تكنولوجيا النانو تغيّّر وجه الكوكب والحضارة المقبلة

تطوير معالجات متناهية الصغر تقلد العقل البشري

تكنولوجيا النانو تغيّّر وجه الكوكب والحضارة المقبلة
TT

تكنولوجيا النانو تغيّّر وجه الكوكب والحضارة المقبلة

تكنولوجيا النانو تغيّّر وجه الكوكب والحضارة المقبلة

أعلن باحثون وعلماء من جامعة ساوثهامبتون البريطانية عن اكتشاف طريقة تعتمد على النانوتكنولوجيا لصناعة نوع جديد من الترانزستورات سمي ميمريزتور Memristor – أي ترانزستور الذاكرة - بقدرات أعلى وحجم أصغر بكثير واستهلاك طاقة أقل... إضافة إلى تمتعه بذاكرة.

تقنيات نانوية

واكتشاف هذه التقنية يعِد بالكثير من التطورات في عالم الأدوات والتقنيات المُعالجة للمعلومات التي وصلت قدراتها حدوداً فيزيائية يصعب اختراقها، كثل تلك التي توجد في الجوالات والكومبيوترات، إذ تحتوي وحدات معالجة المعلومات في الجوالات حالياً 5 مليارات ترانزستور كمعدل، ومن الصعب تصغير أحجامها أكثر من ذلك.
ويمتلك الميمريزتور القدرة على حفظ وضعيته الكهربائية، ويمكن أن يكون في أي وضعية من بين 128 وضعية محتملة استطاع الباحثون التوصل لها حاليا؛ وهذا يشي بجيل من أجهزة معالجة المعلومات التي يمكنها أن تعمل لحظيا بمجرد وصل مصدر الطاقة أو إدارة مفتاح التشغيل بعد إطفائه.
وصرح ثيميس برودروماكيس، البروفسور في علم النانوتكنولوجيا، بأن هذا الاكتشاف المثير سيكون أساسيا في تصميمات الأجيال القادمة من المعالجات والشرائح الإلكترونية، فمن المتوقع أن يصبح أكثر من 200 مليار جهاز متصلا بإنترنت الأشياء عام 2020 مما يسبب كماً هائلاً من المعلومات التي تحتاج للمعالجة. كما نوه إلى إمكانات إبداع حلول وتصميمات إلكترونية تعمل داخل جسم الإنسان أو الفضاء وما إلى ذلك.
ولكن أغرب ما صرح به البروفسور هو أن هذا الاكتشاف يجعل بالإمكان صناعة أجهزة إلكترونية هي أقرب للخيال في متناول اليد، مثلا صناعة أجهزة يمكنها التعلم ومستقلة شبيهة بالعقل البشري!.
وعلى صعيد آخر أعلن باحثون في المعهد الوطني للمقاييس والتكنولوجيا الأميركي عن تصميم مفتاح كهربائي وموصل فائق (superconductor) يمكنه التعلم مثل الأنظمة البيولوجية أي مثل بعض خلايا دماغ الإنسان. ويمكنه ربط معالجات المعلومات وحفظ المعلومات في أجهزة كومبيوتر مستقبلية تسمى «الكومبيوترات العصبية» والتي من المفترض أن تصمم وتعمل مثل دماغ الإنسان وجهازه العصبي. ويتصور الباحثون أن هذه التقنيات والتصاميم لمثل هذا النوع من الكومبيوترات هي نوع جديد ومظهر آخر للذكاء الصناعي، وستدعم قدرة هذه الأجهزة على الإدراك والفهم وقدرتها على أخذ القرار.

بدايات النانوتكنولوجيا

لم يتخيل أحد أن ما طرحه العالم ريتشارد فينمان في محاضرته المعنونة بـ«هناك متسع كبير عند القاع» عام1959 من توقعات أقرب للخيال، أن تتحقق خلال عقود قليلة؛ ففي عام 1974 برز مصطلح النانوتكنولوجيا وبعض تقنياته على يد العالم الياباني نوريو تانيغوتشي، وبعد أن تم اختراع «الميكروسكوب النفقي الماسح» على يد العالمين جيرد بينينج وهنريش رهرير، تمكن الباحثون بقيادة العالم دونالد ايجلر عام 1989 في أحد مختبرات شركة IBM من صنع أصغر إعلان حجما في التاريخ، حيث قاموا بكتابة اسم الشركة باستخدام 35 ذرة من عنصر الزينون.. وفي حقيقة الأمر، كان هذا إعلانا وكتابة لبداية تاريخ وحضارة جديدة.
النانو هو واحد من مليار من المتر، وللمقارنة فان سُمك الورقة هو حوالي 100 ألف نانو. لذا فإن هذه التكنولوجيا تعمل كم على مستوى الذرات وهي تتقدم بعد أن أبهرت الميكروتكنولوجيا (الميكرو واحد من المليون) بتقديمها الأجهزة العصرية واستطاعت تطوير الكومبيوترات من أحجام الغرف لأجهزة اتصال خليوي شخصية توضع في الجيب تفوق قدراتها تلك الكومبيوترات بآلاف المرات.



الممارسات المكثفة تكيّف الدماغ ونشاطاته

الممارسات المكثفة تكيّف الدماغ ونشاطاته
TT

الممارسات المكثفة تكيّف الدماغ ونشاطاته

الممارسات المكثفة تكيّف الدماغ ونشاطاته

قضيت الأسبوع الماضي ثلاثة أيام في ميامي، بوصفي عضواً في مجموعة مختارة من الأفراد، تعمقنا في علم «لدونة الدماغ» brain plasticity مع ديفيد إيغلمان عالم الأعصاب والبروفسور بجامعة ستانفورد.

وقد سلطت أفكار البروفيسور إيغلمان حول كيفية عمل الدماغ البشري، الضوء على كيفية إتقان البشر لمهارات جديدة، خصوصاً العنصر المحوري فيها الذي يجعل قاعدة الـ10000 ساعة، فاعلة.

واقع الدماغ البشري

ولكن وقبل التعمق في الأمر، دعونا نستكشف كيفية عمل أدمغتنا، وما الذي يجعل هذه المعلومات مهمة.

لدى مناقشة قدرة الدماغ البشري على التكيف، وكيف أنه يشكل نفسه بناءً على ما نقضي معظم وقتنا في الاضطلاع به، طرح إيغلمان مفهوماً مثيراً؛ أن دماغنا عبارة عن عقار (قطعة أرض) مخصص. وباختصار، فإن المهام التي نخصص لها معظم الوقت ستشغل، نهاية المطاف، الحيز الأكبر في منطقة قطعة الأرض هذه من الدماغ، التي تنشأ فيها اتصالات عصبية أقوى.

واستعان إيغلمان بمثال الأخوات بولغار the Polgar sisters، ثلاث أستاذات في لعبة الشطرنج جرى تدريبهن بصرامة على يد والدهن منذ صغرهن. وهذه الممارسة المكثفة والمركزة رسخت اللعبة بعمق في عقلهن الباطن، ما يوضح كيف تتكيف «عقاراتنا العصبية» مع الأنشطة المتكررة.

ودائماً ما تلعب الجينات دوراً، ببساطة لأن هناك حاجة إلى درجة معينة من الموهبة الطبيعية لكي تبرع في أي شيء. ومع ذلك، فإن علم الأعصاب يؤكد لنا أهمية قضاء ساعات من الممارسة المتعمدة لشيء ما قبل أن نصبح خبراء فيه.

وفي المجال الرياضي، يمكن النظر إلى الأختين ويليامز في التنس. إذ إن سنوات التدريب المتفاني لهما التي أشرف عليها والدهما، وأخلاقيات العمل الدؤوبة التي تتمتع بها الشقيقتان، أسهمت في تشكيل أدمغتهما على نحو مكنهما من تقديم أداء رياضي استثنائي.

الممارسة مقابل الموهبة

ورغم أنه يستحيل أن نعرف على وجه اليقين حجم تأثير هذا النوع من الممارسة المخصصة على مستوى إتقان مهارة ما، مقارنة بتأثير الموهبة الطبيعية، فإن الطريقة التي تعمل بها أدمغتنا تثبت أن قاعدة الـ10000 ساعة 10000 -hour rule صحيحة، عندما نهدف إلى إتقان مهارة ما. (20 ساعة أسبوعياً لمدة 10 سنين).

بوجه عام، كلما زاد الوقت الذي نخصصه لشيء ما، زادت مساحة الدماغ المخصصة لهذه الممارسة أو المهمة. وكلما زادت المساحة المخصصة لشيء ما في الدماغ، زادت براعتنا في هذا الشيء المحدد. وتعكس دوائر دماغنا أنشطتنا الأكثر تكراراً، ما يجعل الممارسة المركزة ضرورية لإتقان أي مهارة.

الدافع عنصر أساسي

ومع ذلك، وفقاً لإيغلمان، فإن حجم التدريب ليس العامل الأكثر أهمية فيما يخص إتقان مهارة أو ممارسة جديدة. لذا فإن الـ10000 ساعة من التدريب ستضيع هباءً. ولجعل قاعدة الـ10000 ساعة تعمل لصالحك عليك أن تكون مندفعاً وشاعراً بأهمية الممارسة.

المقصود هنا أنه كي يتعلم دماغنا مهمة ما أو يمارسها بفاعلية، يجب أن تكون هذه المهمة ذات صلة بالشخص الذي يمارسها. من دون وجود دافع يحث على الاندفاع، فإن أدمغتنا لا تتفاعل بالطريقة نفسها. وشدد إيغلمان على أن أدمغتنا تتكيف بشكل أكثر فاعلية، عندما تكون المهام ذات معنى لنا.

ولإثبات هذه النقطة، قدم أمثلة على ممارسات مثل العلاج التقييدي، حيث يحسن المرضى عمل أطرافهم الأضعف عبر إجبارهم على استخدامها، مدفوعين في ذلك بدافع جوهري يتمثل في استعادة عمل هذه الأطراف.

وبالمثل، عندما يعاني الأشخاص من إعاقة في الرؤية في عين واحدة، غالباً ما تجري تغطية العين السليمة لإجبار العين الأضعف على العمل بجدية أكبر. ويشجع هذا الدافع القائم على القيود، الدماغ على تحسين أداء العين الأضعف، ما يوضح كيف أن الأهمية والضرورة تدفعان الدماغ إلى التكيف الفعال.

وأظهرت دراسات أجريت على الفئران، أن تعلم مهام جديدة يزداد صعوبة من دون وجود الناقل العصبي «أسيتيل كولين»، الذي يجري إطلاقه في الدماغ استجابة للأحداث ذات الصلة والمهمة التي تلفت انتباهنا. ويسلط ذلك الضوء على أنه من أجل إعادة توصيل الدماغ بشكل فعال، يجب على الدماغ أن يدرك أهمية المهمة التي بين يديه. وعليه، فإن مجرد قضاء الوقت في مهمة ما لا يكفي؛ يجب أن يجد الدماغ أن الأمر مناسب لتحفيز استجابة التعلم والتكيف بصورة حقيقية.

حب الاطلاع ومرونة الدماغ

الفضول وحب الاطلاع هما السبيل نحو بلوغ المستوى الأمثل من اللدونة للدماغ.

يركز نهج علم الأعصاب على أن التعلّم يرتكز على مدى اهتماماتنا، لذا فإن الفضول والدافع الداخلي يصبحان أقوى محركات التعلم، عندما يتعلق بمرونة أو لدونة الدماغ. وأوضح إيغلمان أنه عندما نكون مهتمين حقاً بشيء ما، تزداد قدرة أدمغتنا على التكيف، ويزيد استعدادها لاستيعاب المعلومات الجديدة.

وتشير أفكاره إلى أن الانخراط في مهام تتماشى مع اهتماماتنا يزيد من مرونة أدمغتنا، ومن ثم إمكانات التعلم لدينا.

ويعني تطبيق هذا المفهوم على التطوير المهني، أن قضاء ساعة مع مرشد حكيم يمكن أن يكون أكثر تأثيراً من ساعات لا حصر لها من الدراسة غير الموجهة. يمكن للمرشد تقديم تعليقات مستهدفة وذات صلة تتوافق مع أكثر ما نهتم به. وعبر التركيز على التحديات الهادفة، والبحث عن تعليقات وردود فعل بدافع من فضولنا، يمكننا تعظيم قوة عمليات التعلم الطبيعية في دماغنا لتحقيق نجاح أكبر.

من الممكن أن يسهم فهم أهمية التحفيز ودوره في مسألة التعلم، في تغيير الطريقة التي نتعامل بها مع مهمة إتقان مهارات جديدة. وباستطاعتنا تحقيق أقصى استفادة من مرونة أدمغتنا الرائعة عبر مواءمة جهودنا مع ما يهمنا حقاً.

وعليك التفكير في كيفية تطبيق هذه الفكرة على حياتك المهنية. ابحث عن المهام والتحديات التي تحفزك، وأحط نفسك بالأشخاص الذين يقدمون المعلومات ذات الصلة والتعليقات المفيدة، وحافظ على فضولك. عبر ذلك، ستفتح الباب أمام أفضل ما لديك من قدرات، وتجعل قاعدة الـ10000 ساعة تعمل لصالحك.

* «إنك»، خدمات «تريبيون ميديا».