تکنولوژی‌های نوین و سرنوشت بشر- دکتر شهیندخت خوارزمی

در نگاه نو شماره ۱۲۴ منتشر شده است . برگرفته از سایت آینده نگر

هرگاه حالِ ما ــ همسرم و من ــ به‌خاطر وضعیتِ ایران و اوضاع نابسامانِ جهان خراب می‌شود، به سراغ فیلم یا مقاله‌ای می‌رویم دربارۀ آخرین دستاوردهای علم و تکنولوژی. فضای ذهنی‌مان به‌طرز غریبی بهتر می‌شود. آینده‌نگری، مرحمی است بر این رنجِ جانکاهِ ما.

این نوشتار، داستانِ جست‌وجوی بی‌پایان بشر است برای کشف واقعیت و دستکاری در طبیعت. داستانی شگفت‌انگیز و خواندنی.

جامعۀ بشری وضعیت عجیبی را می‌گذراند. قرار نبود در قرن بیست‌ویکم شاهد چنین اوضاعی باشیم. انگار ادارۀ امور از کنترل خارج شده. رهبران جوامع، در مقایسه با وظایف سنگینی که برعهده دارند، بیش از پیش به کوته‌قامتانی شبیه شده‌اند که، در صندلی بزرگ رهبری کشور خود، کوتوله‌ای مضحک به نظر می‌آیند. ساختارهای سیاسی و حکمرانی به شدت ناکارامد شده و نمی‌توانند برای مسائل پیچیدۀ امروز راه حل مناسب بیابند. رشد فسادِ نهادینه شده و سقوطِ غم‌انگیز ارزش‌های انسانی و نابرابری‌های فزایندۀ اجتماعی و اقتصادی، دورنمای تاریکی از آیندۀ بشر ترسیم می‌کند. آن‌چه امیدبخش است، حضور پررنگ مردم بسیاری از کشورها در خیابان‌ها در اعتراض به ناکارآمدی و فساد دولتمردانی است که برآنان حکومت می‌کنند.

اما، این فقط یک روی سکۀ واقعیتِ جهانِ کنونی است. روی دیگر، روند پرشتاب پیشرفت‌های علمی ـ تکنولوژیک است که شاید دورنمای دیگری از جامعۀ بشری نشان می‌دهد.

هدف این نوشتار، معرفی مهم‌ترین دستاوردهای علمی و تکنولوژی‌های نوینی است که از منظری دیگر زندگی بشر را دگرگون می‌سازند. شاید با این نوشتار بتوان این پرسش مهم را طرح کرد که آیا این دستاوردها در بطن خود راه حلی برای معضلاتی ارائه می‌دهند که به کلافی سردرگم تبدیل شده‌اند؟

نخست، حوزه‌های اصلی تکنولوژی‌های نوین و تکنولوژی‌های نوظهور معرفی می‌شوند. فرق این دو آن است که کاربرد دستۀ نخست فراگیر شده و آثارش محسوس است. ولی کاربرد و آثار دستۀ دوم چندان آشکار نشده است. در جریان بحث، آثار این تکنولوژی‌ها بر زندگی بشر مطرح خواهد شد. سعی می‌شود بدون موضع‌گیری و پیشداوری، آثار مثبت و منفی این تکنولوژی‌ها معرفی شوند. هدف طرح سوال است.

باید اعتراف کنم که روزگاری در دام علم‌باوری گرفتار بودم و تصور می‌کردم پیشرفت علم و تکنولوژی می‌تواند به خلق جامعه‌ای انسانی‌تر بینجامد. ولی واقعیت‌های چند دهۀ اخیر نشان داد که پدیده‌های سیاسی و اجتماعی و حتی فرهنگی در جامعۀ بشری در آن بخش از طبیعتِ انسان ریشه دارند که هنوز ناشناخته مانده و تا رسیدن به وضعیت مطلوب راه درازی در پیش است. علم و تکنولوژی نتوانسته مانع بروز فجایعی شود که قدرت‌طلبی، حرص و آز، انتقام‌جویی، منیّت، نبود مُدارای فرهنگی و قومی و نژادی و، بیش از همه، جهلِ مرکبِ انسانِ معاصر، به‌ویژه رهبران کشورها، عامل آن بوده است. شاید پیشرفت‌های علوم مغز و اعصاب و ژنتیک بتواند در آینده ریشۀ فیزیکی این هیجان‌ها و رفتارهای آسیب‌رسان بشر را کشف کند و برای کنترل آن راهکاری بیابد.

پیش از بازکردن بحث، باید به نکته‌ای اشاره کنم. پیشرفت‌های علمی و تکنولوژیک در برخی زمینه‌ها، لحظه‌ای یا دست‌کم روزانه است. چه بسا هر روز چیزی نو کشف یا اختراع می‌شود. همگامی با این شتاب و روزامد نگاه‌داشتن مطلب شاید ممکن نباشد. سعی کرده‌ام تا آن‌جا که امکان داشته، دستاوردهای جدید را معرفی کنم..

حوزه‌های اصلی تکنولوژی‌های نوین

پیش از معرفی حوزه‌های اصلی، لازم است فهم خود را از معنای تکنولوژی بیان کنم.

تکنولوژی محصولِ تبدیل فهم و شناخت انسان از واقعیت به کاربرد است. و کاربرد، یعنی دستکاری در طبیعت از طریق ابزاری ساختۀ انسان. در آغاز، پیش از انقلاب علمی، این فهم و شناخت، بیشتر تجربی و حسی بود. جرقه‌ای بود در ذهن یک مخترع که سعی داشت ابزاری بسازد که یا بارِ کار بدنی انسان را کاهش دهد، یا کارکردی تازه را وارد زندگی انسان کند. پس از انقلاب علمی و همگامی آن با انقلاب صنعتی، شاهد پیدایش نخستین جوانه‌هایی بودیم که بعدها به مراکز تحقیق و توسعه (R&D) تبدیل شدند و کارخانه‌های تکنولوژی نام گرفتند. از آن پس، روند توسعۀ تکنولوژی شتاب گرفت. علم و یافته‌های پژوهش علمی به یاری تکنولوژیست‌ها آمد، که با نیروی خلاّق مغز خود، این یافته‌ها را به کاربرد تبدیل می‌کردند. بدین ترتیب، در فرایند تولید تکنولوژی، شناخت علم از واقعیت جایگزین معرفت حسی و تجربی شد و شتابِ فرایندِ نوشدنِ تکنولوژی را رقم زد.

با پیشرفت علم، فهم انسان از واقعیت دگرگون شد. معلوم شد که واقعیت، پیچیده، چند لایه، و چند بعدی است. در نتیجه، علومِ منفک و رشته‌های علمیِ دارای مرزهای مشخص با یکدیگر ترکیب شدند و علوم جدیدی پدید آمد؛ تلفیقی و میان‌رشته‌ای و فرارشته‌ای. در واقع، مرزهایی که رشته‌های علمی را از یکدیگر جدا می‌کرد محو و بی‌معنا شدند. امروزۀ برای پژوهش دربارۀ هر موضوعی، تیمی از دانشمندان رشته‌های گوناگون، از سراسر جهان، با یکدیگر کار می‌کنند. همین تحول در حوزۀ تکنولوژی نیز رخ داده است. قلمروهای جزیره‌ای تکنولوژی جای خود را به تکنولوژی‌های همگرا و تلفیقی داده‌اند. در هر نوآوری تکنولوژیک جای پای چند رشتۀ علمی دیده می‌شود.

امروزه هرگاه سخن از تکنولوژی‌های نوین به میان می‌آید،‌ ما با دستاوردی مواجه هستیم که از ترکیب و تلفیق و همگرایی چند تکنولوژی به دست آمده است.

نکتۀ مهم دیگر آن است که فهم و شناخت انسان، حاصل جست‌وجویی است بی پایان برای کشف واقعیت. تکنولوژی نیز جست‌وجویی است بی پایان برای تبدیل این فهم به کاربردی تازه.

از سوی دیگر، فرایند کشف واقعیت، یعنی پژوهشِ علمی، خودش تکنولوژ‌ی‌بنیانْ شده است. دستاوردهای تکنولوژی، کشفِ علمی را وارد عرصۀ تازه‌ای کرده است. علم و تکنولوژی دررابطه‌ای دَوَرانی، روند تحول و شتاب تحول یکدیگر را تقویت می‌کنند. این رابطۀ شگفت‌انگیز، سرنوشت جامعۀ بشری را رقم می‌زند.

شاید این فرضیه درست باشد که جست‌وجوگریِ سیری‌ناپذیر انسان در ترکیب با نیروی مهارنشدنی مکانیسم بازار، محرک اصلی پیشرفت‌های علم و تکنولوژی در عصر حاضر باشد.

روزگاری پژوهش علمی در دست نهادهای، دولتی یعنی دانشگاه‌ها و مؤسسات پژوهشی، بود. ولی امروزه، دولت‌ها بر پژوهش علمی و بر توسعۀ تکنولوژی کنترل و حتی نظارتِ چندانی ندارند. این شرکت‌های خصوصی هستند که تحت فشارِ رقابت در بازاری که نوآوری موتورِ محرکِ آن است، سلطۀ خود را بر هر دو اعمال می‌کنند.

از آن‌جا که هدف اصلیِ این نوشتار طرح این پرسشِ مهم است که تکنولوژی جامعۀ بشری را به کدام سو می‌برد، به نکتۀ مهم دیگری نیز باید توجه داشت.

تکنولوژی از ساده‌ترین شکل، تا پیچیده‌ترین آن، همچنان چون شمشیری دودَم کار می‌کند. هم می‌تواند نجات‌بخش باشد و هم آسیب‌رسان. در تحلیلِ آثارِ تکنولوژی بر زندگیِ انسان، توجه به این واقعیت ضروری است.

برخی تکنولوژی‌ها، بنیان‌های اجتماعی و فرهنگی و اقتصادی جامعه را از بُن زیر و رو می‌کنند. این دسته از تکنولوژی‌ها را گسست‌آفرین می‌دانیم. بدین معنا که با حضورِ دستاوردهایشان در زندگی انسان، در فرایند تحول اجتماعی گسست می‌آفرینند. زندگیِ انسان، قبل و بعد از پیدایش آن‌ها با یکدیگر متفاوت می‌شود. بسیاری از این دستاوردها، از جمله رادیو، تلویزیون، هواپیما، تلفن، کامپیوتر، تلفنِ همراه و البته اینترنت از این‌گونه‌اند.

هرقدر جلوتر می‌رویم این گسست عمیق‌تر می‌شود. با روندِ کنونیِ شتابِ تحولِ تکنولوژی‌های نوین، جامعۀ بشری به سمتی در حرکت است که آیندۀ آن بیش از پیش غیرقابل پیش‌بینی شده است.

برخی تکنولوژی‌ها، نقش مادر را دارند. بدون آن‌ها. تکنولوژی‌های دیگر به وجود نمی‌آمدند. تکنولوژی‌های دیجیتال، به‌ویژه هوش مصنوعی، از این نوع‌اند.

نکتۀ آخر آن‌که، دسته‌بندی تکنولوژی‌های نوین به دلیل ماهیت تلفیقی آن‌ها کار آسانی نیست. کارهایی که در این زمینه انجام شده، خالی از نقص نیست.

.موضوع علم، کشف واقعیت دربارۀ سه رکن اصلی عالم هستی است: ماده ـ انرژی، اطلاعات، و حیات. ماده و انرژی قابل تبدیل به یکدیگرند. حیات و تنوع گستردۀ اشکال آن در سیارۀ زمین نیزخود از ماده به وجود آمده است. شاید بتوان علوم و تکنولوژی­های نوین را حول این سه محور تقسیم کرد. در این معنا سه گروه تکنولوژی خواهیم داشت:

1. تکنولوژی‌هایی که بر حیات و موجود زنده تمرکز دارند؛
2. تکنولوژی‌هایی که کارشان شناخت و دستکاری در ماده است؛ و
3. تکنولوژی‌هایی که کانون تمرکزشان اطلاعات است.

ولی این دسته‌بندی نیز در عمل کارساز نخواهد بود.

پس، در این نوشتار، با پرهیز از هر نوع دسته‌بندی، مهم‌ترین و اثرگذارترین تکنولوژی‌ها معرفی می‌شوند

تکنولوژی‌های دیجیتال و کوانتومی

این گروه از تکنولوژی‌ها با اطلاعات و ارتباطات سروکار دارند و به همین دلیل فاوا (فناوری‌های اطلاعات و ارتباطات)1 نام گرفته‌اند. پیش از اختراع کامپیوتر کوانتومی، به نام تکنولوژی‌های دیجیتال شهرت داشتند. در تکنولوژی دیجیتال، داده و اطلاعات به هر شکلی از متن و تصویر و صدا، به شکل کدهای دو رقمی صفر یا یک ذخیره می‌شود که بیت2 نام دارد و امکان ذخیره‌سازی حجم عظیمی از داده را بر روی ابزاری بسیار ریز فراهم آورده است. بیت می‌تواند صفر یا یک باشد. ولی کامپیوتر کوانتومی این مبنا را به کیوبیت3 تغییر داد که می‌تواند همزمان هم صفر باشد و هم یک، یا یکی از این دو. به این معنا که داده‌ها به طور همزمان به شکل صفر و یک ذخیره می‌شوند.

کامپیوتر کوانتومی با استفاده از خواص کوانتومی ذرّات به‌ویژه برهم‌نهی4 و درهم‌تنیدگی5 در فرایند پردازش، می‌تواند سرعت پردازش و محاسبه را به سطحی بی‌سابقه افزایش دهد. محاسباتش، ترتیبی6 نیست، بلکه همزمان7 صورت می‌گیرد.

بدین ترتیب، کامپیوتر کوانتومی، در مقایسه با کامپیوتر دیجیتالی، همان تحولی را پدید می‌آورد که کامپیوتر دیجیتالی در مقایسه با ابزار آنالوگ پیش از خود.

شرکت‌های گوگل و مایکروسافت و اینتل و البته دانشگاه هاروارد مشغول ساخت کامپیوتر کوانتومی و حل مشکلات ساختاری آن هستند. گوگل در اکتبر ۲۰۱۹ با رونمایی از اولین کامپیوتر کوانتومی ۵۴ کیوبیتی خود به نام سیکامور،8 ادعا کرد که در این زمینه پیشتاز است.9 می‌گوید، در یک تست واقعی، سیکامور در ۲۰۰ ثانیه کاری را انجام داده که برای پیشرفته‌ترین سوپرکامپیوترهای جهان، ۱۰هزار سال طول می‌کشد!

رقیبش IBM واکنشی فوری نشان داد و ادعا کرد که این کار که شبیه‌سازی است، طی دو روز و نیم قابل انجام است نه ده هزار سال! جالب آن‌که این شبیه‌سازی بر روی سوپر کامپیوتر summit انجام شد که ساخت IBM و در اختیار ناساست.

مهم نیست که ادعای کدام درست باشد. مهم آن است که کار بر روی ساخت کامپیوتر کوانتومی و حل مشکلات ساختاری آن آغاز شده و رقبای سرسخت و پرتوانی در این زمینه سخت می‌کوشند بر دیگری پیشی گیرند. نتیجه آن خواهد بود که بشر ابزاری در اختیار خواهد داشت برای انجام پردازش و محاسبات پیچیده، بر روی حجم عظیمی از داده و شبیه‌سازی سیستم‌های بسیار پیچیده و مدل‌سازی، آن هم با چنان سرعتی که تا کنون سابقه نداشته است.10

تمایز کامپیوتر کوانتومی با سوپر کامپیوترهای موجود نه تنها در سرعت حل مسائل، بلکه در نوع مسائلی است که می‌توانند حل کنند. هر مسئلۀ پیچیده‌ای قابل مدل‌سازی و هر نوع محاسبه‌ای قابل انجام می‌شود.

هنوز دامنۀ کاربرد کامپیوتر کوانتومی روشن نیست و تا تجاری شدن این نوع کامپیوتر شاید راه درازی در پیش باشد. اما، می‌توان حدس زد که در بسیاری از زمینه‌ها تحولی باورنکردنی پدید می‌آورد. امکان مدل‌سازی با استفاده از داده‌های بسیار حجیمِ مالی و اجتماعی و سیاسی و زیست‌بومی و زیستی و کیهانی، زمینه‌ساز کشف قلمروهای ناشناختۀ عالم هستی و تولید تکنولوژی‌هایی خواهد شد با کاربردهای مهم و جدید. از جمله، در امنیت سایبری، رمزگشایی هر نوع رمزی ممکن می‌شود. از هم اکنون سازمان‌های امنیتی اروپا و امریکا سرگرم بررسی تهدیدهای آن و یافتن راهکارهای رمزگذاری مقاوم در برابر کوانتوم هستند.

اگر این گفتۀ اخیر مدیرعامل گوگل11 درست باشد که طبیعت طبق قوانین کوانتوم کار می‌کند، کامپیوتر کوانتومی باید بتواند رازهای پنهان طبیعت را کشف کند. برتری این کامپیوتر در توانایی بالا برای شبیه‌سازی ملکول‌ها و فرایندهای ملکولی، به‌ویژه تحلیل رفتار پروتئین‌ها، و در نتیجه مدل‌سازی و مهندسی پروتئین‌هاست که برای استفاده در درمان سرطان و آلزایمر و نارسایی قلبی و… کاربرد بسیار دارد و راه را برای تولید داروهای جدید بازخواهد کرد. هم‌اکنون، شرکت‌های نوبنیان داروسازی با شراکت با پیشگامان کامپیوتر کوانتومی، از جمله گوگل و آی.بی.ام.، فعالیت خود را در این زمینه آغاز کرده‌اند.

در صنعت خودروسازی یکی از مسائل افزایش طول عمر باتری در خودروهای برقی است. دایملر، شرکت مادر مرسدس بنز، در ۲۰۱۸ با گوگل و آی.بی.ام. قراردادی امضا کرد که از کامپیوتر کوانتومی در شبیه‌سازی سلولی استفاده کند برای ساختباتری‌های جدید و بهتر. افزون بر آن، برای استفاده از هوش مصنوعی در هدایت بهتر خودروهای خودران در جاده‌های پرترافیک آینده، می‌خواهد این نوع کامپیوتر را به کار گیرد. فولکس واگن نیز قراردادهایی مشابه با گوگل دارد.

در صنعت مالی، پروژه‌های همکاری بین غول‌های صنعت مالی و گوگل و آی.بی.ام. به امضا رسیده، برای استفاده از این نوع کامپیوتر در مدیریت بهتر ریسک و بهینه‌سازی مدل‌های کَمّی موجود.

در تحلیل سیستمِ بسیار بسیار پیچیده‌ای از متغیرها، یعنی هواشناسی، کامپیوتر کوانتومی کاربرد بسیار دارد. به ویژه در پیش‌بینی دقیق و کَمّی هوا که حتی برای سوپرکامپیوترهای کنونی دشوار است.

رابطۀ هوش مصنوعی و محاسبۀ کوانتومی چیز دیگری است که در معرفی هوش مصنوعی به آن خواهیم پرداخت.

کاربردهای این نوع کامپیوتر به این موارد ختم نمی‌شود. در مدیریت انواع بحران‌ها، در کشف مواد جدید الکترونیک، در کیهان‌شناسی و در فیزیک ذرّات و هرجا که در حال حاضر با محدودیت سرعت محاسبه و شبیه‌سازی و مدل‌سازی مواجه‌ایم، این تکنولوژی نوپا نقش‌آفرین خواهد شد.

انسان برای کشف الگوهای پنهان و شناخت و شبیه‌سازی پدیده‌های دارای پیچیدگی غیرقابل فهم، دستکاری، و پیش‌بینی و پیشگیری و البته نظارت و کنترل، به ابزاری دست می‌یابد، با توانایی و قدرتی بی‌سابقه.

پرسش اساسی این است: آیا می‌توان جهت تحول و استفاده از کاربردهای کوانتوم را به سمت انسانی‌تر شدن وضعیت جامعۀ بشری هدایت کرد؟ اگر بله، چگونه؟

هوش مصنوعی

پیشینۀ تاریخی هوش مصنوعی به نیمۀ نخست قرن بیستم برمی‌گردد. در آن زمان در فیلم‌های تخیلی ـ علمی، روبات‌هایی نمایش داده می‌شد شبیه انسان. در دهۀ ۱۹۵۰ ذهن بسیاری از دانشمندان و ریاضیدانان و فیلسوفان با اندیشۀ هوش مصنوعی درگیر بود. از جمله، الن تورینگ12 جوانِ نابغۀ انگلیسی. تورینگ کشف کرد که از نظر ریاضی، تحقق هوش مصنوعی امکان‌پذیر است. او چنین استدلال کرد که انسان برای تصمیم‌گیری و حل مسئله از اطلاعات موجود و البته منطق استفاده می‌کند. چرا ماشین نتواند چنین کاری را انجام دهد؟ این موضوع مقاله‌ای شد که در ۱۹۵۰ با عنوان‌ « ماشین محاسبه و هوش»13 منتشر کرد که در آن چگونگی ساخت ماشین‌های هوشمند و آزمون هوش آن‌ها را شرح داد.14

۶ سال بعد در کنفرانسی15 برنامه‌ای معرفی شد به نام «نظریه‌پرداز منطقی»16 که با حمایت مالی شرکت رَند17 تولید شده بود و تقلیدی بود از مهارت حل مسئله توسط انسان. این کنفرانس به هوش مصنوعی رسمیت بخشید.

از آن پس، روند پیشرفت هوش مصنوعی پرنوسان شد. از سال ۱۹۵۶ تا ۱۹۷۴، هوش مصنوعی به سرعت شکوفا شد. اما، به‌تدریج، معلوم شد که مانع اصلی این پیشرفت، حافظۀ ضعیف و سرعت پایین پردازش کامپیوترهای موجود بود. کامپیوترها نمی‌توانستند حجم زیادِ داده‌های مورد نیاز را ذخیره و با سرعت لازم پردازش کنند.

در دهۀ ۱۹۸۰، منابع مالی زیادی توسط دولت‌ها، از جمله دولت ژاپن، صرف پروژه‌هایی شد مربوط به هوش مصنوعی، مانند توسعه و گسترش سیستم‌های خبره18 یا توسعۀ قابلیت کامپیوتر. سیستم­های خبره در صنعت به سرعت اشاعه یافت. اما، هدف‌های جاه‌طلبانۀ این پروژه‌ها چندان محقق نشد.

اما، در دهه‌های ۱۹۹۰ و ۲۰۰۰ بود که وضع تغییر کرد. شکست گَری گاسپاروف، قهرمان و استاد اعظم و از نوابغ کم‌نظیر شطرنج جهان از کامپیوتر در ۱۹۹۷، گامی بلند بود در راه تولید برنامۀ تصمیم‌گیری مبتنی بر هوش مصنوعی. کامپیوترها به سرعت پیشرفت کردند و پاسخگوی نیازهای هوش مصنوعی شدند. از آن پس، هوش مصنوعی پرشتاب توسعه یافت.

با پیدایش کامپیوتر کوانتومی، هوش مصنوعی وارد عرصۀ تازه‌ای می‌شود. محدودیت سرعت و قدرت محاسبه از میان خواهد رفت.

ترکیب هوش مصنوعی با کامپیوتر کوانتومی است که سرنوشت آیندۀ بشر را رقم خواهد زد.

امروزۀ هوش مصنوعی به معنای ساخت ماشین هایی هوشمند است با توانایی انجام فعالیت‌های پیچیده‌ای مانند شناخت و ادراک و تصمیم‌گیری و استدلال و مدل سازی و استنتاج و یادگیری و ارتباط کلامی و تعامل با محیط در حدی فراتر از توانایی انسان و بدون دخالت انسان. نخست در روباتیک تجلی یافت و امروزه شاهد هوشمند شدن همۀ ابزاری هستیم که در زندگی روزمره به کار می‌بریم. هر کاری که انجامش به هوش انسان نیاز داشته باشد، به ماشین واگذار می‌شود. می‌گویند، در آینده‌ای نزدیک، شبکه‌ای از تارها و حلقه‌های هوشمند19 انسان را در آمیزه‌ای از فضای فیزیکی و مجازی غرق خواهد کرد.

برای فهم دقیق‌تر ماهیت هوش مصنوعی، باید بدانیم که از سه نوع سیستم ترکیب یافته است:

1. سیستم‌های تحلیلی که کارشان محاسبه و تحلیل حجم عظیمی داده است. نرم‌افزار دادۀ بزرگ (big data) از این نوع است. هر روزه ۵/۲ کوینتیلیون20 (۱۰ به توان ۱۸) بایت داده در فضای مجازی تولید می‌شود، که یک چهارم آن مفید است و کمتر از ۱ درصد آن تحلیل می‌شود. در فضای فیزیکی نیز داده‌های حجیمی تولید می‌شود که بدون استفاده برجای مانده‌اند. حال، به کمک نرم‌افزارهای هوشمند و با استفاده از قدرت کامپیوتر کوانتومی، همۀ این داده‌ها را می‌توان تحلیل کرد و الگوهای مهمی در آن‌ها کشف کرد که کاربرد بسیار خواهد داشت. از جمله، در بانکداری، بازاریابی، سرگرمی، مدیریت بحران، پیش‌بینی هواشناسی یا پیش‌بینی بروز اپیدمی در نقطه‌ای خاص در جهان، پیشگیری از سرطان، و… . نکتۀ مهم آن است که سیستم‌های تحلیلی هوش مصنوعی باید از داده‌هایی تغذیه شوند که اعتبار آن سنجیده شده باشد. جمع‌آوری و مهندسی و آماده‌سازی و اعتبار سنجی حجم عظیمی داده جز با کمک هوش مصنوعی و کامپیوتر کوانتومی امکان‌پذیر نیست.
2. دومین نوع سیستم هوش مصنوعی، ساخت ابزار و ماشین‌های هوشمندی است الهام‌گرفته از انسان؛ مانند انواع روبات‌های انسان‌نما. در واقع هوش مصنوعی قصد دارد ماشینی بسازد با قابلیت حواس پنجگانۀ انسان و شبیه انسان. پژوهش در هوش مصنوعی با شناخت الگوریتم‌های بینایی شروع شد. هدف، ساخت ماشین‌هایی بود با توانایی بینایی انسان. امروزه، روی ماشین‌هایی کار می‌کنند با توانایی بویایی انسان.
3. سومین نوع، ساخت ماشین‌ها و ابزاری است دارای توانمندی شناختی و عاطفی و حرکتی و اجتماعی انسان و یادگیرنده و خودمختار و خودآگاه و دارای قابلیت تعامل با انسان.

ترکیب این سه جریان تحول می‌تواند گسست‌آفرین شود.

بدون هوش مصنوعی گوشی هوشمند، خودروی خودران، ترجمۀ همزمان،‌ دستیار هوشمند در محیط کار و خانه، روباتِ هوشمند، لوازم خانگی هوشمند و اینترنت اشیا، و نرم‌افزارهای پیشنهاد فیلم و موسیقی دلخواه مانند Netflix و Pandora و پهبادهای تحویل کالا و البته واقعیت افزوده21 و واقعیت مجازی22 و بسیاری دیگر وجود نمی‌داشت.

واقعیت مجازی و واقعیت افزوده ما را در یک مکان، اتاق نشیمن خانه یا هر جایی دیگر، به عمق جنگل و اقیانوس و یا در فضای بیکران و هرجایی که بخواهیم می‌برند، تا هر تجربه‌ای را که آرزو داریم و امکان آن در دنیای فیزیکی میسر نیست، برایمان فراهم آورند. به کاربرد این دو تکنولوژی در آموزش و یادگیری بعد خواهیم پرداخت.

هوش مصنوعی در رابطه با دو مفهوم دیگر قابل درک است: یادگیری ماشینی (machine learning) و یادگیری عمیق (deep learning). در یادگیری ماشینی، داده‌های ساخت‌یافته23 به ماشین داده می‌شود تا بر اساس آن محاسبه و تحلیل مورد نظر را انجام دهد. ولی در یادگیری عمیق که مرحله‌ای پیشرفته‌تر در هوش مصنوعی است، شبکۀ عصبی مصنوعی ( artificial neural network) خودش داده‌ها را جمع‌آوری و تجزیه و تحلیل می‌کند. این سیستم، متفکر، خودآگاه و خودمختار و یادگیرنده است. ترکیب این دو است که هوش مصنوعی را وارد عرصه‌های تازه کرده است. برخی معتقدند این دو مفهوم جایگزین واژۀ هوش مصنوعی خواهند شد.

ساخت انسانِ مجازی یا آواتار انسان واقعی به کمک یادگیری ماشینی و یادگیری عمیق، تحولی است انقلابی. ساختِ نسخۀ بی نقصی از خودمان. یا ساخت آواتاری از هر موجود زنده. صنعت فیلم‌سازی با این تکنولوژی و استفاده از واقعیت مجازی و واقعیت افزوده دگرگون شده است. دیگر به بازیگر نیازی نیست. حیوانات و انسان‌های مجازی شبیه اصل خود نقش بازی می‌کنند. خوانندۀ مشهور مجبور نیست برای برگزاری کنسرت به کشوری دیگر سفر کند؛ استاد برجسته می‌تواند در خانه‌اش بماند و شخصیت مجازی او در کنفرانس، در هر جایی، حضور یابد و درست مانند خودش با همان حرکات بدن و چهره و آهنگ صدا و سایر مشخصات، سخنرانی کند. آواتار او متن سخنرانی را به هر زبانی ترجمه و ارائه می‌دهد. روی دیگر این تحول، دستیابی انسان است به ابزاری برای فریبکاری از نوعی که تا به حال سابقه نداشته است. شخصیت مجازی هر کسی را می‌توان ساخت و هرکلامی را از زبان او جاری کرده و به سرعت پخش کرد. مرز میان واقعیت و فریب محو شده و تشخیص واقعی از غیر واقعی توسط انسان ناممکن می‌شود.24

یک فعال سیاه‌پوست به نام گِلن که البته تکنولوژیست هم هست، با استفاده از واقعیت افزوده، رویکرد نژادپرستانۀ شهردار نیویورک را به چالش کشید. این شهردار ۱۵۰ مجسمۀ یادبود کسانی را در سرتاسر شهر نصب کرده بود که در برده‌داری نقش داشتند. گلن شهر را پر کرد از مجسمه‌های مجازی مردان و زنان سیاه‌پوستی که یا قربانی نژادپرستی بودند یا قهرمان مبارزه با آن. هرکس که از نزدیکی برج ترامپ عبور کند، یکی از این چهره‌ها را می بیند. با کمک این تکنولوژی، داستان‌های ناگفتۀ این افراد و تاریخ تحریف شدۀ برده‌داری در امریکا را در سرتاسر شهر پخش کرد. نمی‌توان این تصاویر و مجسمه‌ها را از سطح شهر برچید.25

در حوزۀ سلامت و درمان، کاربردهای هوش مصنوعی شگفت‌انگیز است و دامنۀ وسیعی از روبات‌های جراح تا داروهای جدید و درمان بهتر را در بر می‌گیرد.26 نظام بایگانی الکترونیک و کمک به جمع‌آوری و ثبت و تحلیل و مدیریت داده‌ها و رصد کردن و ارزیابی برنامه‌های سلامت، تا تشخیص و کمک به تصمیم‌گیری بهتر پزشکان برای درمان بیمار و تجویز درمان خاصِ هر فرد و تجهیزات هوشمند پزشکی و جراحی و البته حسگرهای پوشیدنی نمونه‌ای است از آن.

در میدیا لب27 در دانشگاه MIT دانشجویان مدام در حال ساخت حسگرهای هوشمندِ پوشیدنی مانند ساعت و یا مچ‌بند هستند، برای سنجش شبانه‌روزی هیجان‌های انسان از جمله استرس. در جریان ساخت و آزمایش چنین ابزاری بود که متوجه شدند که این ابزار داده‌های پزشکیِ باارزشی تولید می‌کنند. از جمله، متوجه شدند که بالاترین میزان استرس طی شبانه‌روز، هنگام خواب رخ می‌دهد. مغز هنگام خواب به کارنظم‌دهی و ترکیب و ساماندهی حافظه مشغول است. از آن مهم‌تر، این حسگرها می‌توانند حملۀ مهم مغزی افراد مبتلا به اوتیسم یا فلج اطفال را ۲۰ دقیقه قبل از بروز حمله پیش‌بینی کنند. آن‌هم زمانی که فرد آرام و ساکت به نظر می‌رسد. ۲۰ دقیقه فرصت هست برای نجات بیمار از مرگ. این حسگرها، در مورد افراد عادی نیز مانند فرشتۀ نگهبان و یا مغزی بیرون از ما عمل می‌کنند که ۲۴ ساعته مراقب ماست؛ ما را بهتر از خودمان می‌شناسد؛ با ماست؛ در کنار ماست؛ با ما زندگی می‌کند؛ همیشه در حال پردازش داده است؛ و همیشه در دسترس.

بخشی از مرگ‌ومیرها ناشی از خطای پزشکی و تشخیص نادرست است. دقت و سرعت هوش مصنوعی در تشخیصِ به موقع در حدی است که هیچ پزشکی نمی‌تواند با آن رقابت کند. در مطالعه‌ای که انجام شد، سیستم هوش مصنوعی با استفاده از یادگیری عمیق توانست سرطان را در فردی تشخیص دهد که ۱۱ پاتولوژیست آن را تشخیص نداده بودند. هوش مصنوعی، رادیولوژی را دگرگون کرده و دگرگون تر خواهد کرد.

هر پزشکی به کمک هوش مصنوعی می‌تواند به پرونده‌ای دربارۀ بیمار دسترسی یابد، حاوی انواع اطلاعات دربارۀ وضعیت ژنتیک و نتایج آزمایش‌های گوناگون و اطلاعات رادیولوژی و داده‌هایی که از طریق حسگرهای پوشیدنی به دست آمده است. دستیار هوشمند می‌تواند با بررسی مجموعۀ داده‌ها وضعیت بیمار را تشخیص دهد. با کمک این تکنولوژی پزشکان می‌توانند با دقت و سرعتِ به مراتب بیشتری مشکل بیمار را تشخیص دهند، بدون آن که بیمار در معرض پرتوهای زیانبار دستگاه‌های تشخیص کنونی قرار گیرد. یادگیری عمیق و یادگیری ماشینی به هر ابزاری امکان می‌دهند تا خودش قوانین را کشف کند. در نتیجه، می‌تواند واقعیت‌هایی را ببیند که از دید انسان پنهان است.28

در ۱۱ سپتامبر ۲۰۱۹ اعلان شد که با استفاده از شبکۀ عصبی هوش مصنوعی در دستگاه نوار قلبی (ECG)، با هر ضربان قلب می‌توان احتمال بروز سکتۀ قلبی را با صددرصد اطمینان تشخیص داد.29

کاربردهای یادگیری ماشینی در حوزۀ پیشگیری در سطح فردی و جمعی، خطر مرگزای بیماری‌ها را کاهش می‌دهد. داده‌های مربوط به وضعیت هر فرد که در پرونده‌های الکترونیک او ثبت شده، در ترکیب با شناخت وضعیت ژنتیک فرد،‌ پیشگیری را به سطحی تازه ارتقا می‌دهد. هر کس می‌تواند با دسترسی به یافته‌های داده‌های تحلیل شدۀ مربوط به خود، سبک زندگی خویش را به‌گونه‌ای انتخاب کند که احتمال بروز بیماری را کاهش داده و اززندگی سالم‌تری برخوردار شود.

به کمک هوش مصنوعی و یادگیری ماشینی روانپزشکان به نرم‌افزاری دست یافته‌اند که با تشخیص نوع بیماری روانی و پیگیری نشانه‌های آن از فاصله دور، این حرفه را متحول کرده است. این کار با ثبت و تحلیل تغییرات گفتاری روزانۀ بیمار انجام می‌شود. گویی روانپزشکان به ابزاری با توانایی آزمایش خون در تشخیص بیماری دست یافته باشند. گام بعدی استفاده از شبکۀ عصبی هوش مصنوعی است. تا همین‌جای کار، زندگی بیمارانی دگرگون خواهد شد که به خاطر زندگی در نواحی دوردست و روستاها به روانپزشک دسترسی ندارند، یا بیمارانی که برای دریافت خدماتِ پرهزینۀ روانپزشکی پول کافی در اختیار ندارند.30

در حوزۀ مدیریت سلامت، کافی است به رصدخانۀ سلامت در وزارت بهداشت و درمان ایران اشاره شود که راه‌اندازی شده است. در این رصدخانه هر نوع داده‌ای که در سطح ملی مربوط به حوزۀ سلامت تولید می‌شود، در سیستم‌های این رصد خانه ذخیره و با نرم‌افزارهای داده‌کاوی و دادۀ بزرگ و هوش مصنوعی پردازش و تحلیل می‌شود. هدف استفادۀ بهینه از یافته‌ها برای سیاست‌گذاری و برنامه‌ریزی در حوزۀ سلامت است.

بدون هوش مصنوعی کشف‌های علمی در مورد مغز و ژنتیک و DNA ممکن نبود.

کاربرد مهم دیگر هوش مصنوعی، در آموزش و آموزش الکترونیک است.

بانک جهانی، آموزشِ هوشِ مصنوعی‌بنیانْ را تنها راه توسعۀ انسانی می‌داند. هوش مصنوعی در همۀ سطوح آموزش از پیش‌دبستانی تا ابتدایی و دبیرستان و دانشگاه و آموزش بزرگسالان و آموزش افراد خاص، آموزش را از بنیان دگرگون کرده و به یادگیرنده کمک می‌کند تا بهتر و سریع‌تر بیاموزد. افراد در سرعت و کیفیت یادگیری با یکدیگر تفاوت دارند. هوش مصنوعی امکاناتی فراهم آورده تا آموزش فردمحور به سطح تازه‌ای ارتقا یابد. هر کس می‌تواند هر موقع و هر جا، طبق استعداد و علایق و شرایط خودش، بیاموزد. پروندۀ الکترونیک آموزشی هر فرد درست مانند پروندۀ سلامت او حاوی داده‌های باارزشی است برای برنامه‌ریزی یادگیری خاص آن شخص. پیش‌بینی شده تا سال ۲۰۲۴، حدود ۴۷ درصد از ابزار مدیریت یادگیری هوشمند شوند. در ۲۰۲۴، این ابزار وارد بازاری ۶ میلیارد نفری خواهند شد. دورافتاده‌ترین نقاط سیارۀ زمین می‌توانند به این ابزار دسترسی یابند. محتوای آموزش الکترونیک نیز به کمک یادگیری عمیق و یادگیری ماشینی تولید می‌شود. عصر کتاب‌های درسی چاپی پرحجم به پایان رسیده و هوش مصنوعی کاغذ را از فرایند یادگیری حذف می‌کند. با کمک هوش مصنوعی در فضای مجازی شرایطی فراهم می‌شود برای هر نوع تعامل دوسویه میان استاد و معلم با یادگیرنده. دستیاران مجازی گویای هوشمند به هر زبانی پاسخ‌گوی پرسش‌های یادگیرنده می‌شوند، و فرایند یادگیری هر فرد را طبق شرایط خودش هدایت می‌کنند. همین دستیاران می‌توانند به معلمان در ادارۀ امور کلاس، از جمله ارزیابی فراگیران، کمک کنند. چنین دستیارانی هم‌اکنون توسط شرکت‌های بزرگ در بازار موجودند: مانند Alexa از آمازون، Home از گوگل، Siri از اپل و Cortana از مایکروسافت. در دانشگاه‌های امریکا مانند دانشگاه آریزونا، استادان از این دستیاران استفاده می‌کنند.31

روبات‌های هوشمند و واقعیت افزوده و واقعیت مجازی در آموزش و یادگیری تأثیری انقلابی خواهند داشت، به‌ویژه در کشورهایی مانند ایران با جمعیت روستایی بسیار و کودکان و جوانانی بااستعداد که در روستاهای دارای فقر فرهنگی بسیار زندگی می‌کنند و البته نظام آموزش رسمی ناکارامد و هدردهندۀ منابع و فرصت‌ها. با کمک هوش مصنوعی می‌توان آموزش‌هایی با کیفیت عالی در اختیار میلیون‌ها کودک و نوجوان روستایی ایران قرار داد که در دام نظام آموزش رسمی کنونی گرفتار آمده‌اند و فرصت چندانی برای شکوفایی استعدادهای خود در اختیار ندارند. وزارت ارتباطات ایران موظف است تمام روستاهای ایران را به اینترنت پرسرعت مجهز کند. طرحی که برای این کار تعریف شده، USO32 نام دارد. تاکنون این طرح در ۳۰ هزار و ۷۷۹ روستای کشور اجرا شده است. یعنی بیش از ۷0% از روستاهای کشور به اینترنت دسترسی دارند. با استفاده از این بستر و با کمک هوش مصنوعی، یعنی یادگیری ماشینی و شبکة عصبی مصنوعی و واقعیت مجازی و واقعیت افزوده، می‌توان در فضای مجازی امکان دسترسی کودکان و نوجوانان را به پیشرفته‌ترین تجهیزات آزمایشگاهی و آموزشی در همۀ رشته‌های علمی و فنی و آموزش انواع مهارت‌های پیشرفتۀ فنی و حرفه‌ای فراهم آورد. کودکی که در این فضا کار با هر سیستم پیچیده‌ای را می‌آموزد، در فضای واقعی می‌تواند در زمان کوتاهی آن مهارت را به کار گیرد.

همسرم و من به کمک دو تن از دوستانِ عاشق این سرزمین، قصد داشتیم این ایده را عملی سازیم. در دانشگاه‌های ایران بیش از ۶۰۰ دانشجوی بااستعداد در رشتۀ هوش مصنوعی در دورۀ دکترا مشغول تحصیل هستند. در نتیجه، چنین پروژۀ‌ای نیازی به کارشناس و متخصص خارجی ندارد. برای فاز صفر آن به ۱۴ میلیارد تومان بودجه نیاز بود تا تیم‌های متخصص کارخود را شروع کنند. نتوانستیم چنین پولی را فراهم کنیم، آن‌هم در سرزمینی که برای دولت و برای رانت‌خوارانِ آزمند، این رقم ناچیز است. البته دست از تلاش بر نمی‌داریم.

افزایش جمعیت و کمیابی زمینِ زراعی و مشکل مهم کم‌آبی باعث شده که کشاورزان در پی راهکارهای نوینی برایند که با استفاده از هر مترمربع زمین و هر قطرۀ آب موجود، محصول بیشتری برداشت کنند. کشاورزی در جهان صنعتی پنج هزار میلیارد دلاری است، و این صنعت برای برداشت محصولات سالم‌تر و مقابله با آفت و مدیریت خاک و بهبود شرایط رشد محصول و ساماندهی داده‌ها و کاهش حجم کار و بهبود انواع مشاغل در فرایند تولید مواد غذایی به هوش مصنوعی روی آورده است. در هر مزرعه‌ای روزانه هزاران داده تولید می‌شود. با استفاده از داده‌هایی چون وضعیت خاک و پیش‌بینی دمای هوا و رطوبت و سرعت باد و تابش خورشید و مصرف آب و مانند این‌ها، کشاورز می‌تواند محصول بهتری برای کشت انتخاب کند. بهترین بذر را بکارد و محصول بهتر و بیشتری برداشت کند. با استفاده از هوش مصنوعی می‌تواند به‌موقع کمبود مواد معدنی لازم و وجود آفت و نوع بیماری گیاه و علف هرز را کشف کرده و با آن مقابله کند. با استفاده از حسگرهای هوشمند می‌توان برای هر گیاه و یا هر نقطه‌ای از مزرعه راه حل مناسب یافت. در نتیجه، مصرف سم و کود به شدت کاهش یافته و مواد غذایی سالم‌تری تولید می‌شود. با کمک هوش مصنوعی می‌توان وضعیت هوا را به‌طور فصلی پیش‌بینی کرد و از چند ماه قبل برای هوای نامناسب آماده شد. این دستاورد برای مزارع کوچک کشورهای درحال توسعه که بخشی از موادغذایی جهان را تولید می‌کنند، از اهمیت خاصی برخوردار است. کاربرد دیگر در جمع‌آوری داده‌های فضایی از طریق پهبادهای هوشمندی است که بر فراز مزرعه پرواز می‌کنند. به کمک تصاویری که این پهبادها از کل مزرعه می‌گیرند، می‌توان وضعیت مزرعه را رصد و مدیریت کرد. با کاهش نیروی کار در بخش کشاورزی، روبات‌های هوشمند می‌توانند این نیاز را تأمین کنند. این ابزار، سریع‌تر و بهتر از انسان، کار کاشت و برداشت را انجام می‌دهند؛ بهتر از هر انسانی علف هرز را تشخیص می‌دهند و آن را از میان می‌برند و با انجام کار شبانه‌روزی خود، هزینه را به شدت کاهش می‌دهند.33

ترکیب روباتیک با هوش مصنوعی، کشاورزی را از بنیاد دگرگون خواهد ساخت.

معرفی کاربردهای هوش مصنوعی در سایر حوزه‌ها در این نوشتار عملی نیست. می‌دانیم که بخش صنعت را متحول ساخته و در حوزۀ تسلیحات و امنیت کاربردهای شگفت‌انگیزی دارد. صنعت سرگرمی بدون هوش مصنوعی قابل تصور نیست. حمل و نقل و ترابری که جای خود دارد. کیهان شناسی و اخترفیزیک‌شناسی که داستان شگفت‌انگیز خود را دارد.

هوش مصنوعی، در ارتباط با سایر تکنولوژی‌ها، تکنولوژی مادر محسوب می‌شود. پیشرفت تکنولوژی‌های نوین مرهون هوش مصنوعی است.

هوش مصنوعی بسیاری از مشاغل را در قلمرو IT از بازار کار حذف کرده و مشاغل جدیدی را جایگزین کرده است. مهندسی نرم‌افزار و بسیاری از درس‌هایی که در دانشگاه‌ها تدریس می‌شوند،‌ به زودی منسوخ خواهند شد، و مهندسی داده و هر نوع شغلی در ارتباط با داده‌های مورد نیاز سیستم‌های هوش مصنوعی و البته طراحی و ساخت سیستم‌های هوشمند مبتنی بر یادگیری ماشینی و یادگیری عمیق، آینده‌ای درخشان دارند. به سخنی کوتاه، سه روند مهم در تحول تکنولوژی مشاهده می‌شود:

1. خودمختار شدن: خودروها، پهبادها، سلاح‌ها، ابزار و همه چیز در چهار محیط زمینی، دریایی، فضایی، و مجازی بیش از پیش خودمختار می‌شوند؛
2. هوشمند شدن، یعنی کسب قابلیتی به مراتب بالاتر از هوش انسان در یادگیری و محاسبه و نوآوری و خلاقیت؛ و
3. اتصال ابزار و اشیاء به یکدیگر. و تعامل با هم.

این سه روند، بر آیندۀ بشر تأثیری عمیق خواهد داشت. در هر سه روند، هوش مصنوعی نقشی تعیین‌کننده دارد.

گوگل چندی پیش دو پروژه در دو مکان مختلف در دست اجرا داشت، با هدف استفاده از هوش مصنوعی در موتور جست‌وجو و ترجمۀ همزمان متن و کلام. کارشناسان پس از مدتی متوجه شدند که این دو سیستم با یکدیگر تعامل دارند و برای این تعامل زبان خاص خود را اختراع کرده‌اند که برای انسان نامفهوم است. هر دو پروژه را متوقف کردند. واقعیتی که با آن مواجه شدند ترسناک بود!

پرسش اساسی این است: آیا می‌توان جهت تحول هوش مصنوعی را به سمت انسانی‌تر شدن جامعۀ بشری هدایت کرد؟ اگر بله، چگونه؟

اینترنت اشیاء34

دسترسی به اینترنتِ پهنْ باند و کاهش روزافزون هزینۀ دسترسی به آن و تولید بیش از پیش ابزاری با قابلیت اتصال به وای فای و دارای حسگر درونی و کاهش هزینه‌های تکنولوژی و همگانی شدنِ گوشی‌های هوشمند، همگی دست به دست هم داده و بستر مساعدی برای اینترنت اشیا پدید آورده‌اند. اینترنت اشیا نمادِ اتصال و تعامل اشیا با یکدیگر در فضای مجازی است.

اینترنت اشیا سیستم یا شبکه‌ای است از ابزار هوشمند که با یکدیگر تعامل دارند و مجهزند به حسگر و پردازشگر و سخت‌افزار ارتباطی برای جمع‌آوری و ارسال و پردازش داده‌هایی که از محیط جمع‌آوری می‌کنند. به بیانی ساده، اینترنت اشیا شامل هر وسیلۀ هوشمندی می‌شود که به اینترنت یا به دستگاهی دیگر وصل شود. یکی از کاربردهای آن خانۀ هوشمند است. در چنین خانه‌ای، اغلب وسایل از یخچال و ماشین لباسشویی و گوشی هوشمند و هدفون و قهوه‌ساز و چای‌ساز و اجاق گاز و پلوپز و تلویزیون و قفل در ورودی و… قابلیت اتصال به اینترنت و تعامل با یکدیگر را دارند. می‌گویند تا پایان سال ۲۰۱۹، حدود ۲۶ میلیارد وسیله خواهیم داشت که در فضای اینترنت به هم وصل هستند. برخی اعتقاد دارند که این رقم به زودی به ۱۰۰ میلیارد خواهد رسید. این ابزار می توانند با ابزار مربوط دیگر نیز ارتباط برقرار کرده و طبق اطلاعاتِ مبادله شده عمل کنند. این پدیده شیوۀ زندگی و شیوۀ کارمان را دگرگون ساخته است.

اینترنت اشیا شبکه عظیمی است از اشیا و افرادِ به هم وصل شده. در آن سه نوع ارتباط خواهیم داشت: ارتباط فرد با فرد، ارتباط فرد با اشیا، و ارتباط اشیا با اشیا.

این تحول سبک جدیدی از زندگی را اشاعه می‌دهد. فرض کنید در خانه هستید و می‌خواهید برای شرکت در جلسه به جایی بروید. ساعت شما سر ساعت شش صبح شما را بیدار می‌کند و به قهوه‌ساز اطلاع می‌دهد که برای ساعت شش‌ونیم قهوۀ شما را آماده کند. اگر قهوه‌ساز نقصی داشته باشد، به شرکت خدمات پس از فروش اطلاع می‌دهد تا قطعۀ مورد نظر را بیاورد و تعویض کند. یخچال نیز می‌داند چه موقع به سوپرمارکت سفارش چه نوع مواد غذایی را بدهد. خودروی شما هم تقویم کاری شما را دارد و می‌داند بهترین مسیر برای رساندن شما به مقصد کدام است. اگر با راه‌بندان سنگین مواجه شوید، خودروی شما به مسؤل جلسه اطلاع می‌دهد که تأخیر خواهید داشت. دستبند شما نیز تمام نشانه‌های حیاتی و وضعیت فعالیت و پروندۀ پزشکی شما را دارد و بموقع اطلاع می‌دهد که به پزشک مراجعه کنید یا ورزش کنید یا به استراحت نیاز دارید یا باید برنامۀ غذایی خود را تغییر دهید و حتی می‌داند چه ساعتی از روز بازدهِ کاری شما بالا یا پایین بوده است و…

مهم‌ترین چالش خانۀ هوشمند، امنیت داده‌های شخصی و نیز ایجاد وابستگی دم‌افزون به تکنولوژی است. حریم خصوصی از این طریق از دست می‌رود. همۀ داده‌های ما از طریق اینترنت در دسترس هر فرد یا سازمانی قرار خواهد گرفت که با کمک این داده‌ها می‌تواند پول بسازد. در ضمن، ابزار هوشمند را می‌توان هک کرد. از آن مهم‌تر، وابستگی ما به زندگی تکنولوژی‌بنیادِ این چنینی فرد را آسیب‌پذیر خواهد ساخت. هر نوع اختلالی در سیستم و به هر دلیلی زندگی را به هم‌می‌ریزد. کافی است سیستمِ تشخیص قفل در ورودیِ خانه، ما را نشناسد. آن‌هم درست لحظه‌ای که خسته و کوفته از محل کار آمده و باید وارد خانه شویم.

بازگشت به سبک زندگی قبلی چندان آسان نیست.

چالش دیگر، حجم عظیمی داده‌ای است که هر لحظه تولید می‌شود و شرکت‌ها نمی‌دانند با آن چه باید کرد.35 مگر کامپیوتر کوانتومی کاربردهای مفیدی برای آن بیابد و برای این کار کسب و کارهای جدیدی پدید آید که کارشان مهندسی و تحلیل و فروش چنین داده‌هایی باشد.

در کارخانه و محل کار نیز همین وضع را خواهیم داشت. دستگاه‌ها و وسایل و ابزار به هم وصل می‌شوند و اطلاعات مبادله می‌کنند. داده‌های مربوط به کار هر دستگاه یا کیفیت و کمیت کار هر فرد به دستگاه‌های هوشمندی انتقال می‌یابد که کارایی را می‌سنجند و این داده‌ها را به سیستمی منتقل می‌کنند که بتواند کارایی را ارزیابی کرده و بهبود بخشد. مشکل نگهداری پیشگیرانه به‌کلی حل می‌شود. نقص دستگاه‌ها به‌موقع برطرف می‌شود و عمر مفید آن افزایش می‌یابد. بازدهِ کار افراد نیز قابل ردیابی و اصلاح است. بُرد با شرکت‌هایی است که زودتر روی اینترنت اشیا سرمایه‌گذاری کرده‌باشند.

اغلب این ابزار می‌توانند ارتباط صوتی برقرار کنند، آن هم با لحنِ طبیعیِ گفتار انسان. تحول دیگر، توانایی ابزار در حذف داده‌های زائد است. برای مثال، دوربین‌های امنیتی جدید می‌توانند تنها تصاویر و فیلم‌های مشکوک را ذخیره کنند.

با کمک هوش مصنوعی و یادگیری عمیق، می‌توان هم کیفیت ارتباط میان اشیاء را بهبود بخشید و هم با تحلیل داده‌ها فرصت‌های پنهان را برای بهبود عملکرد و کارایی دستگاه‌ها و سیستم‌ها یا امکان بروز مشکل و بحران را کشف کرد. با افزایش حجم و پیچیدگی اینترنت اشیا، وابستگی آن به هوش مصنوعی و یادگیری عمیق افزایش خواهد یافت.

با گسترش شبکه‌های 5G که سرعتی ده‌ها برابر شبکه‌های موجود موبایل دیتا دارند، مشکل سرعت و نقاط کور ارتباطی برای اینترنت اشیا برطرف خواهد شد.36

کاربرد دیگر آن در شهر هوشمند است. شهر هوشمند شهری است که در آن بااستفاده از تکنولوژی‌های نوین، از جمله اینترنت اشیا و هوش مصنوعی، انواع خدمات شهری مانند حمل و نقل و انرژی و آب و برق و تلفن و گاز و مدیریت زباله و… به صورت شبکه‌ای به‌هم متصل، با کیفیت بهتر و سریع‌تر و با صرف هزینه و منابع و انرژی کمتر و با تولید آلودگی و ضایعات کمتر به مردم ارائه می‌شود. شهروندان نیز به این شبکه وصل بوده و با آن تعامل دارند.

در رتبه‌بندی جهانی ۲۰۱۹، پنج شهر هوشمند اول جهان، به ترتیب، سنگاپور، زوریخ، ژنو، اسلو، و کپنهاگ بودند. در شاخص این رتبه‌بندی ایجاد توازن میان ابعاد اقتصادی و تکنولوژیک ارائة خدمات شهری با ابعاد انسانی آن محور اصلی این ارزیابی بوده است.37

شهر هوشمند شهری است که از تکنولوژی‌های نوین برای دستیابی به هدف‌ها زیست‌محیطی از جمله محیط پاک و هدف‌های اجتماعی به معنای ایجاد برابری در بهره‌گیری از خدمات و کاهش نابرابری اقتصادی، استفاده می‌کند. اقتصاد، در چنین شهری، دایره‌ای است نه هرمی. امکانات رفاهی هرمی توزیع نشده. بلکه، دایره‌ای است که همه از آن بهره‌مند می‌شوند. امروزه بخش مهمی از جمعیت جهان در شهرها زندگی می‌کنند. اگر شهرها به چنین محیطی تبدیل شوند، بسیاری از مصایب کنونی جامعۀ بشری حل خواهد شد.

پرسش اساسی: اینترنت اشیا جامعۀ بشری را به کدام سو می‌برد؟ انسان به جایگاه و شأن بالاتری دست می‌یابد؟ آیا می‌توان سمت و سوی این جریان تحول را به سمت بهبود کیفیت زندگی انسان هدایت کرد؟ زندگی خوب در چنین فضایی به چه معناست؟ چگونه می‌توان این جریان عظیمِ تکنولوژیک را به آن سمت مطلوب هدایت کرد؟

نانو

نانو، واژه‌ای است یونانی به معنای کوتوله. قطر یک تارِ موی نرمالِ انسان، ۰۶/۰ تا ۰۸/۰ میلیمتر است. برابر با ۶۰ تا ۸۰ هزار نانومتر. سلول قرمز، شش تا هشت هزار نانومتر، و قطرِ نانوتیوبِ کربن، دو نانومتر است.

با نسلی از تکنولوژی مواجه‌ایم که ابعاد آن چنان ریز است که مقیاس سنجش خودش را خلق کرده: نانو متر.

هر نانومتر، یک هزارم میکرون و هر میکرون، یک میلیونیوم متر است.

هر نانومتر ده به توان منهای نُه متر است. یعنی کسری با صورت ۱ و مخرج ۱۰ با ۹ صفر جلوی آن.

بنیادِ نانو، قواعدی است که علم کوانتوم کشف کرده است. علم کوانتوم با سطح زیر اتم یعنی ذرّات سرو کار دارد. نانو بدون هوش مصنوعی بی‌معناست.

نانو، علم مواد است در سطح ملکولی و زیر اتمی. در 1959، ریچارد فین‌من38 فیزیکدان برندۀ جایزۀ نوبل (1965) آن را بنیاد گذاشت. تکنولوژی‌های نانو ابزار و ماشین‌هایی هستند چنین ریز و قابل برنامه‌ریزی و دارای خواص شیمیایی و بیولوژیکی و فیزیکی متفاوت با مقیاس بزرگ. و البته هوشمند و دارای کاربردهای گسترده در بسیاری از قلمروها از جمله:‌ در پزشکی و دندانپزشکی و سلامت و داروسازی؛ مدیریت انرژی (جذب، ذخیره، و انتقال انرژی)؛ نساجی؛ صنایع غذایی؛ بیوتکنولوژی؛ مهندسی ژنتیک؛ صنایع نظامی و امنیتی؛ تولید لوازم آرایش؛ مهندسی اپتیک؛ الکترونیک؛ تکنولوژی‌های اطلاعات و ارتباطات؛ روباتیک.و…

به کمک نانو می‌توان روبات و کامپیوتر و هر ابزاری در ابعاد نانومتر ساخت. حتی مواد جدیدی تولید کرد. یکی از پرکاربردترین این مواد، نانوتیوب کربن39 است که از ورق گرافیتی ساخته می‌شود، در ابعاد نانو با انواع کاربرد از جمله تولید مواد جدیدی که در ساخت آسانسور فضایی و هواپیماهای آینده نقش مهمی خواهند داشت.

در قلمرو نانو، هر تحولی در کاهش اندازه، باعث پیدایش کارکردهای نوینی می‌شود.

به چند مورد از کاربردهای مهم نانو نگاه کنیم.

پزشکی نانو40 به مفهوم رایجی تبدیل شده است. معنای وسیعی دارد. علم و تکنولوژیِ تشخیص و درمان و پیشگیری بیماری است، با استفاده از مواد نانو و بیوتکنولوژی و مهندسی ژنتیک و به‌کارگیری نانو ماشین‌های دارای سیستم پیچیده و نانو روبات‌ها در جراحی و سایر فرایندهای پزشکی.

مهم‌ترین کاربرد نانو در درمان، کمک به بیمار و پزشک از طریق ترکیب خواص شیمیایی دارو با قابلیت‌های مکانیکی ابزار نانو است. این ابزار که در واقع نانوروبات‌های هوشمند به شمار می‌آیند، با انتقال دقیق دارو، دما و نور یا هر چیزی که برای درمان ضروری باشد، به سلول مورد نظر سه مشکل مهمِ درمان و کاهش درد و ترمیم زخم‌های عمیق را حل می‌کنند. با این کار سلول‌های سالم از آسیب روش‌های موجود مصون می‌مانند و اثربخشی و سرعت درمان در مقایسه با خوردن قرص و تزریق آمپول و شیمی‌درمانی و سایر درمان‌های متعارف، به‌مراتب بیشتر می‌شود. به عکسِ داروهای موجود، ذرات نانو می‌توانند از هر مانع بیولوژیکی عبور کرده و خود را به سلولِ هدف برسانند. هرچند هنوز برخی از این داروها تجاری نشده، ولی پیش‌بینی شده بود که ارزش بازارجهانی داروهای نانو تا پایان سال ۲۰۱۹ به ۶/۱۷۷ میلیارد دلار برسد.41 تکنولوژی نانو وعده می‌دهد که در آینده بتوان بیماری‌های سرطان و آلزایمر و دیابت را درمان کرد. تولید بافت‌های زنده با کمک مهندسی نانو نیز از کاربردهای دیگر آینده است. کاربرد دیگر نانو از بین بردن باکتری‌های مقاوم دربرابر آنتی‌بیوتیک در بدن است. نانو در شیمی درمانی و رادیولوژی نیز کاربردهای بسیار دارد.

کاربرد دیگر آن آن در تشخیص به‌موقع نشانه‌های بیماری در سطح سلولی و ملکولی و شناسایی به‌موقع پیدایش سلول‌های سرطانی یا وجود ملکول‌های سمّی در بدن، با استفاده از بررسی مایعات بدن یا بافت بدن است. چنین تشخیصی به‌مراتب دقیق‌تر از روش‌های متعارف است.

در جراحی، نانو روبات از طریق تزریق وارد بدن شده و خود را به بافت آسیب دیده رسانده و، با تشخیص پاتولوژیک، آن بافت را درمان یا از بدن خارج می‌کند. این فرایند با نظارت جراح و تیم درمان انجام می‌شود.

این ماشین‌های ریز و هوشمند و پرتوان در پزشکی و دندانپزشکی و سلامت، می‌توانند معجزه بیافرینند.

پزشکی ترمیمی که کارش بازسازی بافت‌ها و اعضای آسیب‌دیدۀ بدن است، با کمک مهندسی بافت42 همواره سعی دارد با به کارگیری اصول پیوند سلولی و علوم مواد و مهندسی بیو، راهکارهای بیولوژیکی بیابدکه بتواند بافت آسیب‌دیده را ترمیم و بازسازی کند. نانو در این زمینه وعده‌های بسیار دارد.

نانو، فهم ما را از بنیان پاتوفیزیولوژیک بیماری تغییر می‌دهد.

استفاده از نانوروبات‌هایی از جنس DNA با قدرتی شگفت‌انگیز در از بین بردن سلول‌های سرطانی داستان دیگری است که در بخش بعدی به آن خواهیم پرداخت.

نقش نانو در تشخیص و پیشگیری و درمان، در کشورهای کم توسعه‌یافته، به‌مراتب مهم‌تر خواهد بود.

کاربردهای نانو در صنعت نیز بی‌شمار است. کاهش هزینه و افزایش بهره‌وری و بهبود کیفیت مواد از نتایج استفاده از این تکنولوژی است. به کمک تکنولوژی نانو، فولادی تولید شده به‌مراتب نازک‌تر و سبک‌تر و قوی‌تر از فولاد معمولی. یا لعاب نانو، کامپوزیتی برای پوشش لوله‌های گاز که آن را در برابر خوردگی مقاوم می‌سازد. چون این لعاب در دمای کمتر و با سرعت بیشتر قابل اعمال است، هزینۀ تمام شده را کاهش داده و به تولید لوله‌های ارزان‌تر منجر می‌شود.

در مدیریت انرژی، نانو در تمام مراحل، از کشف و تولید و ذخیره‌سازی تا توزیع و مصرف تمام انواع انرژی از انرژی‌های فسیلی تا انرژی‌های پاک، کاربرد دارد. تولید سلول‌های خورشیدی در مقیاس نان، باعث می‌شود سه برابر انرژی بیشتر جذب شود. استفاده از مواد نانو در مصالح ساختمانی با قابلیت بالا در جذب دما و نور، باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی خواهد شد.

در حوزۀ تسلیحات و امنیت، نمونه‌ای از کاربرد نانو، طراحی و ساخت هواپیمای نانو به نام هامینگ‌برد43 به طول ۱۵ سانتیمتر و وزنی معادل ۱۹ گرم و پهنای بال، ۱۶ سانتیمتراست. این نام پرنده‌ای است که هواپیما به شکل آن طراحی شده است.44 این هواپیمای کوچک می‌تواند در محیط‌هایی پرواز کند که انسان به آن دسترسی ندارد. و در هر زاویه‌ای می تواند بچرخد و در هر جهتی حرکت کند و قابل هدایت از فاصلۀ یک کیلومتری است. همۀ اجزای لازم از موتور و باتری و سیستم کنترل و سیستم ارتباطی و نیز دوربینی دارد برای بازرسی و پایش و نظارت و البته جاسوسی. سرعت آن ۱۸ کیلومتر در ساعت است. برای مأموریت‌های شهری بسیار مناسب است. می‌تواند وارد ساختمان شود و تهدیدهای پنهان مورد نظر را شناسایی کند.

در صنایع دفاعی نانو به ساخت تجهیزات بسیار کوچک‌تر و سبک‌تری منجر شده که حمل آن را سربازان بسیار آسان انجام دهند.

در صنعت نساجی، فیبرهای نانو45 کاربردهای گوناگونی دارند، از جمله در تولید پارچه‌های مورد نیاز پزشکی، مانند انواع باند و چسب‌های زخم. در دندانپزشکی و داروسازی، مهندسی شیمی و علوم مواد و صنایع لوازم آرایش و در ساخت حس‌گرها و انواع صافی‌ها و مهندسی بافت و بسیاری موارد دیگر، نانو تحول‌آفرین شده است.

در صنعت لوازم آرایش استفاده از مواد نانو در کرم‌های مرطوب‌کننده و ضدچروک و محصولات مراقبت از مو و مانند آن مدتی است رایج شده و باعث بهبود کیفیت این محصولات شده است؛ هرچند هنوز دربارۀ زیان‌های این مواد شناخت کافی نداریم. ولی یک خاصیت مهم این مواد، کاهش خطر پرتو ماوراء بنفش آفتاب از طریق محصولات ضدآفتاب است. و دیگری داشتن مواد فعالی است که می‌تواند در کرم‌های مرطوب‌کننده و ضد چروک، خاصیت ترمیم‌کننده داشته باشد.

در حوزۀ ارتباطات، ابزار نانو محور اصلی ارتباطاتِ بی‌سیم آینده را تشکیل می‌دهند، و به همگامی شبکه‌های بی‌سیم با ابزار ارتباطی و البته جاسوسی کمک خواهد کرد. می توان ابزار هوشمند نانو با قابلیت دریافت و ارسال داده و اطلاعات را زیر پوستِ بدن کار گذاشت یا مانند سنجاق سینه و انگشتر بسیار ریز و امثال آن با خود حمل کرد، یا در جیب و لباس و یا محل کار فرد مورد نظر قرار داد.

کاربردهای آن؟ از پروندۀ پزشکی و شناسنامه و گذرنامه و کیف پول تا جاسوسی! 5G بدون تکنولوژی نانو قابل تصور نبود.

کاربرد نانو در مدیریت محیط زیست آن‌قدر پردامنه است که در این نوشتار نمی‌گنجد.

شکی نیست که نانو برای بشر دستاوردهای بسیار دارد. اما، در ضمن می تواند ابزاری پرتوان برای جاسوسی و سرکوب و کشتار در اختیار حاکمان مستبد و جنگ‌افروز و خرابکاران قرار دهد.

چاپگر سه‌بعدی

بیش از یک دهه از عمر این تکنولوژی نمی‌گذرد. ولی آن‌قدر سریع توسعه یافته که به نظر می‌رسد آثار عمیقش از هم‌اکنون آشکار شده باشد. با کمک این تکنولوژی امکان چاپ هر چیزی از مجسمۀ سه‌بعدی خودمان تا تولید مواد غذایی و خودرو و حتی موتور موشک وجود دارد. پل فلزی در آمستردام با این تکنولوژی ساخته شد. اندام‌های بدن مانند قلب و قرنیۀ چشم و پوست و هرچیزی که نیاز به پیوند داشته باشد، نیز با این دستگاه قابل چاپ است. در آغاز از مواد خاص استفاده می‌شد، ولی امروزه انواع فلزات را نیز می‌توان به کار برد.

در ابتدا تولید هر چیزی، به دلیل هزینۀ بالای مواد و دستگاه، گران‌تر از نمونۀ آن در بازار بود. امروزه دیگر چنین نیست.

به نقل از نشریۀ اکونومیست، تأثیر گسست‌آفرین آن مانند اختراع موتور بخار است در ۱۴۵۰ و چاپ روزنامه در ۱۷۵۰ و ترانزیستور در ۱۹۵۰. 46

چاپگر سه‌بعدی، تکنولوژی ساخت دیجیتالی47 نیز نام دارد. اشیای فیزیکی طبق نقشه و طرحی که موجود است، با افزودن تدریجی مواد ساخته می‌شوند. نه خط تولیدی وجود دارد و نه کارخانه‌ای. یک دستگاه است که روزبه‌روز بهتر و ارزان‌تر می‌شود و انواع گوناگون آن در سرتاسر جهان در بازار موجود است. از هر طرحی که در دسترس باشد می‌توان در هر زمینه‌ای از کشاورزی و بهداشت و درمان و هوافضا و خودروسازی و صنعت لوکوموتیو نمونۀ کالایی آن را چاپ کرد. با این تکنولوژی سرعت و هزینۀ‌ تولید به‌مراتب کاهش می‌یابد. تولید کاملأ سفارشی بوده و مشتری می‌تواند در کل فرایند سلیقۀ خود را اعمال کند. کنترل کیفیت نیز به طور کامل انجام می‌شود. بدین ترتیب تقاضا برای این نوع کالاها رو به افزایش است. این دستگاه معمولاً نزدیک به مشتری قرار می‌گیرد تا کالا به محض تولید به وی تحویل شود. بدین ترتیب، هزینۀ حمل و نقل و در نتیجه آلایندگی ناشی از جابه‌جایی به صفر می‌رسد. در وقت و مصرف انرژی و هزینه‌های کمرشکن سربار و انبارداری و تدارکات و… و… نیز صرفه‌جویی می‌شود. دلایل کافی وجود دارد برای آن که کسب و کارها و صنایع به آن روی آورند.

شکی نیست که چاپگر سه‌بعدی باعث بیکار شدن نیروی کار ساده و نیمه ماهر در کشورهایی خواهد شد که با صنایع کاربَر و کارگربَر مشکل اشتغال خود را حل می‌کنند. تهدید دیگر، هر کسی هر کالایی را از جمله انواع سلاح‌های مرگبار را می‌تواند تولید کند، به شرط داشتن نقشه و طرح کالای مورد نظر و البته داشتن چاپگر مناسب.

این دستگاه انواع گوناگون دارد که خارج از بحث ماست. انواع موادی که به کار می‌رود همگی باید دارای بالاترین کیفیت باشند. امکان استفاده از فلز باعث شده که چاپگر سه‌بعدی وارد عرصۀ خودروسازی و ساخت هواپیما و پل و موشک و حتی لوازم ارتوپدی و قطعات پیچیدۀ تجهیزات هوافضا و هر چیزی شود که نیاز به فلز داشته باشد. از جمله فلزاتی که کاربرد زیاد دارد، آلومینیوم، فولاد ضد زنگ، کُبالت، نیکل، و تیتانیوم است. کُبالت برای تولید مواد دندانپزشکی بسیار مناسب است.

انواع پلیمرها، سرامیک‌ها و کامپوزیت‌ها و مواد هوشمند سایر موادی هستند که در چاپگر سه‌بعدی به کار می‌روند. مواد هوشمند موادی هستند که با تغییر دما یا در آب شکل و هندسۀ آن‌ها تغییر می‌کند. روبات‌های نرم با این مواد ساخته می‌شوند.

برای چاپ غذای دلخواه، انواع مواد غذایی مانند شکلات و گوشت و ماکارونی و سس و هر چیزی که برای چاپ آن غذا لازم باشد، وارد چاپگر می‌شود. غذایی به سلیقۀ مشتری با موادی به انتخاب خودش و سالم و البته خوشمزه از دید مشتری.

صنعت مُد برای چاپ پارچه و زینت‌آلات به خاطر هزینۀ پایین و سرعت تولید از این تکنولوژی بسیار استقبال کرده است.

و اما در بهداشت و درمان، این چاپگر نقشی انقلابی دارد. چاپ سه‌بعدیِ پوست و بافت و عضو و استخوان و غضروف و هر محصول بیومدیکال و دارو متداول شده است. از آن مهم‌تر، قابلیت آن در مدل‌سازی و ساخت نمونۀ اولیه، کاربرد مهمی است در پژوهش و آموزش پزشکی.

با استفاده از پوست چاپ‌شده به جای پوست طبیعی، در تست دارو و مواد آرایشی و مواد شیمیایی، دیگر نیازی به پوست حیوانات نیست. پژوهشگر نیز نتایج دقیق‌تری به دست می‌آورد.

در صنعت ساختمان با این تکنولوژی می‌توان اجزای یک ساختمان یا کل آن را ساخت. سه نمونه از آن در روسیه و آمستردام و دبی ساخته شده است.48

چالش مهم دسترسی به نقشه و طرح کالاست. تکنولوژی مهم دیگری این چالش را برطرف می‌کند.

پرسشی که مطرح است این است: چاپگر سه‌بعدی جامعۀ بشری را به کدام سو می‌برد؟ آیا مجبورمان نمی‌کند مفاهیم، اندیشه‌ها و ساختارهای موجود نظام اقتصادی و مفهوم بازار را مورد بازنگری قرار دهیم؟

حال می‌پردازیم به دو قلمرویی که نشان می‌دهد علوم و تکنولوژی‌های نوین فهم و معرفت ما را دربارۀ انسان و البته موجود زنده چگونه تغییر داده اند: ژنتیک و مغز.

ژنتیک

شاخه‌ای است از علم دربارۀ ژن و وراثت و گوناگونی موجودات زنده. مانند هر رشتۀ علم و تکنولوژی، دو هدف عمده دارد: کشف واقعیت و دستکاری در واقعیت.

انسان و هر موجود زنده‌ای از مجموعه‌ای سلول ترکیب یافته که اندام‌های او را تشکیل می‌دهند. هر سلول هسته‌ای دارد، حاوی تعدادی کروموزوم. هر کروموزوم از تعدادی ژن تشکیل یافته است. مجموعۀ ژن‌ها، ژنوم نامیده می‌شود که ویژگی‌های موجود زنده را تعیین می‌کند.

هر کروموزوم از دو نوار مارپیچ به نام DNA ترکیب یافته که دربردارندۀ ژن‌هاست. هر ژن در کروموزوم برای خود مکانی خاص دارد، و هر ژن بر حسب نوع خود دارای چندین جفت باز49 است. چهار باز به نام‌های آدنین50 (A)،گوانین51 (G)، تایمین52 (T)، وسیتوزین53 (C) به صورت جفت‌های A-T و G-C که با باند هیدروژنی به هم وصلند، ساختار مارپیچی DNA را به وجود می‌آورند. پس، ژن بخشی است از DNA که تعدادی از این جفت‌ها را دارد. تعداد جفت‌ها بستگی به نوع ژن دارد. تعداد بازها، اندازۀ ژن را تعیین می‌کند که از چند صد باز تا بیش از دو میلیون باز را دربر می‌گیرد. ژن، رمز اطلاعاتی را در خود دارد که راهنمایی است برای تولید پروتئینی خاص. این پروتئین‌ها اَعمال حیاتی و همۀ ویژگی‌های ما و هر موجود زنده‌ای را شکل مي‌دهند. در انسان به تعداد ژن‌های فعال باید پروتئین وجود داشته باشد.

در هر موجود زنده تعداد کروموزوم‌ها ثابت است. در انسانِ نرمال، هر سلول به طور معمول ۲۳ جفت کروموزوم دارد. ۲۲جفت آن در مرد و زن مشابه‌اند. اما، در جفتی که کروموزوم‌های جنسی هستند، چنین نیست. دو کروموزوم در مرد، XY و در زن XX نامگذاری شده‌اند. ژن‌ها از پدر و مادر به ارث می‌رسند و رمز وراثت محسوب می‌شوند.

ژن، ویژگی‌های جسمی و روانی ما و در واقع هویت ما راتعیین می‌کند. و این ژن‌ها از نسلی به نسل دیگر منتقل شده و این ویژگی‌ها را انتقال می‌دهند. شاید معنای جاودانگی در همین ویژگی انسان باشد.

علم ژنتیک طی سال‌های اخیر توانسته به کشف‌های شگفت‌انگیزی دست یابد. پروژه‌ای بین‌المللی سال ۱۹۹۰ شروع شد که ۱۳ سال طول کشید و یافته‌های آن در ۲۰۰۳ منتشر شد: کشف ژنوم انسان به معنای شناسایی تعداد ژن‌های انسان و کارکردهای آن. بیست تا ۲۵هزار ژن شناسایی شد که رمز تولید پروتئین را با خود دارند. ژن‌های دیگری هم هستند که چنین خاصیتی ندارند.

بدین ترتیب نقشۀ ژنوم انسان طراحی شد. بدین معنا که هم ترتیب جفت‌های باز در ژنوم که DNA ما را می‌سازند، مشخص شد و هم معلوم شد در بخش‌های اصلی کروموزوم، هر ژن در کجا قرار دارد.

از آن زمان تا کنون در علم ژنتیک، از بسیاری واقعیت‌ها رمزگشایی شده است.

با استفاده از مجموعه‌ای از تکنولوژی، امکان دستکاری و اصلاح در ساختار ژنتیک هر موجود زنده­ای از جمله انسان فراهم آمده که مهندسی ژنتیک نام دارد. امروزه با آن حتی می‌توان خواص ژنتیکی یک موجود را به موجودی دیگر انتقال داد و نوع جدیدی از آن موجود را، با ویژگی‌های جدید، به وجود آورد.

مهندسی ژنتیک سابقه‌ای هزار ساله دارد. به زمانی برمی‌گردد که انسان انتخاب طبیعی را با تولیدمثلِ گزینشی جایگزین ساخت. در دوره‌های بعد انسان با استفاده از قرار دادن بذر گیاه در معرض مواد شیمیایی و پرتوهای خاص، زمینۀ تولیدمثل جهشی54 را فراهم آورد. جهش، هر تغییری است در ژنوم موجود زنده که به‌طور طبیعی یا مصنوعی ایجاد می‌شود.

مهندسی ژنتیکِ نوین به معنای دستکاری در DNA فراتر از تولیدمثل گزینشی یا جهشی، از دهۀ ۱۹۷۰ مطرح شد. به بیانی ساده، مهندسی ژنتیک، راهکاری است برای تغییر صفات در گیاه و حیوان و انسان یا هر موجود زنده و جایگزینی آن باصفاتی دیگر. با مهندسی ژنتیک می‌توان زمینۀ بروز انواع بیماری را در انسان از دوران جنینی از بین برد؛ حیواناتی با صفات بهتر خلق کرد؛ گیاهانی با باردهی بیشتر و مقاوم‌تر در برابر انواع آسیب‌ها پدید آورد، و با آن بسیاری از دغدغه‌های انسان معاصر، از جمله بیماری و بحران غذا، را کاهش داد.

آخرین روش اصلاح ژنتیک،55 CRISPER نام دارد. کریسپر را پژوهشگری ژاپنی در ۱۹۸۷ در دانشگاه ازاکا در یک باکتری به نام e-coli که در رودۀ انسان هم وجود دارد، کشف کرد. اهمیت بیولوژیکی این کشف ۲۵ سالِ بعد، در ۲۰۱۲ توسط جنیفر دودنا56 از دانشگاه برکلی و امانوئل چارپنتیر57 از دانشگاه اومِآ58 در سوئد درک شد که بر روی آنزیم cas9 پژوهش‌های گسترده‌ای انجام داده‌اند. یافته‌های آنان زمینۀ تجاری‌سازی تکنولوژی نوینی را فراهم آورد که امروزه به نام CRISPERr/cas9 تحولی عمیق در مهندسی ژنتیک ایجاد کرده است.

این تکنولوژی، سیستمی است برای ویرایش هدفمند ژنوم. روشی است به‌مراتب ارزان‌تر و سریع‌تر و دقیق‌تر از روش‌های قبلی اصلاح ژنتیک و با کاربردهای بسیار در پزشکی و کشاورزی. با این روش می‌توان فرایند تغییر ژن را که قبلأ برای مثال یک ماه طول می‌کشید و بسیار گران بود، در یک روز و با هزینۀ کم انجام داد. از آن مهم‌تر، ترمیم و بازسازی DNA را تسریع کرد.

به گفتۀ دیوید لیو،59 زیست‌شناس شیمیدان، ۹۰% از ۷۵ هزار بیماری ژنتیکی که در پایگاه دادۀ مؤسسۀ ملی بهداشت امریکا منتشر شده، با این تکنولوژی قابل درمان خواهد بود. افزون بر آن، پژوهشگران با این تکنولوژی بهتر می‌توانند بیماری را در آزمایشگاه مدل‌سازی کرده و کارکرد ژن‌های خاص را مطالعه کنند.60

با این تکنولوژی بشر قادر به هرنوع دستکاری در بافتار ژنتیک موجود زنده است. همین واقعیت نگرانی‌های بس جدی پدید آورده است. با آن‌که تکنولوژی نوپاست، ولی دورنمایی از آینده ترسیم می‌کند که هم نوید بخش است و هم ترسناک. این نگرانی زمانی اهمیت می‌یابد که دریابیم رقابتی سخت در میان شرکت‌ها و سازمان‌ها برای پیشی‌گرفتن بر دیگری و بهره‌گیری سودجویانه از مواهب تکنولوژی‌های نوین ویرایش ژن در جریان است.

Epigenetics

معادل فارسی مناسبی برای آن نیافتم. همان مبحث دیرینۀ رابطۀ وراثت با محیط است. Epi برگرفته از واژه ای یونانی است، به معنای پیرامون یا فرا. موضوع اپی‌ژنتیک، بررسی تأثیر مواد شیمیایی و پروتئین‌ها بر بیان61 ژن‌ها یا فعالیت آن‌هاست. این مواد جزیی از DNA نبوده بلکه به هر دلیلی به آن می‌چسبند و فعالیت ژن‌ها را تغییر می‌دهند. به زبان علمی، فرایندهای ملکولی را مطالعه می‌کند که بر جریان اطلاعات میان توالی ثابتِ DNA و الگوهای متغیرِ بیانِ ژن تأثیر می‌گذارد. در چنین فرایندی، بدون تغییر توالی یا ژنوتیپِ62 DNA، فِنوتیپ63 آن تغییر می‌کند. سلول اطلاعاتِ روی ژن را به‌گونه‌ای دیگر می‌خواند. به بیانی ساده، اپی‌ژنتیک، به ما می‌گوید، رفتار موجود زنده برآیند تعامل ژنوم او با محیط است. در این تعامل چه بسا ژن‌های فعالی خاموش شوند یا ژن‌های غیرفعالی فعال شوند یا ژن فرمان تولید پروتئین خاصی را بدهد. این نوع تغییر با تغییرات ناشی از جهش ژنتیکی یا مهندسی ژنتیک تفاوت دارد. به چنین ژنومی اپی‌ژنوم گویند. بهترین مثال آن تأثیر سبک زندگی بر ژن­هاست. استرس، سیگار، مصرف الکل، آلودگی هوا، ورزش، و الگوی تغذیه چنین تغییراتی را ایجاد می‌کنند. هر یک از این‌ها باعث ترشح مواد شیمیایی یا تولید پروتئین‌هایی در بدن می‌شود که فعالیت ژن‌ها را در جهت خوب یا بد تنظیم می‌کند. این نوع تغییرات پایدار می‌مانند و به نسل بعدی منتقل می‌شوند. الگوی چنین تغییراتی در افراد و یا در اندام‌ها و حتی در سلول‌ها با یکدیگر متفاوت است.64

اگر ژنوم انسان نقشۀ راهی باشد برای شکل‌دهی به هویت ما، و رفتار ما را تعیین کند، اپی‌ژنتیک می‌گوید، موجود زنده و بیشتر انسان، به‌هیچ‌وجه اسیر ژنوم خویش نیست. بلکه تعامل پیچیدۀ ژنوم با محیط است که سرنوشت او را رقم می‌زند. محیط نیز دیگر آن محیط طبیعی دوران پیش از علم و تکنولوژی نیست. محیطی است ساختۀ خود انسان که مدام در حال شکل‌گیری است و گرفتار اصلِ تکاملِ پیچیدگی. تعامل با محیط، فعالیت ژنوم را تغییر می‌دهد.

اپی‌ژنتیک ما را از ذاتِ پویای انسان باخبر می‌سازد و نیز قابلیت شگفت‌انگیز مغزش برای یادگیری و شکل دادن به سرنوشتی که محتوم ژنوم نیست.

DNAی اشیا (DoT) 65

در 2016، ری کورتزوایل،66 نظریه‌پرداز و آینده‌نگر، گفت، انقلاب بعدی در تکنولوژی، انقلاب DNA است. شاید این ادعا درست باشد.

DoT همگرایی دستاوردهای بشر در حوزۀ ژنتیک و نانو است. این تکنولوژی از DNA برای ذخیرۀ داده استفاده می‌کند.

DNAی موجود زنده هم حاوی دستورالعمل‌هایی است برای شکل‌گیری موجود زنده و چگونگی فعالیت‌های آن و هم دربردارندۀ داده‌هایی است دربارۀ چگونگی تکوین آن موجود. اشیا چنین قابلیتی ندارند. اما، این تکنولوژی نوپا قصد دارد به اشیا نیز چنین قابلیتی ببخشد.

این تکنولوژی آغازی است بر جان‌بخشیدن به موجودات بی‌جان؟

DNA قابلیت ذخیره‌سازی حجم عظیمی از اطلاعات فشرده را دارد. هر نوع دادۀ دیجیتالی را می‌توان روی آن ذخیره کرد. در هر نوکلئوتید آن (یا هر گرم آن) می‌توان تا ۳۰۰ هزار ترابایت داده ذخیره کرد. ویژگی مهم این است: این بستر ذخیره‌سازی داده‌ها از ماندگاری بالایی برخوردار است. داده‌های ذخیره شده تا هزاران سال از بین نمی‌روند. به همین دلیل است که از روی DNA ی فسیل‌های هزاران سال قبلِ موجودی زنده می‌توان هم خصوصیات آن موجود را شناسایی کرد و هم مشابه آن را ساخت. از روی سقزی که ۵۷۰۰ سال پیش توسط دختری جویده شده بود، ژنوم آن دختر را پیدا کرده‌اند.67

یادمان باشد که ابزارهای متعارف ذخیره‌سازی داده، از لوح فشرده تا هارد، شکل‌های هندسی دارند که اگر شکل آن‌ها تغییر یابد، داده‌های ذخیره شدۀ روی آن‌ها پاک خواهد شد؛ ولی DNA چنین نیست.

در تکنولوژی DoT، ملکول‌های DNA داده‌ها را ذخیره می‌کنند. سپس این ملکول‌ها در ذرات سلیکانیِ نانو کار گذاشته می‌شوند. این ذرات را در هر چیزی می‌توان جاسازی کرد. با این کار آن چیز هم حاوی اطلاعاتی می‌شود دربارۀ چگونگی ساخت خودش و هم هر نوع اطلاعاتی را ثبت می‌کند که به آن منتقل شود. برای مثال، اگر در سپر خودرو به کار رود، و آن سپر آسیب ببیند، صاحب خودرو می‌تواند در صورت خواندن داده‌های ذخیره شده، بداند که آن سپر چگونه و از چه موادی ساخته شده و از این داده‌ها نه تنها برای تعمیر بلکه چاپ سه‌بعدی همان سپر استفاده کند.

DNAتنها شکل ذخیره‌سازی داده است که می‌تواند به شکل مایع باشد و به هر چیزی با هر شکلی تزریق شود.

بدین ترتیب مهم‌ترین چالش چاپگر سه‌بعدی حل می‌شود: دسترسی به نقشۀ هر چیزی که قرار است نسخۀ سه‌بعدی آن چاپ کنند. هر یک از اشیای نقشه و راهنمای چاپ نسخۀ خود را دارند. تکه‌ای از آن شیی‌ء نیز چنین خاصیتی دارد. حتی قرن‌ها بعد می‌توان عین آن شیی را تولید کرد.

با افزودن ذرۀ شیشه‌ای نانو حاوی ملکولِ DNAی خرگوش، به مادۀ پلاستیک (خرگوشی پلاستیکی) چاپ شد، شبیه خرگوش واقعی که هر ذرۀ آن دربردارندۀ داده‌های لازم برای تولید نسخه‌های متعدد آن خرگوش است.

کاربرد دیگر آن، ثبت داده‌های محرمانه و خصوصی روی هر چیزی و انتقال آن به شخص یا مکانی امن است. حجم زیادی داده را می‌توان روی دکمۀ پیراهن یا لنز عینک و امثال آن ذخیره و سال‌ها و حتی قرن‌ها بعد آن را بازخوانی کرد. از آن مهم‌تر، هر نوع اطلاعاتی را می‌توان از پیشرفته‌ترین سیستم امنیتی عبور داد، بدون آن‌که دستگاه آن را بیابد.68

پژوهشگران قصد دارند کدهای DNA را در اشیا با اهمیتی مانند ردیاب‌های زمین‌شناسی، ایمپلنت‌های پزشکی، مصالح ساختمانی، قطعات الکتریکی، لوازم خودرو، و هر چیزی که تعویض آن دشوار باشد، رمزنگاری کنند. کاربرد آن در موادغذایی و دارو مشکل کنترل کیفیت را حل می‌کند.69

از آن‌جا که DNA قابلیت تکثیر خود را دارد، می‌توان از آن برای تولید لشکری از نانو ـ روبات برای مقاصد گوناگون نیز استفاده کرد

با این تکنولوژی مشکل ذخیره‌سازی حجم عظیم داده و حفظ آن به کلی از بین می‌رود. تمام معرفت بشری و دستاوردهای تمدنی آن قابل ثبت در فضایی کوچک و انتقال آن پس از هزاران سال به نسل‌های بعدی است.

DoT دوران جنینی خود را می‌گذراند. در سرتاسر جهان، توجۀ پژوهشگران و نوآوران بسیاری را به خود جلب کرده است. هنوز نمی‌دانیم جامعۀ بشری را به کدام سمت می‌راند.

مغز

دستاوردهایی که برشمردیم، محصول پدیدۀ شگفت‌انگیز و همچنان پُررمز و رازی است به نام مغز انسان. این پدیدۀ ۵/۱ کیلوگرمی با ۸۶ میلیارد نورون یا سلول عصبی، فرماندهی نظام پیچیدۀ بدن انسان را در دست دارد و شگفت‌انگیزترین ماشین پردازش اطلاعات به شمار می‌آید.

تکنولوژی‌های نوین و نوپا، از جمله FMRI 70 گوشه‌ای از رازهای این پدیده را آشکارساخته‌اند. اما، دربارۀ مغز همانقدر می‌دانیم که دربارۀ درون سیاهچاله‌ها. هنوز در آغاز راه هستیم.

مغز رابط انسان با واقعیت بیرونی است. حواس پنجگانه تصاویری از واقعیت را به مغز منتقل می‌کنند. مغز این تصاویر را ثبت و پردازش و تحلیل و تفسیر کرده و ما براساس نتایج این فرایند پردازش در برابر آن واقعیت واکنش نشان می‌دهیم. ذهن این‌گونه شکل می‌گیرد. این مغز است که سازندۀ ذهن و تصویر ذهنی ما از واقعیت است.

چه بسا، این تصویر با واقعیت انطباق نداشته باشد. در فرایند انتقالِ داده توسط حواس به مغز و پردازش این داده‌ها، بخشی از واقعیت از دست می‌رود. ما بر پایۀ واقعیت متصوری رفتار می‌کنیم که این دستگاه عظیم داده‌پردازی ساخته است.

مغز از شبکه‌های نورونی به هم‌مرتبط تشکیل شده است. به محض دریافت پالسی از محیط پیرامون یا درون بدن، اتصال‌های الکتریکی نورون‌ها فعال شده و مواد بیوشیمیایی ترشح می‌شود تا میان شبکه‌های نورونی ارتباط برقرار کند. این‌گونه است که این دستگاه عجیبِ پردازش موازی و یکپارچه‌ساز، به راه می‌افتد و به دریافت‌های حسی و ادراکی معنا می‌بخشد و زمینه‌ساز ایجاد قابلیت‌هایی در انسان می‌شود، مانند خلاقیت و یادگیری و تفکر و خودآگاهی.

انسان موجودی است نوپا روی سیارۀ زمینِ 4/543 میلیارد ساله، که در مقایسه با موجوداتِ پیشین خود، حدود ۲۰۰هزار سال است که شبیه انسان امروزی پدید آمده است. طی این دوران، در تعامل با محیط مغزش، تکامل یافته و بخش‌های جدیدی به آن افزوده شده تا بتواند با پیچیدگی‌های دم‌افزون محیطِ مدام در حال تحولِ ساختۀ خودش سازگار شود. در جریان این تکامل بیولوژیک است که مغز به قابلیت‌های تازه‌ای برای انجام فرایندهای پیچیده‌تر پردازش اطلاعات دست یافته است. بدین ترتیب می‌توان گفت، مغز سیستمی است دارای ساختاری بسیار منعطف و پویا و دارای شکل‌پذیری شگفت‌انگیز.71 از آن مهم‌تر، حتی مغز یک فرد بالغ نیز می‌تواند سلول‌های عصبی جدید تولید کند. پژوهش‌ها نشان می‌دهند که ورزش می‌تواند نه تنها باعث تولید سلول‌های عصبی جدید شود، بلکه پیرشدن مغز را کند کرده و بروز بیماری‌های مغزی مانند آلزایمر را به تأخیر اندازد.72

با کمک تکنولوژی‌های نوینِ تصویربرداری مانند، FMRI،73 PET، و MEG 74 و محاسبات کوانتومی، ابزار هوشمند نانو و هوش مصنوعی و برخی دیگر، بشر نه تنها به معرفت تازه‌ای دربارۀ ساختار و کارکرد مغز خودش دست یافته، بلکه می‌تواند در کارکردهای مغز دستکاری کرده و قابلیت‌های آن را توسعه دهد.

تازه‌ترین تکنولوژی تصویربرداری کارکردی، MATRIEX 75 نام دارد که می‌تواند در آنِ واحد از چندین ناحیۀ مغز، به‌طور همزمان، در حین انجام کاری خاص، تصاویری با کیفیت عالی بردارد. این تکنولوژی کمک می کند کارکرد نواحی گوناگون مغز را در سطح سلولی و زیرسلولی مورد مطالعه قرار دهیم.76

در همین یک سال گذشته، ۲۰۱۹، با انجام چند پژوهش علمی و با استفاده از این تکنولوژی‌ها دریافتیم که:

چگونه مغز از ما دربرابر اندیشۀ مرگِ خودمان محافظت می‌کند. مغز به طور عادی براساس داده‌های مربوط به گذشته می‌تواند آینده را پیش‌بینی کند. ولی وقتی موضوع فکر کردن به مرگ خودمان مطرح می‌شود، مغز سعی می‌کند ذهن‌مان را از این اندیشه منحرف سازد. شاید به این دلیل که پذیرش واقعیت مرگ خودمان، انگیزۀ ما را برای تلاش و دست و پنجه نرم کردن با مشکلات کاهش دهد. و معلوم شد که چگونه تنهایی باعث کوچک شدن بخشی از مغز می‌شود که وظیفۀ یادگیری و حافظه را بر عهده دارد و به کاهش تولید پروتئینی منجر می‌شود که برای رشد و بقای نورون‌های جدید و برقراری اتصال‌های جدید لازم است و کشف کردیم که حتی در نبود بخشی از مغز، مغز به کارش ادامه می‌دهد. برای مثال در نبود آن بخش از مغز که وظیفۀ بویایی را برعهده دارد، افرادی هنوز می‌توانند بوها را تشخیص دهند. شاید به این دلیل که بخش دیگری از مغز عهده‌دار این وظیفه می‌شود.

از این‌ها مهم‌تر، مغز قابلیت عجیبی برای تغییر و سازگاری دارد. مطالعه بر روی کسانی که نیمی از مغزشان، یعنی یک نیمکره، به دلیل فلج اطفال یا هر دلیل دیگری برداشته شده بود، نشان داد که نیمۀ دیگر کارش را به‌خوبی انجام می‌دهد. در این افراد حتی اتصال بین شبکه‌های مغز قوی‌تر از افراد معمولی است. این یافته بیانگر قابلیت حیرت‌انگیز مغز در جبرانِ نقش بخش‌های از دست رفته است . در ۲۰۱۹، در مطالعه‌ای بر روی امواج مغزِ یکصد بیماری که به دلیل آسیب مغزی به کُما رفته بودند، معلوم شد که از هر هفت مریض یک نفر واکنشی نشان می‌دهد بیانگر وجود آگاهی پنهان.77 از این بیماران خواسته شد که دستشان را حرکت دهند. بیماران دارای آگاهی پنهان فرمان را فهمیدند ولی نتوانستند دست خود را حرکت دهند. این دسته از بیماران شانس بیشتری برای بهبودی داشتند.

قبلاً می‌دانستیم که مغز هنگام خواب فعال است ولی در ۲۰۱۹ بود که برای نخستین بار مایعی78 کشف شد که مغز و نخاع را احاطه کرده و از آن دو محافظت می‌کند. وقتی خواب هستیم، خون از مغز خارج شده و این مایع وارد می‌شود و فعالیت مغز کاهش می‌یابد. این مایع مغز را از پروتئین‌های سمی پاکسازی می‌کند. همین کشف به درک بهتر فعالیت‌های مغزی مربوط به فرایند پیرشدن کمک خواهد کرد.79

در مورد معرفت تازه، دریافته‌ایم که در مغز برای هر حسی و ادراکی و هر هیجان و عاطفه‌ای و هر فکری مکانی خاص وجود دارد. مغز نه تنها مسئولیت تنظیم فعالیت‌های بدن را بر عهده دارد، بلکه عهده‌دار وظایفی است که قبلأ تصور می‌شد ماهیتی روانی دارند. انواع هیجان‌ها از خشم و کینه‌توزی و حسادت و خشونت و قدرت‌طلبی و خست و دست و دلبازی تا مهرورزی و عشق و ترس و درد و رنج و حتی باورها و اعتقادات مذهبی، خداشناسی و خداناباوری و نگرش‌های سیاسی، همۀ این‌ها نتیجۀ طبیعی فعالیت‌های مغز انسان است. مکان برخی از این‌ها هم‌اکنون در مغز مشخص شده است و در مورد برخی دیگر پژوهش‌ها نشان می‌دهد که کانون آن در مغز پراکنده است.

چهار مادۀ شیمیایی در مغز ترشح می‌شوند که باعث ایجاد حس خوب شده و ما را شاد می‌کنند: دوپامین، سروتونین، اندورفین، و آکسی‌توسین. هر یک حس خوب خاصی را برمی‌انگیزند. پژوهشگران مؤسسه کارولینسکا،80 سوئد، سعی کرده‌اند بفهمند آن بخش دروی از مغز که اعتیاد و انگیزش را تنظیم می‌کند، در سطح ملکولی چگونه سازمان می‌یابد. این مهم‌ترین شبکۀ تصمیم‌گیری در مغز است. هر کاری که به ما حس خوبی بدهد، از جمله هم‌آغوشی و مصرف مواد مخدر آن حس خوب در این مرکز تنظیم می‌شوند. با این دانش جدید می‌توان کارکرد سلول‌های عصبی را در نواحی گوناگون معین در سطح ملکولی تحلیل کرد. حتی می‌توان بر اساس آن درمان‌های جدیدی به دست آورد.81

این مغز است که به ما می‌گوید چه بکنیم؛ چه بگوییم؛ چی فکر کنیم. زندگی ما در دست این اندام است.

سخت است که بپذیریم، افکار و عقاید و رفتارهای ما برایند فرایندهای الکتریکی و بیوشیمیایی است که در مغز رخ می‌دهند.

هرچه شناخت ما از کارکرد مغز بیشتر می‌شود، موضوع‌هایی که در قلمرو علم روان‌شناسی قرار داشت، بیش از پیش به قلمرو علوم مغز و اعصاب منتقل می‌شوند. به همین دلیل است که شاهد پیدایش دم‌افزون رشته‌های علمی جدیدی هستیم که از تلفیق این دو قلمرو علمی به وجود آمده‌اند.

هر کشف علمی زمینۀ دستکاری انسان در آن پدیده را فراهم می‌آورد. به ویژه اگر قدرت کم‌نظیر تکنولوژی‌های نوین را به کار گیرد.

روز سوم دسامبر ۲۰۱۹ ، پژوهشگران دانشگاه بث82 در انگلستان اعلان کردند که تراشۀ سیلیکانی جدیدی ساخته‌اند که می‌تواند روزی جایگزین سلول‌های آسیب‌دیدۀ مغزی شود. این تراشه به فعالیت الکتریکی درست مانند یک نورون واقعی واکنش نشان می‌دهد. یعنی فعالیت الکتریکی نورون را بازتولید می‌کند.83

در میان ده خبر مهم علمی جهان در ۲۰۱۹، آمده که دانشمندان چینی ژن هوش انسان را به مغز میمون وارد کرده‌اند. این خبر دانشمندان بسیاری را نگران پیامدهای چنین دستاوردی کرده است.

MiniBrainیا ریزاندام مغز84

مینی مغز یا ریزاندام مغز، اندامی مینیاتوری است به اندازۀ دانۀ نخود که در لولۀ آزمایشگاه با استفاده از نوعی سلول بنیادی انسان کشت داده می‌شود که قابلیت تبدیل شدن به چندین سلول را داشته باشد. مغز انسان به دلیل پیچیدگی ساختاری و تعداد زیاد نورون‌ها نمی‌تواند مدل مناسبی برای پژوهش‌های مغز و اعصاب و روان باشد. حال آن‌که مینی مغز برای مطالعۀ انواع بیماری‌های ژنتیکی و روانی و نارسایی‌های مغزی چون آلزایمر و پارکینسون و حتی مطالعۀ تکامل مغز بسیار مناسب است. مطالعات قبلی نشان دادند که تغییراتی در ژن یا در پروتئین می‌تواند عامل بروز چنین نارسایی‌هایی باشد. ولی مطالعۀ کارکردهای مغزِ دچار بیماری و این که بدانیم هنگام بیماری نورون‌ها چگونه کار می‌کنند و با سایر سلول‌ها چه نوع تعاملی دارند، چالش مهمی است.

نورون‌ها با یکدیگر از طریق ارسال پیام الکتریکی تعامل می‌کنند. پس برای فهم کامل کار نورون‌ها باید چگونگی عملکرد الکتریکی آنان را بشناسیم. دانشمندان دریافته‌اند که مینی‌مغزها می‌توانند پیام الکتریکی بفرستند و در چهارماهگی قادرند امواج مغزی شبیه امواج مغز انسان هنگام خواب تولید کنند. با گذشت زمان در این مغزها تنوع سلولی افزایش می‌یابد. در ده ماهگی، از نظر فعالیت الکتریکی و ساختار و ترکیب سلولی و برخی از کارکردهای مغز، به جنین انسان نزدیک می‌شود. ولی تا رسیدن به قابلیت افکار پیچیده راه درازی در پیش است.

در همین حد نیز فیلسوفان و دانشمندان نگرانند که در آینده‌ای نزدیک بتوان در آزمایشگاه مغزی تولید کرد با قابلیت آگاهی.

بحث‌های اخلاقی درخصوص پیامدهای تکنولوژی‌هایی از این دست، بسیار عقب‌تر از روند رشدِ شتابان این تکنولوژی‌هاست.

مینی‌مغز برای نخستین بار سال ۲۰۱۳ تولید شد. ولی دوران شکوفایی ریزاندام‌ها با کاربرد پژوهشی بسیار، تازه آغاز شده است.

سخن آخر

آن‌چه بیان شد، گوشه‌ای است از دستاوردهای بشر در قلمرو علم و تکنولوژی. پایۀ اساسی این پیشرفت‌ها، ریاضی و فیزیک است.

داستان کیهان‌شناسی و فیزیک ذرات و علوم و تکنولوژی‌هایی که معرفت ما را دربارۀ عالم هستی و جایگاه انسان در آن از بنیاد تغییر داده‌اند، بیان نشد. شاید بتوان گفت که عظیم‌ترین و پیشرفته‌ترین مجموعۀ تکنولوژی برای شناخت چگونگی پیدایشِ عالم هستی خلق شده و مدام درحال توسعه است. شتاب‌دهنده‌هایی که شاهکار تکنولوژی است، ذرات را با هم برخورد می‌دهند تا آن‌ها را به ذراتی ریزتر تبدیل کنند و راز و رمز پیدایش این عالم سرشار از شگفتی را کشف کنند.

روباتیک و سلول‌های بنیادی دو مبحث مهم دیگری است که مطرح نشد، یا علوم و تکنولوژی‌هایی که سخت می‌کوشند رمز و راز پیرشدن و مرگ انسان را کشف کنند و راهکاری برای جاودانگی انسان بیابند.

singularity و پیشی گرفتن ماشین بر انسان در هوش و پیدایش انسانِ دستکاری شده، به معنای انسانی که در بدن و حتی مغزش تکنولوژی‌هایی کار گذاشته می‌شود تا به او قابلیت‌های جدیدی ببخشد، یا انسانی برآمده از دستکاری‌های ژنتیک، دغدغۀ جدی دانشمندان و فیلسوفان معاصر است.

انگیزۀ من، طرح پرسش‌هایی است مربوط به سرنوشت بشر. اگر برای لحظه‌ای ذهن‌مان را از بحران‌ها و چالش‌ها و معضل کلاف سردرگمِ نتایج مدیریت نابخردانۀ رهبران جهان و رنجِ جانکاه تماشای این وضعیت دور سازیم، آن‌گاه خواهیم توانست جریان پرخروش تحولِ بنیان‌کَنی را ببینیم که آیندۀ بشر را رقم می‌زند.

همگرایی این تحولات امیدهای بسیاری می‌آفریند. برخی دغدغه‌های بشر از بین خواهد رفت. ولی سطح و نوع دیگری از نگرانی پدیدار می‌شود.

فرض بر این است که بشر نمی‌تواند جلوی این سیل خروشان بایستد و حتی نمی‌تواند جریان آن را کٌند سازد.

آیا می‌توانیم آن را به‌گونه‌ای هدایت کنیم که ضمن برخورداری از مواهب آن، آسیبِ جدی کمتری وارد شود؟ آیا طرح چنین پرسشی درست است؟

آیا نسل معاصر حق دارد برای زندگی نسلی تصمیم بگیرد که معلوم نیست چقدر به خودش شباهت داشته باشد؟ آینده قابل پیش‌بینی است؟

¢ از همسرم دکتر همایون شهریاری، که در تهیة این مقاله سهم ارزنده‌ای داشتند سپاسگزاری می‌کنم.

پی‌نوشت‌ها

1. Information and communications technologies (IT or ICT) 2. bit 3. qubit
2. superposition

این اصل می­گوید، وقتی ندانیم که هر چیزی در چه وضعیتی است، تا وقتی که آن وضعیت را ندیده­ باشیم، می­تواند به طور همزمان همة حالت­های ممکن را داشته باشد.

5. entanglement

هرگاه دو ذرّه یا گروهی از ذراّت باهم تعامل داشته باشند، حتی اگر به فاصلۀ هزاران سال نوری از هم دور باشند، حالت کوانتومی آنان به گونه­ای به­هم­وابسته می­شوند که هر نوع اندازه­گیری خاصیت یک ذرّه بر روی همان خاصیت ذرّۀ دیگر اثر می­گذارد. برای مثال، اگر سپین (spin) یکی از دو الکترون درهم­تنیده، پس از سنجش معلوم شود که رو به بالاست، سپین دیگری هر فاصله­ای که باشد، رو به پایین خواهد بود.

6. sequential
7. simultaneous
8. sycamore
9. “Hello quantum world! Google publishes landmark quantum supremacy claim”. Nature. 23 October 2019. “Google Claims Breakthrough in Blazingly Fast Computing”. The New York Times. 23.10.2019.
10. برای آشنایی با نقد و نظر چند دانشمند در این­باره، به مقالۀ زیر مراجعه کنید:

“Elizabeth Gibney. (October 23, 2019). “Hello Quantum World! Google Publishes landmark quantum Supremacy claim. Nature…

11. Sundar Pichai
12. Alan Turing
13. “Computing Machinary and Intelligence”
14. برای آشنایی با تاریخچۀ هوش مصنوعی، به مقالۀ زیر مراجعه کنید:

Rockwell Anyoha.” The History of Artificial Intelligence, Can Machines Think”, SITN, Harvard School of Arts and Sciences Blog.

15. Dartmouth Summer Research Project on Artificial Intelligence
16. Logic Theorist
17. RAND (Research and Development Corporation (
18. Expert systems
19. Intelligent digital mesh
20. quintillion
21. augmented reality
22. artificial reality
23. structured
24. این فیلم را از مجموعۀ TED ببینید: Arnav Kapur. (2019). “Ever since Computers were invented”

و این فیلم را از Julia White معاون مایکرو سافت: The Magic of Neural TTS and Holograms at Microsoft. (2019).

25. فیلم زیر را از مجموعۀTED ببینید:

Glen Cantave .(2018). My name is Glenn.

26. Sam Daley. (2019). “ Surgical Robots, New medicines and Better Medical Care: 32 Examples of AI in Healthcare”.bultin
27. Media Lab
28. Amisha, Malik P, Pathania M, Rathaur VK. (July 2019).” Overview of Artificial Intelligence in Medicine”.

Journal of Family Medical Primary Care.;8(7).

29. Mihaela Porumb, Ernesto Iadanza, Sebastiano Massaro, Leandro Pecchia. (2020). A convolutional neural network approach to detect congestive heart failure. Biomedical Signal Processing and Control.
30. Lisa Marshall. (2019). “How Artificial Intelligence can transform Psychiatry”. University of Colorado at Boulder.

Chelsea Chandler et al, (2019). Using Machine Learning in Psychiatry: The Need to Establish a Framework That Nurtures Trustworthiness, Schizophrenia Bulletin

31. Ron Schmelzer. (2019). “AI Applications in Education”. Forbes.
32. Unlimited Services Obligations
33. Kathleen Walch. (2019). “How AI is Transforming Agriculture”. Forbes Media LLC.
34. Internet of things (IoT)
35. Jacob Morgan. (2014).
36. Bernard Marr. (2019). “5 Internet of Things Trends Everybody Should Know About”. Forbes.
37. IMD Smart City Index 2019. IMD World Competetiveness Center.
38. Richard Faynman
39. Carbon nanotube
40. nanomedicine
41. مراجه شود به گزارش Transparency Market Research
42. tissue engineering
43. Hummingbird
44. این پرنده که به فارسی مرغ مگس­خوار و زرین­پر نامیده می­شود، بومی امریکاست و گوگل الگوریتمی به همین نام دارد.
45. nanofibers
46. Economist. February 10, 2011.
47. Digital fabrication technology
48. N. Shahrubudin et al..(2019) ” An Overview on 3D Printing Technology: Technological, Materials and Applications”. Procedia Manufacturing. 35. 1286-1296. Presented at the 2nd International

conference on The Sustainable Materials Processing and Manufacturing. 2019.

49. base
50. Thymine
51. Adenine
52. Guanine
53. Cytosine
54. mutation breeding
55. clustered regularly interspaced short palindromic repeats
56. Jennifer Doudna
57. Emmanuelle Charpentier
58. Umeå
59. David Liu
60. دربارۀ این موضوع مقالات علمی بسیاری منتشر شده که در فضای مجازی در دسترس است. مقالۀ زیر حاوی نکات مهمی است برای خوانندۀنه چندان متخصص.

Heidi Ledford. (21 Oct. 2019). “Super- Precise New CRISPER Tool Could Tackle a Plethora of Genetic Diseases.” Nature. 574يأِ.

61. expression
62. genotype
63. phenotype
64. “What is Epigenetics?” National Institute of Health. US National Library of Medicine. December 10 2019.
65. DNA of Things
66. Ray Kurzweil
67. An Ancient Piece of Chewing Gum Offers Surprising Insights into the Human Genome. Dec. 2019. Big Think.
68. به آن روش steganography گویند
69. Koch J, Gantenbein S, Masania K, Stark WJ, Erlich Y, Grass RN. (9 December 2019). ” A DNA-of-things storage architecture to create materials with embedded memory.” Nature Biotechnology,
70. Functional MRI به معنای تصویربرداری از مغز موقع انجام فعالیتی خاص.
71. superelasticity