فنآوری و آینده

فهرست مطالب

عصر دانش: پیش به سوی انقلاب صنعتی دوم

مهندسی معکوس مغز

فنآوری زیستی و نانو

مهم ترین فنآوری های رایج تا سال 2020

فنآوری آموزش

اندیشکده وحید

http://www.vahidthinktank.com

عصر دانش

• انقلاب صنعتی اول: استفاده از ماشین ها و ابزار آلات تقویت کننده و گسترش دهنده توانمندی های فیزیکی انسان ها

• به کمک این ماشین های جدید توانستیم کارهایی با اشیاء و مواد بکنیم که خارج از توان عضلات و ماهیچه های ما بود.

• همچنین کارهای خود را با سرعتی انجام دادیم که پیش از آن میسر نبود.

• در نتیجه در خلال این دوران جهان به معنی واقعه کلمه تشنه مواد خام و نیروی کارگر بود

 .

• انقلاب صنعتی دوم: برپایه ماشین هایی استوار است که توانمندی های ذهنی انسان ها را گسترش داده و تقویت می کنند

• در انقلاب صنعتی دوم سهم منابع طبیعی بسیار ناچیز است.

• برای ساخت تراشه های سیلیکونی رایانه ها از مقادیر بسیار ناچیز شن و دیگر مواد تقریبا بی ارزش استفاده می شود.

.

• سهم مواد خام در ارزش نهایی یک تراشه رایانه ای کمتر از دو درصد است

• سهم مواد خام در ارزش نهایی یک رایانه کمتر از پنج درصد است.

• هزینه مواد خام کمتر از 40 درصد کل هزینه ساخت خودرو

• مولفه دانش موجود در محصولات و خدمات به سمت 100 درصد مجانب می شود و در سال 2030 این مولفه اساسا 100

.

درصد خواهد شد

عصر دانش

• عصر دانش در واقع نتیجه انباشته شدن تدریجی پیشرفت های عصر اتوماسیون است که دویست و پنچاه سال پیش همزمان

.

با ظهور صنعت نساجی در انگلستان آغاز شد

• نتیجه عمده این تغییرات دگرگونی اساسی در ماهیت کار و شغل

• اضافه شدن پله های بالاتر و جدیدی به نردبان مهارت ها

• اشغال شدن پله های پائین تر توسط رایانه ها و سیستم های خودکار

.

• امروزه دانش صرفا موجب افزایش ثروت یا قدرت نمی شود بلکه دانش خود ثروت و قدرت است

عصر دانش

• شتاب آهنگ تغییرات بسیار زیاد است

تفاوت نداشت و انتظار داشتند آه نوادگانشان هم مانند خودشان زندگی آنند • قرن ها پیش مردم اصلا فکر نمی آردند آه جهان در حال تغییراست. البته حق هم داشتند چون زندگی اجدادشان خیلی با آنها

• هیچ شواهدی مبنی بر کند شدن یا توقف پیشرفت های در بخش های مختلف علم و فنآوری دیده نمی شود!

• 20 سال گذشته به هیچ وجه راهنمای خوبی برای 20 سال آینده نیست.

• در هر دهه نرخ تغییر پارادایم ها و نرخ پیشرفت دو برابر می شود.

• بر حسب نرخ آنونی تغییرات، همه تغییرات قرن بیستم فقط به اندازه 25 سال آنونی است.

• به بیان دیگر ظرف بیست و پنج سال آینده ما به اندازه 4 برابر قرن بیستم پیشرفت خواهیم آرد و همچنین در آل قرن بیست

ویکم به اندازه 20000 سال در توسعه فنآوری پیشرفت خواهیم آرد

• دانش اساساً نامتناهی است. هرچقدر افراد بیشتری با هم از دانش استفاده آنند، دانش بیشتری میآفرینند.

داری خوب و با ثبات • رشد اقتصادی مستلزم وجود دو شالوده اساسی است یکی زیر ساخت مناسب برای جریان اثربخش دانش و دیگر حکومت

مهندسی معکوس مغز

• 10 به توان 10 نورون

• هر نورون با 1000 تا 10000سیناپس پیوند دارد

• 100 هزار میلیارد سیناپس

• مغز شامل دو سیناپس: دو به توان دو وضعیت ذهنی

• مغز انسان : دو به توان 100 هزار میلیارد وضعیت ذهنی!

• تعداد کل الکترون ها و پروتون های کره زمین کمتر از این است!

• امروزه نرم افزار ما نمی تواند رشد کند

• چون درون این سیناپس های گیر افتاده است

• نابودی سخت افزار مقارن است با نابودی نرم افزار

مهندسی معکوس مغز

• عمر نرم افزار ما در آینده دیگر به بقای مدار محاسباتی مغزمان وابسته نخواهد بود.

 .

• در واقع روزی خواهد رسید آه هویت و بقای انسان از سخت افزار و بقای آن مستقل خواهد شد

• جهانی را مجسم آنید آه تفاوت بین انسان و ماشین محو می شود.

• جهانی آه مرز میان بشریت و تکنولوژی رنگ می بازد.

مهندسی معکوس مغز

پارادایم شیفت

• ماشین حساب های الکترومکانیکی،

• رایانه های مبتنی بر رله،

• رایانه های با لامپ های خلا، و نهایتا

• رایانه های ترانزیستوری

• لامپ های خلا آوچکترین اندازه ممکن - ظهور ترانزیستورها

• ظرف 12 سال آینده قانون مور نیز از رده خارج می شود

• ابعاد ترانزیستورها فقط به اندازه چند اتم خواهد بود و دیگر نمی توان بیشتر از این آنها را آوچک آرد.

• بنابراین این پارادایم خاص نیز جای خود را به پارادایم بعدی خواهد داد.

• بعدی؟

• رایانه های کوانتومی: ضبط و خواندن اطلاعات بر اساس اسپین الکترون منفرد!

• پردازش و محاسبه موازی و سه بعدی!

روش الکتروشیمایی پردازش اطلاعات توسط دستگاه عصبی انسان 10 میلیون بار آند تر و آهسته تر از روش الکترونیکی

رایانه ها است.

• اما به خاطر معماری سه بعدی مغز انسان، قدرت پردازش ماشین کمتر از مغز است

• می توان کل حافظه، اطلاعات، و دانش یک انسان را بر روی یک لوح فشرده ( سی دی ) کپی کرد: فقط چند صد مگابایت

• مغز انسان به خاطر معماری سه بعدی می تواند در آن واحد یک صد هزار میلیارد آار را انجام دهد

• اما رایانه های امروزی حتی اگر به شدت فشرده باشند، تخت و دو بعدی هستند

• ظرف 15 یا 20 سال آینده رایانه ها قادر به پردازش موازی شده و از طریق درک چگونگی آارآرد مغز، مدل های سخت

.

افزاری با الهام از طبیعت ساخته خواهند شد

مهندسی معکوس مغز

• فنآوری لازم برای تصویربرداری از مغز رشد تصاعدی دارد

• هر روزه مدل های ریاضی مفصل تری از نورون های عصبی تهیه می شود

• هر چند ماه یکبار دانش عصب شناسی دو برابر می شود

• فنآوری MRI میزان فعالیت بخش های مختلف مغز را نشان می دهد

• بزرگی بخش مربوطه و همچنین چگالی نورون ها نشان دهنده نقش و اهمیت آن بخش در حیات ارگانیسم است

• تفاوت های مغز زن و مرد، آخرین یافته ها: واکنش به استرس و یادگیری، حافظه اقلام محیطی، جهت یابی، پردازش کلمات

• Pills Smart قرص های تقویت دید در شب برای افراد مسن، قرص های تقویت حافظه کوتاه مدت

• هوش بر پایه سیلیکون: قدرت ضبط و خواندن اطلاعات ، رایانه، دانلود ( انتقال دانش بین ماشینی)

• هوش بر پایه کربن: قدرت ضبط و خواندن اطلاعات، انسان، دانلود؟ (انتقال دانش بین انسانی)

مهندسی معکوس مغز

یک لحظه تجسم کنید!

اگر روزی با استفاده از فنآوری نانو و دیگر فنآوری ها بتوانیم ماهیت عملکرد سلول های مغزی و عصبی خودمان را در ذخیره

سازی، خلق و تولید اطلاعات دریابیم می توانیم به مغز اطلاعات وارد و از آن استخراج کنیم. اگر چنین پدیده ای ظهور کند از

جمله مسائلی که دیگر معنی نخواهد داشت موضوع آموزش و یادگیری است زیرا می توان اطلاعات مختلف را فقط در مدت زمان

بسیار کوتاهی به مغز و ذهن کودکان و یا هر کس دیگر منتقل کرد. کسانی که فیلم ماتریکس را دیده اند به خوبی صحنه ای را به

یاد می آورند که یکی از شخصیت های فیلم قصد پرواز با هلیکوپتر دارد. برای یک فرد عادی بی سواد گذراندن 12 سال دروس

پایه و 8 سال دروس تخصصی برای کسب مهارت خلبانی الزامی و یک نیاز است ولی در این صحنه این شخصیت فیلم فقط با وصل

کردن مغز خود به منبع اطلاعات مهارت خلبانی را در عرض چند دقیقه بدست می آورد

•آیا افراد برای مغز خود Password خواهند گذاشت؟

مهندسی معکوس مغز

فنآوری زیستی و نانو

• ترکیب دانش زیستی با فنآوری پردازش اطلاعات

• ژنوم یک کرم خاکی کتاب هزار صفحه ای ACTGATTGCTTAG

• ژنوم یک انسان : چندین هزار جلد کتاب هزار صفحه ای

• نقشه ساخت ارگانیسم نقشه ساختمان

• درک بهتر فرآیند های زیستی اداره کننده رشد ارگانیسم و تسلط بر آنها

• ریشه کنی بیماری های ارثی: ژن درمانی

بحث داغ فللسفی – مذهبی : حق و اجازه انتخاب جنسیت، انتخاب قد،

انتخاب رنگ چشم، و ...

خدا؟ طبیعت؟ تصادف و شانس؟ حکومت؟ والدین؟

عدم استخدام یا عدم تامین اجتماعی به خاطر نقشه ژنتیکی شما! تبعیض

ژنتیکی و ژن پرستی

بحث داغ فلسفی – مذهبی: تعریف حیات، زندگی، موجود زنده، طبعیت و

سرشت انسان چیست؟

سقط جنین: حیات همزمان با تشکیل نطفه آغاز می شود؟ حیات در 4

ماهگی آغاز می شود؟ حیات پس از زایمان آغاز می شود؟ در آینده طیف

تعاریف مربوط به حیات انسان به صورت بنیادین تغییر خواهد آرد.

استاندارد شدن شبیه سازی

رایج شدن شبیه سازی: نظام های اخلاقی و مذهبی

ادیان مسیحی، مسلمان، یهودی

بی دین ها و دیگر ادیان: چین و هند، سونوگرافی، سقط دخترها

فنآوری زیستی و نانو

ما خواهیم توانست بدون عبور از مرحله تخمک بارورشده با اسپرم،

"سلول های بنیادی" را بسازیم. تفاوت بین سلول پوست انسان، آه همه

ژن ها را دارد، با یک تخمک بارورشده در چیست؟ تنها تفاوت این دو

وجود برخی پروتئین ها و عوامل ارسال سیگنال در تخمک است آه هنوز

آاملا آنها را درک نمی آنیم اما به هر حال اینها اساسا یک سری پروتئین

هستند. روزی خواهد رسید آه ما حجمی از پروتئین ها خواهیم ساخت آه

فقط مجموعه ای از مواد شیمیایی است و نه انسان. این حجم پروتئین را

می توان به سلول پوست اضافه آرد و از آن سلولی درست آرد آه مانند

نطفه قابلیت تبدیل شدن به همه سلول های بدن را دارا باشد. در چنین

دنیایی هنگامی آه مثلا شما حمام می روید و پوست بدنتان را تمیز می

آنید عملا هزاران انسان بالقوه را از بین می برید. در واقع برخلاف

گذشته مرز مشخصی برای تعریف حیات و انسان وجود نخواهد داشت.

فنآوری زیستی و نانو

ترمیم بافت: طبیعی

مهندسی بافت: مصنوعی

پزشکی امروز: تشخیص همراه با خطا، داروی شیمیائی با عوارض جانبی یا جراحی

پزشکی آینده: تشخیص درست، داروهای هوشمند، قطعات یدکی بدن، غیر تهاجمی، نقاهت کوتاهتر

پروژه ژنوم انسان: مهندسی ژنتیک سوماتیک( قابل پذیرش)، مهندسی ژنتیک جرم لاین (مناقشه برانگیز)

افراد روئین تن؟

افراد چند صد ساله؟

فنآوری زیستی و نانو

یکی از روندهای حاکم بر مسیر تکامل فنآوری حرکت به سمت کوچکتر

سازی یا ریزتر کردن است

دانشمندی به نام اریک درکسلر در MIT در سال 1986 کتابی تحت عنوان

"موتورهای آفرینش" نوشت. او در این کتاب نحوه ساخت پروتئین در سلول

ها را شرح می دهد. در سلول های بدن جانداران یک ماشین مولکولی به

نام ریبوزوم وجود دارد. هر ریبوزوم یک ماشین مولکولی بسیار کوچک با

عرض 20 نانو متر است که پروتئین های لازم را برای بدن می سازد. در

واقع ریبوزوم با استفاده از اطلاعات ژنتیکی هر فرد مولکول ها و اتمهای

هیدروژن، اکسیژن، کربن و غیره را که در سیتوپلاسم سلول وجود دارند به

هم می بافد و زنجیره اسیدهای آمینه را تشکیل می دهد

ماشین های مولکولیالگو برداری و تقلید از چنین مکانیزمی در دنیای

غیر زنده

فنآوری زیستی و نانو

اگر ساختار اتمی خاصی را برای تهیه یک فولاد بسیار مرغوب بدانیم می توانیم اتمهای کربن، آهن وسایر عناصر آلیاژی را با

توجه به همان الگوی خاص به طور یک به یک “به هم بافته” و به آن فولاد با خاصیت مورد نظر برسیم. وقتی ما بتوانیم اتم یا

مولکول ها را به صورت منفرد و مجزا بدست آوریم می توانیم "هر آنچه را که اراده می کنیم" بسازیم.

Technology Bulk روش سنتی ساخت و تولید: ذوب کردن، چکش کاری، قالب گیری: ضایعات زیاد، اتلاف انرژی بالا، پر از

نقص و اشکال و کیفیت نه چندان عالی

Technology Nano روش آینده ساخت و تولید:می توانیم اجسام و قطعات را مانند درخت پرورش دهیم! کیفیت بسیار عالی،

زمان کوتاه، انرژی پر بازده، ضایعات صفر!

ساخت مواد مقاوم بسیار مرغوب یک صدم وزن فولاد شش برابر مقاوم تر!

الیاف و منسوجات هوشمند؟

برج های 100 کیلومتری؟

کارخانه های رو میزی؟

گنجاندن چند میلیون جلد کتاب در حجمی به اندازه یک حبه قند؟

فنآوری زیستی و نانو

چهار بعدی که انسان با استفاده از فنآوری نانو بر آنها تسلط خواهد یافت عبارتند از:

1 .جرم یا ماده

فضا

.2

3 .انرژی

4 .زمان

در عصر فنآوری نانو ما می توانیم این چهار بعد را به دلخواه خود طبق هدفی که داریم تغییر دهیم. یعنی با استفاده از فنآوری

نانو انسان بر ماده و جرم مسلط خواهد شد، زمان رسیدن به محصول دلخواه کوتاهتر شده و انرژی کمتری برای این کار صرف

خواهد کرد. در ضمن فضائی که برای انجام این کارها مورد نیاز است دیگر به اندازه سالن ها و سوله های یک کارخانه بزرگ

نیست. شاید گوشه خانه افراد نیز برای همه این کارها کافی باشد.

پارادایم نوین ساخت و تولید

این تغییرات اساس باورها و مفروضات چندین هزار ساله همه انسان ها را درهم خواهد کوبید.

فنآوری زیستی و نانو

1 -انرژی خورشیدی ارزان: سیستم های انرژی خورشیدی به اندازه کافی ارزان می شوند تا به طور گسترده و فراگیر در دسترس

مردم کشورهای رو به توسعه و کمتر توسعه یافته و همچنین جوامع عقب مانده از لحاظ اقتصادی قرار بگیرند.

2 -رتباطات بی سیم برون شهری - روستائی: اتصال گسترده تلفنی و اینترنتی بدون نیاز به وجود یک زیرساخت شبکه سیمی

3 -دستگاه های ارتباطی برای دسترسی همه جائی به اطلاعات: دستگاه های ارتباطی و ذخیره اطلاعات - اعم از با سیم و بیسیم-

که دسترسی چالاک به منابع اطلاعاتی را در هر زمانی و هر مکانی میسر می سازند. این دستگاه ها که به طور یکپارچه با

پروتکل های ارتباطات و ذخیره داده کار می کنند ظرفیت های رو به افزایشی برای ذخیره نه تنها متن بلکه رسانه های فرامتنی و

اطلاعات لایه لایه ای به شکل تصویر، صدا، موسیقی، ویدئو، و فیلم خواهند داشت.

4 -محصولات اصلاح شده ژنتیکی: این غذاها به خاطر افزوده شدن ویتامین ها و دیگر ترکیبات مغذی ارزش غذائی بیشتری داشته

و از طریق سازگاری با شرایط محلی و نیز افزایش مقاومت در برابر آفت ها میزان برداشت آنها بیشتر و میزان آفت کش های به

کار رفته برای آنها کمتر است.

5 -دستگاه های آزمایش سریع: آزمایش هائی که به سرعت و گاهی اوقات همزمان انجام شده و نشان می دهند که آیا مواد

بیولوژیک مشخصی در جائی وجود دارند یا ندارند.

فنآوری های 2020

6 -فیلترها و کاتالیزور ها: تکنیک ها و دستگاه هائی که بدون نیاز به نیروی کار متخصص می توانند منابع آب محلی را به

.

سرعت تصیفه و از آلودگی ها پاک و قابل شرب کنند

7 -رسانش هدفمند دارو به سلول ها: داروهای هوشمندی که تومورها و عوامل بیماری زا در در بدن را هدف گیری کرده و بی

.

آنکه به بافت ها و سلول های سالم آسیب برسانند با بیماری ها مبارزه می کنند

8 -مسکن های ارزان و خودکفا: مسکن ها متکی به خود و استطاعت پذیر که مطابق شرایط محلی برای مردم سرپناهی فراهم می

.

کنند و نیز انرژی لازم برای گرما و سرما و آشپزی را تامین می کنند

9 -ساخت و تولید سبز: فرآیند های ساخت و تولید نوین که با رفع کامل یا کاهش شدید جریان های فاضلاب صنعتی ضروت

استفاده از مواد سمی را از بین می برند.

10 -برچسب گذاری محصولات تجاری و انسان ها با استفاده از تکنیک های شناسائی مبتنی بر فرکانس رادیوئی: کاربرد گسترده

برچسب های رادیوئی برای ردیابی محصولات تجاری از کارخانه ها تا مصرف کننده و همچنین ردیابی انسان ها و جابجائی های

آنها.

11 -خودروهای سوخت ترکیبی (هایبرید): خوردروهای قابل خرید در بازار عمومی که در سیستم قدرت آنها احتراق داخلی با دیگر

منابع قدرت ترکیب شده و در عین حال قادر به بازیافت انرژی تلف شده ترمز هستند.

فنآوری های 2020

12 -حسگر های فراگیر: حضور حسگرهای پیچیده در همه مکان های عمومی و وجود شبکه های حسگری داده ها برای مراقبت

آنی و لحظه به لحظه از محیط زندگی.

13 -مهندسی بافت سلولی: طراحی و مهندسی بافت های سلولی زنده برای پیوند زدن به افراد بیمار و نیازمند.

14 -روش های بهتر تشخیص پزشکی و جراحی: فنآوری های مرتبط با دقت زیاد در تشخیص بیماری و اثربخشی فوق العاده

بیشتر در عمل های جراحی بدون شکافتن بدن و با دوران نقاهت کوتاه تر.

15 -رایانه های پوشیدنی: ابزارهای رایانه ای که در انواع لباس یا دیگر وسائل همراه مانند کیف دستی یا جواهر آلات تعبیه می

شوند.

.

16 -رمزنگاری کوانتومی: روش های مبتنی بر مکانیک کوانتوم که اطلاعات را برای انتقال با امنیت رمزنگاری می کنند

فنآوری های 2020

فنآوری آموزش

• فنآوری های آموزشی ـ تفریحی، شامل برنامههای رایانه ای آه هم جنبه آموزشی و هم جنبه تفریحی دارند.

Education + Entertainment = Edutainment •

• امروزه تقریبا هیچ یک از فعالان بخش آموزش بازی های رایانه ای و واقعیت مجازی را بخشی از آینده خود نمی دانند و

حتی آنها را به عنوان یک فرصت یا تهدید تلقی نمی کنند. اما باید اذعان کرد که آنها اشتباه فکر می کنند. ما هر روزه شاهد

استقبال بیشتر از بازی ها به عنوان سکوئی برای نقد و آموزش بویژه توسط هنرمندان و مخترعان جوان هستیم. امروزه از

یک سو بسیاری از استعداد های خلاق به سمت طراحی و تولید بازی گرایش یافته اند و از سوی دیگر بسیاری از مخاطبان

که قبلا وقت خود را با دیگر انواع رسانه ها پر می کردند به سمت رسانه بازی جذب شده اند. یکی از نشانه های توجه به "

بازی های جدی" اهدای 8 میلیون دلار به ”دانشکده سینما و تلویزیون دانشگاه کالیفرنیای جنوبی “برای طراحی و تولید

دوره تحصیلات تکمیلی روایت و داستان سرائی با استفاده از بازی ها می باشد. در واقع تخصیص چنین اعتبار قابل توجهی

حاکی از آن است که هر روزه بر میزان "اعتبار و وجهه فکری- دانشگاهی" بازی ها افزوده می شود.

• VR واقعیت مجازی:فنآوری کلیدی آموزش در قرن جدید