الرئيسية
أحدث الصور
من طرف الأداء، مما سيمهّد الأساس لمستقبل مزدهر لتقنيّة المعلمومات.
النانو وتطبيقاته: النانو هو واحد من مليار من المتر، أو 9-10 من المتر.
ويصف توماس كيني Thomas Kenny من جامعة ستانفورد حجم النانو
بأمثلة كثيرة، مثل كونه بنفس عرض الحمض النووي منقوص الأوكسجين DNA
أو بحجم عشر ذرّات هيروجين، أو معدّل نموّ ظفر الإنسان في ثانية واحدة، أو
ارتفاع قطرة ماء بعد بسطها كليّا على سطح مساحته متر مربّع واحد، أو واحد
على عشرة من سماكة الطبقة الملوّنة على النظّارات الشمسيّة. والجدير بالذكر
أنّ عرض أصغر مركّب في معالج البنتيوم Pentium هو 100 نانومتر.
الحجم له اعتبار في عالم الحاسب الآلي والإلكترونيّات، فالحاسب الخارق اليوم
الموجود في مراكز الأبحاث والتطوير أو في الجامعات الكبيرة سيكون مجرّد
ساعة يد في المستقبل القريب. والمباني والآلات ستستطيع إرسال إشارات
لاسلكيّة عندما تحتاج إلى صيانة، أو قد تستطيع إصلاح نفسها. اما ثيابنا
فستأخذ بيانات عن صحتنا وتنبهنا لعوامل بيئيّة مضرّة وستنظّف نفسها من
الأوساخ والروائح دون أيّ مساعدة وستقوم بتدفئة أو تبريد الجسم حسب درجة
الحرارة الخارجيّة. وسيمكن صناعة غرفة عملّيات كاملة في كبسولة (عبوة)
صغيرة، يتمّ وضعها داخل جسم المريض لتقوم بتنفيذ برنامج العمليّة الذي
برمجه الطبيب فيها حسب حالة المريض (من الممكن جدّا أن يحتاج الخيّاط أو
المهندس أو الطبيب لأخذ دروس في برمجة هذه التقنيّات). مجالات لا تُعدّ ولا
تُحصى تدخل فيها النانوتكنولوجيا، وستغيّر حياتنا عشرات الألوف من المرّات
التي استطاع فيها الإنسان تغيير حياته منذ بدء الزمان وحتّى يومنا هذا.
وسيصبح محتوى أكثر أفلام الخيال العلميّ خصوبة الآن، مجرّد تخيّلات
بسيطة لطفل صغير.
بواسطة العلماء الآخرين نوعا جديدا من الترانزيستورات. فترانزيستور الأنابيب المصغرة تقل بمقدار 60.000 مرة عن الترانزيستور التقليدي.
وقال سريفستافا الذي قام بالتركيز على جعل الأنابيب الدقيقة تعمل مثل مفاتيح التشغيل (يمكنك وضع المزيد من الترانزستورات في مساحة صغيرة)، ويضيف إن زيادة كثافة الترانزستورات تعمل في العادة على زيادة كثافة الطاقة التي تقوم ببث حرارة كبيرة تجعل الجهاز يحرق نفسه، إلا أن الهيكل الكربوني يحتاج لطاقة أقل ولذلك يمكن تشغيل الترانزيستور بحرارة وطاقة اقل.
ومن ناحية أخرى قام العلماء بدراسة مواد تكنولوجية التصغير المحتملة، نظرياً أو من خلال محاكاة الكمبيوتر، حيث اكتشفوا مميزات ومساوئ بناء مفاتيح التشغيل والترانزستورات المنمنمة باستخدام أنابيب كربونية دقيقة متنوعة الارتباط، وسلاسل ذرية مصنوعة من الذرات الفردية أو حتى جزيئات DNA إلا أن مساهمتهم الرئيسية تمثلت في تركيزهم على بناء الأجهزة الدقيقة، وقالوا انه إذا تعين على المطورين بناء أجهزة دقيقة من الأسفل إلى الأعلى، فإنهم سوف يكونون بحاجة لتوجهات جديدة تماما نحو التطوير.
وفيما يلي بعض استنتاجات كل باحث من الباحثين الأربعة:
المطورون بحاجة لطريقة لصياغة شكل الأجهزة الدقيقة، وذلك لأن الطرق التقليدية لا يمكنها أن تصف كيفية تدفق التيار الكهربائي من خلال الجهاز الدقيق، وقام فريق الباحث انانترام ب يمكننا تصنيع رقائق الكمبيوتر. وإذا قمنا بإعادة ترتيب الذرات في الطين والماء والهواء يمكننا الحصول على البطاطس.
وما يعكف عليه العلم الآن أن يغير طريقة الترتيب بناء على النانو، من مادة إلى أخرى، وبحل هذا اللغز فإن ما كان يحلم به العلماء قبل قرون بتحويل المعادن الرخيصة إلى ذهب سيكون ممكنا، لكن الواقع أن الذهب سيفقد قيمته!!.
وتعتبر طرق التصنيع اليوم غير متقنة على مستوى الجزيئات. فالصب والطحن والجلخ وحتى الطباعة على الحجر تقوم بنقل الذرات في مجموعات ضخمة، مثل محاولة تصنيع أشياء من مكعبات الليجو أثناء ارتداء قفازات الملاكمة، وفي المستقبل، سوف تسمح لنا تكنولوجية التصغير أن نقوم بالتخلص من قفازات الملاكمة وان تقوم بترتيب مكونات البناء الجوهرية للطبيعة بسهولة وبدون تكلفة وفي معظم الأحيان حسبما تسمح به قوانين الطبيعة، وسوف يكون هذا الأمر حيوياً وهاماً إذا تعين علينا الاستمرار في ثورة مكونات الكمبيوتر لتمتد بعد القرن القادم، كما سوف تسمح بتصنيع جيل جديد تماما من المنتجات الأنظف والأقوى والأخف وزنا بل والأكثر دقة. ومن الجدير بالذكر أن كلمة (تكنولوجية التصغير) أو (نانو تكنولوجي) أصبحت شائعة إلى حد كبير ويتم استخدامها لوصف العديد من أنواع الأبحاث حيث تكون أبعاد المادة المصنعة اقل من 1.000 نانومتر، على سبيل المثال التحسينات المستمرة في الطباعة على الحجر نتج عنها عرض خطوط أقل من ميكرون واحد. ط
فالكثير من توجهات التحسن في قدرة وحدات ومكونات الكمبيوتر ظلت ثابتة خلال الـ 50 سنة الأخيرة وهناك اعتقاد شائع أن هذه التوجهات سوف تستمر على الأقل لعدة سنوات، وبعد ذلك سوف تصل الطباعة الحجرية إلى حدودها في ذلك الوقت.
فإذا تعين علينا الاستمرار في هذه التوجهات يجب أن نقوم بتطوير تكنولوجية تصنيع جيدة تسمح لنا ببناء أنظمة كمبيوتر بشكل غير مكلف بواسطة كميات من العناصر المنطقية التي تكون جزيئية في كل من الحجم والدقة، ومرتبطة ببعضها البعض من خلال أنماط معقدة وبالغة الحساسية.
الحاسوب يندمج بالجسد البشري … النانوتكنولوجيا «الفائزة» بنوبل الفيزياء تقترب من صنع رقاقات الكترونية للدماغ
٢١ تشرين الأول (أكتوبر) ٢٠٠٧
بيروت - أحمد مغربي
جدّد منح جائزة نوبل هذا العام إلى عالمي الفيزياء الفرنسي ألبرت فير والألماني بيتر غرونبرغ عن اكتشاف يرتبط بعلم النانوتكنولوجيا Nano Technology وتطبيقاته في مجال الأقراص الصلبة، الانتباه إلى العلاقة بين النانوتكنولوجيا وعلوم الكومبيوتر. وقد وصف إنجاز فير وغرونبرغ بأنه «أول تطبيق فعلي للعلوم النانوتكنولوجية». ففي عام 1988، توصل فير وغرونبرغ، عبر بحوث مستقلة، لاكتشاف نظرية عن المقاومة التي تظهر عند التعامل مع التيار الكهربائي والحقل المغناطيسي على مستوى الذرات، وسمياها «المقاومة المغناطيسية العملاقة» Giant Magnetic Resistance. ثم عملا على تطبيق تلك على عملية تخزين المعلومات في الأقراص الصلبة للكومبيوتر. إذ فرض تطور صناعة الحواسيب صنع أقراص صلبة يصغر حجمها باستمرار، لكن قدرتها على تخزين المعلومات تتضاعف باطراد. والمعلوم أن المعلومة «تحفر» على القرص الصلب على هيئة «حقل» مغناطيسي متناهي الصغر.
ولذا، تحتاج قراءة المعلومة إلى رؤوس فائقة الصغر، وخصوصاً أن كلمة «قراءة» تعني تحويل المعلومة من «حقل» مغناطيسي إلى تيار كهربائي، ما يمكّن الكومبيوتر من التعرف إليه، لأن الحاسوب يقرأ المعلومات باعتبارها تياراً كهربائياً يسير وينقطع، ما يساوي اللغة الرقمية للكومبيوتر التي تتألف من مجاميع متسلسلة من رقمي صفر (انقطاع التيار) وواحد (استمرار التيار). وكلما زاد حجم المعلومات، توجب أن تحتل مساحة أقل فأقل على القرص الصلب. وعندما نصل إلى أقراص تحتوي على عشرات من التيرابايت (كل منها يساوي تريليون بايت)، يصبح «حفر» المعلومات عملاً يجري عند حدود الذرات، وكذلك الحال بالنسبة الى قراءته، أي لتحويل هذا الحقل المغناطيسي الذري إلى تيار كهربائي ليستطيع الكومبيوتر أن يقرأه.
النانو وتطبيقاته: النانو هو واحد من مليار من المتر، أو 9-10 من المتر.
ويصف توماس كيني Thomas Kenny من جامعة ستانفورد حجم النانو
بأمثلة كثيرة، مثل كونه بنفس عرض الحمض النووي منقوص الأوكسجين DNA
أو بحجم عشر ذرّات هيروجين، أو معدّل نموّ ظفر الإنسان في ثانية واحدة، أو
ارتفاع قطرة ماء بعد بسطها كليّا على سطح مساحته متر مربّع واحد، أو واحد
على عشرة من سماكة الطبقة الملوّنة على النظّارات الشمسيّة. والجدير بالذكر
أنّ عرض أصغر مركّب في معالج البنتيوم Pentium هو 100 نانومتر.
الحجم له اعتبار في عالم الحاسب الآلي والإلكترونيّات، فالحاسب الخارق اليوم
الموجود في مراكز الأبحاث والتطوير أو في الجامعات الكبيرة سيكون مجرّد
ساعة يد في المستقبل القريب. والمباني والآلات ستستطيع إرسال إشارات
لاسلكيّة عندما تحتاج إلى صيانة، أو قد تستطيع إصلاح نفسها. اما ثيابنا
فستأخذ بيانات عن صحتنا وتنبهنا لعوامل بيئيّة مضرّة وستنظّف نفسها من
الأوساخ والروائح دون أيّ مساعدة وستقوم بتدفئة أو تبريد الجسم حسب درجة
الحرارة الخارجيّة. وسيمكن صناعة غرفة عملّيات كاملة في كبسولة (عبوة)
صغيرة، يتمّ وضعها داخل جسم المريض لتقوم بتنفيذ برنامج العمليّة الذي
برمجه الطبيب فيها حسب حالة المريض (من الممكن جدّا أن يحتاج الخيّاط أو
المهندس أو الطبيب لأخذ دروس في برمجة هذه التقنيّات). مجالات لا تُعدّ ولا
تُحصى تدخل فيها النانوتكنولوجيا، وستغيّر حياتنا عشرات الألوف من المرّات
التي استطاع فيها الإنسان تغيير حياته منذ بدء الزمان وحتّى يومنا هذا.
وسيصبح محتوى أكثر أفلام الخيال العلميّ خصوبة الآن، مجرّد تخيّلات
بسيطة لطفل صغير.
بواسطة العلماء الآخرين نوعا جديدا من الترانزيستورات. فترانزيستور الأنابيب المصغرة تقل بمقدار 60.000 مرة عن الترانزيستور التقليدي.
وقال سريفستافا الذي قام بالتركيز على جعل الأنابيب الدقيقة تعمل مثل مفاتيح التشغيل (يمكنك وضع المزيد من الترانزستورات في مساحة صغيرة)، ويضيف إن زيادة كثافة الترانزستورات تعمل في العادة على زيادة كثافة الطاقة التي تقوم ببث حرارة كبيرة تجعل الجهاز يحرق نفسه، إلا أن الهيكل الكربوني يحتاج لطاقة أقل ولذلك يمكن تشغيل الترانزيستور بحرارة وطاقة اقل.
ومن ناحية أخرى قام العلماء بدراسة مواد تكنولوجية التصغير المحتملة، نظرياً أو من خلال محاكاة الكمبيوتر، حيث اكتشفوا مميزات ومساوئ بناء مفاتيح التشغيل والترانزستورات المنمنمة باستخدام أنابيب كربونية دقيقة متنوعة الارتباط، وسلاسل ذرية مصنوعة من الذرات الفردية أو حتى جزيئات DNA إلا أن مساهمتهم الرئيسية تمثلت في تركيزهم على بناء الأجهزة الدقيقة، وقالوا انه إذا تعين على المطورين بناء أجهزة دقيقة من الأسفل إلى الأعلى، فإنهم سوف يكونون بحاجة لتوجهات جديدة تماما نحو التطوير.
وفيما يلي بعض استنتاجات كل باحث من الباحثين الأربعة:
المطورون بحاجة لطريقة لصياغة شكل الأجهزة الدقيقة، وذلك لأن الطرق التقليدية لا يمكنها أن تصف كيفية تدفق التيار الكهربائي من خلال الجهاز الدقيق، وقام فريق الباحث انانترام ب يمكننا تصنيع رقائق الكمبيوتر. وإذا قمنا بإعادة ترتيب الذرات في الطين والماء والهواء يمكننا الحصول على البطاطس.
وما يعكف عليه العلم الآن أن يغير طريقة الترتيب بناء على النانو، من مادة إلى أخرى، وبحل هذا اللغز فإن ما كان يحلم به العلماء قبل قرون بتحويل المعادن الرخيصة إلى ذهب سيكون ممكنا، لكن الواقع أن الذهب سيفقد قيمته!!.
وتعتبر طرق التصنيع اليوم غير متقنة على مستوى الجزيئات. فالصب والطحن والجلخ وحتى الطباعة على الحجر تقوم بنقل الذرات في مجموعات ضخمة، مثل محاولة تصنيع أشياء من مكعبات الليجو أثناء ارتداء قفازات الملاكمة، وفي المستقبل، سوف تسمح لنا تكنولوجية التصغير أن نقوم بالتخلص من قفازات الملاكمة وان تقوم بترتيب مكونات البناء الجوهرية للطبيعة بسهولة وبدون تكلفة وفي معظم الأحيان حسبما تسمح به قوانين الطبيعة، وسوف يكون هذا الأمر حيوياً وهاماً إذا تعين علينا الاستمرار في ثورة مكونات الكمبيوتر لتمتد بعد القرن القادم، كما سوف تسمح بتصنيع جيل جديد تماما من المنتجات الأنظف والأقوى والأخف وزنا بل والأكثر دقة. ومن الجدير بالذكر أن كلمة (تكنولوجية التصغير) أو (نانو تكنولوجي) أصبحت شائعة إلى حد كبير ويتم استخدامها لوصف العديد من أنواع الأبحاث حيث تكون أبعاد المادة المصنعة اقل من 1.000 نانومتر، على سبيل المثال التحسينات المستمرة في الطباعة على الحجر نتج عنها عرض خطوط أقل من ميكرون واحد. ط
فالكثير من توجهات التحسن في قدرة وحدات ومكونات الكمبيوتر ظلت ثابتة خلال الـ 50 سنة الأخيرة وهناك اعتقاد شائع أن هذه التوجهات سوف تستمر على الأقل لعدة سنوات، وبعد ذلك سوف تصل الطباعة الحجرية إلى حدودها في ذلك الوقت.
فإذا تعين علينا الاستمرار في هذه التوجهات يجب أن نقوم بتطوير تكنولوجية تصنيع جيدة تسمح لنا ببناء أنظمة كمبيوتر بشكل غير مكلف بواسطة كميات من العناصر المنطقية التي تكون جزيئية في كل من الحجم والدقة، ومرتبطة ببعضها البعض من خلال أنماط معقدة وبالغة الحساسية.
الحاسوب يندمج بالجسد البشري … النانوتكنولوجيا «الفائزة» بنوبل الفيزياء تقترب من صنع رقاقات الكترونية للدماغ
٢١ تشرين الأول (أكتوبر) ٢٠٠٧
بيروت - أحمد مغربي
جدّد منح جائزة نوبل هذا العام إلى عالمي الفيزياء الفرنسي ألبرت فير والألماني بيتر غرونبرغ عن اكتشاف يرتبط بعلم النانوتكنولوجيا Nano Technology وتطبيقاته في مجال الأقراص الصلبة، الانتباه إلى العلاقة بين النانوتكنولوجيا وعلوم الكومبيوتر. وقد وصف إنجاز فير وغرونبرغ بأنه «أول تطبيق فعلي للعلوم النانوتكنولوجية». ففي عام 1988، توصل فير وغرونبرغ، عبر بحوث مستقلة، لاكتشاف نظرية عن المقاومة التي تظهر عند التعامل مع التيار الكهربائي والحقل المغناطيسي على مستوى الذرات، وسمياها «المقاومة المغناطيسية العملاقة» Giant Magnetic Resistance. ثم عملا على تطبيق تلك على عملية تخزين المعلومات في الأقراص الصلبة للكومبيوتر. إذ فرض تطور صناعة الحواسيب صنع أقراص صلبة يصغر حجمها باستمرار، لكن قدرتها على تخزين المعلومات تتضاعف باطراد. والمعلوم أن المعلومة «تحفر» على القرص الصلب على هيئة «حقل» مغناطيسي متناهي الصغر.
ولذا، تحتاج قراءة المعلومة إلى رؤوس فائقة الصغر، وخصوصاً أن كلمة «قراءة» تعني تحويل المعلومة من «حقل» مغناطيسي إلى تيار كهربائي، ما يمكّن الكومبيوتر من التعرف إليه، لأن الحاسوب يقرأ المعلومات باعتبارها تياراً كهربائياً يسير وينقطع، ما يساوي اللغة الرقمية للكومبيوتر التي تتألف من مجاميع متسلسلة من رقمي صفر (انقطاع التيار) وواحد (استمرار التيار). وكلما زاد حجم المعلومات، توجب أن تحتل مساحة أقل فأقل على القرص الصلب. وعندما نصل إلى أقراص تحتوي على عشرات من التيرابايت (كل منها يساوي تريليون بايت)، يصبح «حفر» المعلومات عملاً يجري عند حدود الذرات، وكذلك الحال بالنسبة الى قراءته، أي لتحويل هذا الحقل المغناطيسي الذري إلى تيار كهربائي ليستطيع الكومبيوتر أن يقرأه.
