غبار هوشمند انقلابی‌ترین فناوری مدرن یا جاسوسان نامرئی؟
اوایل دهه‌ی ۹۰ میلادی، وقتی پژوهشگران از ترکیب فناوری‌های نوظهور میکروالکترومکانیکی و نانوتکنولوژی صحبت می‌کردند، برای خوشان هم دور از ذهن بود که روزی بتوانند حسگرها، پردازنده‌ها و فرستنده‌های رادیویی را در ذراتی به کوچکی دانه‌های گردوغبار جای دهند.
زومیت نوشت: چه احساسی خواهید داشت اگر بدانید ذراتی موهوم و نامرئی در اطرافتان تمام کارهایتان را زیر نظر دارند؟ آن‌ها همه‌جا حضور دارند؛ معلق در هوا، نشسته روی برگ درختان، چسبیده به دیوارها. ذراتی که آنقدر کوچک‌اند که با چشم غیرمسلح متوجه حضورشان نمی‌شوید، اما می‌توانند ببینند، بشنوند، حس کنند و با یکدیگر حرف بزنند. این ذرات مرموز که دانشمندان آن‌ها را «غبار هوشمند» (Smart Dust) نامیده‌اند، بخشی از انقلابی‌ترین فناوری‌های قرن بیست و یکم به‌شمار می‌روند؛ فناوری نوآورانه‌ای که می‌تواند جهان را دگرگون کند یا به کابوسی برای حریم خصوصی ما تبدیل شود.
اوایل دهه‌ی ۹۰ میلادی، وقتی پژوهشگران از ترکیب فناوری‌های نوظهور میکروالکترومکانیکی و نانوتکنولوژی صحبت می‌کردند، برای خوشان هم دور از ذهن بود که روزی بتوانند حسگرها، پردازنده‌ها و فرستنده‌های رادیویی را در ذراتی به کوچکی دانه‌های گردوغبار جای دهند. اما امروز، این رؤیای علمی‌تخیلی به واقعیتی انکارناپذیر تبدیل شده است. غبار هوشمند یک جهش تکنولوژیک واحد یا یک دستگاه منفرد نیست. در عوض، غبار هوشمند از سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) فوق‌العاده کوچکی تشکیل شده است که می‌توانند وظایف مختلفی را انجام دهند. آن‌ها ازطریق شبکه‌های وایرلس توسط کامپیوتر کار می‌کنند و معمولاً به‌عنوان حسگر استفاده می‌شوند. اگر از این توصیفات نگران سناریوهای فاجعه‌بار فناوری و نابودی جهان شده‌اید و فکر می‌کنید نانوربات‌ها از کنترل خارج می‌شوند، شروع به تکثیر بی‌رویه می‌کنند و برای ساختن نسخه‌های بیشتری از خودشان همه‌چیز را در سطح مولکولی تجزیه می‌کنند (مثل سناریو فرضی Grey Goo) باید خیالتان را راحت کنیم:
غبار هوشمند فقط در چارچوب برنامه‌ریزی‌شده عمل می‌کند و قادر به انجام فعالیت‌های خودسرانه و غیرقابل پیش‌بینی نیست.
غبار هوشمند کاربردهای بالقوه‌ی بسیار متنوعی دارد و اگرچه توسعه‌ی آن از سال‌ها پیش آغاز شده است، ولی به این زودی جهان را تغییر نخواهد داد. برای اینکه سیستم‌های این فناوری هوشمند به سطوحی برسند که مفید و کم‌هزینه عمل کنند، هنوز به تحقیقات بیشتری نیاز داریم و البته شرکت‌های زیادی هم در تلاش‌اند این مسیر را هرچه سریع‌تر طی کنند.
غبار هوشمند دقیقاً چیست؟
غبار هوشمند به مجموعه‌ای از حسگرهای الکترومکانیکی فوق‌العاده کوچک گفته می‌شود که می‌توانند اطلاعات محیطی را تشخیص دهند و آن‌ها را در هر لحظه به‌صورت بی‌سیم به مقصدی خاص ارسال کنند.
برای اینکه یک سنسور در گروه‌بندی Smart Dust قرار بگیرد باید سایزی معادل یا کمتر از یک میلیمتر مربع داشته باشد. در این صورت به لحاظ معادلات نظری، سنسور امکان معلق بودن در هوا مانند کرد و غبار را خواهد داشت. ذرات غبار هوشمند توسط پرینترهای سه‌بعدی و عمدتاً از سیلیکون ساخته می‌شوند و حداکثر چند میکروگرم وزن دارند که همین امر باعث می‌شود بتوانند مدتی در هوا معلق بمانند.درحال‌حاضر، حسگرهای گرد هوشمند می‌توانند وظایف متنوعی را انجام دهند، از جمله تشخیص دما، صدا، نور، مواد شیمیایی، فشار هوا و حرکت در محیط اطراف خود. این اطلاعات برای تجزیه‌وتحلیل یا هر هدف دیگری که مدنظر شرکت‌ها باشد، به کامپیوتر ارسال می‌شود.
MEMS-های فعلی بسیار کوچک هستند، اما امکان کاهش سایز آن‌ها وجود دارد و در حالت ایدئال می‌توانند واقعاً ریز ساخته شوند. درواقع هدف مهندسان این است که حسگرهای غبار هوشمند را از طریق نانوتکنولوژی به‌گونه‌ای بسازند که اندازه‌ی آن‌ها دقیقاً مثل ذرات گردوغبار بین ۰٫۵ تا ۱۰۰ میکرون باشد: یک میلیارد بار کوچک‌تر از یک حسگر یک سانتی‌متر مکعبی.
غبار هوشمند کجا و چگونه می‌تواند استفاده شود؟
کارکردهای غبار هوشمند در حوزه‌های غیرنظامی تقریباً نامحدود به نظر میرسد: برای مثال کشاورزان می‌توانند از این ذرات برای نظارت دقیق بر وضعیت محصولاتشان استفاده کنند. غبار هوشمند به آن‌ها می‌گوید چه زمانی آبیاری کنند، کجا کود بریزند و کدام قسمت مزرعه نیاز به سم‌پاشی دارد.
در کارخانه‌های پیشرفته، این ذرات مثل هزاران چشم نامرئی، وضعیت دستگاه‌ها را زیر نظر می‌گیرند و قبل از اینکه خرابی رخ دهد، هشدار می‌دهند. در شهرهای هوشمند، کیفیت هوا را می‌سنجند، ترافیک را رصد می‌کنند و حتی می‌توانند زلزله‌های کوچک را پیش‌بینی کنند. اما شاید هیجان‌انگیزترین کاربرد غبار هوشمند در حوزه‌ی بهداشت‌ودرمان باشد. تصور کنید حسگرهایی به‌اندازه گلبول‌های قرمز که می‌توانند در بدن ما گردش کنند و هر تغییر کوچکی را گزارش دهند. دانشمندان امیدوارند روزی بتوانند از این فناوری برای تشخیص سرطان در مراحل اولیه استفاده کنند، سکته‌های قلبی را قبل از وقوع پیش‌بینی کنند و حتی دارورسانی هدفمند انجام دهند.
تولید غبار هوشمند مانند هر فناوری جدید دیگر با چالش‌های خاص خود روبه‌رو است: اگر قرار باشد این فناوری را در سطوح گسترده به کار بگیریم، در وهله‌ی اول باید راهی برای کاهش هزینه‌های تولیدی این ذرات بیابیم. نکته‌ی دوم، چطور می‌توان یک منبع انرژی را در ذره‌ای به این کوچکی جای داد که بتواند ماه‌ها یا حتی سال‌ها دوام بیاورد؟ پژوهشگران برای این سؤال راه‌حل‌های خلاقانه‌ای پیدا کرده‌اند: از سلول‌های خورشیدی میکروسکوپی گرفته تا سیستم‌هایی که از ارتعاشات محیطی انرژی می‌گیرند. برخی از این ذرات حتی می‌توانند از گرمای محیط یا امواج رادیویی تغذیه کنند. اما چالش امنیت و حریم خصوصی بیش از سایر موانع ذهن دانشمندان با به خود مشغول می‌کند؛ زیرا تقریباً غیرممکن است که کسی بتواند خود را در برابر میلیاردها MEMS غبار هوشمند شناور در محیط اطراف محافظت کند. این موضوع باعث شده بسیاری از مردم در بدترین حالت از غبار هوشمند بترسند و همان‌طور که انتظار می‌رود، زمینه نیز برای تئوری‌های توطئه مخصوصاً بابت ایمنی این فناوری مهیا است.
در واقعیت، دنیای فناوری هنوز در مراحل اولیه‌ی توسعه‌ی غبار هوشمند قرار دارد و برای در برگرفتن چنین منطقه‌ی وسیعی، باید تریلیون‌ها تریلیون MEMS در جو شناور شود، که هنوز هیچ شرکت و سازمانی قادر به انجام آن نیست. اما این تجربه نشان می‌دهد نباید نگرانی مردم در خصوص این فناوری و حریم خصوصی‌شان را دست‌کم گرفت. درهرحال گرچه این احتمال را منتفی نمی‌دانیم که غبار هوشمند برای اهداف نظارتی شرورانه مورد استفاده قرار گیرد، ولی خطرها و ریسک‌های آن فعلاً در حدی نیست که مردم را نگران کند. به‌علاوه، ورود گسترده‌ی فناوری‌های نوظهور مانند ذرات هوشمند به بازار همیشه با تدوین استانداردهای فنی و مقررات قانونی صورت می‌گیرد. پس با عینک واقع‌بینی، به‌جای ترس یا حتی هیجان، باید به روند پیشرفت و مسیر رشد آن توجه کنیم.
نظرات و تجربیات شما
