فناوري اطلاعات و فناوري هاي نوين (نانوتكنولوژي ، بيوتكنولوژي)

[Y@SiN]

فناوري اطلاعات حاصل انقلاب اطلاعات است . در مقايسه ي اين انقلاب با پديده هاي مشابه در تاريخ ( انقلاب كشاورزي و انقلاب صنعتي ) متوجه تفاوتي بسيار اساسي بين آنها خواهيم شد .
انقلاب اطلاعات ، برخلاف ساير انقلاب ها كه « فن محور » بوده و مستقيماً منجر به توليد كالا مي شوند ، انقلابي است « سبك محور » و پيش از توليد ، روشي براي كنترل گردش اطلاعات در سازمان ها و بگارگيري آنها براي تسهيل امر توليد و افزايش سود ارائه مي دهد . فناوري اطلاعات زماني اهميت يافت كه در سازمان ها انفجار اطلاعاتي رخ داد و بكارگيري اين فناوري ، از يك مزيت تشريفاتي به يك التزام و مزيت رقابتي تبديل شد .
اصولاً با توجه به تأثير انقلاب اطلاعات ، فناوري اطلاعات سبك و روش هايي را براي سازماندهي اطلاعات ، با استفاده از فناوري هاي موجود ارائه مي دهد . از اين رو مبحث فناوري براي متخصصين اين رشته ، اهميت و جايگاه بسيار استراتژيكي را داراست .
در اين تاپيك ، مي خواهيم به نقش فناوري هاي نوين(نانوتكنولوژي ، بيوتكنولوژي) بر فناوري اطلاعات و بالعكس بپردازيم .

[Y@SiN]

فناوري نانو
در سال 1965 فردي به اسم « مور » پيش بيني كرد كه تعداد ترانزيستورهاي موجود در يك ريز پردازنده تقريباً هر 18 ماه دو برابر خواهد شد . اين پيش بيني ، پس از اختراع فناوري هايي مثل cmos به طرز شگفت آوري درست از آب در آمد .
ولي در حال حاضر تحليلگران از ادامه ي اين روند ترديد دارند . به عقيده ي ايشان ، اين فرايند كوچك سازي بالأخره در جايي متوقف خواهد شد . مگر اينكه دانشمندان به فكر روش ها و فناوري هاي جديدي براي ادامه ي اين روند باشند . با پيشرفت نانو فناوري ، اميد اين را داريم كه در آينده نه تنها بتوانيم اين مشكل را حل كنيم ، بلكه حتي از سد قانون مور نيز بگذريم .



هم اكنون يكي از بهترين فناوري هايي كه براي توليد ترانزيستورها و مدارهاي مجتمع داريم ، فناوري cmos مي باشد . ولي اين فناوري نيز در مورد فرايند كوچك سازي محدوديت هايي دارد :

پيش بيني مي شود كه در ترانزيستورهاي اثر ميداني cmos با ولتاژتغذيه ي يك ولت ، به طول كانال حدوداً 30 نانومتر و ضخامت اكسيد تقريباً 1.5 نانومتر دست يافت .
با افزايش تعداد ترانزيستورهاي مجتمع در ريزپردازنده ها ، ترانزيستورهايي كه از بين مي روند افزايش يافته و درنتيجه خطاي سيستم بالا مي رود .
با افزايش تعداد ترانزيستورها طول سيم هاي مورد استفاده افزايش و قطر آنها كاهش مي يابد و اين دو پديده منجر به افزايش مقاوت الكتريكي مدار مي گردد .
با كوچكتر كردن ترانزيستورها ، ضخامت عايق كاهش يافته و در نتيجه ظرفيت الكتريكي آنها افزايش مي يابد .
تأخير يك مدار الكتريكي متناوب كه برابر است با حاصلضرب مقاومت در ظرفيت الكتريكي ، با افزايش اين دو مؤلفه بالا رفته و تهايتاً سرعت محاسباتي سيستم كمتر مي شود .

اگر در اين مورد ، مجموعه ي فناوري هاي جديد مبتني بر نانو را « نانوالكترونيك » بناميم ، تجهيزات ايجاد شده با اين فناوري منجر به توليد نسل جديدي از رايانه ها خواهد شد كه به آنها « نانوكامپيوتر » اطلاق مي گردد .

[Y@SiN]

نانوكامپيوترها
پيشرفت هايي كه در سايه ي فناوري نانو در دهه هاي اخير حاصل شده ، روش ها و فناوري هاي جديدي را براي طراحي و توليد قطعات الكترونيكي و سخت افزارهاي كامپيوتري ايجاد كرده است . اين فناوري ها منجر به توليد نسل جديدي از كامپيوترها ، بنام « نانو كامپيوترها » گشته است . در ادامه به بحث در مورد دو نسل مهم از اين كامپيوترها خواهيم پرداخت ؛ نانو كامپيوترهاي dna و نانو كامپيوترهاي كوانتومي .

[Y@SiN]

نانوكامپيوترهاي dna
دسته اي از اكتشافات 50 سال اخير ، قابليت بالاي سلول هاي زنده در نگهداري و پردازش اطلاعات را آشكار ساخته است . ما به اين مطلب پي برده ايم كه اطلاعات وراثتي و دستورالعمل هاي لازم براي اجراي صحيح وظايف سلولي به طور ديجيتالي در ژن ها ذخيره مي شوند .
پردازش و ذخيره ي اطلاعات در سيستم هاي زيستي ، از بسياري جهات ، كارآمدتر از سيستم هاي سيليكوني الكترونيكي - ديجيتالي است ( از جمله تراكم اطلاعات و مصرف انرژي ) . با توجه به اين واقعيت كه هر سي سي dna حدوداً 2 به توان 60 بيت اطلاعات را در خود نگهداري مي كند ، مي توان گفت كه نانوكامپيوترهاي dna جايگزين مناسبي براي رايانه هاي امروزي در برخي كاربردها به حساب مي آيند . در حال حاضر متخصصان به تكنيك هايي براي خواندن ، بريدن و كپي كردن اطلاعات دست يافته اند و مي توانند با كنار هم قرار دادن تكه هاي مختلف مولكول dna الگو هاي ژنتيكي دلخواه را ايجاد كنند .
قابليت اجراي موازي تعداد زيادي محاسبه در اين كامپيوترها ( حدوداً 10 به توان 6 محاسبه بطور همزمان ) ، از جمله مزيت هاي آنها نسبت به رايانه هاي سيليكوني است . همچنين ، اخيراً پيشرفت هايي در اين زمينه صورت گرفته كه امكان آشكار سازي خروجي فطعات مبتني بر فناوري dna به صورت الكتريكي را فراهم مي كند . بنابراين اميد اين ار داريم كه در آينده اي نزديك از اين نوع كامپيوترها براي مسائل بيولوژيك استفاده كنيم .

[Y@SiN]

نانوكامپيوترهاي كوانتومي
« ريچارد فاينمن » از فيزيكدانان مشهور قرن بيستم و از بانيان فناوري نانو ايت . لقب « پدر علم نانو » را به وي نسبت مي دهند . او اولين كسي بود كه پيشنهاد بكارگيري « مكانيك كوانتومي » را براي الگوريتم هاي محاسباتي داد . سيستم هاي كوانتومي مي توانند بسيار كوچكتر و با توان مصرفي پايين تر از كامپيوترهاي امروزي طراحي شوند . به عنوان مثال ، عمل خواندن و نوشتن در كامپيوترهاي امروزي به جرياني از 106 تا 109 الكترون نياز دارد ؛ درحاليكه اين عمل در سيستم هاي كوانتومي تنها با يك الكترون قابل اجرا است .
در كامپيوترهاي سيليكوني ،حالات ديجيتالي را با ولتاژ يك سيم نشان مي دهند (0 براي ولتاژ كمتر و 1 براي ولتاژ بيشتر ) . ولي اين حالات را با روشهاي ديگري نيز مي توان نشان داد . مثلاً با حالات يك اتم هيدروژن ؛ حالت پايه معادل با 0 منطقي و يكي از حالات برانگيخته معادل با 1 منطقي . به هر بيت در سيستم كوانتومي ، يك « كوانتوم بيت » گفته مي شود .
طبق قوانين مكانيك كوانتومي ، هر كوانتوم بيت علاوه بر دو حالت مذكور ، يك ابر حالت را نيز مي تواند اختيار كند ( هر تركيب خطي از دو حالت مذكور ) . به عبارتي ديگر هر كوانتوم بيت ، برخلاف بيت هاي معمولي ، سه حالت دارد .
از آنجاييكه سيستم هاي كوانتومي امكان نگهداري اطلاعات چند گانه را دارند ، پيش بيني مي شود كه بتوانند يك ميليون محاسبه را به طور همزمان اجرا كنند . ولي چون اين كامپيوترها وابسته به پديده هاي كوانتومي اند ، شديداً ناپايدار و آسيب پذير در مقابل نويز مي باشند . به همين جهت به يك سيستم اصلاح خطا نياز دارند .
نانوكامپيوترهاي كوانتومي در حال حاضر در مراحل مقدماتي تحقيقات قرار دارند و هنوز راه درازي را پيش رو دارند .

[Y@SiN]

آثار نانوكامپيوترها بر فناوري اطلاعات
نانوكامپيوترها نسل جديدي از رايانه ها خواهند بود كه دو ويژگي مهم زير را به همراه خواهند داشت : سرعت و ابعاد بسيار ريز .
اهميت اين مؤلفه ها به حدي است كه حتي تصور كابردهاي آنها در آينده نيز غير ممكن به نظر مي رسد . اين فناوري ها منجر به ايجاد فناوري هاي جديد اطلاعاتي خواهند شد كه كاربرد سيستم هاي اطلاعاتي را در حوزه هاي نوين فراهم نموده و در حوزه هاي موجود گسترش خواهند داد ( يعني ، علاوه بر گسترش و كاراتر كردن كاربردهاي فعلي ، كاربردهاي جديدي را نيز براي سيستم هاي اطلاعاتي مطرح خواهند كرد ) .
مثلاً تصور كنيد چند نانوكامپيوتر dna در داخل بدن انسان تعبيه كرده و با استفاده از شبكه هاي نوروني آنها را بهم متصل كنيم ( دقيقاً همانند آنچه كه در سازمانهاي تجاري امروزي انجام مي شود . با ايجاد يك شبكه بين چند كامپيوتر و طراحي يك سيستم اطلاعاتي براي سازمان ، گردش مفيدتر و سريع تر اطلاعات را براي اطلاع رساني كارآمدتر و حتي كاربردهاي پيشرفته ي تجاري بكار مي گيريم ) . چنين سيستم هاي اطلاعاتي ، در سطوح حداقل كاربردي ، مي توانند براي كنترل سلامتي و تشخيص بيماري ها بسيار مفيد واقع گردند .
به هر حال ، نانوكامپيوترها به علت دسترسي به سطوح خيلي ريز با سرعتي بالا ، نقش مهمي را در آينده ي فناوري اطلاعات خواهند داشت و جهان را از پنجره ي it تغيير خوهند داد ( اين تغيير خصوصاً در پزشكي و صنعت بسيار محسوس خواهد بود ) .

[Y@SiN]

بيوتكنولوژي
بيوتكنولوژي يا زيست فناوري را در حالت كلي مي توان بكارگيري فرايندهاي زيستي و ساختارهاي بيولوژيك در صنعت دانست . بكارگيري فرايندهاي زيستي براي توليد سابقه اي بسيار طولاني دارد ؛ مثل : ساخت پنير و سركه . ولي در حال حاضر كاربردهايي مطرح شده كه آن را به عنوان يك فناوري قدرتمند در صنايع امروز و فردا جلوه مي دهد .
در دهه هاي اخير رشد تعداد بانك هاي اطلاعاتي - توالي ، ضرورتي را براي ايجاد روشهاي ذخيره و مديريت اطلاعات زيستي ايجاد كرده است و اين ضرورت موجب تركيب علم بيولوژي با فناوري اطلاعات ، تحت عنوان « بيوانفورماتيك » گشته است . اين علم در اوايل سال 1975 با هدف بكارگيري كامپيوترها ، نرم افزارها و بانك هاي اطلاعاتي براي پردازش داده هاي بيولوژيك مطرح شد . حوزه بيوانفورماتيك حوزه بسيار جديدي است كه از همپوشاني چند حوزه ي نوين به وجود آمده‌است و شكي نيست كه با گذر زمان و با پژوهش‌هاي صورت گرفته همپوشاني ‌هاي بيشتري انجام خواهد شد .

[Y@SiN]

همگرايي فناوري هاي نوين
با سلام و احترام ،
مطلب زير آخرين بحث از تاپيك « فناوري اطلاعات و فناوري هاي نوين » مي باشد كه در مورد همگرايي فناوري هاي نوين در آينده اي بسيار نزديك است . اميدوارم مباحثي را كه در اين تاپيك مطرح كردم مفيد واقع شده باشند . پيشاپيش به علت توضيحات ناقص و احياناً مطالب نادرست پوزش مي طلبم . با تشكر از خوانندگان محترم ...


فناوری نانو ، بيوتكنولوژي و فناوری اطلاعات در سال های آتی همگرا خواهند شد و جهان از اين همگرايي به شدت متأثر شده و تغيير خواهد يافت . همگرایی در فناوری به معنای هم افزایی در توانایی ها است و به سبب اشتراکاتي كه ميان آنها وجود دارد ، روی می دهد . ممکن است به نظر برسد که اين اتحاد در فناوري هاي نوين به صورت ادامه منحنی لگاریتمی یادگیری بشر که برای قرون متمادی تداوم داشته است ، باشد . ولي انتظار مي رود كه اين انقلاب ، دانش بشر را به نحوی بی‌سابقه افزایش دهد .