فناوری بشر در سال ۲۰۳۲؛ از رایانه مغزی تا زنوبات‌ها

ما در حال حاضر در مراحل آغازین عصر تغییرات سریع به سر می‌بریم و شاهد بازسازی اعضای بدن، درمان‌های جدید برای بیماری‌ها، واقعیت افزوده، هوش مصنوعی، رابط انسان/رایانه، وسایل نقلیه خودران، رباتیک پیشرفته، ماشین‌های پرنده، محاسبات کوانتومی و شهر‌های هوشمند متصل به اینترنت هستیم. بدین ترتیب، دوره هیجان‌انگیزی را در پیش داریم.

با توجه به چنین پیشرفت‌هایی، منطقی است که فرض کنیم جهان تا سال ۲۰۳۲، در میان یک تحول دیجیتال و فیزیکی فراتر از انتظارات ما قرار بگیرد. اغراق نیست اگر بگوییم ما در آستانه پیشرفت‌های علمی و فناوری هستیم که نحوه زندگی و تعامل ما را تغییر خواهند داد.

عوامل بالقوه بسیاری وجود دارند که تأثیرات فناوری را تغییر می‌دهند و بر آینده تأثیر می‌گذارند. برخی از زمینه‌هایی که این عوامل بر آن‌ها تاثیر می‌گذارند را می‌توان در گروه‌های خاصی بررسی کرد.

محاسبات شناختی آینده

قدرت محاسباتی و قابلیت‌های مربوط به آن، به عنوان معیار اصلی رشد فناوری توسط آینده‌پژوهان در نظر گرفته می‌شود. افزایش توانایی محاسبه داده‌ها، بر پایه‌های حیاتی جامعه از جمله مراقبت‌های بهداشتی، امنیت، حمل و نقل، ارتباطات و انرژی به طور مستقیم تأثیر می‌گذارد. در سال ۲۰۳۲ احتمالا شاهد قدرت محاسباتی خواهیم بود که بسیار بیشتر از توانایی کنونی ما است.

در کنار محاسبات، هوش مصنوعی نیز وجود دارد. رابط انسان/رایانه می‌تواند ظرفیت، حافظه و قابلیت‌های مغز انسان را گسترش دهد.

"ری کورزویل" (Ray Kurzweil)، آینده‌پژوه گوگل، در کنفرانسی در مورد این که جهان در آینده چگونه خواهد بود، اظهار داشت که بشر، گستره هوش را میلیارد‌ها برابر خواهد کرد و قدرت محاسبات به طور متوسط هر دو سال، دو برابر می‌شود. وی افزود: مردم به زودی، کل مغز خود را روی رایانه آپلود خواهند کرد.

"ری کورزویل" (Ray Kurzweil)، آینده‌پژوه گوگل می‌گوید: مردم به زودی، کل مغز خود را روی رایانه آپلود خواهند کرد.

انتظار می‌رود که تا سال ۲۰۳۲، رایانه‌هایی با توانایی انجام دادن حجم بالایی از محاسبات در ثانیه وجود داشته باشند. تقویت محاسبات آینده، وابسته به هوش مصنوعی و ابزار‌های یادگیری ماشینی خواهد بود که عملکرد شناختی را بهبود می‌بخشند.

"دیو چاپلین" (Dave Choplin)، از پژوهشگران شرکت مایکروسافت می‌گوید: هوش مصنوعی در حال حاضر مهم‌ترین فناوری است که هر شخصی روی زمین می‌تواند کار کردن با آن را تجربه کند.

با پیشرفت‌های پشتیبانی‌شده توسط هوش مصنوعی، محاسبات آینده شامل تغییرات جالبی خواهند شد.

رایانه مغزی

علم در حال حاضر، پیشرفت‌های قابل توجهی در مورد رابط مغز/رایانه داشته است. این زمینه ممکن است تراشه‌های نورومورفیک و نقشه‌برداری از مغز را شامل شود.

رابط‌های مغز و رایانه به واسطه دستگاه‌های کمکی نوظهوری تشکیل می‌شوند که دارای حسگر‌های قابل کاشت هستند. این حسگرها، سیگنال‌های الکتریکی مغز را ثبت می‌کنند و آن سیگنال‌ها را برای هدایت دستگاه‌های خارجی به کار می‌برند.

در نهایت ممکن است این نانوتراشه‌ها در مغز ما کاشته شوند و به طور مصنوعی، توانایی‌های تفکر و استدلال انسان را تقویت کنند و ممکن است بتوانیم داده‌های هوشمند و منابع شناختی را تا سال ۲۰۳۲ در مغز خود آپلود کنیم. شاید این قابلیت خوبی نباشد، اما در هر صورت، رابط مغز/رایانه وارد شده است.

شرکت آمریکایی "برین گیت" (BrainGate) که در حوزه ابداع رابط‌های رایانه‌ای فعالیت دارد، طی پژوهش خود در سال ۲۰۲۱، از نخستین رابط بی‌سیم میان انسان و رایانه رونمایی کرد. این سیستم جدید بدون نیاز به سیم‌کشی فیزیکی یا اتصال به دستگاه رمزگشایی، سیگنال‌های مغزی کاربر را با وضوح کامل انتقال می‌دهد.

این فناوری، موارد استفاده گوناگونی دارد؛ از ذهن‌خوانی گرفته تا نانورباتیک زیستی. پژوهشی که با بودجه "آژانس پروژه‌های پژوهشی پیشرفتهٔ دفاعی آمریکا" یا "دارپا" (DARPA) انجام شده است، نشان می‌دهد که انسان با کمک یک تراشه مغزی می‌تواند گروهی از پهپاد‌ها را هدایت کند.

از آن زمان تاکنون، پژوهش‌ها و آزمایش‌های گوناگونی انجام شده و بدون شک، علم ترکیب شبکه‌های عصبی و هوش مصنوعی در مسیری است که توانایی‌های شناختی انسان را افزایش می‌دهد.

پژوهشی که با بودجه "آژانس پروژه‌های پژوهشی پیشرفتهٔ دفاعی آمریکا" یا "دارپا" (DARPA) انجام شده است، نشان می‌دهد که انسان با کمک یک تراشه مغزی می‌تواند گروهی از پهپاد‌ها را هدایت کند.

شرکت "دیپ‌مایند" (DeepMind)، در یک پروژه علمی تلاش کرده است تا محدودیت‌های موجود در این زمینه را از بین ببرد. این شرکت به توسعه برنامه‌هایی پرداخته است که می‌توانند حل هر مشکل پیچیده‌ای را بدون نیاز به آموزش نحوه حل کردن آن یاد بگیرند.

شرکت "نورالینک" (Neuralink) متعلق به "ایلان ماسک" (Elon Musk) نیز یک قدم به کاشت تراشه در مغز انسان نزدیک شده است و قصد دارد به زودی آزمایشات بالینی خود را آغاز کند. این شرکت که تراشه‌های قابل کاشت در مغز را تولید می‌کند، به طور رسمی اعلام کرده که آماده است تا نسل بعدی "رابط‌های مغز و رایانه" (BCIs) را آزمایش کند.

این شرکت پیشتر تراشه خود را روی میمون‌ها آزمایش کرد و گزارش داد که میمون‌ها با استفاده از تراشه‌های BCI در سرشان توانسته‌اند بازی‌های ویدیویی را انجام دهند.

آینده محاسبات به معنای واقعی کلمه، به گسترش ذهن خواهد پرداخت. این موضوع شامل محاسبات دیجیتال، محاسبات زیستی و محاسبات کوانتومی خواهد بود. در دهه آینده، محاسبات ممکن است رابط انسان و ماشین، ارتباط از طریق انتقال امواج نور و ایمپلنت برای آپلود اطلاعات را شامل شوند و رایانه‌ها ممکن است توانایی خودآموزی و تکرار را داشته باشند.

محاسبات کوانتومی

ما در حال فراتر رفتن از محاسبات قدیمی و رسیدن به عصر جدیدی موسوم به محاسبات کوانتومی هستیم. پیش‌بینی می‌شود که محاسبات کوانتومی با تأثیر بر چشم‌انداز هوش مصنوعی و تجزیه و تحلیل داده‌ها، شتاب حرکت به سوی آینده را افزایش دهند. قدرت و سرعت محاسبات کوانتومی به ما کمک می‌کند تا برخی از بزرگترین و پیچیده‌ترین چالش‌هایی را که با آن‌ها روبه‌رو هستیم، حل کنیم.

محاسبات کوانتومی هر ماه به هدف نزدیک‌تر می‌شوند و پیش‌بینی می‌شود که در دهه آینده به کاربرد‌های مفیدی برسند. بدین ترتیب، باید برای تغییر یافتن همه چیز‌هایی که تحت تاثیر رایانه‌های کوانتومی قرار دارند، آماده شویم و آماده باشیم تا آن‌ها همه چیز را تغییر دهند.

پژوهشگران شرکت آمریکایی "گارتنر" (Gartner)، در مورد این موضوع گفتند: استفاده از محاسبات کوانتومی برای بررسی داده‌ها ضرورت دارد تا بتوان همه مراحل ممکن را به طور همزمان حفظ کرد.

محاسبات بیولوژیکی

در مورد محاسبات بیولوژیکی نیز می‌توان گفت که ما در حال نزدیک شدن به آن‌ها هستیم. برای نمونه، پژوهشگران آمریکایی در بررسی جدیدی تلاش کردند تا سلول‌های باکتریایی را به رایانه بیولوژیکی تبدیل کنند. همچنین، پژوهش‌های جدید می‌توانند انتقال مستقیم داده‌ها را از رایانه به سلول‌های زنده فعال کنند.

ذخیره‌سازی همه داده‌های محاسباتی نیز شکل جدیدی به خود می‌گیرد. به عنوان نمونه، ذخیره DNA در باکتری‌های زنده، گامی در زمینه ذخیره داده‌ها در DNA است. پژوهشگران "دانشگاه کلمبیا" (Columbia University)، روشی را برای ذخیره‌سازی داده‌ها ابداع کرده‌اند که به ذخیره DNA در باکتری‌های زنده می‌پردازد.

آن‌ها درباره این پژوهش توضیح دادند: این روش، یک چارچوب را برای ذخیره‌سازی داده‌های دیجیتال و تبدیل کردن آن‌ها به داده‌های بیولوژیکی ایجاد می‌کند و توانایی ما را برای تبادل اطلاعات ارتقا می‌دهد.

پژوهشگران "دانشگاه کلمبیا" (Columbia University)، روشی را برای ذخیره‌سازی داده‌ها ابداع کرده‌اند که به ذخیره DNA در باکتری‌های زنده می‌پردازد.

مغز روی تراشه

پیشرفت‌های جالب زیادی در این زمینه وجود دارند؛ از جمله فناوری محاسباتی که مغز انسان را تقلید می‌کند. پژوهشگران در حال حاضر، یک تراشه الکترونیکی ساخته‌اند که هوش مصنوعی را به کار می‌برد تا از روشی تقلید کند که مغز انسان به واسطه آن، اطلاعات بصری را پردازش می‌کند.

یکی از این پژوهش‌ها، ابداع یک مغز کوانتومی مبتنی بر یک ماده هوشمند را نوید می‌دهد که به واسطه تغییر فیزیکی خود، یاد می‌گیرد. فیزیک‌دانانی که روی این فناوری موسوم به "مغز کوانتومی" (quantum brain) کار می‌کنند، گام مهمی برداشته‌اند.

پژوهشگران "دانشگاه رادبود" (Radboud University) هلند، در این پژوهش نشان داده‌اند که می‌توانند شبکه‌ای از اتم‌ها را الگوبرداری کنند، آن‌ها را به هم متصل کنند و از رفتار مستقل نورون‌ها و سیناپس‌ها در مغز تقلید کنند.

پژوهشگران در مورد این مغز کوانتومی گفتند: با توجه به تقاضای روزافزون جهانی برای ظرفیت محاسباتی، مراکز داده بیشتری لازم است که همگی ردپای رو به رشدی از خود بر جا می‌گذارند. واضح است که ما باید راهبرد‌های جدیدی را برای ذخیره و پردازش اطلاعات به روشی کارآمد پیدا کنیم.

شرکت سامسونگ امیدوار است بتواند مغز انسان را روی شبکه‌هایی از تراشه سه‌بعدی کپی کند؛ اگرچه فناوری مورد نیاز برای این کار فاصله زیادی تا تحقق دارد. شرکت سامسونگ باور دارد که به راه بهتری برای توسعه تراشه‌های شبیه به مغز رسیده است و این راه، قرض گرفتن ساختار‌های موجود در مغز است.

سلامت و پزشکی

وقتی حوزه‌هایی را بررسی می‌کنیم که بیشتر تحت تأثیر پیشرفت‌های فناوری و علم قرار می‌گیرند، پزشکی و سلامت بلافاصله به ذهن وارد می‌شوند. حوزه‌های سلامت و پزشکی تا سال ۲۰۳۲، شاهد رشد عمیق نوآوری‌های فناوری خواهند بود.

پیشرفت‌های متعدد در درمان‌های ضد پیری می‌توانند طول عمر و کیفیت زندگی ما را افزایش دهند. همچنین، شاهد ظهور پزشکی دقیق با بمب‌های هوشمند آنتی‌بیوتیک و نانودرمان‌های هدفمند، ایمپلنت‌ها و اندام‌های پروش یافته در آزمایشگاه و همچنین، دستاورد‌ها و بینش‌های جدیدی در پزشکی عصبی خواهیم بود.

"دیویا چندلر" (Divya Chandler)، متخصص بیهوشی و عصب‌شناس "دانشگاه سینگولاریتی" (Singularity University) آمریکا، استفاده از فناوری ویرایش ژن کریسپر و سلول‌های بنیادی را در حوزه علوم اعصاب توضیح داد. وی در این باره گفت: ما سیم‌کشی مجدد مغز از درون به بیرون را آغاز کرده‌ایم. ما در واقع در حال تصحیح کردن بیماری‌ها هستیم؛ حتی پیش از اینکه خود را نشان دهند.

"دیویا چندلر" (Divya Chandler)، متخصص بیهوشی و عصب‌شناس "دانشگاه سینگولاریتی" (Singularity University) آمریکا می‌گوید: ما سیم‌کشی مجدد مغز از درون به بیرون را آغاز کرده‌ایم. ما در واقع در حال تصحیح کردن بیماری‌ها هستیم؛ حتی پیش از اینکه خود را نشان دهند.

پژوهشگران دانشگاه سینگولاریتی، این موضوع را بررسی کرده‌اند که فناوری‌های نوظهور چگونه به ما امکان می‌دهند تا درون مغز انسان را بررسی کنیم. چندلر طی مصاحبه خود، نحوه استفاده از فناوری ویرایش ژن کریسپر و سلول‌های بنیادی را در علوم اعصاب توضیح داد.

فناوری ویرایش ژن، بسیار امیدوارکننده است. فناوری نسل بعدی ویرایش ژن، دانشمندان را قادر می‌سازد تا دقیقا ژن‌های غیرطبیعی بسیاری از ارگانیسم‌ها را هدف قرار دهند و آن‌ها را جایگزین کنند.

"فئودور اورنوف" (Fyodor Urnov)، متخصص ویرایش ژن در "دانشگاه کالیفرنیا، برکلی" (UC Berkeley) گفت: تصور کنید خودرویی دارید که لاستیک آن پنچر شده است. ژن‌درمانی مانند به کار گرفتن چرخ پنجم و گذاشتن آن در قسمتی از خودرو و امیدواری به کار کردن آن است. ویرایش ژن، پنچری لاستیک را می‌گیرد.

تا سال ۲۰۳۰، فناوری کریسپر علیه بیماری‌ها و اختلالات ژنتیکی مورد استفاده قرار خواهد گرفت. "گونش تیلور" (Günes Taylor)، پژوهشگر حوزه ژنتیک "موسسه فرانسیس کریک" (Francis Crick Institute) لندن گفت: این فناوری احتمالا می‌تواند بر هر مشکل پزشکی که ما درک می‌کنیم، تأثیر بگذارد. اگر بدانیم چه اشتباهی رخ داده است، می‌توانیم از این روش برای رفع آن استفاده کنیم.

جامعه پزشکی تا سال ۲۰۳۲ احتمالا قادر به کاشت دستگاه‌هایی مانند چشم‌های بیونیک و کلیه‌های بیونیک یا اندام‌های مصنوعی پرورش‌یافته و بازسازی‌شده انسان خواهد بود. بیونیک پزشکی، یک رشته نوظهور است و اکنون در مراحل ابتدایی ابداع نمونه‌های مصنوعی اندام حیاتی مانند قلب، کلیه‌ها، ریه‌ها، کبد، چشم‌ها و پانکراس به سر می‌برد.

پژوهشگران اخیرا از فناوری برای چاپ زیستی کلیه‌های مینیاتوری انسان در آزمایشگاه استفاده کرده‌اند. آن‌ها امیدوارند که این پیشرفت، به ایجاد سایر اعضای قابل تعویض بدن تا سال ۲۰۳۲ کمک کند.

دکتر "چارلز کندی" (Charles Kennedy)، مدیرعامل اجرایی شرکت "بلو اکس" (Blue Ox) گفت: بسیاری از روش‌های پزشکی دقیق، قابلیت پیشگیری از بیماری را دارند و می‌توانند به صرفه‌جویی در هزینه‌ها و بهبود نتیجه درمان بیمار کمک کنند.

حوزه جدیدی از پزشکی موسوم به زیست‌شناسی مصنوعی، گروهی از ارگانیسم‌ها یا سیستم‌های بیولوژیکی را در یک فضای آزمایشگاهی ایجاد می‌کند که در طبیعت یافت نمی‌شوند و می‌توانند به ما در درک بهتر و مقابله با بیماری‌ها کمک کنند.

زیست‌شناسی مصنوعی، ترکیبی از زیست‌شناسی و شاخه‌های گوناگون مهندسی مانند برق، ریاضی، مکانیک و رایانه است که توانایی بیشتری را برای درک و دستکاری سیستم‌های بیولوژیکی یا ایجاد شکل جدیدی از زندگی فراهم می‌کند.

فناوری‌های نوظهور پزشکی و زیستی، به تکامل درونی کمک می‌کنند. الکترونیک، ماشین‌آلات و الگوریتم‌ها به درک عمیق‌تر در مورد انسان کمک می‌کنند.

در دهه آینده، احتمالا شاهد ایجاد پایگاه داده جدیدی خواهیم بود که از داده‌های اطلاعاتی در حال تکامل درباره سلامتی یا بیماری ساخته شده‌اند. دانش انسان سالانه به طور تصاعدی در حال گسترش است و تا سال ۲۰۳۲ بسیار بیشتر از آنچه اکنون داریم، خواهد بود.

در دهه آینده، احتمالا شاهد ایجاد پایگاه داده جدیدی خواهیم بود که از داده‌های اطلاعاتی در حال تکامل درباره سلامتی یا بیماری ساخته شده‌اند.

در مورد پیشرفت‌های فناوری در مراقبت از بیمار، پزشکان توانایی‌های جدیدی برای نظارت و درمان از راه دور بیماران خواهند داشت که به نفع مناطق دورافتاده و کشور‌های فقیرتر خواهد بود. همچنین، زخم‌ها با سیستم‌های جراحی رباتیک و روش‌های جدید ترمیم خواهند شد.

فناوری‌های پوشیدنی همراه با پزشکی از راه دور، بر سلامت ما نظارت می‌کنند. همچنین، تجزیه و تحلیل داده‌های به دست آمده از محاسبات پیشرفته، با شناسایی بهترین روش‌ها در درمان و تجویز دارو‌های بیماران و همچنین پیش‌بینی گسترش آنفلوانزا و کمک به کاهش همه‌گیری‌ها، پتانسیل بهبود مراقبت‌های بهداشتی را خواهد داشت.

خودکارسازی

تا سال ۲۰۳۲، تقریبا همه وسایل حمل و نقل از جمله خودروها، هواپیماها، قطار‌ها و هواپیما‌های بدون سرنشین، قابلیت‌های خودران خواهند داشت. در سال ۲۰۲۱، یک استارتاپ انگلیسی موسوم به "eVTOL"، نخستین نمونه خودروی پرنده خود را با موفقیت آزمایش کرد و انتظار دارد که این خودروی پرنده تا سال ۲۰۲۸ آماده شود.

تخمین زده می‌شود که تا سال ۲۰۳۰، از هر ۱۰ خودرو، یک خودرو خودران خواهد بود. بسیاری از وسایل نقلیه امروزی، به سیستم‌های پیشرفته کمک راننده مجهز هستند که از فناوری‌های حسگر مانند رادار و لیدار برای تشخیص اجسام استفاده می‌کنند و با هر نسل، پیچیده‌تر می‌شوند.

ظهور فناوری‌های ۵ G برای فعال‌سازی هوش مصنوعی و قابلیت‌های تحلیلی در خودرو‌های خودران و موفقیت در استفاده از وسایل نقلیه خودران بسیار مهم است. لازم به ذکر است که مشکلات نظارتی و زیرساختی برای مقابله با عملکرد کامل وسایل نقلیه خودران، فراتر از محدودیت‌های حوزه فناوری نیز وجود دارند، اما ممکن است این مشکلات به تدریج از بین بروند.

امداد و نجات

ربات‌ها کاربرد‌هایی برای تولید، ساخت و ساز، پزشکی، امنیت و اکتشاف زمین، اقیانوس‌ها و فضا خواهند داشت. همچنین، آن‌ها کاربرد‌هایی به عنوان دستیار شخصی خواهند داشت و برای کمک به عملیات امداد و نجات در آتش‌سوزی‌ها، طوفان‌ها و سایر بلایای طبیعی استفاده خواهند شد. آن‌ها یقینا در آینده، نقش مهمی در تولید و صنایع گوناگون خواهند داشت.

پیشرفت سریع فناوری‌های مربوط به هوش ماشینی، اتصال و کنترل، قابلیت‌ها و دامنه کاربرد ربات را افزایش می‌دهد و در عین حال، تعامل انسان با ربات را ساده می‌کند. در میان نوآوری‌های امیدوارکننده، هوش مصنوعی به ربات‌ها امکان می‌دهد تا موقعیت‌های بدون نظارت و غیرمنتظره را مدیریت کنند.

هوش جمعی، انعطاف‌پذیری ربات‌های سیار را برای اشتراک‌گذاری و تغییر وظایف افزایش می‌دهد. سیستم‌های تصویربرداری نیز قدرت تجزیه و تحلیل و داشتن حرکات مستقل را افزایش می‌دهند.

ربات‌ها دارای ظرفیت قوی برای تکامل بخشیدن به عملکرد انسان خواهند بود و این یک پیشرفت بزرگ در ظرفیت حسی ربات‌ها به شمار می‌رود. آن‌ها به تدریج، حس لامسه خواهند داشت و قابلیت‌های آن‌ها در آینده بیشتر رشد خواهند کرد.

زنوبات‌ها

اخیرا گروهی متشکل از متخصصان و دانشمندان حوزه رباتیک، دستورالعمل خود را برای ساختن یک نوع جدید از ربات موسوم به "زنوبات‌ها" (xenobots) منتشر کردند که از سلول‌های بنیادی تشکیل می‌شوند. یکی از دانشمندان، این پروژه را نه تنها ابداع یک ربات، بلکه نوع جدیدی از مصنوعات و یک موجود زنده و قابل برنامه‌ریزی توصیف کرد.

اگرچه زنوبات‌ها به عنوان ربات‌های زنده قابل برنامه‌ریزی توصیف می‌شوند، اما در واقع کاملا ارگانیک هستند و از بافت زنده ساخته می‌شوند. اصطلاح ربات به این دلیل استفاده می‌شود که زنوبات‌ها را می‌توان در شکل‌های گوناگون پیکربندی و برنامه‌ریزی کرد تا اشیای خاصی را هدف قرار دهند.