2020 پایان یک دهه تلاش دانشمندان/ از پیوند موفق صورت تا رصد امواج گرانشی در فضا

گروه فناوری خبرگزاری آنا- نوید فرخی: در دهه اخیر پیشرفت‌ها و رویدادهای چشمگیری در زمینه‌های گوناگون همچون فیزیک، ژنتیک، پزشکی، باستان‌شناسی و فناوری و... محقق شد. برخی از این رویدادها مبتنی بر پیشرفت‌های فناوری بودند و برخی دیگر ناشی از اکتشافات علمی، اما نقطه مشترک تمام آنها این بود که در حوزه خود نقطه عطفی محسوب می‌شدند. معرفی تعداد انگشت‌شماری از این رویدادها کار دشواری است، بنابراین موارد برگزیده، به معنی انکار اهمیت و ارزش سایر تلاش‌های علمی که در این دهه صورت پذیرفتند نیست. در این گزارش مروری بر برخی از برجسته‌ترین اتفاق‌های علمی دهه اخیر خواهیم داشت. 

1. بوزون هیگز

در سال 2012 پس از چهار سال تلاش هزاران نفر و به کارگیری بزرگترین ماشین‌های جهان، فیزیکدانان ذرات در آزمایشگاه سرن از کشف بوزون هیگز خبر دادند. این ذره به توضیح چرایی جرم ذرات در جهان کمک می‌کند و کشف آن مدل استاندارد فیزیک ذرات را تکمیل کرده است.

برطبق نظریه هیگز، صرف‌نظر از اینکه در اطراف‌تان جرمی وجود داشته باشد یا نه، در همه جا «میدان هیگز» وجود دارد. برای مثال از نظر یک ماهی در آکواریومی پرآب ممکن است به جز نقطه‌ای که خود حضور دارد، بقیه فضای آکواریوم خالی به نظر برسد، اما ما می‌دانیم که تمام نقاط درون آکواریوم از مولکول‌های آب یا H2O پر شده است. میدان هیگز هم کمابیش به همین شکل همه جا را پر کرده است با این تفاوت گیتی به جای مولکول‌های آب، از ذره‌ای بنیادی به نام بوزون هیگز تشکیل شده است و فیزیکدانان برخورددهنده هادرونی بزرگ مرکز سرن در مارس ۲۰۱۳ خبر کشف ذره بوزون هیگز(معروف به ذره خدا) را رسماً اعلام کردند.

2. کریسپر

در سال 2012 از عامل بالقوه و نهان مهندسی ژنتیک برای ویرایش  DNA با استفاده از سیستم ارزان و آسان کریسپر(CRISPR) رمزگشایی شد.کریسپر نوعی سیستم ایمنی است که کشف DNA ویروس و نابودی‌ آن را ممکن می‌سازد. پروتئین سیستم کریسپر امکان جستجو، قطع کردن و حذف DNA ویروس را داراست. مهمترین مسئله در مورد کریسپر این است که دانشمندان به کمک آن می‌توانند در DNA تغییر ایجاد کنند.

در سال 2018 پژوهشگران دانشگاه شنژن چین از موفقیت آزمایش جایگزین کردن ژن CCR5 خبر دادند. CCR5 ژنی است که توسط ویروس HIV  مورد استفاده قرار می‌گیرد. محققان چینی از روش پیشرفته CRISPR/Cas9 برای جداسازی DNA و جایگزینی با یک توالی جدید استفاده کردند. انتشار خبر به کارگیری این فناوری در سلول‌های دو نوازد به نام‌های «لولو» و «نانا» توسط دانشمندی در چین، موجی از انتقادات را برانگیخت.   

3. امواج گرانشی

هنگامی که آلبرت انیشتین برای اولین بار نظریه نسبیت عام را در سال 1915 منتشر کرد، احتمالاً تصور نمی‌کرد که 100 سال بعد، ستاره‌شناسان پیش‌بینی‌های این تئوری را با پیچیده‌ترین ابزارهای ساخته شده توسط بشر آزمایش کنند. آلبرت انیشتین مدعی شد که فضا-زمان توسط موج‌های عجیبی موسوم به امواج گرانشی مغشوش شده است.

دقیقاً یک قرن بعد، دانشمندان در رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری(LIGO) اعلام کردند که سرانجام این امواج را در حین ساطع شدن از یک جفت سیاه چاله در حال ادغام، کشف و مکان‌یابی کرده‌اند. امواج گرانشی چین‌های کوچکی در تارو پود کائنات هستند و مانند امواج متلاطم  در اقیانوس‌ها، انرژی را در کیهان جابجا می‌کنند. رویدادهای بزرگ نجومی همچون ابرنواختر می‌توانند موج گرانشی تولید ‌کنند مثل زمانی که آبی را درون یک حوض هم بزنید و در اثر آن، موج‌های کوچکی به اطراف پخش شود.

4. یادگیری عمیق آلفاگو

فناوری‌های کامپیوتری این دهه تحت سلطه پیشرفت‌های هوش مصنوعی بود، اما نقطه اوج موفقیت هوش مصنوعی، را می‌توان برنامه AlphaGo دانست. نرم‌فزاری که توسط شرکت هوش مصنوعی گوگل(DeepMind) توسعه یافت و سال 2016 در بازی رومیزی گو(Go) در یک بازی خیره کننده 4-1، یکی از برجسته‌ترین بازیکن این رقابت یعنی لی سدل(Lee Sedol) را شکست داد.

بازی گو برای کامپیوترها بسیار دشوارتر از بازی‌هایی مثل شطرنج است و تا پیش از این استفاده از روش‌های هوش مصنوعی مانند هرس کردن آلفا-بتا(Alpha–beta pruning)، پیمایش درخت(Tree traversal) و جستجوی کاشف(Heuristic) به دلیل وجود فاکتور بزرگ شاخه‌بندی باعث عدم موفقیت در آموزش ماشین می‌شد. گوگل براساس روش یادگیری عمیق مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی، ۳۰ میلیون حرکت آزمایشی را به آلفاگو آموزش داد. یادگیری عمیق در هوش مصنوعی به زودی در زمینه‌های گوناگونی به کار خواهد رفت و تغییرات اساسی را فراهم خواهد آورد.

5. دنیسووا

در سال 2010 محققان از کشف یک استخوان انگشت انسان خبر دادند که از نظر ژنتیکی هم از انسان خردمند و هم نئاندرتال متمایز بود و داستان ریشه‌یابی اجداد ما را پیچیده‌تر کرد. آنها نام این گونه جدید را انسان‌تبار دنیسووا(Denisovan) گذاشتند.

دنیسووا نام غاری در سیبری روسیه است که استخوان در آنجا پیدا شد. اکتشافات بعدی در غار شامل بقایای بیشتری از این افراد مرموز بود، از جمله بقایای یک دو رگه با مادری نئاندرتال و پدری دنیسووایی که در سال 2018 یافت شد. تجزیه‌و‌تحلیل ژنتیکی همچنین نشان می‌دهد که امروزه افرادی وجود دارند که دارای DNA دنیسووایی باشند.

6. برتری کوانتومی

تلاش‌ها برای توسعه کامپیوترهای کوانتومی در این دهه به تدریج افزایش یافت و با اعلام برتری کوانتومی توسط گوگل در سال 2019 به اوج خود رسید. اولین کامپیوتر کوانتومی قادر به انجام محاسباتی است که هیچ ابرکامپیوتر دیگری روی زمین قادر به انجام آن نیست. در کامپیوترهای کوانتومی نیز مثل کامپیوترهای دیجیتالی از واحدی پایه(بیت) استفاده می‌شود. در کامپیوترهای کلاسیک هر بیت با صفر و یک پر می‌شد اما واحد پایه در کامپیوترهای کوانتومی پیچیده‌تر است و هر کیوبیت هم‌ارز با نقطه‌ای سه‌بعدی در فضایی کروی است.

اهمیت «برتری کوانتومی» آنجا آشکار می‌شود که پردازش دیجیتالی فاقد توان عملیاتی بهینه برای حل تمام مسائل است. برای مثال اجرای یک عملیات پیچیده با فناوری پردازشی آنالوگ در دهه شصت میلادی روزها طول می‌کشید اما ترانزیستور این فرایند را به چند ثانیه تقلیل داد و حالا کوانتوم چنین کاری را با ترانزیستورها و مدار مجتمع سنتی خواهد کرد.

7. پروکسیما قنطورس بی

در این دهه رویدادهای نجومی بزرگی رخ داد. در آغاز دهه 2010 حدود 450 سیاره خارج از منظومه شمسی شناخته می‌شد. اما اکنون به لطف پیشرفت‌های سخت‌افزاری و نرم‌افزاری در حوزه نجوم، این تعداد به بیش از 4000 سیاره رسیده است. در این بین، احتمالاً مهمترین سیاره کشف شده پروکسیما قنطورس بی در سال 2016 است. 

پروکسیما-بی نزدیک‌ترین سیاره فراخورشیدی شناخته‌شده است که در فاصله 4.2 سال نوری از زمین قرار دارد. این سیاره را به‌طور بالقوه قابل زیستن می‌پندارند. دانشمندان پروکسیما-بی را با استفاده از روش سرعت شعاعی(Radial velocity) کشف کردند. اگر با فناوری‌های فعلی بخواهیم به سمت سیاره پروکسیما قنطورس بی حرکت کنیم 6300 سال بعد خواهیم رسید(تازه این نزدیک‌ترین سیاره فراخورشیدی به ماست).

8. پیوند صورت

پیوند صورت یک روش پزشکی برای جایگزینی تمام یا بخشی از صورت یک فرد با استفاده از بافت اهداکننده است. این عمل می‌تواند شامل پیوند پوست صورت، بینی، لب‌ها، عضلات حرکتی، اعصاب احساس و... باشد. هر چند در حال حاضر گیرنده پیوند صورت برای سرکوب سیستم ایمنی بدن، باید به صورت مادام‌العمر  از دارو استفاده کند، اما انجام عمل‌های متعدد نویدبخش به  نظر می‌رسد.

اولین پیوند کامل صورت در سال 2010 انجام شد. طی این عمل، یک کشاورز اسپانیایی که به طور تصادفی به خود شلیک کرده بود و صورتش کاملا متلاشی شده بود(در حقیقت فقط کره چشم و زبانش سالم مانده بود)، در یک عمل 24 ساعته  تمام صورت خود را از فردی متوفی دریافت کرد. در حال حاضر پیوند کامل صورت در نقاط مختلف جهان انجام می‌گیرد.

انتهای پیام/