنند.
• استاندارها و قوانین ایمنی برای تحقیقات و محصولات نانوتکنولوژی وجود دارد.
• دانش نانوتکنولوژی در بین مؤسسات و دانشمندان گسترش یافته، هیچ شرکت غول پیکری همه چیز را کنترل نمی‌کند.
• اعتماد عمومی جلب شده است.
• تمرکز بی وقفه بر منابع اجتماعی. نانوتکنولوژی مانند بحران آب و هوا، پیری جمعیت و… به عنوان بحران شناخته نمی‌شود.

او آینده نانوتکنولوژی را نیز ترسیم کرد. ادغام نانوتکنولوژی و هوش مصنوعی بخشی از آینده نزدیک نانوتکنولوژی خواهد بود. راسل کاوبرن افزود برای استفاده بهینه از بیوتکنولوژی به ابزارهای مختلفی نیاز است. یکی از آن‌ها memristor (شکل بالا) است. یک مقاومت و یک خازن و یک القاگر در آن تعبیه شده است. همه کارهای پسیوالکترونیک را انجام می‌دهد. تا چندی قبل این ابزار ایجاد نشده بود. ولی نانوتکنولوژی توانست این ابزار را ایجاد کند. این ابزار خیلی شبیه نورون‌های بدن ما کار می‌کند. به صورت تئوری، شبکه‌ای از آن می‌تواند شبیه مغز کار کند. این امر باعث بهبود چشمگیر یادگیری عمیق[3] می‌شود.

بعد از memristor نوبت به زیست‌زایی Abiogenesis می‌رسد. او افزود: ما می دانیم چطور از بیگ بنگ مولکول ساخته شد و از مولکول‌ها ساختارهای بزرگتر مواد درست شد. ما می دانیم چطور از RNA و DNA موجودات ریز و درشت ایجاد شدند. اما نمی‌دانیم چطور از مواد بی جان موجودات زنده ایجاد شدند. من باور دارم در سال‌های آینده از مواد بی جان می‌توانیم مغز و رفتارهای انسان‌وار ایجاد کنیم. اما نگران نباشید این باعث بی‌دینی‌مان نمی‌شود. این اشتباه است که بگوییم هر چیزی را می‌توان فهمید به جز ایجاد موجود زنده از مواد غیرزنده و این مورد را برای خدا رزرو کنیم و در دام خدای رخنه‌پوش بیفتیم. ما جدا باید از این مشکل الهیاتی پرهیز کنیم. لطفاً با فهم رابطه بی‌جان و جاندار، به نانوتکنولوژی به عنوان حمله‌کننده به الهیات نگاه نکنید. بلکه به این چشم ببینید که چطور با ترس و شگفت انگیز خلق شدیم.

او نتایج زیر را از بحث جذاب خود گرفت:

• نانوتکنولوژی هنر و علم دستکاری کردن مواد در ابعاد نانومتر است که تکنولوژی و علم را کاملاً متحول کرده است.
• این پتانسیل را دارد که نیروی مهمی برای خیر باشد و به بسیاری از چالش‌های جهانی مدرن رسیدگی کند که بر فقیر و غنی تأثیر می‌گذارد.
• خدا قبل از ما آنجا بوده است – طبیعت پر از نانوتکنولوژی است.
• این موارد در رابطه اولیه بین خدا و علم تغییری ایجاد نمی‌کند: همه این‌ها فعالیت‌های خلاقانه خدا هستند، ما فقط می‌توانیم واضح‌تر از قبل آن‌ها را ببینیم.
• بسیاری از نگرانی‌های مطرح شده محقق نشده است.
• در حال حاضر علاقه زیادی به ادغام هوش مصنوعی و نانوتکنولوژی وجود دارد.

 

 

ارجاعات:

[1] Nanotechnology: A Disaster Averted

[2] Russell Cowburn

[3] Deep learning