اهميت حضور كامپيوترهاى سخنگو در ايستگاه هاى فضايى

كلاريسا
قصد خيانت ندارد

مگى مك كى
ترجمه: الهيار اميرى

دوستداران سينما و دانش پژوهان هيچ گاه تصويرHAL كامپيوتر هوشمند فيلم اديسه فضايى را از ياد نمى برند. كامپيوترى شورشى كه با حضور اضطراب آورش در سرتاسر سفينه هم قطاران انسانش را به كام مرگ فرستاد و هنوز هم پس از چهار دهه، به عنوان ماندگارترين تصوير هولناك تسلط هوش مصنوعى بر آدمى در خاطرها مانده است. تدبير «آرتور سى كلارك» براى توجيه نافرمانى HAL در قسمت بعدى داستان («۲۰۱۰- اديسه دو» كه در سال ۱۹۸۲ منتشر شد) طرح تضاد ميان دستورات محرمانه اى بود كه تنهاHAL از آنها مطلع بود و در بلاتكليفى ناشى از اشكالات منطقى ناچار به حذف انسان ها و انجام كامل ماموريت (اولين اولويت مجموعه وظايفHAL ) شده بود. اما چنين تدبيرهايى از پس ذهنيت منفى گرايى كه انديشه عصيان ماشين ها بر انسان را در ذهن مى پروراند، برنيامد و حتى در صورت نبود HAL جايگزين ديگرى بر آن يافت مى شد.
اكنون در سال ۲۰۰۵ اولين كامپيوتر سخنگو ماموريت فضايى خويش را آغاز كرده است و البته هنوز ابتدايى تر از آن است كه بتواند نقشى كليدى در ايستگاه فضايى ايفا كند. «كلاريسا» كار خود را با تست ذخاير آبى شروع كرده و در آينده اى نزديك مى توان انتظار كارهاى مهم ترى را از او داشت. البته بنابر گفته هاى مدير پروژه، حتى با پيشرفت «كلاريسا» در نسخه هاى بعدى دست يافتن به كامپيوترى مانند HAL كه بتواند بدون مشاوره انسان تصميم مستقلى بگيرد هنوز راه زيادى در پيش است. فرستادن «كلاريسا» به ايستگاه فضايى اگرچه گام فوق العاده اى در پروژه هاى فضايى محسوب نمى شود اما بيش از آن، تحقق روياى ديرينه اى است كه به رغم پيشينه و ظاهر ترديدآميزش آنقدر نكات مثبت فراوان دارد كه ما را نسبت به آينده هوش مصنوعى وادار به خوش بينى مى كند و جايى براى منفى بافى صرف باقى نمى گذارد.
• • •
كامپيوتر سخنگوى «كلاريسا» براى نخستين بار ماموريت فضايى خود را آغاز كرد. طراحان «كلاريسا» اميدوارند كه «كلاريسا» قابل اعتمادتر از HAL (كامپيوتر سخنگو و شورشى فيلم «۲۰۰۱- يك اديسه فضايى») از كار درآيد. اين برنامه در ابتدا با گزارش تست ذخاير آبى با فضانوردان ايستگاه بين المللى فضايى سخن مى گويد، اما توسعه دهندگان اين برنامه اميدوارند در آينده بتوان آن را براى كليه وظايف وابسته به كامپيوتر در ايستگاه فضايى به كار برد.
«كلاريسا»در واقع براى دريافت داده هاى فضانوردان طراحى شده است. طراحان «كلاريسا» معتقدند اجراى ۱۲ هزار فرآيند ضرورى براى رسيدگى به ISS و هدايت آزمايش هاى علمى آن هم به طور همزمان و از طريق خواندن دستورات زمان بر، دشوار خواهد بود. اين نرم افزار با پرسش از فضانوردان جزئيات فرآيند موردنظر آنها را دريافت مى كند و از طريق دستورات گام به گام آن را مى خواند. فضانوردان به كمك دستورات ساده اى مانند «بعدى» (Next) يا عبارات كمى پيچيده تر اين برنامه را كنترل مى كنند.
«مايكل فينك» فضانورد آمريكايى كه در سال ۲۰۰۴ شش ماه را در ISS گذراند، مى گويد: «فرض كنيد شما و كامپيوترتان در گرانش كم معلق هستيد و مى خواهيد نمونه آبى را با جست وجو در صفحات راهنماى مانيتور كامپيوتر تست كنيد. حال اينكه وجود «كلاريسا» درست مثل اين است كه يكى از اعضاى خدمه همه جا حاضر است.»
«آن هاكى» دانشمند علوم كامپيوتر و رهبر پروژه در مركز پژوهش هاى «ايمز» ناسا در كاليفرنيا مى گويد: «ايده اصلى ايجاد سيستمى بود كه بتواند گام ها را براى بخش هاى تحت كنترل بخواند و در نتيجه فضانوردان بتوانند تمام حواس خود را بر روى انجام درست وظايف متمركز كنند.»
اين نرم افزار روى لپ تاپ نصب شده و فضانوردان از طريق گوشى (براى جلوگيرى از سر و صداى جنبى ايستگاه) با آن ارتباط برقرار مى كنند. به گفته فضانوردان اين برنامه «گوش مى دهد» و پس از تحليل آنها به كمك۷۵ دستور نرم افزارى با استفاده از دايره واژگان ۲۵۰ كلمه اى، واكنش نشان مى دهد.
«كلاريسا» هر بار حدود ۹۴ درصد دستورات را به دقت تفسير مى كند و در صورت بروز اشتباه، فضانوردان مى توانند با گفتن عبارت «نه، منظورم اين بود كه.......» آن را تصحيح كنند. چون «كلاريسا» به همه چيز گوش مى دهد، نسخه هاى ابتدايى آن به دليل دستورات يا مكالمه نامربوط فضانوردان هربار حدود ۱۰ درصد تفسير اشتباه داشت. بنابراين طراحان به سراغ مركز تحقيقات «زيراكس» (Xerox) اروپا در فرانسه رفتند.
«منى رينر» (Manny Rayner) مدير اجرايى پروژه در «ايمز» مى گويد: «پژوهشگران اين مركز ميزان خطاها را با به كارگيرى متن عباراتى به عنوان «سيستم فيلتر اشتباهات» به نصف كاهش دادند.
نرم افزار «كلاريسا» در ژانويه ۲۰۰۵ به فضا ارسال شد و «جان فيليپس» فضانورد آمريكايى براى اولين بار از اين برنامه استفاده كرد. اين برنامه اكنون به شيوه هاى مختلف به آزمايش باكترى هاى موجود در ذخاير آبى مى پردازد. اما مديران اين پروژه اميدوارند با اعمال يك پروتكل ديگر به فرآيندهاى موجود بتوان از آن براى راه اندازى ديگر برنامه هاى كامپيوترى بهره برد. «هاكى» اضافه مى كند: «هدف ما اين است كه در آينده بتوانيد به طور عادى با كامپيوترتان صحبت كنيد.»
«كوبريك» در فيلم «۲۰۰۱- يك اديسه فضايى» تصويرى هولناك از كامپيوترى سخنگو ارائه مى دهد كه ناظران انسانى خويش را سر به نيست مى كند. اما «هاكى» كه صداى ضبط شده او به عنوان رهبر پروژه براى «كلاريسا» در نظر گرفته شده است، اصرار دارد كه اين نرم افزار مانند HAL داراى هوش مصنوعى نيست. هاكى معتقد است كه «كلاريسا» صميمى تر ازHAL است و قصد خيانت به ما را ندارد.
NewScientist.com,Jun.2005

روزنامه شرق

ژاپن سريع ترين ابر رايانه جهان را مى سازد

وزارت فناورى ژاپن قصد دارد نسل بعدى ابررايانه اى را بسازد كه سرعت آن ۷۳بار بيشتر از پرسرعت ترين ابررايانه هاى كنونى جهان است. به گزارش خبرگزارى كيودو از توكيو وزارت آموزش، فرهنگ، ورزش، علوم و فناورى ژاپن اعلام كرد اين ابررايانه با حداكثر سرعت ۱۰پتافلاپ فعاليت خواهد كرد. اين ميزان معادل ۱۰كوادريليوم ( ۱۰به توان ۱۵) عمل با مميز شناور در ثانيه است. سرعت اين ابر رايانه از ابررايانه آمريكايى «بلو جين/ال» (Blue Gene/L) با سرعت ۸/۱۳۶ترافلاپ كه با همكارى شركت هاى بى ام و دولت آمريكا ساخته شده است بسيار سريع تر خواهد بود. هر ترافلاپ يك تريليون عمل با مميز شناور در ثانيه است. اين وزارتخانه قصد دارد هفت ميليارد ين براى اين طرح در سال مالى۲۰۰۶ اختصاص دهد. چنانچه اين طرح طبق برنامه پيش برود تكميل آن تا سال ۲۰۱۰حدود ۸۰ تا ۱۰۰ميليارد ين هزينه دربر خواهد داشت. ابررايانه ها براى آزمايش هاى شبيه سازى كه انجام آنها دشوار است يا به طور عادى مدت زمان بسيار طولانى وقت مى گيرد ضرورى است. محققان اميدوارند اين رايانه جديد براى آزمايش هاى شبيه سازى در ساخت داروهاى جديد، شبيه سازى تشكيل كهكشان ها و پيش بينى مسير عبور توفان ها و باران هاى شديد مفيد واقع شود. تا قبل از سپتامبر ۲۰۰۴ به مدت دو سال و نيم ابررايانه ژاپنى شبيه ساز زمين با سرعت ۹/۳۵ ترافلاپ عنوان سريع ترين رايانه جهان را به خود اختصاص داده بود. اما ژوئن امسال شبيه ساز زمين به جايگاه چهارم سقوط كرد. «BGW» (بى جى دبليو) و كلمبيا ((Columbia كه هر دو در آمريكا ساخته شده اند در مكان هاى دوم و سوم قرار دارند. آمريكا قصد دارد تا سال ۲۰۱۰ ابررايانه اى با سرعت پتافلاپ بسازد. هر پتافلاپ معادل ۱۰۰۰ ترافلاپ است

شبكه اى از جنس بدن انسان

ترجمه: على عبدالمحمدى


شبكه هاى داده ها مى توانند انواع و اقسام گوناگونى داشته باشند. آنها مى توانند با استفاده از برج هايى كه پرچم هاى رنگارنگ بر فرازشان آويخته شده، كبوترهاى نامه بر، پالس هاى الكتريكى عبوركننده در امتداد سيم ها يا تشعشعات فوق العاده ليزرى در امتداد فيبرهاى نورى ساخته شوند. اما شايد عجيب تر از همه ايده استفاده از خود بدن انسان به عنوان يك شبكه باشد. اگرچه عجيب به نظر مى رسد، اما سيستم هايى كه از بدن انسان براى ايجاد ارتباط بين اسباب گوناگون استفاده مى كنند هم اكنون در دسترس قرار دارند و حتى مى توانند كاملاً سودمند باشند.پيشگام اين راه، يك غول صنعتى ژاپنى به نام ماتسوشيتا است. سپتامبر پيش، «سيستم ارتباطى لامسه اى» با شعار «انتقال داده ها از طريق نوك انگشتان» توسط مسئولان اين شركت به كار انداخته شد. اين سيستم به بيان ساده به كاربران خود اجازه مى دهد تا با لمس يك دستگاه (Device) اطلاعات لازم را از حافظه آن برداشت كنند. اين اطلاعات سپس در يك دستگاه جمع و جور كه بر روى يك دستبند قرار گرفته است ذخيره مى شود و در صورت تمايل كاربر با لمس يك دستگاه ديگر به حافظه آن انتقال مى يابد. جريانات بسيار ضعيف براى انتقال داده ها در سراسر سطح پوست مورد استفاده قرار مى گيرند و سرعت انتقال فقط ۷/۳ كيلوبيت بر ثانيه است كه بسيار آهسته تر از سرعت آن در يك مودم شماره گير (Dial-up modem) ارزيابى مى شود.حتى با وجود اين، يك كارخانه ژاپنى به نام «تارائوكا سيكو» كه سرمايه گذارى روى دستگاه هاى اندازه گيرى را سرلوحه اهداف خويش قرار داده است تركيب فناورى ياد شده را در خطوط توليد ترازو، ثبت كننده و چاپگر الكترونيكى اش وارد كرده است. اين سيستم ها با توانايى ورود داده ها بدون فشار دادن كليد عملاً مورد استقبال فروشنده هايى قرار گرفته اند كه با كالاهاى حجيم از قبيل تكه هاى بزرگ گوشت و ماهى سر و كار دارند و الصاق باركد را براى تسهيل شناسايى آنها مناسب نمى بينند. اين فناورى به طور آزمايشى در چند انبار ماتسوشيتا مورد بهره بردارى قرار گرفته است، ضمن اينكه سخنگوى شركت از اميدهاى فراوان مسئولان آن براى استعمال بيشتر اين فناورى در آينده مى گويد. ماتسوشيتا قصد دارد تا همه مدارات لازم را تا پايان امسال بر روى يك تراشه واحد خلاصه كند.
• امنيت در اولويت قرار دارد
Skinplex سيستم مشابه ديگرى است كه توسط يك شركت تازه كار آلمانى به نام Ident Technology با هدف استعمال در كاربردهاى امنيتى طراحى شده است. شما دستگاهى با يك كد شناسايى منحصر به فرد را كه مثلاً در ساعت يا عينك تان جاسازى شده است با خود حمل مى كنيد. اين كد به محض اينكه شما يك دريافت كننده Reciever) ) را كه مثلاً درون درب يك خودرو كار گذاشته شده است لمس مى كنيد از طريق پوست تان انتقال مى يابد. به گفته «استفان دونات» كارمند Ident Technology شيوه نوين انتقال داده ها از طريق بدن انسان در قياس با يك فوب كليدى بى سيم از امنيت بيشترى برخوردار است، زيرا سيگنال ها يا همان علائم رها شده در فضا به هيچ وجه توسط يك دستگاه استراق سمع در همان نزديكى ها قابل تجسس نخواهند بود. از اين رو، معضل تأمين امنيت در سيستم هاى ارتباطى با توسل به اين فناورى تا حد قابل ملاحظه اى برطرف خواهد شد.علاوه بر مزاياى امنيتى بالقوه، انتقال داده ها از دستگاهى به دستگاه ديگر از طريق پوست كاربر عملاً معضل تداخل امواج راديويى را نيز به موازات گسترش ساير ابزارآلات «شبكه شخصى» كه بر فناورى هاى داير بى سيم Wi-Fi و Bluetooth استوارند به حاشيه مى راند. با تمام اين اوصاف، چرا استقبال چندانى از اين فناورى به عمل نيامده است؟ چند دليل براى اين وجود دارد كه يكى از آنها تازه بودن فناورى مورد اشاره است. به عنوان مثال، غول كامپيوترى Microsoft تازه در ژوئن سال گذشته توانست امتياز انحصارى آن را براى انتقال داده ها از طريق پوست به دست آورد. معضل ديگر، نياز اين فناورى به برقرارى تماس مستقيم با اسباب گوناگون است. فرستادن موسيقى به مجموعه اى از هدفون ها از طريق پوست عملاً امكانپذير است، اما بدين معنا است كه دستگاه پخش كننده موسيقى بايد توسط پوست لمس شود. نگرانى هاى بهداشتى در مورد تلفن هاى همراه و ساير منابع پرتوزا نيز معضل ديگرى است كه آمادگى كامل مردم را براى پذيرفتن ايده انتقال سيگنال ها از طريق پوست بدن زير سئوال مى برد. «توماس زازوفسكى» محقق شاغل در «موسسه فناورى فدرال سوئيس» در زوريخ ضمن بيان اين مطلب بر لزوم انديشيدن پيرامون راه هاى غلبه بر اين قبيل معضلات تأكيد مى كند. علاوه بر همه موارد فوق، سرعت داده هاى قابل وصول نيز ممكن است بسيار آهسته بوده و در نتيجه ما را با معضلات تازه اى روبه رو سازند.
• رفع موانع با بهينه سازى فناورى
بسيارى از اين اشكالات و موانعى كه بر سر راه تكثير فناورى مورد اشاره قرار گرفته اند طرف توجه NTT غول ارتباطات از راه دور ژاپن واقع شده اند. به جاى عبور دادن يك جريان الكتريكى از پوست، فناورى ابداعى NTT موسوم به RedTacton كه در فوريه گذشته كار خود را آغاز كرد با القاى نوسانات كوچك در حوزه الكتريكى موجود اما بسيار ضعيف بدن كار مى كند كه تا حد زيادى شبيه همان كارى است كه راديو هنگام مدوله كردن يك موج حامل براى انتقال صدا انجام مى دهد. اين بدان معنا است كه انتقال دهنده (Transmitter) نيازى به برقرارى تماس مستقيم با پوست ندارد، بلكه مى تواند در يك جيب يا كيف پول باشد. اين فناورى در صورت قرار گرفتن در لايه هاى چندگانه لباس كه فاصله واقعى آن را از بدن به بيش از ۲۰ سانتيمتر مى رساند باز هم قادر به انجام وظيفه خواهد بود.دريافت كننده (Receiver) گرداگرد يك كريستال الكترو اپتيك قرار مى گيرد كه خواص اپتيكال يا نورى آن به تناسب تغييرات حوزه الكتريكى بدن تغيير مى يابد. اين تغييرات به وسيله يك حسگر ليزرى و يك حسگر نورى كشف مى شوند و داده هاى انتقال داده شده مى توانند سپس مورد بهره بردارى قرار داده شوند. NTT مى گويد داده ها با نرخ ۱۰ مگابيت بر ثانيه قابل انتقال هستند و بدين ترتيب بدن كاربر با ظرفيتى معادل ظرفيت يك شبكه Ethernet ادارى قادر به انتقال داده ها است.فناورى مورد اشاره در بالا مى تواند همه انواع كاربردها را داشته باشد، زيرا اين فناورى با اشياى بى جان از قبيل ديوارها، كف محوطه ها، اثاثيه منزل و حتى آب نيز كار مى كند. به عنوان مثال، شما مى توانيد فايل هاى موسيقى را از حافظه رايانه شخصى خود به يك پخش كننده موسيقى در جيب تان انتقال دهيد و در حالى كه پشت ميز تحريرتان نشسته ايد از شنيدن صداى آن لذت ببريد؛ يا شما مى توانيد قفل يك در را با لمس كردن آن بگشاييد. NTT به خود مى بالد كه هيچ نيازى به وارد كردن كارت هاى هوشمند در محل هاى ويژه يا گيج شدن در لابه لاى انبوهى از كابل ها براى فراهم ساختن زمينه لازم جهت برقرارى يك ارتباط سالم و ايمن بين دو دستگاه RedTacton نخواهد بود.
• آينده اى روشن در انتظار است
«يان پيرسون» يك متخصص برنامه ريزى براى آينده در كارخانه BT كه متصدى ارتباطات راه دور بريتانيا است مى گويد: «آينده ارتباطات استوار شده بر محوريت بدن انسان، خوب به نظر مى رسد.» او در ادامه مى افزايد: «ساختن دستگاه هاى بسيار پيشرفته اى كه درون پوست يا روى پوست يك شخص قرار مى گيرد و امكان برقرارى ارتباط بين دو دستگاه يا ارتباط اين دو با يك دستگاه ثالث را در نزديكى سطوح بيرونى بدن فراهم مى سازد ميسر خواهد بود. درست همانطورى كه دسترسى به اينترنت داراى پهناى باند زياد به برقرارى ارتباط مناسب بين كارپرداز خطوط تلفن و مشترك اينترنت بستگى دارد، برقرارى شبكه انتقال داده ها با محوريت بدن انسان نيز مى تواند در صورت مجهز بودن به ابزار كافى به تحقق يكى از آرزوهاى ديرين فعالان حوزه ارتباطات انجاميده و به يكى از اصلى ترين روياهاى آنها جامه عمل بپوشاند.»خوب است. تعبير رويايى همچون روياى بالا شايد يك گام استثنايى در راه برقرارى ارتباطات ايمن و قابل اعتماد باشد. «گوردون بل» محقق برجسته فعال در «مركز تحقيقاتى ناحيه خليج مايكروسافت» در سان فرانسيسكو مى گويد: «اينكه آيا بهره گيرى از حوزه الكتريكى بدن انسان براى انتقال داده ها اجتناب ناپذير خواهد بود پاسخى كاملاً روشن دارد. من ترديدى ندارم كه در آينده شاهد پيشرفت هاى بسيار خوبى در اين زمينه خواهيم بود.» او در عين حال مى افزايد: «البته لااقل تا پنج سال ديگر نخواهيم توانست ارزيابى دقيقى از توانايى هاى بالقوه اين فناورى ارائه دهيم، زيرا ظهور يك استاندارد قابل اعتنا در اين حوزه نيازمند زمانى نسبتاً طولانى خواهد بود.» پرسشى كه در پايان به ذهن ما خطور مى كند اين است كه نام استاندارد جديد را چه خواهند نهاد. در پاسخ بايد گفت همانطورى كه پيشتر اعلام شد فناورى تازه در واقع تركيبى از فناورى هاى كهنه و نو در حوزه ارتباطات از راه دور است. با اين حساب، شايد الصاق نام هايى همچون Wi-Skin يا Body-Fi يا حتى Blueskin دور از تصور نباشد.
The Econimist, 11Jun. 2005
شرق

استفاده از ناخن براى ذخيره اطلاعات

ايرنا: محققان ژاپنى موفق شده اند با استفاده از يك نقطه بسيار كوچك كه با ليزر بر روى ناخن اشخاص حك مى شود، ۸۰۰ كيلوبايت تصوير و داده را در نوك ناخن جاى دهند. محققان دانشگاه توكوشيما به سرپرستى پژوهشگرى به نام «يوشيو هاياساكى» توانسته اند با روش جديدى كه براى ذخيره اطلاعات ابداع كرده اند، داده هاى ديجيتالى را بر روى ناخن هاى مصنوعى كه خانم ها به ناخن هاى اصلى خود متصل مى سازند، درج كنند. به اعتقاد اين محققان اين شيوه امكان مى دهد كه از ناخن واقعى افراد به عنوان كارت هاى اعتبارى با فرصت بهره بردارى شش ماهه استفاده كرد. پس از شش ماه، رشد ناخن و چيدن آن موجب از بين رفتن اطلاعات حك شده مى شود. با روش كنونى حداكثر مى توان ۸۰۰ كيلوبايت اطلاعات را در سر ناخن جاى داد كه اين حجم از حافظه براى درج تصاوير با درجه تفكيك بالا كفايت نمى كند اما مى تواند اطلاعات لازم براى شناسايى شخص را در خود ذخيره سازد. «هاياساكى» و همكارانش با استفاده از ليزرى كه پالس هاى مادون قرمز را در نقطه كوچكى متمركز مى سازد، اطلاعات را در محدوده كوچكى روى ناخن جاى دهند. پرتو ليزر موجب مى شود كه لايه نازكى ازمولكول هاى كراتين روى ناخن كنار رود و اين بخش كوچك حالت فلوئورسنت پيدا كند. زمانى كه با يك ليزر با پرتو آبى به سطح ناخن نور تابانده شود، اين نقطه كوچك كه اطلاعات در آن درج شده به رنگ روشن ترى از بقيه سطح ناخن در زير يك ميكروسكوپ ظاهر مى شود و مى توان اطلاعات را از روى آن قرائت كرد. به گفته محققان ژاپنى از آنجا كه مى توان با كمك ليزر مادون قرمز چند لايه مختلف را به صورت لايه هاى پوست پيازى كه يكى بر روى ديگرى قرار گرفته بر سطح ناخن ايجاد كرد، اين امكان وجود دارد كه در چندين تراز مختلف اطلاعات ذخيره و ثبت شوند. پژوهشگران ژاپنى در عين حال متذكر شده اند كه تحرير اطلاعات بر روى ناخن واقعى دست اشخاص دشوار است زيرا هر نقطه كوچك كه به صورت حافظه روى ناخن عمل مى كند تنها ۳ ميكرومتر (۲هزارم يك ميلى متر) قطر دارد و بنابراين كوچك ترين لرزش غيرارادى دست شخص در هنگام حك كردن داده ها موجب مى شود، محصول كار از بين برود. هم اكنون اين پژوهشگران سرگرم يافتن راهى براى جلوگيرى از تاثير اين نوع لرزش ها در ثبت اطلاعات هستند. به گفته «پيتر توروك» از امپريال كالج دانشگاه لندن بلند شدن طول ناخن و نياز به تجديد عمليات حك كردن اطلاعات در هر شش ماه نوعى محدوديت عملى براى كاربرد اين روش ايجاد مى كند. در عين حال اين خطر نيز وجود دارد كه اين فناورى در دست افراد غيرمسئول قرار گيرد و از آن سوءاستفاده به عمل آيد، اما اين پژوهشگر اعتقاد دارد كه يكى از مهم ترين كاربردهاى اين روش انتقال اطلاعات به نحو مخفيانه به نقاط مختلف است و از اين رو احتمالاً اين فناورى مورد توجه سرويس هاى امنيتى قرار خواهد گرفت.

نسل جديد ارتباطات ديجيتال در اتومبيل

گپ

همكاران سيستم: تاكنون هيچ فناورى اى به اندازه فناورى اطلاعات و ارتباطات عملكرد اتومبيل ها را در سال هاى گذشته تحت تاثير قرار نداده است. در مقاله هاى پيشين اشاره شد كه چگونه سيستم هاى بر مبناى الكترونيك مى توانند بيشينه امنيت، آسايش، اطلاعات و سرگرمى را براى راننده ايجاد كنند. چنين سيستم هاى الكترونيكى به وسيله تعداد زيادى از سازندگان اتومبيل، مشخص و توسط كارپردازان توليد شده اند. در حالى كه در گذشته استفاده از سيم كشى يك روش طراحى رايج در اتومبيل ها بود، امروزه به منظور كاهش وزن وسيله نقليه و مصرف سوخت شبكه هاى باس در داخل اتومبيل پيش بينى شده اند. اين مقاله به استانداردهاى ارتباطى جارى و آينده اتوموتيو اشاره مى كند كه شامل CAM، LIN، Byteflight و MOST همراه با استاندارهاى ارتباطى اتوموتيو در حال ظهور همچون TFCAN، TTP و Flex Ray است.سيستم هاى اتوموتيو امروزه در گروه سيستم هاى توزيعى پيچيده با تقاضاهاى گوناگون از توانمندى هاى شبكه قرار مى گيرند. كاربرد اتوموتيو شامل چندين واحد كنترل الكترونيكى ECU است. در يك سيستم اتوموتيو كه شامل چندين كاربرد باشد، ممكن است بيش از ۷۰ ECU براى توزيع بيش از ۲۵۰۰ سيگنال مورد نياز باشد. تعدد سيستم ها و ارتباطات موجب پيچيدگى در شبكه هاى ارتباطى اتومبيل ها مى شود. براى مديريت پيچيدگى در صنعتى اتوموتيو چندين كنسرسيوم بزرگ راه اندازى شده اند تا روى يك معمارى الكترونيكى قابل گسترش و همچنين يك سيستم ارتباطى قابل گسترش مشترك كه بتواند از سيستم هاى اتوموتيو آينده پشتيبانى كند، توافق كنند. در آينده اى نزديك سيستم هاى هيدروليكى اتوموتيو همچون سيستم هاى رانندگى و ترمز با شبكه هاى ارتباطى جاى گزين سيستم هاى سيمى خواهند شد. راه حل هاى پيشنهادى سازندگان اتومبيل براى استفاده از سيستم هاى اتومبيل هيدروليكى در اصطلاح سيستم هاىWire By-- X يا (XBW) ناميده مى شود.
• نيازمندى هاى ارتباطى اتوموتيو
نيازمندى هاى يك شبكه ارتباطى اتومبيل از كاربردهايى كه اين شبكه بايد از آن پشتيبانى كند، ناشى مى شود. كاربردهاى عمده اتومبيل كه شامل شبكه و كاربرد باس هاى ميدان مى شوند، XBW هستند كه عبارتند از سيستم هاى كلاسيك، سيستم هاى Power Train، Infotainment يا Multimedia. با نگاهى به سيستم هاى XBW دو نياز بسيار مهم قابليت اعتماد و تحمل پذيرى خرابى است. اگرچه براى سيستم هاى كلاسيك قطعيت مهم تر است در سيستم هاى جديد مهم ترين نياز پهناى باند است. دستگاه هاى چندرسانه اى به پهناى زياد باند و توانايى هاى plug-n-plexy نياز دارند. امروزه از چندين زمينه باس مختلف براى توجه به اين تقاضاهاى ارتباطى استفاده مى شود. مسئله بزرگى كه توليدكنندگان سيستم اتوموتيو با آن سر و كار دارند تعدد و تنوع فناورى هاى باس است. براى به هم متصل كردن اين سيستم ها به پهناى بالاى باند به همراه انعطاف پذيرى و قطعيت نياز است. بهترين راه اين است كه از تعداد كمترى فناورى عمومى استفاده كنيم. براى كاهش پيچيدگى موجود در اين سيستم اتوموتيو مدرن بهتر است كه روى يك مجموعه از توافق هاى شبكه اى كه مى توانند در بسيارى از كاربردها در يك سيستم معمولى اتوموتيو پيدا شوند، اتفاق شود.
• فناورى هاى رايج
بعضى از رايج ترين فناورى هاى باس كه امروزه ECUها را به هم متصل مى كنند، عبارتند از CAN، LIN، Byteflight و MOST.ت:CANشبكه ناحيه اى كنترل گر براى اولين بار در سال ۱۹۸۱ به وسيله كمپانى بوش ايجاد شد. در ۱۹۹۴ به عنوان يك استاندارد ايزو درآمد و امروزه از پركاربردترين شبكه هاى ويژه وسايل نقليه است. CAN فريم هاى پيغام را به روشى رخدادگرا انتقال مى دهد. اين فريم ها مى توانند با سرعت هايى تا ۱ مگابايت بر ثانيه انتقال داده شوند اگرچه ۵۰۰ كيلوبايت بر ثانيه رايج ترين انتخاب در سرعت انتقال اين فريم هاست. براى مثال كنترل موتور، سيستم هاى ABS و كروزكنترل با سرعت هاى كمتر از ۱۲۵ كيلوبايت بر ثانيه انتقال داده مى شوند. از اين فناورى در سيستم هاى مربوط به آسايش اتومبيل استفاده مى شود؛ براى مثال كنترل صندلى و پنجره.
:LINشبكه اتصال محلى يك فيلدباس زمان گرا (راه اندازى شونده به وسيله زمان) است. به وسيله LIN فريم هاى پيغام با سرعتى تا ۲۰ كيلوبايت بر ثانيه انتقال داده مى شوند. رسانه فيزيكى در اين سيستم يك سيم واحد است. LIN يك استاندارد باز است كه در سيستم هاى اتوموتيو براى كنترل دستگاه هايى همچون صندلى، حس گرهاى نور و كنترل آب و هوا استفاده مى شود. LIN اغلب به همراه CAN و به عنوان مكمل آن استفاده مى شود. اين سيستم ارزان تر و ساده تر است و هنوز ارتباطات مورد نياز بسيارى از كاربردهاى اتومبيل را ايجاد مى كند.
:Byteflight در ،۱۹۹۶ بى ام و شروع به توسعه اين سيستم كرد كه يك شبكه دسترسى چندگانه انعطاف پذير تقسيم زمانى است. رسانه فيزيكى استفاده شده در اين سيستم فيبر نورى پلاستيكى است. يكى از توانايى هاى پروتكل Byteflight پشتيبانى از انتقال پيام رخدادگرا است، اگرچه انتقال فريم پيغام هم به صورت ديناميك و هم به صورت استاتيك ممكن است. اين سيستم تاخيرهاى ثابت از پيش تعيين شده را براى تعداد محدودى از پيام هاى زمان واقعى با اولويت بالا تضمين مى كند. افزون بر اين فرستادن پيغام هاى غيرواقعى به يك روش اولويت بندى شده با مكانيسمى خاص امكان پذير است. كاربردهاى معمول كه به وسيله اين شبكه پشتيبانى مى شوند، شامل سيستم هاى كيسه هوا، كشش دهنده هاى كمربند ايمنى و ساير سيستم هاى ايمنى درون اتومبيل مى شود؛ چرا كه اينگونه سيستم ها به زمان هاى پاسخ سريع و انجام ماموريت كوتاه نياز دارند.
:MOST براى پشتيبانى از ارتباطات كاربردهاى مولتى مديا، MOST يا انتقال سيستم هاى رسانه گرا استفاده مى شود. اين فناورى براى اولين بار در ۱۹۹۷ راه اندازى شد و قادر است هم ترافيك زمان گرا و هم ترافيك رخدادگرا را با انتقال فريم قابل پشتيبانى، پيش بينى كند. MOST در آينده نزديك با سرعت هاى ۱۵۰ مگابايت بر ثانيه در دسترس خواهد بود. در اين فناورى از فيبر نورى پلاستيكى براى رسانه انتقالى استفاده مى شود.

چرا كوسه ها استخوان ندارند

ايرنا: كوسه ماهى ها از اسكلتى برخوردارند كه از جنس غضروف آهكى درست شده در حالى كه اجداد اين جانوران دريايى داراى استخوان هاى تمام عيار بودند. يك گروه از محققان دانشگاه كاليفرنيا واقع در اروين در تلاشند تا براى اين معما پاسخى پيدا كنند. به گفته «آدام سامرز»: «يك احتمال آن است كه چون غضروف به طور طبيعى در سطح آب شناور مى ماند در حالى كه استخوان به واسطه سنگينى در آب فرو مى رود، بدن اين نوع ماهى ها كه به توانايى مانور زياد نياز دارد، استخوان ها را به غضروف تبديل كرده است.» اما تحقيقات تازه اى كه در اين زمينه به انجام رسيده جنبه ديگرى را نيز مطرح ساخته كه با مسئله هزينه ترميم اسكلت بدن ارتباط دارد. هرچند غضروف و استخوان هر دو براى ساخت اسكلت بدن مورد استفاده قرار مى گيرند اما از نظر ساختارى به كلى با يكديگر تفاوت دارند. غضروف بر خلاف استخوان داراى رگ هاى خونى نيست و در پرندگان، پستانداران و انسان فاقد توانايى ترميم خود است. به نظر مى رسد كه غضروف موجود در بدن كوسه ها نيز قادر به ترميم خود نيست. يك گروه از محققان در مدرسه پزشكى سنت جورج در لندن به سرپرستى «دورين اشهرست» بريدگى ها و جراحاتى را كه در باله نگاهدارنده بدن كوسه به وجود آمده بود طى يك دوره شش ماهه مورد بررسى قرار دادند و هيچ نشانى از توانايى بر ترميم در اين غضروف ها نيافتند. گروه محققان انگليسى با اين فرض تحقيق خود را انجام داده بودند كه مشخص سازند آيا مكانيسم ترميم غضروف در جانورى كه كاملاً به آن اتكا دارد تكامل پيدا كرده يا نه؟ محققان دانشگاه كاليفرنيا اين پرسش را مطرح كردند كه اگر چنين توانايى تكاملى در اين جانوران رشد نكرده باشد چه نتايجى را بايد انتظار داشت. در بدن آدمى اسكلتى كه انسان را سرپا نگاه مى دارد از توانايى ترميم خود برخوردار است و در مراحل مختلف ترميم با هزاران مورد شكاف و صدمه و آسيب جزيى (در سطح ميكرو) برخورد مى كند. مواد استخوان شكن استخوان هاى آسيب ديده را حل مى كنند و در جاى آنها مواد تازه اى كار مى گذارند كه استخوان هاى نو را به وجود مى آورد. اين شيوه مانع از آن مى شود كه در جريان فعاليت هاى روزانه كه هزاران شكاف و رخنه جزيى در استخوان هاى انسان توليد مى شود، شكستگى هاى بزرگ در اسكلت انسان به وجود آيد. كوسه ماهى ها در طول عمر خود يك ميليارد بار چرخه تعويض سلول ها را تجربه مى كنند. حال اسكلت بدن كوسه ها يا بايد از چنان استحكام و قدرتى برخوردار باشد كه در جريان اين تغييرات دچار تغيير شكل و تغيير حالت نشود و يا آنكه غضروف بدن جانور بايد اساساً به فرآيند تعويض سلول نياز نداشته باشد.

گربه ها مزه شيرينى را درك نمى كنند

ايرنا: يك گروه از محققان با بررسى ساختار ژنتيكى گربه هاى خانگى به اين نكته پى برده اند كه
گربه ها فاقد گيرنده هاى حسى لازم براى درك مزه شيرينى ها هستند. گيرنده هايى كه روى زبان اغلب پستانداران از جمله انسان موجودند مى توانند مزه شيرينى را شناسايى كنند و اطلاعات مربوطه را به مغز انتقال دهند و بخش مختص به خوشى را در مغز تحريك كنند. گيرنده هاى روى زبان داراى يك زوج از پروتئين هاى T1R2 و T1R3 هستند كه به يكديگر متصلند. زمانى كه مولكول هاى شكر به اين گيرنده ها متصل مى شود آنها مجموعه اى از واكنش هاى شيميايى را در درون سلول به راه مى اندازند كه در نهايت به صورت يك علامت نشا ن دهنده شيرينى به مغز ارسال مى شود. دانشمندان براى نخستين بار در دهه ۱۹۷۰ در رفتار گربه ها به بى علاقگى آنها به مزه شيرينى پى بردند اما نتوانستند علت اين امر را تشخيص دهند. «جوزف براند» و همكارانش از مركز مونل واقع در فيلادلفيا در ايالت پنسيلوانيا موفق شده اند با بررسى بخشى از ساختار ژنتيكى گربه خانگى كه مسئول رمز كردن اطلاعات مربوط به دو پروتئين ياد شده است، دريافته اند ژنى كه بايد پروتئين T1R3را توليد كند فاقد۲۴۷ زوج پايه در مولكول DNA است بنابراين نمى تواند پروتئين مورد نظر را به نحو كامل توليد كند. فقدان ۲۴۷ زوج پايه در ساختمان اين ژن در روى مولكول DNA منجر به آن مى شود كه طول مولكول پروتئين T1R3 در بدن گربه كوچك تر از حد عادى باشد. دانشمندان در بررسى هاى خود در موجودات زنده از گونه هاى مختلف دريافته اند كه هر ژنى كه وجود آن براى بقاى يك جاندار حياتى نباشد در طول زمان بيشتر دچار جهش مى شود. به عكس ژن هايى كه كاركردهاى حياتى براى يك موجود زنده دارند، به شدت مورد محافظت قرار مى گيرند تا در ساختارشان تغييرى داده نشود. در بدن انسان بسيارى از ژن هايى كه در سيستم بويايى جاى داشته اند به چنين سرنوشتى دچار شده اند. از آنجا كه وجود اين حس براى آدمى اهميت حياتى نداشته است كاركرد تعدادى از ژن هاى بويايى تقليل يافته و به اين ترتيب حس بويايى آدمى از حس بويايى حيوانات ديگر ضعيف تر است. گربه ها چون گوشتخوارند احتمالاً نيازى به ذائقه اى كه شيرينى را برايشان مشخص مى كند، ندارند. «براند» و همكارانش در بررسى هاى خود دريافته اند كه علاوه بر گربه ها، ببرها و يوزپلنگ ها نيز فاقد ژنى هستند كه طعم شيرينى را براى آنها مشخص مى سازد. اين محققان اكنون درصدد هستند مشخص سازند آيا حيوانات گوشتخوار ديگر مانند كفتارها نيز فاقد اين ژن هستند يا خير؟

نگاهى به كاربردها و مزيت هاى كامپوزيت ها

كاهگل هاى عصر جديد


از آغاز تمدن، بشر به دنبال مواد سبك اما مستحكم بوده است. اين نياز او با دستيابى به تركيبى از مواد مختلف با مشخصات متفاوت و رسيدن به خواص مطلوب برآورده شد. كامپوزيت ها (مواد چند سازه) رده اى از مواد پيشرفته هستند كه در آنها از تركيب مواد ساده به منظور ايجاد موادى جديد با خواص مكانيكى و فيزيكى برتر استفاده شده است. اجزاى تشكيل دهنده ويژگى خود را حفظ كرده، در يكديگر حل نشده و با هم ممزوج نمى شوند. كامپوزيت داراى يك زمينه است كه با انواع مختلفى از الياف تقويت مى شود. وظيفه اصلى الياف تقويت كننده، تحمل بار است و زمينه، بار را از الياف به يكديگر انتقال مى دهد. استفاده از اين مواد در طول تاريخ نيز مرسوم بوده است؛ مانند آجرهاى گلى كه در ساخت آنها از تقويت كننده كاه استفاده مى شده است. هنگامى كه اين دو با هم مخلوط شده و در نهايت آجر پخته مى شود، ماده اى شكل مى گيرد كه بسيار ماندگارتر و مقاوم تر از هر دو ماده اوليه؛ يعنى گل و كاه است.
مواد كامپوزيت مهندسى بر اساس نوع زمينه به سه گروه اصلى كامپوزيت هاى زمينه سراميكى (CMC)، كامپوزيت هاى زمينه فلزى (MMC) و كامپوزيت هاى زمينه پليمرى (PMC) تقسيم مى شوند. رايج ترين دسته، كامپوزيت هاى زمينه پليمرى است كه بيش از ۹۰ درصد مصرف جهانى كامپوزيت را به خود اختصاص داده اند. الياف شيشه، آراميد و كربن از مهمترين تقويت كننده ها هستند. همچنين از ميان رزين ها مى توان انواع رزين هاى پلى استر، اپوكسى و وينيل استر را نام برد كه هريك، حسب نوع قطعه و كاربرد و حساسيت هاى طراحى آن انتخاب مى شوند.
وزن كم اين مواد و بالابودن نسبت مقاومت به وزن آنها حتى تا ۱۵ برابر برخى از فولاد ها يكى از مهم ترين مزايايى است كه باعث شده تا رقيب جدى ساير مواد مهندسى محسوب شوند. اين پارامترها به ويژه در صنايع هوايى، فضايى، ساختمان، حمل ونقل و خودرو مصرف روبه رشدى را براى اين مواد ايجاد كرده است. مقاومت بالاى كامپوزيت ها نسبت به خوردگى باعث شده تا در صنايع فراساحل، دريايى، كشتى سازى، شيميايى و همچنين انتقال آب و برخى ديگر از سيالات به طور گسترده اى مورد استفاده قرار گيرند. همين طور روش هاى مختلف ساخت، امكان توليد اشكال پيچيده و متنوع و مقاومت در برابر حرارت، ضربه و سايش از ساير نقاط قوت اين مواد است. هم اكنون به منظور ترميم و تقويت سازه هاى فرسوده و ترميم لوله هاى فرسوده نفت و گاز نيز به طور گسترده از اين مواد استفاده مى شود.
روزنامه شرق

ملخ ها با قوانين فيزيك آشنايى دارند

ايرنا: يك گروه از جانورشناسان با بررسى در رفتار ملخ ها به اين نكته پى برده اند كه اين حشرات با استفاده از ساخت و كارى قادر به شناسايى حوضچه هاى بزرگ و بركه ها و درياچه ها و درياها مى شوند. ملخ ها مى توانند مسافات زيادى را در طول روز بپيمايند اما از پرواز بر روى مناطق آبى وسيع خوددارى مى كنند. يك گروه از محققان به سرپرستى پژوهشگرى به نام «نداو شعشر» به اين نكته پى برده اند كه اين حشرات با استفاده از نور پولاريزه شده اى كه از سطح آب منعكس مى شود، بخش هاى خيس را از خشكى ها تشخيص مى دهند و از آنها كناره مى گيرند. امواج نورى كه از سطوح مسطح نظير سطح آب دريا منعكس مى شوند در مسيرهاى موازى سطح تماس نوسان مى كنند و برخى از جانوران از جمله ملخ ها قادر به رويت اين پديدار هستند. اين محققان ملخ ها را در محدوده اى كه سطوح با قابليت هاى انعكاسى مختلف در آن جاى داده شده بود به پرواز درآوردند و مشاهده كردند اين حشرات از بخش هايى كه از آنها نور پولاريزه ساطع مى شود اجتناب مى كنند. به اعتقاد اين محققان مى توان براساس كشف تازه، شيوه هايى را براى فرارى دادن ملخ ها از مزارع و ديگر مناطق مورد نظر ابداع كرد

اولين گام تشكيل تپ اختر

عباس فقهى


مشاهدات تازه چاندرا اطلاعات بى سابقه اى را در مورد دليل چرخش سريع ستاره هاى نوترونى آشكار مى كند. در محدوده هاى پرتجمع ستاره هاى كروى خوشه توكاناى۴۷ ( tucanae47 )، كه ستاره ها كمتر از يك پانزدهم سال نورى فاصله دارند، تقريباً ۲۴ تپنده ميلى ثانيه اى (milisecond pulsar) واقع شده اند. اطلاعات حاصله از اين ستاره با معلومات بسيارى از دوتايى هاى اشعه x سازگار است. اين اطلاعات زنجيره محكمى از شواهد براى تأييد نظريه فراهم مى آورد. مشاهدات تازه چاندرا اطلاعات بى سابقه اى را در مورد دليل چرخش سريع ستاره هاى نوترونى (كه تپنده هاى ميلى ثانيه اى ناميده مى شوند) آشكار مى كند. در اين مورد حقيقت مسئله مربوط است به مكان محدوده هاى پرتجمع ستاره هاى كروى خوشه توكاناى۴۷ كه ستاره ها كمتر از يك پانزدهم سال نورى فاصله دارند. اين نمونه عظيم منبع بزرگى براى ستاره شناسانى است كه درباره منشاء تپنده ها تحقيق مى كنند و موقعيت هاى زيادى را براى يافتن نمونه هاى انتقالى، همچون توكاناى ۴۷ فراهم مى آورد. اين تجمع نمونه برجسته اى است چرا كه تشعشعات x پر انرژى ترى را نسبت به بقيه توليد مى كند. اين نقاط بى قاعده براى منابع مختلف اشعه x به علت برخورد بين ماده در گردش از يك ستاره مجاور و ذراتى كه با سرعتى نزديك به سرعت نور از تپنده ها مى گريزند، موج تكانه اى ناميده مى شوند. دگرگونى هاى نظام مند در نور و اشعه x متناظر با پريود گردش ستاره ها اين تفسير را تأييد مى كند.
گروهى از اخترشناسان مركز اخترفيزيك هاروارد-اسميتسونين در كمبريج توضيح مى دهند كه كليد اثر اشعه x و تغييرپذيرى نور از توكاناى ۴۷ تقريباً با مشاهداتى كه از دوتايى J1808 انجام شده يكسان است. آنها اظهار مى كنند كه اين تشابهات ميان يك تپنده ميلى ثانيه اى شناخته شده و يك دوتايى اشعه x پيوند اطلاعاتى بزرگى ميان اين گونه ها به وجود مى آورد. در تئورى، اولين گام در جهت به وجود آمدن يك تپنده ميلى ثانيه اى تشكيل يك ستاره نوترونى است. هنگامى كه يك ستاره عظيم به ابرنواختر تبديل مى شود، چنانچه ستاره نوترونى در يك خوشه كروى باشد، اين ستاره رقص سرگردان و نا منظمى را پيرامون مركز خوشه انجام مى دهد و يك ستاره مجاور را تحت تأثير خود قرار مى دهد كه ممكن است بعداً اين ستاره با ستاره ديگرى جانشين شود. در يك طبقه رقص پرتجمع، ازدحام در يك خوشه كروى مى تواند موجب حركت ستاره نوترونى به نزديكى ستاره مجاور شود و يا موجب تشكيل دوتايى نزديك ترى بشود. هنگامى كه دوتايى به مقدار كافى به هم نزديك شوند، ستاره نوترونى شروع به كشيدن و جذب ذرات از ستاره مقابل مى كند. همچنان كه ذرات به ستاره نوترونى سقوط مى كنند، ستاره، اشعه x آزاد مى كند. در اين حالت يك سيستم دوتايى اشعه x تشكيل شده است و ستاره نوترونى مرحله دوم را (كه مرحله اى بنيادى است) در جهت تبديل به يك تپنده ميلى ثانيه اى پشت سر گذاشته است. ذراتى كه به طرف ستاره نوترونى سقوط مى كنند به آرامى مى چرخند، به همان شيوه اى كه يك چرخ و فلك كوچك مى تواند به هنگام نزديك شدن، با يك هل به چرخش درآيد. پس از ۱۰ تا ۱۰۰ سال. ستاره نوترونى تنها در چند ميلى ثانيه يك دور مى زند. در نهايت به سبب چرخش سريع ستاره نوترونى يا تكامل ستاره هاى مجاور، گسيل و سقوط ذرات متوقف مى شود، ميزان انتشار اشعه x تنزل مى يابد و ستاره نوترونى به شكل يك تپنده ميلى ثانيه اى منتشركننده امواج راديويى پديدار مى شود.
اين احتمال وجود دارد كه ستاره مجاور در توكاناى ۴۷- يك ستاره عادى با جرمى نزديك به يك هشتم بيشتر از جرم خورشيد- يك شريك جديد باشد، تا يك ستاره مجاور كه موجب چرخش تپنده شده باشد. اين شريك جديد، در مبادلاتى كه طى آن شريك قبلى پس زده شده، پديدار شده است. دوتايى اشعه xJ1808 يك خوشه كروى نيست و بسيار محتمل است كه با ستاره مجاور اصلى (كه به اندازه يك كوتوله قهوه اى با جرمى كمتر از ۵ درصد خورشيد درآمده است) در تعامل باشد. بيشتر اخترشناسان اين نظريه را براى تشكيل تپنده هاى ميلى ثانيه اى پذيرفته اند چرا كه آنها ستاره هاى نوترونى شتاب دار را در سيستم هاى دوتايى اشعه x مشاهده كرده اند و تقريباً تمامى تپنده هاى ميلى ثانيه اى در سيستم هاى دوتايى مشاهده شده اند. تاكنون دليل قاطعى براى رد اين تئورى ارائه نشده است زيرا اطلاعات بسيار كمى در رابطه با جرم هاى انتقالى بين مراحل دوم و آخر در دست است. اين دليل اهميت موضوع توكاناى ۴۷ است. اطلاعات حاصله از اين ستاره با معلومات بسيارى از دوتايى هاى اشعه x سازگار است. J1808 يك دوتايى اشعه x است كه شباهت هاى بسيارى به تپنده هاى ميلى ثانيه اى دارد، اين اطلاعات زنجيره محكمى از شواهد براى تأييد نظريه فراهم مى آورد.
ParsSky.com

روش هاى جديد براى ذخيره هيدروژن

دانشمندان كانادا و آلمان روش هاى جديدى را براى ذخيره سازى هيدروژن ارائه كرده اند. در اين روش كه برمبناى ذخيره گاز هيدروژن بين لايه هاى گرافيت است، لايه هاى گرافيت حدود چند نانومتر از يكديگر فاصله دارند. اين شيوه، روش جديد و عملى مناسبى براى دستيابى به ابزارهاى ذخيره هيدروژن در سلول هاى سوختى محسوب مى شود. استفاده از گرافيت براى ذخيره كردن هيدروژن بهتر از مواد ديگر حتى نانو لوله هاى كربنى است، زيرا ارزان تر، غيرسمى و توليد آن آسانتر است.
سلول هاى سوختى هيدروژن جانشين مناسبى براى سوخت هاى فسيلى متداول هستند زيرا با محيط زيست سازگارترند. با اكسيد كردن مولكول هاى هيدروژن، فقط انرژى و آب به دست مى آيد. بدين ترتيب به نظر مى رسد كه با گسترش استفاده از سوخت هاى فسيلى از ميزان آلودگى هوا كاسته شده و گازهاى گلخانه اى كه بشر از عوامل توليد آن است، كم شود. مهمترين مشكلى كه باعث شده است گسترش آنها با مانع مواجه شود روش بهينه براى ذخيره سازى گاز هيدروژن است. پژوهش هاى قبلى براى ذخيره سازى هيدروژن عمدتاً مبتنى بر استفاده از نانو لوله هاى كربنى يا تركيب هايى همچون هيدرات ها متمركز بود اما اين مواد فقط در دماهاى كم و فشار زياد دور سلول هاى سوختى عملكرد خوبى دارند. پيش از اين نيز دانشمندان پژوهش هايى را در مورد استفاده از گرافيت در سلول هاى سوختى انجام داده بودند، اما طبق مدل هاى نظرى آنان به نظر مى رسيد كه اين مواد براى ذخيره هيدروژن چندان مناسب نيستند. اما اكنون جان تسه و همكارانش در موسسه علوم مولكولى كانادا و دانشگاه فنى درسدن آلمان با استفاده از مدل هاى رياضى، يكبار ديگر به تجزيه و تحليل ساختار گرافيت پرداختند. آنان دريافتند كه در پژوهش هاى قبلى، بر هم كنش بين كربن و هيدروژن در سطح كوآنتومى بررسى نشده بود و نتيجه گيرى هاى اشتباهى در مورد قابليت جذب اين مواد را باعث شده بود. از جمله اين برهم كنش هايى كه ناديده گرفته شده بود، مى توان به حل معادله شرودينگر براى حركت اتم هاى هيدروژن در انرژى پتانسيل پيچيده در سطح گرافيت اشاره كرد. مطابق محاسبه هاى جديد، لايه هاى نازك گرافيت يا گرافن (لايه هاى دو بعدى اتم هاى كربن) كه حدود ۶ تا ۷ آنگستروم از يكديگر فاصله دارند مى توانند اتم هاى هيدروژن را در دماى اتاق و فشار متوسط ذخيره كنند. گذشته از اين ميزان هيدروژن ذخيره شده حدود ۶۲ كيلوگرم بر مترمكعب است كه استاندارد دپارتمان انرژى آمريكا است. مزيت ديگر گرافيت آن است كه مى توان با كم كردن آرام و تدريجى آن، هيدروژن ذخيره شده را آزاد كرد. گروه كانادايى آمريكايى مى گويد مى توان با استفاده از اين روش نانوساختارهايى از جنس گرافيت توليد كرد كه قابليت ذخيره سازى «قابل تنظيم» دارند. تسه مى گويد: «مهمترين مشكل فنى موجود، چگونگى ساخت گرافن است به نحوى كه فضاى بين صفحه ها، قابليت جذب حداكثرى را در آن ايجاد كند. زمانى كه به چنين هدفى دست يافتيم و پيش بينى هاى نظرى ما تائيد شد، گرافن به مهمترين منبع ذخيره سازى هيدروژن بدل مى شود.»

ساخت سلول هاى خورشيدى پلاستيكى

ايسنا: دانشمندان دانماركى اعلام كردند كه نوع جديدى از سلول هاى خورشيدى را توليد كرده اند كه داراى عمر بيشترى بوده و با هزينه كمترى برق خورشيدى توليد مى كنند. اين سلول هاى خورشيدى از جنس پلاستيك بوده و نسبت به نمونه هاى پيشين عمر قابل ملاحظه ترى دارند. عمر اين سلول هاى خورشيدى بيش از دو سال و نيم عنوان شده است كه در نوع خود يك ركورد محسوب مى شود. ساخت هر سلول خورشيدى از اين نوع تنها ۱۵ دلار هزينه در بر دارد و اين در حالى است كه نمونه هاى پيشين هزينه اى بالغ بر ۸۰۰ دلار هزينه در بر دارد.

نخستين سياره در يك منظومه سه تايى

نجوم، بهدخت عرفانيان: نخستين منظومه سياره اى در يك سيستم چندستاره اى كشف شد تا بازه جست وجوى فراخورشيدى ها گسترش يابد. آيا منظومه هاى ستاره اى چندتايى مى توانند پشتيبان سيارات داراى حيات باشند؟ اين سئوال مهمى براى اخترزيست دانان است زيرا بيش از نيمى از ستارگان كهكشان ما متعلق به منظومه هاى دوتايى، سه تايى و چندتايى هستند. ستاره شناسان تاكنون چندين سياره غول پيكر را يافته اند كه به دور يكى از اعضاى منظومه هاى دوتايى مى گشته اند، منظومه هايى كه فاصله دو مولفه آنها از هم زياد بوده است. اما كشف اخير در صورتى كه تائيد شود نشان خواهد داد كه منظومه هاى ستاره اى چندتايى هم مى توانند سياره داشته باشند. «مكيج كوناكى» در مقاله اى كه روز چهاردهم جولاى در نشريه نيچر منتشر شد، وجود سياره اى در منظومه سه تايى HD188753 را در صورت فلكى دجاجه اعلام كرد. «كوناكى» كه داراى درجه فوق دكترا در سياره شناسى از انستيتوى تكنولوژى كاليفرنيا است، شيوه جديدى را براى آشكارسازى سيارات پيرامون ستاره هاى دوتايى به كار گرفته است. او با استفاده از تلسكوپ ۱۰ مترى كك ۱ (Keck ۱) نشان داد لرزش هاى گرانشى توسط سياره اى به وجود آمده كه جرم آن حداقل ۱۴/۱ برابر جرم مشترى است و در مدارى نزديك، با دوره تناوب ۳۵/۳روزه گرد ستاره اصلى كه كوتوله اى از رده طيفى G و تقريباً همانند خورشيد ما است، مى چرخد. ستاره اصلى هم به نوبه خود داراى دو همدم ستاره اى است، كوتوله هايى از رده هاى طيفى G و K كه جرمشان اندكى از جرم خورشيد كمتر است و مانند يك جفت دوتايى به دور هم مى گردند. ستاره اصلى و دو ستاره همدم آن در مدارى كشيده در حدود ۶ تا ۱۸ برابر ميانگين فاصله زمين و خورشيد گرد هم مى چرخند. به گفته «كوناكى» «محيطى كه در آن چنين منظومه سياره اى وجود داشته باشد، بسيار تماشايى خواهد بود». او كه چنين نمايى را به سياره تاتونى، زادگاه لوك اسكاى واكر در فيلم جنگ ستارگان تشبيه مى كرد، در ادامه افزود: «منظره آسمانى كه در آن سه خورشيد وجود داشته باشد، چه در عالم واقعيت و چه در دنياى مجازى، بسيار دور از ذهن است.» وجود سياره اى مشترى گون و داغ در يك منظومه سه تايى كه در فاصله كمى هم از يكديگر قرار گرفته اند، سئوالات چالش برانگيزى را در مورد چگونگى شكل گيرى سيارات مطرح مى كند. نظريه پردازان مدت ها تصور مى كردند كه مشترى هاى داغ جايى بسيار دورتر از ستاره ميزبان خود شكل مى گيرند و سپس به دليل برهم كنش هاى گرانشى با صفحه هاى پيرامون ستاره، به مدارهاى نزديكتر فرو مى افتند. اما بعيد است كه براى HD188753 چنين اتفاقى افتاده باشد. تاثير گرانشى مختل كننده جفت ستاره اى همدم سبب ناقص شدن صفحه پيرامون ستاره اصلى شده و مقدار ماده موجود براى ساختن سياره اى غول پيكر را بسيار كاهش داده است. نظريه پردازان، «آلن باس» و «جك ليسوور» بر اين باورند كه اين سياره احتمالاً در فاصله دورترى از ستاره ميزبان خود شكل گرفته و سپس در جريان بر هم كنش هاى گرانشى پيچيده اى به مدار فعلى خود افتاده است، نظير آنچه كه در منظومه هاى ستاره اى چندتايى براى رسيدن به يك موقعيت پايدار رخ مى دهد.

برخورد با يك دنباله دار پودرى

پانيا ربيع پور


تيم تحقيقاتى پروژه از روز برخورد «برخورد شديد» با دنباله دار تمپل-۱ ، ۱۳ تير، تاكنون مشغول تحليل و بررسى انبوهى از داده هاى به دست آمده هستند. «برخورد شديد» نام يكى از ماموريت هاى اكتشافى ناسا است كه با پرتاب گلوله اى ۳۷۰ كيلوگرمى به دنباله دار تمپل-۱ درصدد آشكار كردن رازهاى درونى يكى از كهنسال ترين اجرام منظومه شمسى بود.
هنگامى كه گلوله مسى برخوردكننده به هسته يخى دنباله دار برخورد كرد، ابر عظيمى از گرد و غبار بسيار ريز به فضاى اطراف پرتاب شد. دكتر «مايكل آهنرين» از دانشگاه مريلند و سرپرست تيم تحقيقاتى فضاپيما مى گويد: «برخورد شديد تصور اكثر مردم را در مورد دنباله دارها تغيير داد. «برخورد شديد» نشان داد كه موادى پودرى (حتى ريزتر از شن هاى ساحل !) هسته دنباله دار را پوشانده اند. البته باور اين مسئله كمى مشكل به نظر مى رسد. چگونه ممكن است دنباله دارى كه با چنين سرعتى در منظومه شمسى ما حركت مى كند از ماده اى سست تر از برف ساخته شده باشد؟»
«پيت سكالتز» يكى از محققان علمى پروژه اين سئوال را اينگونه پاسخ مى دهد: «ما بايد دنباله دار را در موقعيتى كه در آن قرار دارد در نظر بگيريم. تمپل-،۱ جسمى پودرى با بزرگى يك شهر، در يك فضاى نسبتاًً تهى و خلأ شناور است و تنها هنگامى دچار دردسر مى شود كه با نزديك شدن به خورشيد كمى پخته شود و يا اينكه كسى يك گلوله ۳۷۰ كيلوگرمى را با سرعت ۳۷ هزار كيلومتر در ساعت به سويش پرتاب كند.»تصويرى كه مشاهده مى كنيد دنباله دار تمپل-۱ را ۵۰ دقيقه پس از برخورد شديد نشان مى دهد. رنگ ها نمايانگر درخشندگى مواد هستند به طورى كه سفيد، نماينده درخشان ترين بخش و مشكى نماينده كم نورترين ها است. اين رنگ آميزى بر حسب درخشش مواد، در واقع مقياسى است براى تعيين ميزان بازتاب نور خورشيد از آنها (خورشيد در سمت راست و خارج از تصوير قرار دارد). لازم به ذكر است كه رنگ آميزى تصوير كاذب است.دكتر «آهنرين» همچنين توضيح مى دهد : «روند كار ما اينگونه نيست كه يك بسته اطلاعات را كه شامل حدود ۴ هزار و ۵۰۰ تصوير گرفته شده با كمك سه دوربين فضاپيما است يكجا مورد مطالعه قرار دهيم، بلكه آنها را از آخر به اول بررسى مى كنيم. ابتدا نخستين لحظات برخورد و سپس تصاويرى كه چند ساعت پيش از آن گرفته شده اند. با بررسى واپسين لحظات زندگى برخوردكننده، مى توان محل و زاويه برخورد با سطح را مشخص كرد. از اين رو اين لحظات بسيار مهم و حساس هستند.»مهندسان پروژه پى برده اند كه گلوله برخوردكننده، پيش از برخورد با تمپل -۱ دو ضربه از جانب ذرات گيسوى دنباله دار دريافت كرد كه البته خيلى هم غيرمنتظره نبودند و آنها احتمال وقوع چنين حوادثى را مى دادند. بر اثر اين ضربات دوربين نصب شده بر روى گلوله، براى چند دقيقه از كار افتاد تا اينكه سيستم كنترل موقعيت دوباره هدايت آن را در دست گرفت. و سرانجام برخورد شديد صورت گرفت. گلوله برخوردكننده با زاويه ۲۵درجه به قلب تمپل-۱ ضربه سهمگينى وارد كرد و آتش بازى باشكوهى شروع شد. گلوله آتشين در پى ضربه و حرارت بسيار و در حالى كه تبخير مى شد، به همراه ذرات رها شده از هسته با سرعت ۵ هزار متر بر ثانيه بر فراز محل برخورد پراكنده شد. محققان مشغول تجزيه و تحليل داده ها هستند تا اندازه دقيق دهانه برخوردى را تعيين كنند. پيش بينى هاى اوليه اندازه آن را بين ۵۰ تا ۲۵۰ متر تخمين مى زدند، اما پس از برخورد اين طور به نظر مى رسد كه اندازه دهانه بيشتر به ۲۵۰ متر نزديك باشد. با شناخت ماهيت و ساختار دنباله دارها اجسامى كه از ابتداى پيدايش منظومه شمسى، گرد و غبار پراكنده در منظومه را به خود جذب كرده اند و تا حدودى بكر و بدون تغيير باقى مانده اند، مى توان پاسخ بسيارى از سئوالات اصلى در مورد شكل گيرى منظومه خورشيديمان را يافت. و اين يكى از مهم ترين اهداف ماموريت «برخورد شديد» بوده است. دانشگاه مريلند (UMD) مسئوليت بخش علمى و تحقيقاتى ماموريت را در دست دارد و كنترل پروژه نيز بر عهده آزمايشگاه «جت پروپالشن» (JPL) است. فضاپيما متعلق به ناسا است و سازنده آن نيز صنايع هوافضاى بال (BALL) است.
Nojum.ir

جديدترين خودروى هيدروژنى پژو

ايسنا: شركت پژو فرانسه خودروى جديدى را ساخته كه از سوخت هيدروژن استفاده مى كند و از اگزوز آن به جاى گاز، آب خارج مى شود. شركت پژو، خودروى «كوارك» مجهز به سلول سوختى را ساخته است. در اين خودرو سوخت هيدروژن طى عملياتى با اكسيژن، برق توليد كرده و برق توليد شده در چهار الكتروموتور مصرف مى شود. سيستم اين خودرو توسط هوا خنك مى شود و در مخزن ذخيره سازى هيدروژن با فشار ۷۰ بار ذخيره مى شود. باك نيز توانايى ذخيره سازى ۹ ليتر هيدروژن را دارد. بيشترين سرعت اين خودرو ۱۱۰ كيلومتر بر ساعت و شتاب صفر تا ۵۰كيلومتر اين خودرو نيز ۵/۶ ثانيه است. شركت PSA ژو سيتروئن قصد دارد اين نسل از خودروهاى پيل سوختى خود را گسترش دهد. خودروى پيل سوختى پژو بدون صدا كار مى كند. باطرى اين خودرو از جنس فلز نيكل است و در حدود ۴۰واحد سلولى در پيل سوختى اين خودرو استفاده شده است كه هر كدام توانايى توليد ۲/۷ ولتاژ را دارد كه در مجموع ۲۸۸ولتاژ توسط اين سامانه توليد مى شود. پيش از اين نيز پژو خودروى هيدروژنى پيل سوختى پژو H2O را ساخته بود. شركت بى ام و نيز چندى پيش نوع ديگر خودروهاى هيدروژنى كه با موتور احتراق داخلى كار مى كند را ساخته بود. مهندسان بى ام و در اين خودروى هيدروژنى با يك آرايش خورجينى داراى ۲سيلندر توانستند با به كارگيرى سوخت هيدروژن ۲۸۵اسب بخار قدرت توليد كنند. اين خودروى جديد بى ام و در آخرين ركوردگيرى توانسته به سرعت ۳۰۲ كيلومتر بر ساعت دست يابد. موتور جديد H2R بر مبناى موتور احتراق داخلى بى ام و سرى ۷ ساخته شده و براى افزايش راندمان در اين موتور از زمان بندى متغير سوپاپ ها استفاده شده است. البته به دليل نوع سوخت هيدروژن و حالت گازى آن، تغييراتى در سيستم سوخت رسانى اين خودرو ايجاد شده است. شركت بى ام و قصد دارد بر اساس تجربيات به دست آمده در مدل H2R گونه اى از خودروهاى خود را كه هم توانايى كاركرد بر روى هيدروژن و هم توانايى كاركرد با بنزين را دارد، بسازد. خودروى هيدروژنى بى ام و توسط شركت تكنوسنتر كه از شركت هاى زيرمجموعه بى ام و است، ساخته شده و مهم ترين تغييراتى كه در اجزاى ساختمانى اين موتور به نظر مى رسد، نوع تزريق سوخت هيدروژن است. البته نوع مواد ساخته شده براى محفظه احتراق هم بسيار جالب است. آلياژهاى به كار رفته در اين موتور شايد تا همين امروز هم جزء اسرار بى ام و باشد. مهم ترين تفاوت بين موتور احتراق داخلى بنزين سوز و هيدروژنى در تفاوت ذات اين دو سوخت است. در حالى كه هيدروژن تحت فشار هواى طبيعى سريع تراز سوخت معمولى مشتعل مى شود، اما دماى احتراق آن اندكى كمتر از بنزين است. در داخل موتور سرعت احتراق بالاى مخلوط هيدروژن و هوا، دماى بيشترى در مقايسه با يك موتور بنزينى توليد مى كند، بنابراين زمان بندى سوخت نيز بايد تغيير كند. جرقه بايد به گونه اى زده شود كه بهترين فشار در نقطه مرگ بالاى پيستون شكل گيرد. يكى از مزاياى قابل توجه، فشار احتراق بالاتر از مخلوط هيدروژن و هوا و توليد قدرت بيشتر از همان مقدار انرژى است كه در يك موتور بنزينى مصرف مى شود؛ و اين يعنى اين كه موتور هيدروژنى بازده و كارايى بيشتر د

ايجاد منابع تك فوتونى توسط نقاط كوانتومى

ستاد ويژه توسعه فناورى نانو: مى توان از آزمايش هايى كه در زمينه محاسبات و ارتباطات كوانتومى انجام مى گيرند براى توسعه منابع نيمه هادى توليد سيگنال هاى فوتونى در پنجره اى به ابعاد ۳/۱ ميكرومتر استفاده كرد. ابزار مبتنى بر نقاط كوانتومى در سمينار CLEO/QELS در بالتيمور ايالات متحده معرفى شدند. اين دستاورد توسط دانشمندان موسسه تحقيقاتى توشيبا در اروپا و دانشگاه كمبريج انگلستان ايجاد شده است.
امروزه منابع تك فوتونى، به سختى ساخته مى شوند و ساخت آنها متكى بر نازك سازى اشعه ليزر يا تك اتم هاى برانگيخته است. مشكل اصلى، ساختارهاى پيچيده آنهاست كه جلوگيرى از خروج فوتون هاى چندگانه را دشوار خواهد كرد. در عوض گسيل دهنده هاى مبتنى بر نقاط كوانتومى ساخته شده در توشيبا هنگامى كه توسط پالس هاى كوتاه نورى تحريك مى شوند، تك فوتون ها را ايجاد مى كنند. در مجموع، روش نيمه هادى ذاتاً با پمپينگ الكتريكى سازگار است و بسيار ساده تر مى توان كارهاى بسته بندى و تجارى سازى آن را انجام داد.
«مارتين وارد» يكى از اعضاى تيم تحقيقاتى توشيبا گفت: «از لحاظ كنترل توليد فوتون هاى چندگانه، براى رسيدن به منبع تك فوتونى، ما به اندازه اى كمتر از آنچه با اشعه ليزر مى توان رسيد، دست يافته ايم. البته راه هاى ديگرى نيز براى توليد سيگنال هاى تك فوتونى مانند down-conversion وجود دارند. اما اين اولين بار است كه در طول موج هاى مربوط به سطوح ارتباطاتى از فرونشانى فوتون هاى چندگانه اى كه توسط نقاط كوانتومى توليد شده اند، استفاده مى شود.» در راستاى كسب اطمينان از اينكه تك فوتون ها مى توانند ايزوله و به داخل يك فيبر نورى هدايت شوند، تيم تحقيقاتى مربوطه مجبور به آموختن نحوه ساخت اشعه هاى پراكنده ساكن از نقاط كوانتومى As/GaAs، بودند كه ۴۵ نانومتر قطر و ۱۰ نانومتر ارتفاع دارند. اين نقاط از طريق اپيتاكسى كردن اشعه مولكولى بر يك سطح از GaAs در دماى ۵۰۰ درجه سانتيگراد رشد داده شده اند.
يك نقطه با طول موج بلند، بعد از توليد در داخل يك ميكروحفره ستونى جاى داده مى شود، كه از دو آيينه (بازتابنده هاى توزيع شده براگ) و يك فيلتر نورى براى بلوكه كردن تشعشعات ساطع شونده از تمام نقاط كوانتومى كوچكتر محيط اطراف به كار مى رود، تشكيل مى شود. در حال حاضر اين منبع در دماهاى نزديك به دماى انجماد عمل مى كند اما تيم دانشگاه كمبريج، مطمئن هستند كه مى توانند اين دما را تا سطوح عملى تر افزايش بدهند. «وارد» در اظهارات خود افزود: «نتيجه هاى اعلام شده در مقاله در دماهاى ۵ و۳۰ كلوين به دست آمده اند، اما نقاط با طول موج بلند بايد بتوانند در دماهاى بالاتر نيز عمل گسيل را انجام دهند، چون ما شاهد «لومينسانس» نورى در دماهاى بالاتر از ۲۰۰ كلوين بوده ايم و مطمئناً در آينده نيز براى خنك كردن ابزارهاى تجارى خود از مايعات سرمازا استفاده نخواهيم كرد.»

نگاهى به روش هاى جديد براى جداسازى مواد

فرآيند هاى سبز

على بقايى*

غشاء مايع (Liquid Membrane) يك فناورى جديد در دنيا براى جداسازى مواد با غلظت هاى اندك از محلول آنها با يك روش بسيار ساده و ارزان است. دانشگاه ها و مراكز تحقيقاتى كشورمان خوشبختانه از جمله مراكز پيشرو اين فناورى هستند. در اين مقاله به شكل مختصر انواع غشاهاى مايع معرفى مى شوند.
جداسازى توسط غشاء زمينه اى است كه به دليل هزينه هاى پايين سرمايه گذارى و بازدهى بالاى انرژى توجه بسيارى را به خود جلب كرده است. با اين همه، تا امروز فرآيندهاى غشايى اندكى به جز اسمز معكوس و جداسازى هيدروژن كاربردهاى صنعتى يافته اند و اين به دليل مشكلات سرعت و انتخاب پذيرى در جداسازى است. ضريب نفوذ بيشتر مولكول ها در پليمرها چنان اندك است كه لازم است براى دستيابى به فلاكس هاى قابل قبول صنعتى غشاهاى بى نهايت نازك ساخته شوند. اين غشاهاى پليمرى نازك داراى مشكلات ساخت، انسجام و استحكام هستند. معمولاً انتخاب پذيرى در اين سيستم ها ضعيف است، مگر اينكه اجزاى مخلوط از نظر اندازه شعاع تفاوت قابل توجهى داشته باشند، مانند نمك زدايى و يا بازيافت هيدروژن از آمونياك.
يك روش جديدتر براى ايجاد غشاهايى با عملكرد بهتر، استفاده از مايعات به عنوان مواد غشايى و به كارگيرى موادى در مايع كه انتقال يك جزء را از غشا افزايش داده يا تسهيل مى كند، است. به اين وسيله انتخاب پذيرى سيستم براى اجزاى محلول به شكل قابل توجهى افزايش مى يابد. سرعت كلى انتقال جرم در اين سيستم انتقال كه به انتقال تسهيل يافته موسوم است فقط توسط تعادل هاى شيميايى معمول كنترل نمى شود. در عوض، فرآيند انتقال تركيبى از سرعت نفوذ و سرعت واكنش كمپلكس سازى است. علاوه بر مكانيسم انتقال تسهيل يافته، جداسازى مى تواند تحت اثر اختلاف انحلال پذيرى اجزاى مخلوط در فاز غشايى قرار گيرد. بنابراين برخلاف استخراج با حلال و ديگر فرآيندهاى مرحله اى تعادلى، انتقال تسهيل يافته توسط سرعت هاى نفوذ و واكنش شيميايى كنترل مى شود.
مايع غشايى به شكلى انتخاب مى شود كه غير قابل امتزاج با دو فاز ديگر باشد. بر اين اساس دو نوع سيستم غشاء مايع با كاربردهاى متفاوت مى توان در نظر گرفت:
الف) آبى/ روغنى/ آبى كه در آن فاز روغنى يا آلى غشاء است.
ب) روغنى/ آبى/ روغنى كه در آن فاز آبى بين دو فاز روغنى بوده و نقش غشا را بازى مى كند.
غشاهاى مايع را از لحاظ شكل ظاهرى مى توان به سه گروه عمده دسته بندى كرد:
۱) توده اى -Bulk Liquid Membrane BLM- اين روش جديدترين نوع غشاء مايع بوده و مى توان آن را نوعى استخراج مايع در دو مرحله دانست.
۲) ساكن شده بر روى يك پايه جامد - Liquid Membrane Supported (SLM) يا Immobilized Liquid Membrane (ILM) - در اين روش يك جامد متخلخل كه آغشته به مايع غشايى است بين دو فاز قرار مى گيرد و جزء مورد نظر براى انتقال با حل شدن در مايع غشايى و عبور از آن در فاز مقابل آزاد مى شود.
۳) امولسيونى- ELM - كه غشا به صورت كپسول هايى دو فاز ديگر را از هم جدا مى سازد.
غشاهاى مايع پشتيبانى شده (SLM) در مقايسه با غشاهاى مايع امولسيونى (ELM)، داراى يك مقاومت انتقال جرم اضافه مربوط به درهم پيچيدگى غشاء نگهدارنده (supporting membrane) هستند. ولى در عوض مشكلات توليد حذف و پايدارى امولسيون را ندارند.
همچنين مى توان غشاهاى مايع را از لحاظ عملكردى به دو روش تقسيم كرد:
۱) با حامل شيميايى
۲) بدون حامل شيميايى
با يك حامل شيميايى، نفوذ گونه هاى در حال عبور از غشاء با نفوذ محصولات واكنش و همچنين افزايش حلاليت پذيرى آنها در فاز غشايى، افزايش مى يابد. بدون يك حامل فعال، غشاى مايع براى جداسازى اجزاى فقط وابسته به اختلاف حلاليت پذيرى و يا اختلاف ضرايب نفوذ است.
معروف ترين غشاى مايع كه تقريباً همه ما با آن آشنا هستيم خون است و هموگلوبين خون به عنوان ماده حامل (carrier) در آن اكسيژن را در ريه ها دريافت كرده و به بافت ها مى رساند. بنابراين طبيعى است كه نخستين تحقيقات بر روى انتقال تسهيل يافته با در نظر گرفتن سيستم هاى بيولوژيكى آغاز شده باشد. در سال ،۱۹۶۰ «شولاندر» فلاكس حالت پايدار O2 را از بين فيلترهاى سلولز استات آغشته به محلول آبى هموگلوبين اندازه گيرى كرد. وى تأييد كرد كه هموگلوبين انتقال O2 را با مكانيسم «bucket-brigade» افزايش مى دهد. در سال ،۱۹۶۶ «ويتنبرگ» سيستم مشابهى را مطالعه كرده و دريافت كه يك حامل متحرك مورد نياز است و بر اهميت سرعت واكنش هاى تشكيل و فرو پاشى كمپلكس بر روى كل فرآيند تاكيد كرد.
علاوه بر سيستم هموگلوبين و اكسيژن يا به اختصار O2/Hb چندين سيستم ديگر نيز در سراسر دنيا بررسى شده اند كه فقط به ذكر نام آنها اكتفا مى كنيم:
* جداسازى گازهاى دى اكسيد كربن و سولفيد هيدروژن به كمك غشاى محلول كربنات
* انتقال اتيلن و پروپيلن با استفاده از يون نقره
* انتقال تسهيل يافته مونوكسيدكربن توسط كلريد مس
* انتقال و جداسازى يون هاى فلزى (به منظور بازيافت و يا حفاظت از محيط زيست)
به علت اهميت مورد پايانى و اينكه در ايران كارهاى بيشترى در اين زمينه انجام گرفته چند مثال از آن مى آوريم:
* جداسازى يون نقره توسط يك سيستم SLM كه از هگزاتيا-۱۸- كرون-۶ (HT18C6) حل شده در نيترو فنيل اكتيل اتر(NPOE) به عنوان ماده حامل استفاده مى كند. اين غشا توسط دكتر شمسى پور در دانشگاه رازى كرمانشاه مورد بررسى قرار گرفته است.
* جداسازى پالاديم با غشاء مايع
* جداسازى يون هاى طلا جداسازى يون هاى كروم (VI) با يك BLM
* جداسازى يون هاى كروم (III) و ده ها نمونه ديگر.
از آنجايى كه بر خلاف سيستم استخراج با حلال اين روش از مقادير بسيار كمترى از حلال هاى آلى استفاده مى كند، هم مقرون به صرفه تر و هم از لحاظ زيست محيطى جزء فرآيندهاى تميز و سبز محسوب مى شود. بنابراين انتظار مى رود به زودى از اين روش در مقياس هاى صنعتى در سراسر دنيا استفاده شود.
* دانشجوى دوره دكتراى مهندسى شيمى دانشگاه صنعتى شريف
روزنامه شرق

ديسك غبار ۲۵ ميليون ساله

ستاره شناسان براى اولين بار ديسك غبارى را به دور يك سيستم دوتايى كشف كردند كه با قوانين مطرح شده در تناقض است. ديسك هاى غبارى كه در اطراف ستارگان تازه متولد شده وجود دارند مدت زيادى دوام نمى آورند و پس از چند ميليون سال تبديل به تعدادى سياره مى شوند. پيرترين اين ديسك هاى غبار در حدود ۱۰ ميليون سال عمر دارند اما برآوردها نشان مى دهد كه اين ديسك تازه كشف شده عمرى معادل ۲۵ ميليون سال دارد. اين ديسك غبار در اطراف يك سيستم دوتايى در فاصله ۳۵۰ سال نورى از زمين و در صورت فلكى «ثور» قرار دارد. اين ديسك غبار پير به اندازه اى براى دانشمندان غيرمنتظره بود كه يك انسان ۳۰۰ ساله براى مردم عجيب است. ولى تنها خصوصيتى كه اين ديسك را از بقيه متمايز مى كند سن آن نيست بلكه اندازه بزرگ آن نيز بسيار عجيب به نظر مى رسد. داده هاى به دست آمده از تلسكوپ فضايى اسپيتزر ناسا نشان مى دهد كه لبه داخلى اين ديسك ۶۵ ميليون مايل از مركز منظومه خود فاصله دارد و تا ۶۵۰ ميليون مايلى از آن امتداد پيدا كرده است. البته احتمال مى رود لبه داخلى اين ديسك غبار فاصله اى بيش از ۶۵۰ ميليون مايل داشته باشد كه تلسكوپ اسپيتزر به دليل سردى اين قسمت ها نتوانسته به اندازه گيرى بيشتر بپردازد. دانشمندان هنوز نمى توانند دلايلى براى وجود چنين ديسك هايى به دور ستارگان ارائه كنند زيرا هنوز علت شكل گيرى سيارات در زمان هاى متفاوت كشف نشده است. ستاره شناسان احتمال مى دهند پيش سيارات بسيار بزرگى در اين ديسك وجود دارند كه هنوز به سياره تبديل نشده اند. با اين حال ستاره شناسان در جست وجوى تعداد بيشترى از اين ديسك هاى غبار پير هستند تا نظريات خود را تكميل كنند.
ParsSky.com

شبيه سازى گونه هاى در حال انقراض

ايرنا: يك موسسه تحقيقاتى در آمريكا به نام «آدوبان»، گونه هاى حيوانى در معرض خطر انقراض را شبيه سازى مى كند. از جمله اين حيوانات يك گربه وحشى آفريقايى است كه با لقاح مصنوعى از يك گربه خانگى به دنيا آمده است. اين نخستين حيوانى است كه به كمك اين فناورى (تكنيك انتقال جنين ميان گونه ها) متولد مى شود. همچنين اين مركز پناهگاهى براى مرغ ماهيخوار «مى سى سى پى» است كه شمار آن در حيات وحش به كمتر از ۲۰۰ عدد كاهش يافته است. بدين وسيله مى توان نسل تازه اى از آنها را به وسيله لقاح مصنوعى پرورش داد و بار ديگر به زيستگاه طبيعى شان بازگرداند. در بخشى از اين موسسه تحقيقاتى كه مى توان آن را «باغ وحش منجمد» نام داد، سلول هاى بيش از هزار گونه مختلف در مجموعه اى از مخزن هاى نيتروژن مايع نگهدارى مى شوند. بنابراين تا زمانى كه نمونه سلول يك گونه زيستى در يكى از اين باغ وحش هاى منجمد در گوشه و كنار جهان نگهدارى شود، انقراض آن گونه ممكن نخواهد بود. دكتر «بتسى درسر» مدير تحقيقات اين بخش گفت: «اگر در مورد دايناسورها دست به چنين اقدامى زده بوديم، حال سلول هاى آنها زنده بود.»

بيوانفورماتيك ابزارى براى تحليل حيات در سطح مولكولى

مهدى صارمى فر


وظيفه اصلى بيوانفورماتيك طراحى سيستم هاى كامپيوترى و مدل هاى رياضى براى نگهدارى، مديريت و تحليل داده هاى بيولوژيكى است.
ابزارهاى بيوانفورماتيكى در آينده قادر خواهند بود كه با دانستن يك توالى ژنى، نحوه بروز صفت در سلول زنده را توصيف كنند.
بيوانفورماتيك دانشى بين رشته اى است. نقطه اتصال رياضيات، علوم محاسباتى و علوم زيستى. اين شاخه از علم با توجه به گسترش روزافزون حيطه هاى علمى و درگير شدن آنها با هم و طرح مسائل مشترك بين شاخه هايى از علم كه پيش از اين چندان ربطى به هم نداشتند از يك طرف و گسترش توجه به زيست شناسى و به خصوص زيست شناسى مولكولى در دو دهه اخير، بسيار مورد توجه پژوهشگران رياضى و زيست شناسان قرار گرفته است. اگر بخواهيم موضوع علم بيوانفورماتيك را در يك جمله خلاصه كنيم، مى توان گفت: «طراحى سيستم هاى كامپيوترى و مدل هاى رياضى براى نگهدارى، مديريت و تحليل مجموعه عظيمى از داده هاى بيولوژيكى و همچنين ارائه دانش زيستى» موضوع بيوانفورماتيك است. محتواى اين «مجموعه عظيم داده اى» چيست؟ بيوانفورماتيك با چه مسائلى درگير است؟ چه جايگاهى در كنار علوم ديگر دارد؟
با توجه به گسترش روزافزون و توجه به اين شاخه در كشورمان در اين گزارش نگاهى داريم به كليات بيوانفورماتيك.
• توالى ها
اطلاعات وراثتى هر سلول در مولكول هاى طويلى به نام «ديوكسى ريبونوكلئيك اسيد» يا DNA نگهدارى مى شود. DNA پليمرى است كه از چهار مونومر ساخته شده است. اين مونومرها كه باز هستند به اختصار A، T، C و G ناميده مى شوند. به اين ترتيب براى نمايش مولكول DNA دانشمندان از يك رشته طولانى از اين چهار حرف استفاده مى كنند. به اين رشته طولانى، توالى مى گويند. در واقع DNA زنجيره اى دوگانه و به هم تابيده است، كه هر دو مونومر از هر زنجيره با مونومرى از زنجيره مقابل، در هم جفت مى شوند، به اين صورت كه A با T و G با C جفت مى شوند. پس با دانستن توالى يك زنجيره، توالى متقابل به دست مى آيد. در درون هسته هر سلول، مولكول DNA چندين بار تاب مى خورد و براى استحكام بيشتر، به دور گلوله هايى از چربى حلقه مى زند. به اين مجموعه كروموزوم مى گويند. براى مثال در بدن انسان ۴۶ كروموزوم وجود دارد كه همه خصلت هاى انسانى در آنها كد شده اند.
اما مولكول DNA به تنهايى قادر به كنترل فعاليت هاى حياتى موجود زنده نيست. بلكه هر كدام از قسمت هاى اين دنباله بايد طى فرآيندى كه روخوانى و ترجمه نام دارد، در درون اندامى از سلول به نام ريبوزوم به يك آنزيم يا پروتئين معادل آن تبديل شوند. اين آنزيم يا پروتئين است كه براى مثال وارد جريان خون مى شود و به وظايف محوله فرد مى پردازد. به هر قسمتى از يك مولكول DNA كه يك پروتئين را كد مى كند، يك ژن مى گويند. يك مولكول DNA حاوى هزاران ژن است كه هر كدام وظيفه اى خاص خود دارند، به اين ترتيب جريان اطلاعات كه توصيف كننده رفتار و عملكرد هر سلول زنده است، در DNA كنترل مى شود.
پروتئين ها نيز زنجيره اى از آمينواسيدها هستند. بيش از بيست نوع آمينواسيد وجود دارد كه با نسبت دادن يك علامت به هر كدام، توالى پروتئينى نشان داده مى شود. هر سه تا باز روى DNA يك آمينواسيد را كد مى كنند. به اين ترتيب از روى يك توالى ژنى، مى توان توالى پروتئينى خاص آن را به دست آورد.
به اين ترتيب نخستين و مهمترين شباهت زيست شناسى مولكولى و علوم كامپيوتر نمايان شد: توالى ها، داده هايى ديجيتالى هستند. قسمت عمده اى از داده هايى كه در مدل ها، الگوريتم ها و پايگاه هاى داده اى (Data base) بيوانفورماتيك مورد تحليل قرار مى گيرند، به توالى ها اختصاص دارد.
• پايگاه هاى داده
جريان اطلاعاتى را كه منجر به بروز يك واكنش خاص توسط يك سلول زنده يا يك موجود چند سلولى مى شود را در دياگرام زير مى توان خلاصه كرد:
توالى ژنى، توالى RNA، توالى پروتئين، ساختار پروتئين، عملكرد پروتئين، بروز صفت در سلول زنده.
براين اساس، هدف نهايى بيوانفورماتيك اين است كه با در دست داشتن توالى DNAهاى يك سلول يا يك موجود زنده، تمام خصوصيات و رفتارهاى آن را پيش بينى كند.
يكى از محرك هاى اصلى براى فعاليت روزافزون در زمينه بيوانفورماتيك پروژه هاى ژنوم و پروتيوم بوده اند. پروژه هاى ژنوم، با هدف تعيين كد توالى DNAهاى موجودات زنده تعريف شده اند كه مهمترين و بزرگ ترين آنها پروژه ژنوم انسانى است. اين پروژه كه يك برنامه بزرگ جهانى بود و دانشمندانى از سراسر جهان در آن شركت داشتند، وظيفه اش شناخت كامل DNA انسان است. اين پروژه يكى از چهار پروژه عظيم جهانى است كه البته به لطف ساخت دستگاهى به نام PCR كه به اين فرآيند سرعت بخشيد، در سال ۲۰۰۲ و سه سال پيش از موعد پانزده ساله پيش بينى شده اوليه، به پايان رسيد. پايگاه هاى داده اى اينترنتى مخصوص اين كار توالى هاى به دست آمده را در اختيار پژوهشگران قرار مى دهند. اين پايگاه ها كاملاً عمومى هستند و با وارد كردن هر توالى دلخواه مى توان تمام توالى هاى مشابه به همراه مجموعه كاملى از اطلاعات مربوط به آنها را استخراج كرد. اين پايگاه هاى بيوانفورماتيك حجم زيادى از اطلاعات ژنتيكى را در خود حفظ كرده اند و در طول مدت كوتاهى كه از راه اندازيشان مى گذرد، به مهمترين ابزار پژوهشى در زيست شناسى مولكولى مبدل گشته اند.
سرعت رشد اطلاعات موجود در پايگاه هاى داده اى به صورت نمايى رشد مى يابد. طورى كه براى مثال در پايگاه Gen Bank هر ۱۴ ماه حجم اطلاعات دو برابر مى شود. به طور مشابه براى پروتئين هم پروژه پروتيوم تعريف شده است. كه البته در اينجا حجم كار به طرز بسيار وحشتناكى بالاتر است. در عين حال روش هاى خوبى مثل روش هاى به كار رفته در پروژه ژنوم در دست نيست ضمن اينكه بسيارى از پروتئين ها و آنزيم ها، ناشناخته مانده اند. هدف اين پروژه ها تعيين توالى پروتئين ها و شكل ساختارى سه بعدى آنها است. به خصوص اين آخرى كه نقش اساسى در عملكردهاى پروتئين ها دارد. اگر پروژه ژنوم در طى يك فرآيند ۱۲ ساله به پايان رسيد ما با توجه به حجم كار پروژه پروتيوم، به نظر مى رسد كه حدود يك قرن براى به پايان رساندن اين پروژه كه با همكارى اكثر مراكز پژوهشى جهان در حال انجام است، لازم باشد.
• زمينه هاى مهم بيوانفورماتيك
۱- تحليل توالى هاى ژنوم
هدف اوليه بيوانفورماتيك طراحى روش هاى استخراج، نگهدارى، پردازش و تحليل تعداد بسيار زيادى از توالى ها بود. رسيدن به اين هدف، براى محققان علوم زيستى دستاورد عظيمى به شمار مى رود. به طور كلى در طى چند سال اخير، كاوش در اين پايگاه هاى داده اى براى پژوهشگران زيست شناسى مولكولى به يك فعاليت روزمره و نياز حياتى مبدل شده است. براى مثال فرض كنيد كه توالى قسمتى از يك DNA در آزمايشگاه به دست آمده است.
نخستين سئوالى كه به ذهن مى رسد اين است كه آيا اين توالى در برگيرنده يك ژن هست يا نه؟ در صورت مثبت بودن جواب، اين ژن در كجاى زنجيره DNA اصلى قرار دارد و نهايتاً آنزيمى را كه كد مى كند چه نقشى در سلول يا در فرآيندهاى حياتى ايفا مى كند؟ در غياب بيوانفورماتيك و ابزارهاى آن، ماه ها وقت لازم است تا يك تيم تحقيقاتى به حدس هاى اوليه اى درباره پاسخ سئوالات فوق برسد. در حالى كه تنها با يك كامپيوتر شخصى متصل به اين پايگاه هاى داده اى ظرف چند دقيقه مى توان به جواب قطعى يا حدس هايى محكم رسيد.
سرعت بالاى روش هاى تعيين توالى با روش هاى كامپيوترى و مدل هاى رياضى در طراحى تراشه هاى DNA به دست آمده اند. دستگاه هاى فوق پيشرفته مجهز به تراشه هاى DNA قادر هستند ضمن تعيين توالى همزمان هزاران قطعه نوكلئوتيدى آنها را به طور خودكار در پايگاه هاى داده اى به ثبت برساند.
۲- پيش بينى ساختار سه بعدى (ساختار سوم و چهارم) پروتئين
كاركرد مولكول هاى عظيم پروتئين به شدت به شكل فضايى و ساختار سه بعدى آنها بستگى دارد. از طرفى همان گونه كه ديديم ژن ها نيز از طريق عملكرد پروتئين هايى كه مى سازند، نقش خود را اعمال مى كنند. بنابراين شناخت كامل ماهيت و وظيفه ژن ها، منوط به دانستن اطلاعات كافى درباره پروتئين ها است. ولى پروژه هاى پروتيوم با وجود اين اهميت حياتى، به كندى پيش مى روند.
دلايل اين كندى پيشرفت، هزينه هاى زياد و كندى روند تعيين توالى پروتئين ها و مشكل بودن تعيين ساختار سه بعدى آنها در آزمايشگاه است. با توجه به سرعت بالاى روند كار در پروژه هاى ژنوم، حل مسائل پروتئينى مهمترين چالش حال حاضر بيوانفورماتيك به حساب مى آيد.
دو اصل اساسى براى تعيين ساختار سه بعدى پروتئين از روى توالى آن وجود دارد كه هر كدام روش جداگانه اى را براى حل مسئله ساختار پيشنهاد مى كنند:
* پروتئين هايى كه توالى نسبتاً مشابهى دارند، شكل فضايى شبيه به هم پيدا مى كنند: جست وجو براى يافتن توالى هاى مشابه.
*شكل فضايى مولكول به نحوى است كه به حداقل انرژى برسد: استفاده از قوانين شيمى، فيزيك و ترموديناميك.
۳- تحليل كاركردى در سطح ژنوم
ابزارهاى تحليل كلان داده هاى زيستى، روش كار پژوهش هاى مهندسى ژنتيك، داروسازى و زيست شناسى را دگرگون كرده اند. فناورى جديد بيوانفورماتيكى امكانات جديد و بسيار قوى را فراهم ساخته است؛ مثل بررسى همزمان ميزان فعاليت هزاران ژن در سلول، تحليل نحوه تعامل تعداد زيادى پروتئين و تحليل خصوصيات هزاران سلول جهش يافته در آن واحد. اين مسائل با به كارگيرى روش هاى آمارى پيشرفته و كلاستربندى حل شده اند. دانش مربوط به اين بخش تحت عنوان «ژنوم شناسى كاركردى» به يكى از فعال ترين زمينه هاى تحقيقى در بيوانفورماتيك مبدل شده است.
از دستاوردهاى مهم در اين زمينه مى توان به پيش بينى نقش و كاركرد ژن ها در سلول بدون نياز به تحليل داده هاى پروتئينى اشاره كرد.
۴- ايجاد و مديريت پايگاه هاى داده اى
صرف نظر از نوع داده هاى توليد شده در زيست شناسى مولكولى و نحوه تحليل و تفسير آنها، بايد اين داده ها را از طريق پايگاه هايى در اختيار پژوهشگران قرار داد. اما نحوه اين ارائه هم مشكلات خاص خود را پيش رو دارد؛ مثل نحوه حصول اطمينان از درستى داده هاى ثبت شده و چگونگى نمايش مفيد داده ها براى كاربران. از اين جهت اداره كنندگان پايگاه هاى بزرگ بيوانفورماتيكى، چالش هايى بيش از يك مهندس پيش رو دارند.
۵- مدل سازى رياضى فرآيندهاى حيات
استفاده كنندگان ابزارها و داده هاى بيوانفورماتيكى محدود به متخصصان زيست شناسى مولكولى نمى شود. گروهى كه اخيراً به اهميت بيوانفورماتيك پى برده اند، فيزيولوژيست ها هستند. آنها با استفاده از حجم عظيم داده هاى ژنومى و پروتيومى در تلاشند تا راه شبيه سازى فرآيندهاى بيوشيميايى سلول هاى زنده را هموار سازند.
تلاش محققان اين است كه فرآيندهاى خاص سلولى را شبيه سازى كرده و با يك پارچه سازى آنها به يك سلول كامل برسند كه در اين صورت يكى از هدف هاى مهم بيوانفورماتيك علوم زيستى محقق خواهد شد؛ يعنى درك كامل ساز و كار ارگانيسم هاى زنده در سطح مولكولى.
در خاتمه بايد يادآور شد كه اهميت بيوانفورماتيك تنها در سرعت بخشيدن به كارهاى آزمايشگاهى نيست بلكه گسترش اين شاخه علمى و طرح و پاسخگويى به سئوالات جديد افق هاى نوينى را پيش روى زيست شناسان گشوده است.
منابع:
۱- www.stratagene.com
۲- www.pubmed.com
۳- www.bioinformatic.org
۴- M . Campbell, L.Heyer; Genomics, Proteomics, and Bio informatics.
روزنامه شرق

چگونه ميمون ها با يكديگر سخن مى گويند

تغييرات خفيف اما تصميم گيرنده

نگين كروئى

جانوران سخنگو هميشه انسان ها را شيفته خود ساخته اند. شايد شما هم بارها تلاش كرده ايد با سگ يا گربه خود حرف بزنيد يا اينكه سخن گفتن را به يك طوطى بياموزيد. به نظر شما جانوران چگونه با يكديگر حرف مى زنند؟ سخن گفتن آنها چه تفاوتى با سخن گفتن انسان ها دارد و اصولاً زبان ها چگونه به وجود آمده اند؟ اينها همه پرسش هايى هستند كه از ديرباز ذهن دانشمندان را به خود مشغول كرده اند. در اينجا قصد داريم پاسخ دانشمندان به اين پرسش ها را براى شما بازگو كنيم.
حتى اگر جيغ و فرياد ميمون ها در ابتدا تنها سر و صداهاى اتفاقى به نظر بيايند اما براى ميمون هاى «بربر» از معنا و مفهوم خاصى برخوردارند. مفهوم آنها را مى توان چنين ترجمه كرد: «توجه انسان».
خانم «يوليا فيشر» از پژوهشگران مركز مطالعه رفتار نخستى ها در شهر گوتينگن آلمان، معنا و عملكرد سر و صداهاى ميمون ها را دقيق تر مورد بررسى قرار داده است. او براى اين منظور ابتدا ميمون ها را مورد مشاهده قرار داده و صداهاى آنها را در شرايط مختلف، براى مثال در موقعيت هاى خطرناك، ضبط مى كند. چند روز بعد وى خود را در گوشه اى پنهان ساخته و سر و صداهاى ضبط شده را به وسيله بلندگو براى ميمون ها پخش مى كند و نظاره گر واكنش آنها مى شود؛ در واقع با كمك دوربين فيلمبردارى خود واكنش ميمون ها به صداهاى مختلف را به تصوير مى كشد. توانايى هاى ارتباطى حيوانات هميشه ما را شيفته خود مى سازند با اين وجود بايد تذكر دهيم ارتباطى كه مشابه با زبان و سخنگويى انسان ها باشد حتى در ميان باهوش ترين جانوران هم وجود ندارد. خانم فيشر در اين باره مى گويد: «ميمون ها اين توانايى را ندارند كه سر و صداى خود را به صورتى كنترل شده و به شيوه اى كه ما مورد استفاده قرار مى دهيم، به كار بگيرند. آنها نمى توانند نقشى عمدى در آن بازى كنند به اين صورت كه براى بيان هر جمله اى يك صداى خاص از خود درآورند.»
در مقابل توانايى درك و تفهيم سر و صداها و نتيجه گيرى از آنها هنر حيوانات آنچنان هم شگفت انگيز نيست. شايد ميمون هاى هشدار دهنده اصلاً قصد اين را هم نداشتند كه ديگران را از خطر موجود آگاه كنند. «يوليا فيشر» فريادهاى ميمون ها را تنها واكنش آنها در لحظات ترس مى داند و معتقد است كه اين برداشت ميمون هاى ديگر است كه معنا و مفهومى به آنها مى بخشد. با قصد قبلى از چيزى سخن گفتن، درباره گذشته و آينده مشورت كردن و ساختن قوانين گرامرى، همه و همه، تنها در حيطه توانايى هاى انسانى باقى مى ماند. سگ هاى سخنگو، همانند گذشته، در خيال بافى هاى داستان ها و فيلم ها جاى دارند.
اينكه انسان ها از چه زمانى، چگونه و چرا شروع به سخن گفتن و برقرارى ارتباط با يكديگر كردند نيز همچون گذشته، يك معما باقى مى ماند. نخستين قدم جهت حل اين معما در سال ۱۹۹۸ توسط محققان بريتانيايى برداشته شد. اين محققان پس از بررسى هاى بسيار توانستند ژن هاى ويژه تكلم يا در اصطلاح ژن هاى Fox P2 را كشف كنند. اين پژوهشگران خانواده اى را مورد آزمايش قرار دادند كه از نسل هاى گذشته با مشكل اختلالات تكلمى مواجه بودند. نتيجه اين آزمايشات اين بود كه ژن مزبور در خانواده نامبرده دچار اشكال بوده است. تغييرات خفيف اما تصميم گيرنده براى ژن تكلم حدود ۲۰۰ هزار سال پيش صورت گرفتند. تغييراتى كه در ميان انسان ها رخ دادند در ميمون ها با وجود نزديكى زياد آنها به انسان ها انجام نگرفتند. بدين ترتيب، پيش شرط مهم، اما نسبتاً جديدى توضيح داده شد كه براى تكامل زبان ضرورى است. اما اين پرسش كه ابتدا نياز به ارتباط با ديگران يا موتاسيون يا جهش ژنتيكى صورت گرفته در ژن تكلم موجب سخن گفتن انسان ها با يكديگر و برقرارى ارتباط آنها با يكديگر شد؟ هنوز هم پاسخ داده نشده است. آنچه مسلم است اين است زمانى كه امكان تماس متقابل و درك منظور يكديگر وجود دارد تكامل فرهنگى تا حد زيادى شتاب مى گيرد. چرا كه در اين صورت ما مى توانيم از تجارب ديگران بهره مند شويم. كارى كه ميمون ها اغلب قادر به انجام آن نيستند.
اما در پايان بايد گفت يك وجه مشترك ميان انسان ها و ميمون ها وجود دارد و آن هم اين است كه اگرچه ميمون ها با فريادهاى خود از امكانات گسترده سخنگويى انسان ها برخوردار نيستند اما بدين وسيله مى توانند ديگران را تحت تاثير خود قرار دهند.
DW-WORLD.DE
روزنامه شرق

تقليد از ساختار پوست دلفين در نگهدارى بدنه كشتى ها

ايسنا: «كارن وولى» استاد شيمى دانشگاه واشينگتن، شكل و ساختار پوست دلفين و چگونگى جلوگيرى از چسبيدن موجودات دريايى به پوست دلفين را مورد توجه قرار داد.
اين مشاهدات با تحقيقات وى درباره راه هاى دخالت در فعل و انفعالات سيستم هاى زيستى و مواد مصنوعى و نيز طراحى گروه هاى فعال كننده كه پيوند بين خود را ارتقا يا كاهش مى دهند، هماهنگ است.
وى در حال توليد گروهى از پوشش هاى ضدتخريب غيرسمى است كه ممكن است روزى مانع اتصال موجودات دريايى مانند انبرك ها، كرم هاى لوله اى و هاگ ها به بدنه كشتى ها شود.
وى معتقد است: اگر دريابيم كه چگونه اين مواد گوناگون در سطح مولكولى فعل و انفعال انجام مى دهند، مى توانيم اين فعل و انفعالات را قطع و وصل كنيم. ما مى خواهيم اين فعل و انفعالات را با استفاده از نانوذرات فعال كنيم و با استفاده از پوشش هاى ضدتخريب، فعاليت آنها را متوقف سازيم. تخريب يكى از بزرگترين مشكلات نيروى دريايى ايالات متحده و هم چنين صنعت تجارت دريايى است.
موجودات ريز دريايى، پروتئين چسبنده اى از خود ترشح مى كنند كه با گذشت زمان و با افزايش زنگ زدگى فلزات موجب تخريب فيزيكى آنها مى شوند. با اين همه، بزرگترين مشكل تأثير آنها روى ظاهر كشتى است، به طورى كه رشد بى رويه روى بدنه كشتى، اصطكاك و مقاومت را افزايش مى دهد و منجر به افزايش مصرف انرژى مى شود. البته اثر زيانبار آنها بيش از اين نتايج اقتصادى است؛ كشتى هايى با راندمان كم، مقدار بيشترى از گازهاى گلخانه اى (مانند دى اكسيدكربن و گوگرد و اكسيد نيتروژن) را منتشر مى سازند و موجب باران هاى اسيدى مى شوند.
رمز موفقيت عوامل ضدتخريب «وولى» در توپوگرافى سه بعدى آنها است كه موجب ايجاد سطوح هيدروديناميك طبيعى مشابه پوست دلفين مى شود. دانشمندان با به كار بردن ميكروسكوپ الكترونى قوى دريافتند كه پوست دلفين با وجود نرمى، داراى ناهموارى هايى با ابعاد نانومترى است. اين ناهموارى ها آن قدر بزرگ نيستند كه مانع حركت در آب بشوند بلكه آن قدر كوچكند كه شيارهاى كمى براى اتصالات موجودات ريز دريايى باقى مى گذارند.
«وولى» مى گويد: تا مدت ها، فعاليت هاى ضدتخريب منوط به ساخت سطوح بسيار صاف بود و اين گونه تصور مى شد كه اگر سطوح خيلى صاف باشند و سطح انرژى كمى داشته باشند موجودات ريز نمى توانند به آنها متصل شوند.
وى بيان كرد: در حقيقت اين موضوع كاملاً اشتباه است و پروژه ضدتخريب وى كاملاً خلاف اين امر است. تخريب بحث جديدى نيست و سال ها اين مشكل با به كار بردن پوشش هاى حاوى قلع و مس رفع شده است كه باعث كاهش اتصال آبزيان مى شود. اين در حالى است كه مس و قلع در آب شسته مى شود و محيط را آلوده مى سازد.
وى از طريق سازمان تحقيقات نيروى دريايى كه سال ها در زمينه فلوروپليمرها (مثل تفلون و ديگر پليمرهاى نچسب) و ساير سطوح با چسبندگى كم تحقيق كرده است، از اين مشكل آگاه شد و نظريه تركيب دو پليمر ناسازگار يك فلوروپليمر چند شاخه و پلى ا تيلن گليكول خطى و فراهم آوردن امكان پراكندگى فازى در نواحى مشخص براى آنها را ارائه داد؛ اين تركيب طى يك فرآيند شيميايى موسوم به اتصال عرضى به صورت جامد درمى آيد. بنابراين يك پوشش ناهمگن با ابعاد نانو ايجاد مى شود كه از پستى و بلندى هاى بسيار تشكيل شده و ساختار آن از سخت تا نرم و از آب دوست تا آب گريز متغير است.
نكته مهم در پيچيدگى اين سطح اين است كه به سختى به موجودات دريايى فرصت اتصال مى دهد. فرضيه «وولى» اين است كه اگر ساختار سطوح پوشش دهنده در يك نظام هم اندازه ايجاد شود مانند پروتئين ترشح شده، آن گاه پروتئين نخواهد توانست به آن متصل شود.
هنگامى كه سطح پليمر آماده مى شود، مانند دسته اى از كوه هاى ميكروسكوپى است. ولى با قرار گرفتن زير آب درياى مصنوعى، كل سطح متورم مى شود و يك ساختار واژگون را توليد مى كند.

نگاهى به نظريه هاى گوناگون درباره پيدايش اوليه انسان

انسان موجودى با فرهنگ است

راحله آهنى

به راستى همگان درصددند تا قدمت همه عرصه هاى پزشكى، كشاورزى، صنعتى و... را بررسى كنند اما وقتى صحبت از انسان و پيدايش او در كره زمين مى شود بى شك مى گوييم كه انسان موجودى است بافرهنگ اما آيا شاخص هاى فرهنگى كه تاكيد بر فرهنگى بودن جامعه انسانى دارد بر انسان هاى اوليه حاكم بوده است؟ در اين رابطه با جلال الدين رفيع فر به گفت وگو نشستيم. وى داراى دكتراى انسان شناسى از دانشگاه سوربن فرانسه و از اعضاى هيات علمى دانشكده علوم اجتماعى دانشگاه تهران و همچنين مركز تحقيقات علمى فرانسه ENRS و از سال ۱۳۶۷ رسماً دانشيار گروه آموزش انسان شناسى دانشكده علوم اجتماعى است.
پيدايش اوليه انسان در كره زمين را با توجه به نظريات مختلف علمى موجود مى توانيم در حدود چهار ميليون سال پيش در نظر بگيريم اما براى توجيه اين زمان لازم است سابقه اش را بررسى كنيم كه در حال حاضر دو ديدگاه مهم براى ارائه يك تعريف جامع، دقيق و علمى از انسان بيش از ساير ديگر تعريفات مورد توجه قرار گرفته كه در تعريف اول يك ديدگاه زيست شناسى را مدنظر دارد و شاخص هاى جسمانى انسان را به عنوان محور تعريف براى انسان در نظر مى گيريم يعنى انسان پستاندارى است كه بر روى دو پا راه مى رود و داراى ۲۳ جفت كروموزوم است اما تعريف دوم كه بيشتر نقطه نظرات علماى علوم انسانى را مدنظر دارد و مى گويد انسان موجودى است بافرهنگ. در واقع تاكيد بر فرهنگى بودن جامعه انسانى است كه اين خصيصه اين جامعه را از ساير جوامع به راحتى مجزا مى كند. بنابراين براساس تعريف دوم سابقه انسان را مى توان دست كم بين دو تا دو و نيم ميليون سال در نظر گرفت زيرا قديمى ترين آثار فرهنگى پيدا شده به همين زمان مزبور تعلق دارد.
• قدمت چهار ميليون ساله انسان
براساس قوانين شناخته شده در علم زيست شناسى كليه موجودات از جمله انسان داراى قابليت هايى هستند كه با هدف تطبيق با محيط دچار تغيير مى شوند، انسان هم از اين قاعده مستثنى نبوده و نيست و شواهد موجود نشانگر آن است كه از قديمى ترين اسكلت هاى به دست آمده از انسان تا به امروز تغييرات جسمانى قابل توجهى قابل مشاهده است كه براساس مطالعات علمى مشخص شده كه اين تغييرات عمدتاً با هدف تطبيق با محيط و از طريق جهش هاى ژنتيكى به طور غيرارادى عمل مى كند كه اين تغييرات پس از مدت زمانى امكان مقايسه نمونه هاى قبلى با نمونه هاى جديدتر را فراهم كرده و قابل شناسايى مى شود. بنابراين با توجه به اين قابليت ها نبايد انتظار داشت كه در طول چهار ميليون سال گذشته جسم انسان دچار هيچ گونه تغييرى نشده باشد. لازم به ذكر است كه اين تغييرات صرفاً فيزيكى است و ماهيت انسان را تحت تاثير قرار نمى دهد. ويژگى هاى قديمى ترين نمونه هاى به دست آمده از انسان نشانگر آن است كه انسان هاى اوليه در مقايسه با انسان هاى امروزى داراى قدى كوتاه تر، جمجمه اى كوچك تر و آرواره هاى قوى با ۳۲ دندان كه تركيب دندان ها بيشتر به گياه خوارى تمايل نشان مى دهد و همچنين دست هايى اندكى بلندتر هستند كه نمونه مشخص آن دو اسكلت معروفى است كه در دهه ۱۹۷۰ و ۱۹۹۰ از دره لفارس در كشور فعلى اتيوپى به دست آمده است كه يكى دختر ۱۸ ساله اى با نام لوسى و ديگرى راميدو يك پسر بالغ بوده كه مطالعات انجام شده روى اين دو اسكلت نشان داده است اين نمونه ها كه قدمت بين ۵/۳ تا ۴ ميليون سال را داشته اند اولاً روى دو پا راه مى رفته اند، دست ها و پا هايشان كاملاً شبيه انسان هاى امروزى و اندازه قدشان حدود يك متر و بيست سانتى متر بوده و گنجايش جمجمه آنها حدود ۵۰۰ سانتى مترمكعب (يك سوم انسان هاى امروزى) تعيين شده است و زيستگاه اين نمونه ها جنگل هاى آفريقاى شرقى است كه در حال حاضر كشور هاى اتيوپى، كنيا و تانزانيا را دربرمى گيرند. در واقع كشف لوسى و راميدو در اين منطقه از جهان به عنوان قديمى ترين فسيل هاى شناخته شده اى كه مى توان آنها را به عنوان اجداد انسان هاى امروزى دانست باعث شده كه دانشمندان خاستگاه انسان را شرق آفريقا معرفى كنند. اما نبود عناصر فرهنگى تنها مشكلى است كه براى اثبات انسان بودن اين نمونه ها وجود دارد، به همين دليل براى زيست شناسان انسان بودن اين نمونه ها تاييد شده است ولى براى انسان شناسان فرهنگى اين نمونه ها ۱- هوموهابيليس ها، ۲- هومواركتوس ها، ۳- سنيانتروپ ها انسان نما ناميده مى شود.
•هوموهابيليس ها
هوموهابيليس ها خالق ابزارهاى ابتدايى:
از زمانى كه اولين عناصر فرهنگى يعنى يك سلسله ابزار هاى سنگى با قدمت حدود ۵/۲ ميليون سال پيدا مى شوند كم كم مى توان از حضور انسان بر روى كره زمين با اطمينان بيشترى صحبت كرد و انسان هاى خالق اين ابزار هاى ابتدايى نمونه هايى هستند كه هوموهابيليس انسان ماهر ناميده مى شوند. مهارت اين انسان ها كه همچنان و تنها در شرق آفريقا زندگى مى كرده اند از ساختن ابزار هاى سنگى بسيار ساده كه غالباً براى شكار و يا انجام كارهاى روزمره ديگر مى توانسته مورد استفاده قرار بگيرد بوده است. هوموهابيليس ها در مقايسه با نمونه هاى قبلى داراى قدى بلندتر حدود ۱۴۵ سانتى متر بوده و جمجمه اى بزرگتر كه حدود بين ۷۰۰ تا ۹۰۰ سانتى متر مكعب گنجايش داشته است البته تفاوت هاى ديگرى هم در ساير اندام ها مى توان در اين نمونه ها نسبت به نمونه هاى قبلى مشاهده كرد. اما هنوز عده اى از صاحب نظران هستند كه ابزارهاى سنگى ساخته شده توسط اين نمونه ها را به عنوان ابزار نمى پذيرند زيرا معتقدند اين توليدات در چارچوب تعريفى كه از ابزار ارائه مى شود قرار نمى گيرد. در واقع در اين تعريف گفته شده ابزار يعنى وسايلى كه براى ساختن وسايل ديگر مورد استفاده قرار گيرد نه هر چيزى كه انسان مى تواند از آن به عنوان يك وسيله براى منظورى خاص مورد استفاده قرار دهد بنابراين اين نمونه ها نيز براى عده اى همچنان انسان نما در نظر گرفته مى شود.
•هومواركتوس ها
از حدود دو ميليون سال پيش اسكلت هايى از انسان به دست آمده كه علاوه بر دارا بودن ويژگى هاى بسيار نزديك به انسان امروزى قادر به توليد وسايل بودند كه كاملاً با تعريفى كه از ابزار گفته شد مطابقت دارد و اين نمونه ها در اصطلاح علمى هومواركتوس انسان راست قامت ناميده مى شوند كه قادر به توليد اين ابزارها بودند و در حال حاضر دو نقطه از جهان يعنى شرق آفريقا و منطقه قفقاز در آسيا كشور فعلى گرجستان قديمى ترين اسكلت هايى از اين نوع را با قدمت بين ۸/۱ تا دو ميليون سال پيش ارائه دادند. هومواركتوس ها از نظر جسمانى از گردن به پائين تفاوت چشم گيرى با انسان هاى امروزى ندارند، تنها مى توان تفاوتى در جمجمه و آرواره آنها با انسان هاى امروزى مشاهده كرد كه گنجايش جمجمه هومواركتوس ها به حدود ۱۲۰۰ سانتى متر مكعب افزايش پيدا كرده بود و متوسط قد آنها ۵۰/۱ تا ۶۰/۱ سانتى متر بوده كه آنها ابزارسازهاى بسيار ماهرى بودند و بعضى ابزارهاى به دست آمده از هومواركتوس ها از نظر مواد اوليه، نوع سنگ و تكنولوژى ساخت بسيار قابل توجه هستند. اين انسان ها معيشت شان مبتنى بر شكار و گردآورى بوده است و عمده ابزارهايى كه مى ساختند در اين زمينه مورد استفاده قرار گرفت.
•سنيانتروپ ها
نمونه هاى چينى آنها كه سنيانتروپ ناميده مى شوند در حدود ۸۰۰ هزار سال پيش در غارى به نام شوكوتين در نزديكى شهر فعلى پكن زندگى مى كردند كه تكنيك هاى توليد آتش را مى شناختند و براى توليد آن در محل هاى مسكونى خود مورد استفاده قرار مى دادند اما به كارگيرى تكنيك هاى توليد آتش از يك طرف و ساختن ابزارهاى بسيار دقيق و كارآمد با بهره گيرى از تكنيك هاى پيچيده كه نشان دهنده بهره مندى از دانشى قابل قبول بود جاى هيچگونه ترديدى را براى حضور فرهنگ در جامعه اين انسان ها باقى نمى گذارد و نمونه هاى اخير تا حدود ۱۰۰ هزار سال پيش در سه قاره آسيا، اروپا و آفريقا زندگى مى كردند و از آن زمان به بعد هيچ نشانه اى از حضور اين انسان ها به دست نيامده است.
• هوموساپينس ها
در حدود ۳۰۰ هزار سال پيش حضور انسان با مشخصات كمى متفاوت تر در آسيا و آفريقا تاييد شده است. اين انسان كه هوموساپينس انسان انديشمند ناميده مى شود مدت ها بعد به دو دسته تقسيم شده اند كه دسته اول معروف به انسان نئاندرتال هستند. نئاندرتال ها با جمجمه هاى بزرگ تر از نمونه هاى امروزى از انسان مدرن متمايز مى شوند كه اين نمونه ها دست كم در سه قاره آسيا، اروپا و آفريقا تا چهل هزار سال پيش حضور داشتند اما تجمعات شان در اروپا به خصوص اروپاى مركزى و همچنين غرب آسيا بوده است و از آن زمان ديگر نشانه اى از وجود آنها نمى توان بر روى كره زمين به دست آورد و ايران هم يكى از كشورهايى است كه نشانه هاى دقيق و جالبى از سكونت اين نوع انسان ارائه كرده است. اما دسته دوم هوموساپينس انسان امروزى ناميده مى شود كه قديمى ترين نمونه آن در فلسطين با قدمت نزديك به صد هزار سال يافت شده است. اين نمونه دست كم تا به امروز بر روى كره زمين زندگى مى كند و از حدود ۳۵ هزار سال پيش تمام قاره ها را به تسخير خود درآورده است و شروع جديدى در تاريخ زندگى انسان را نويد داده است كه به دوره عصر حجر جديد معروف است. مهمترين شاخص آن پيدايش هنر در جامعه انسانى است و شاخص ديگر آن پيدايش پرستشگاه هاى عمومى است كه غالباً در غار هاى زيرزمينى كه نور طبيعى دريافت نمى كرده اند ايجاد شده و ويژگى مهم اين پرستشگاه ها، تصوير حكاكى و يا نقاشى شده بر روى سقف و ديواره هاى آن است. تصاويرى كه در اين پرستشگاه ها ترسيم شده اند غالباً تصاوير حيواناتى خاص بوده اند كه به احتمال زياد نمادهاى مذهبى را تشكيل مى دهند. در واقع جامعه انسانى در اين مقطع به نظر مى رسد با وجود اينكه هنوز از اقتصاد مصرفى تبعيت مى كرده و شيوه زندگى مردمان آن كوچندگى بوده است به يك ساختار فرهنگى نسبتاً پيچيده رسيده بود كه نمادهاى مذهبى و پرستشگاه هاى عمومى به خوبى پيچيدگى اين ساختار را نشان مى دهند.
•پيدايش انقلاب نوسنگى
در حدود ۱۵ هزار سال پيش جامعه انسانى وارد مرحله ديگرى از تحولات فرهنگى عميق مى شود. انسان ها در اين مقطع و تنها در خاورميانه موفق مى شوند با اهلى كردن اولين حيوانات و همچنين روى آوردن به كشاورزى ساختار اقتصادى خود را تغيير داده و وارد ساختار جديدى كه به آن اقتصاد توليدى مى گوييم شوند. در واقع ديگر دامدارى و كشاورزى در اين مقطع براى اولين بار با زندگى انسان آميخته شد و مدت كوتاهى شيوه زندگى انسان را تغيير مى دهد و پيدايش جوامع روستايى نتيجه اين تحول است كه تحول به قدرى با اهميت است كه دانشمندان آن را يك انقلاب نوسنگى مى نامند، انقلابى كه در نهايت منجر به يك سلسله تغييرات بنيادى در جامعه انسانى شد و جوامع امروزى را شكل داد. اين انقلاب در همه عرصه هاى اجتماعى، فرهنگى جامعه انسانى توانست عمل كند؛ ارزش ها، قوانين، نوع سكونت، تكنولوژى و حتى ساختار خانواده و باورها نيز از اين تحولات مستثنى نبوده است. همچنين اختراعات جديد خصوصاً در تكنولوژى استفاده از فلزات و ابداع سفالينه از ديگر اختراعات مهم اين دوره به شمار مى آيند.
به نظر مى آيد به وجود آمدن پديده مالكيت از ديگر تحولات مهم اين دوره بوده باشد. به هر حال اين تحولات در نهايت زمينه هاى پيدايش يك ساختار جديد اجتماعى، فرهنگى ديگر را فراهم كردند كه منجر به پيدايش اختراع خط و همچنين جامعه شهرى شد كه باز هم در خاورميانه اين اتفاقات را شاهد بوديم.
روزنامه شرق

استفاده از نسل جديد پلاستيك ها در خودرو

ايسنا: يك شركت نروژى با استفاده از پلاستيكى جديد، روكشى را براى موتور ساخته كه قابليت تحمل درجه حرارت بالا را دارد. «پولى مون» كه يك شركت قطعه ساز نروژى است، با همكارى شركت مهندسى DSM هلند با استفاده از مواد آلولون، نوعى پلى آميد ۶ با سيلان بالا را براى پوشش موتور خودروهاى جديد به كار گرفته است. اين مواد كه از گونه FGHM24 -Kاست و ۱۰ درصد با الياف شيشه و ۲۰ درصد با مواد معدنى پر شده، در برابر حرارت نيز پايدارسازى شده و به علت قابليت پر كردن سطوح وسيع قالب با قطعات نازك با چرخه توليد سريع تر، عملكرد مهندسى بهتر و سطح تمام شده زيباترى دارند. در اين نوع پلاستيك، سطوح بايد شكل مناسب داشته و كيفيت قالب گيرى نيز عالى باشد، زيرا قطعه به علت حضور درازمدت در ناحيه بسيار گرم بر روى موتور در برابر تابيدگى بسيار مقاوم است. گفتنى است كه اين نيازها توسط ماده «آلولون» تامين مى شود.

دورترين كهكشان جهان

دانشمندان موسسه تلسكوپ فضايى «هابل» به سرپرستى دكتر بهرام مبشر كيهان شناس ايرانى موسسه تلسكوپ فضايى هابل و سرپرست اين تحقيق موفق به كشف دورترين كهكشان جهان در مرزهاى آغازين كيهان شدند كه به دليل جرم بسيار دور از انتظارش بسيارى از نظريه هاى موجود در كيهان شناسى را با چالش جدى مواجه كرده است. دكتر مبشر طى سفر اخير خود به ايران در بازديد از خبرگزارى دانشجويان ايران در گفت وگو با گروه «علمى» ايسنا توضيحاتى درباره اين كشف جديد و چالش برانگيز كيهان شناسى ارائه داده كه از نظرتان مى گذرد.
•••
دكتر مبشر با اشاره به اين كه كشف اين كهكشان غول پيكر در دورترين اعماق كيهان با استفاده از تصوير «فراژرف» - عميق ترين تصوير جهان كه طى يك سال توسط تلسكوپ فضايى هابل تهيه شده است- صورت گرفته است، خاطر نشان كرد: وقتى با استفاده از تلسكوپ به اعماق فضا نگاه مى كنيم همانند آن است كه در زمان به عقب برمى گرديم و كهكشان ها را آن طور كه ميلياردها سال پيش بوده اند مشاهده مى كنيم.
يكى از كشفيات جديد ما كه با بررسى تصوير فراژرف و با كمك آشكارساز مادون قرمز تلسكوپ فضايى هابل و تلسكوپ فضايى اسپيتزر صورت گرفته، شناسايى كهكشان غول پيكرى است كه براساس فاصله آن تخمين زده مى شود كه در حدود ۶۰۰ تا ۷۰۰ ميليون سال پس از انفجار بزرگ شكل گرفته است.
وى خاطرنشان كرد: بررسى اين كهكشان اطلاعات بسيار با ارزشى را درباره شكل گيرى كهكشان ها در ابتداى تشكيل جهان در اختيار ما قرار مى دهد ولى نكته بسيار عجيبى كه درباره اين كهكشان وجود دارد جرم فوق العاده زياد آن است كه تقريباً برابر كهكشان راه شيرى است.
استاد كيهان شناسى دانشگاه «بالتيمور» تصريح كرد: شكل گيرى كهكشانى با چنين جرمى در ابتداى تشكيل جهان با بسيارى از نظريه هاى موجود درباره روند تغييرات كهكشان ها در تضاد است. البته تاييد قطعى اين كشف مستلزم استفاده از تلسكوپ «جيمز وب» است كه تا شش سال ديگر در مدار قرار مى گيرد.
وى خاطرنشان كرد: تلسكوپ فضايى «جيمز وب» كه با همكارى ناسا، سازمان فضايى اروپا (اسا) و سازمان فضايى كانادا به بهره بردارى خواهد رسيد مى تواند ديد ما را تا مرزهاى آغاز كيهان يعنى حدود ۳۰۰ ميليون سال پس از انفجار بزرگ و آغاز جهان پيش ببرد و اطلاعات بسيار با ارزشى را درباره نحوه شكل گيرى كيهان در اختيار ما قرار دهد. دكتر مبشر در ادامه در پاسخ به سئوالى درباره نحوه اندازه گيرى عمر كهكشان ها و جهان- كه حدود ۱۴ ميليارد سال تخمين زده شده است - اظهار داشت: عمر كهكشان ها براساس نورى كه در طول موج هاى مختلف از آنها به ما مى رسد تعيين مى شود. جهان در حال انبساط است و سرعت اين انبساط به اندازه سرعتى است كه كهكشان ها از هم دور مى شوند كه اين ميزان متناسب با فاصله اين كهكشان ها با ماست. بر اين اساس مى توان فاصله كهكشان ها و در نتيجه زمان شكل گيرى آنها و عمر جهان را كه مطمئناً از عمر تمامى كهكشان ها بيشتر است محاسبه كرد. اين دانشمند ايرانى درباره آينده قابل تصور براى جهان با توجه به روند انبساط آن طى ميلياردها سال گذشته اظهار داشت: هنوز پاسخ اين سئوال كه «آيا انبساط جهان تا ابد ادامه مى يابد يا نه» مشخص نيست.
تداوم انبساط جهان بستگى به ميزان ماده موجود در جهان دارد كه مى تواند به دليل جاذبه از انبساط جهان جلوگيرى كند. بر اين اساس حدى بحرانى وجود دارد كه اگر چگالى جهان از اين ميزان كمتر باشد، انبساط جهان تا ابد ادامه مى يابد و اگر از اين حد بيشتر باشد كهكشان ها با يكديگر برخورد كرده و پديده اى مشابه «انفجار بزرگ» - كه به تشكيل جهان منجر شد - به وقوع مى پيوندد.
دكتر مبشر در عين حال تصريح كرد: مسئله اى كه در اين جا وجود دارد اين است كه ۹۰ درصد جرم جهان را ماده تاريك تشكيل مى دهد كه قابل مشاهده نبوده و تنها براساس ديناميك و جاذبه آن به وجود آن پى برده ايم؛ لذا محاسبه جرم واقعى كيهان و پيش بينى سرانجام آن با چالشى اساسى مواجه است.
نماينده سازمان فضايى اروپا در ناسا درباره ماهيت ماده تاريك موجود در جهان گفت: ماده تاريك نظير سياه چاله هاى بر جاى مانده از ستارگان جرم بسيار چگالى است كه به دليل اين كه نورى از آن به ما نمى رسد قابل مشاهده نيست. تمامى ستارگان در پايان عمرشان كه به ميزان سوخت داخل آنها بستگى دارد به سياه چاله تبديل مى شوند. خورشيد ما نيز پس از تبديل تمام هيدروژن آن به هليوم در ميليون ها سال آينده چنين سرنوشتى مى يابد يعنى در پايان انفجارهايى در سطح آن رخ مى دهد و به جرمى بسيار چگال تبديل مى شود كه به دليل جاذبه فوق العاده، سيارات و تمامى اجرام پيرامونش را به سمت خود مى كشد. در حال حاضر ميلياردها سياه چاله بر جاى مانده از ستارگان در جهان وجود دارد. اين كيهان شناس برجسته در عين حال به تبيين ديدگاه جالب خود درباره آينده كيهان، براساس بررسى ابرنواخترها و «انرژى تاريك» پرداخت كه طى كشفيات اخير و همكارانش به شواهد جديدى درباره وجود و نقش تعيين كننده اين پديده در تحولات كيهان پى برده اند. به گفته وى با توجه به مشاهدات و تحقيقات صورت گرفته درباره ابرنواخترها مشخص شده كه حركت كهكشان ها توسط انرژى اى موسوم به «انرژى تاريك» كنترل مى شود، بدين صورت كه جهان از زمان انفجار بزرگ دچار انبساط شده كه به دليل نيروهاى جاذبه دائماً از سرعت آن كاسته شده، تا حدود ۱۰۰ ميليون سال پيش كه به دليل اثر انرژى تاريك و مولفه اى موسوم به «ثابت كيهانى» جاذبه اى منفى ايجاد شده و مجدداً بر سرعت انبساط جهان افزوده شده كه به نظر مى رسد اين روند تا ابد ادامه داشته باشد.

نگاهى به اهميت و دلايل احداث رآكتور گداز هسته اى

منبع پايان ناپذير انرژى

بالاخره در مورد محل نصب رآكتور گداز هسته اى «آيتر» (Iter) كه هزينه ساخت آن ده ميليارد يورو است تصميم گيرى شده است. تصميم براى احداث آيتر در فرانسه به ماه ها بحث و جدل ميان شركاى پروژه شامل اتحاديه اروپا، آمريكا، ژاپن، روسيه، چين و كره جنوبى پايان مى دهد.با توجه به اهميت موضوع توجه شما را به پرسش و پاسخ مطرح شده در اين خصوص جلب مى كنيم.
•••
• آيتر ( International Thermonuclear Experimental Reactor ) چيست؟
آيتر يك رآكتور آزمايشى است كه تلاش مى كند آن دسته از واكنش هاى اتمى را كه به خورشيد و ساير ستارگان نيرو مى بخشد روى زمين تكرار كند. اين پروژه تمامى آموخته هاى بشر طى دهه ها مطالعه را انسجام خواهد بخشيد. اگر آيتر به نتيجه برسد، و فناورى آن عملى از آب درآيد، در آن صورت جامعه بين المللى يك رآكتور تجارى نمونه به نام Demo خواهد ساخت. گام نهايى، گسترش فناورى گداز يا همجوشى هسته اى به سراسر زمين خواهد بود.
•گداز هسته اى دقيقاً چيست؟
گداز هسته اى با تكيه بر اين اصل كار مى كند كه انرژى را مى توان از طريق فشردن هسته اتم ها به يكديگر آزاد كرد. اين درحالى است كه شكافت اتمى فيزيون كه نيروگاه هاى اتمى امروزى بر آنها متكى هستند با شكافتن اتم ها كار مى كند.در هسته خورشيد، فشارهاى عظيم نيروى جاذبه اجازه وقوع چنين پديده اى را در درجه حرارتى معادل تقريباً ۱۰ ميليون درجه سانتيگراد مى دهد. در زمين چنين فشار عظيمى ممكن نيست بنابراين بايد از طريق بالا بردن درجه حرارت به بيش از ۱۰۰ ميليون درجه سانتيگراد به ايجاد گداز هسته اى دست زد.هيچ ماده اى روى زمين تاب تحمل تماس مستقيم با چنين حرارتى را ندارد. بنابراين دانشمندان براى دستيابى به گداز، يك گاز فوق العاده داغ يا همان پلاسما را در داخل يك ميدان مغناطيسى بسيار فشرده به شكل تيوب نگاهدارى و فشرده مى كنند.
•مزاياى گداز هسته اى چيست؟
بهترين سوخت براى گداز هسته اى شامل دو ايزوتوپ يا نوع مختلف از اتم هيدروژن است: دوتريوم و تريتيوم. دوتريوم را مى توان از آب كه ماده اى فراوان است استخراج كرد. تريتيوم را مى توان از ليتيوم كه در پوسته زمين به وفور يافت مى شود توليد كرد.گداز هسته اى، برخلاف سوخت هاى فسيلى دى اكسيد كربن توليد نمى كند. دى اكسيد كربن مهمترين گاز گلخانه اى است كه دانشمندان آن را مسئول گرمتر شدن زمين مى شناسند.كارشناسان همجوشى هسته اى همچنين مى گويند كه اين سيستم ذاتاً ايمن است زيرا هر عيبى در آن باعث مى شود سيستم فوراً از كار بازايستد.
•آيا آيتر فضولات راديواكتيو توليد مى كند؟
بله. نوترون هاى توليد شده در جريان گداز، موادى را كه در جداره هاى محفظه پلاسما به كار رفته «فعال» مى كند. اما يكى از اهداف اين پروژه يافتن موادى است كه بيشترين مقاومت را در برابر اين بمباران داشته باشد.
اين مى تواند به توليد فضولاتى نسبتاً ايمن كه ظرف مقطعى نسبتاً كوتاه (۵۰ تا ۱۰۰ سال) از ميان مى رود منجر شود. در مقايسه، فضولات راديواكتيو كه در نتيجه شكافتن اتم ها در جريان فيزيون توليد مى شود دوام بسيار بيشترى (هزاران ساله) دارند.به علاوه حجم فضولات توليد شده در آيتر نسبتاً ناچيز خواهد بود.
•آيتر چه زمانى احداث خواهد شد؟
شركاى آيتر در ملاقات روز ۲۸ ژوئن موافقت كردند كه اين رآكتور را در كاداراش در جنوب فرانسه احداث كنند. روكاشو در شمال ژاپن نامزد ديگر براى احداث اين رآكتور بود. پيشرفت هاى ديگرى در زمينه مسائل فنى لازم است اما اميد مى رود كه تا پايان سال جارى موافقت نامه اى حاصل شود تا فرآيند احداث آيتر در پايان ۲۰۰۵ آغاز شود.
•هزينه ساخت آيتر چقدر خواهد بود؟
هزينه احداث آيتر تقريباً ۵۷/۴ ميليارد يورو (به قيمت هاى سال ۲۰۰۰) كه بايد در دوره اى تقريباً ۱۰ ساله تقسيم شود رقم زده مى شود. هزينه كل عمليات آن طى ۲۰ سالى كه انتظار مى رود فعال باشد نيز تقريباً همين قدر است.
•هزينه آيتر از كجا تامين مى شود؟
اتحاديه اروپا و فرانسه ۵۰ درصد هزينه هاى احداث را پرداخت خواهند كرد و پنج شريك ديگر هر يك ۱۰ درصد آن را تقبل مى كنند. چون ژاپن قبول كرد از احداث آن در خاك خود به نفع فرانسه چشم بپوشد از مزايايى برخوردار خواهد شد. اين كشور ميزبان يك مركز تحقيقات مواد مربوطه كه نيمى از هزينه ساخت آن را اروپا به گردن مى گيرد خواهد بود. همچنين دانشمندان ژاپنى سهم بيشترى از سمت هاى تحقيقاتى آيتر خواهند داشت.اتحاديه اروپا اكنون از يك مقام ژاپنى براى به عهده گرفتن مديريت كل پروژه آيتر حمايت خواهد كرد و به علاوه در صورتى كه رآكتور نمونه Demo به مرحله ساخت برسد از ژاپن به عنوان محل ساخت آن پشتيبانى خواهد كرد.
•چرا اتحاديه اروپا تا اين حد مشتاق بوده است آيتر در اين قاره ساخته شود؟
آيتر نيازمند سرمايه گذارى از سوى كليه شش شريك پروژه است، اما تصور مى شود بازدهى بالقوه آن ارزش اين سرمايه گذارى را داشته باشد.ميزبانى اين رآكتور آزمايشى اتحاديه اروپا را در خط مقدم صف بهره بردارى تجارى از گداز هسته اى قرار مى دهد.به علاوه انتظار مى رود اين پروژه بيش از ۱۰ هزار شغل ايجاد كند و تخصص به دست آمده از آيتر به اروپا اجازه خواهد داد فوايد فناورى هاى منشعب را درو كند.
•چرا انرژى گداز هسته اى مطلوب فرض مى شود؟
بشر نمى تواند تا ابد به سوخت فسيلى تكيه كند. اولاً منابع نفت، گاز و زغال محدود است و بالاخره تمام خواهد شد. ديگر اين كه به عقيده دانشمندان گازهاى گلخانه اى كه از طريق سوزاندن سوخت هاى فسيلى توليد مى شود از عوامل اصلى تغييرات آب و هوايى هستند.با اين حال، تقاضا براى انرژى نيز در حال افزايش است. در سال ،۱۹۹۰ در حدود ۷۵ درصد جمعيت جهان (در كشورهاى در حال توسعه) ۳۳ درصد كل انرژى جهان را سوزاندند.تا سال ۲۰۲۰ ، ۸۵ درصد جمعيت جهان از كشورهاى در حال توسعه ۵۵ درصد انرژى را مصرف خواهد كرد. بنابراين رقابت بيشترى بر سر منابع موجود سوختى به وجود خواهد آمد.برخى تصور مى كنند كه گداز هسته اى جايگزين نسبتاً ايمنى براى سوخت هاى فسيلى خواهد بود.
•نخستين رآكتور گداز هسته اى تجارى چه زمانى احداث خواهد شد؟
نه به اين زودى ها. رآكتورهاى آزمايشى گداز هسته اى مانند «جى اى تى» (Joint European Torus) در كالهم در بريتانيا بيش از آنكه انرژى توليد كند انرژى مصرف مى كند.بنابراين پيش از آنكه اين فناورى از حيث اقتصادى مقرون به صرفه شود، موانع علمى و مهندسى عمده اى بايد برطرف شود.انتظار نمى رود يك رآكتور تجارى تا پيش از سال ۲۰۴۵ يا ۲۰۵۰ ساخته شود تازه اگر تكنولوژى ساخت آن فراهم شده باشد.واقعيت اين است كه هيچ تضمينى براى موفقيت آيتر وجود نخواهد داشت.به علاوه بسيارى از ناظران، به خصوص طرفداران محيط زيست كه مبارزات طولانى را عليه شكافت هسته اى ترتيب داده اند عميقاً به گداز هسته اى مظنون هستند.آنها شك دارند آيتر به ثمر بنشيند و معتقدند بهتر مى بود پول اختصاص داده شده به اين پروژه صرف انرژى هاى قابل تجديد مانند انرژى بادى، موجى يا خورشيدى مى شد.
BBC