در حالی که چگونگی کشتن باکتری‌ها توسط فلز خاص نقره رازی سربه‌مهر است، انسان از قرن‌ها پیش خواص ضدمیکروبی آن را می‌شناسند. حال پژوهشگران دانشگاه آرکانزاس در آرکانسای آمریکا، با نگاهی به پویایی پروتئین‌ها در باکتری‌های زنده در سطح مولکولی، گامی بزرگ در جهت درک بهتر این فرآیند برداشته‌اند. یونگ وانگ، استادیار فیزیک و نویسنده‌ی پژوهش جدیدی که در مجله‌ی میکروبیولوژی کاربردی و محیطی منتشر شده است، می‌گوید:

به‌طورسنتی، اثرات ضد میکروبی نقره از طریق زیست‌سنجی (bioassay) سنجیده می‌شود. این روش، اثر یک ماده‌ در ارگانیسم آزمایشی را در برابر یک داروی استاندارد و بدون درمان، مقایسه می‌کند؛ این‌گونه روش‌ها موثر هستند؛ اما معمولاْ تنها تصویر و واکنشی لحظه‌ای را در زمان تولید می‌کنند.

برای اینکه گفته‌ی یونگ‌وانگ بهتر درک شود باید گفت، زیست‌سنجی برای تعیین قدرت نسبی یک ماده (به عنوان مثال، یک دارو یا هورمون یا ماده‌ی سمی) با مقایسه‌ی اثر آن بر روی یک ارگانیسم مدل با استاندارد از پیش آماده شده است. به طور مشابه، زیست‌سنجی روشی برای توسعه‌ی اطلاعات سم‌شناسی روی موجوداتی است که فیزیولوژی آن‌ها شبیه به موجوداتی فرض می‌شود که مورد توجه مستقیم قرار دارند.

یون‌های نقره چگونه باکتری‌ها را از بین می‌برند؟

وانگ و همکارانش برخلاف معمول، از یک روش تصویربرداری پیشرفته استفاده کردند؛ آن‌ها با استفاده از یک میکروسکوپ بومی‌سازی‌شده‌ی «ردیاب تک‌ذره» و فوتوکتیزه‌شده (PALM یا FPALM) پروتئین خاص موجود در باکتری‌های E.Coli را به‌مرورزمان مشاهده و بررسی کردند.

شایان ذکر است فوتوکتیزه‌شده (PALM یا FPALM) یه نوع روش تصویربرداری با میکروسکوپ فلورسانس است که تصاویری با وضوح بسیار بالا ارائه می‌دهد؛ همچنین «اشریشیا کُلی۶» (نام علمی: Escherichia coli) یا بطور اختصار E.coli، نوعی باسیل گرم منفی از خانواده‌ی انتروباکتریاسه‌ است که بطور شایع در روده‌ی جانوران خون‌گرم وجود دارد.

در نهایت برخلاف آنچه که قبلاْ‌ تصور می‌شد، پژوهشگران دریافته‌اند که یون‌های نقره باعث افزایش پویایی یا دینامیک پروتئین می‌شود. وانگ می‌گوید:

یون‌های نقره به عنوان سرکوب‌کننده و ازبین‌برنده‌ی باکتری‌ها شناخته شده است؛ بنابراین انتظار این‌ بود که در مواقع درمان با نقره همه‌چیز در باکتری‌ها کند شود؛ اما در کمال تعجب دریافتیم که پویایی پروتئین سریع‌تر می‌شود.

پژوهشگران مشاهده کردند که یون‌های نقره باعث می‌شود رشته‌های جفت‌شده‌ی DNA از باکتری‌ها جدا شوند و اتصال بین پروتئین و DNA تضعیف شود. وانگ اضافه می‌کند:

بنابراین پویایی سریع‎تر پروتئین‌ها ناشی از نقره، قابل درک است. وقتی پروتئین به DNA متصل می‌شود، به آرامی همراه با DNA حرکت می‌کند؛ چراکه یک مولکول حجیم در باکتری است. درمقابل وقتی با نقره درمان شود، پروتئین از DNA جدا می‌شود و به‌خودی‌خود حرکت می‌کند؛ بنابراین سریع‌تر می‌شوند.

مشاهده‌ی جداسازی DNA ناشی از یون‌های نقره جزو کارهای اولیه وانگ و همکارانش بود؛ آن‌ها این‌کار را از طریق خم‌کردن DNA انجام داده بودند. در حال حاضر رویکرد آن‌های ثبت‌اختراع تحت فشارقراردادن DNA با استفاده از خم‌کردن آن‌ها است؛ این کار DNA را مستعد تعامل با سایر مواد شمیمیایی، از جمله یون‌های نقره می‌کند.

اکنون با تأمین بودجه‌ توسط بنیاد ملی علوم، ایده‌ی تحقیق درباره پویایی پروتئین‌های منفرد در باکتری‌های زنده تأیید شده است؛ وانگ گفت:

این رویکرد می‌تواند به پژوهشگران در درک واکنش‌های واقعی باکتری‌ها نسبت به نانوذرات نقره کمک‌کند. نانوذرات‌نقره برای مبارزه با سوپرباگ‌های مقاوم در برابر آنتی‌بیوتیک‌های معمول که تجویز می‌شوند، پیشنهاد شده است. آنچه که ما در نهایت می‌خواهیم این است که با استفاده از دانش جدید حاصل از این پروژه، آنتی‌بیوتیک‌های بهتری براساس نانوذرات نقره ساخته شوند.

پژوهشگران با بررسی ژن‌های موجود در محیط‌های مختلفی مانند بزاق انسان، مدفوع حیوانات، بیمارستان‌ها، خاک و موارد دیگر، صدها ویروس غول‌پیکر پیدا کرده‌اند. برخی از این ویروس‌ها دارای قابلیت‌هایی هستند که تا پیش از این تنها در حیات سلولی دیده شده بود.

یک گروه پژوهشی بین‌المللی تحت هدایت دانشمندانی از دانشگاه برکلی کالیفرنیا گروه‌های کاملا جدیدی از فاژهای غول‌پیکر را پیدا کرده‌اند (ویروس‌هایی که باکتری‌ها را آلوده می‌کنند) و ۳۵۱ توالی ژنی را با هم ترکیب کردند. پژوهشگران درون این توالی‌ها، ژن‌هایی را پیدا کردند که ویژگی‌های غیرمنتظره‌ای را کدگذاری می‌کردند ازجمله بخش‌هایی از دستگاه سلولی را که دستورالعمل‌های DNA را برای ساخت پروتئین خوانده و اجرا می‌کند (فرایند ترجمه). باسم الشايب و جیل بانفیلد از دانشگاه برکلی در مصاحبه با ساینس‌آلرت گفتند:

آن‌ها دارای تعداد غیرمعمولی از اجزای دستگاه ترجمه هستند که در یک ویروس معمولی دیده نمی‌شود.

فرایند ترجمه در ساختارهای مولکولی موسوم به ریبوزم‌ها صورت می‌گیرد و پژوهشگران واقعا ژن‌هایی را پیدا کردند که برخی از مولفه‌های آن‌ها (پروتئین‌های ریبوزومی) را کدگذاری می‌کردند. روهان ساچدوا متخصص اکولوژی میکروبی از دانشگاه برکلی گفت:

به‌طور معمول، چیزی که زنده را از غیرزنده جدا می‌کند، داشتن ریبوزوم و توانایی ترجمه است. این یکی از مهم‌ترین ویژگی‌هایی است که ویروس‌ها را از باکتری‌ها جدا می‌کند. برخی از فاژهای بزرگ دارای ماشین‌آلات ترجمه زیادی هستند، بنابراین این مرزبندی را تا حدودی مبهم می‌کنند.

پژوهشگران همچنین توالی‌های کدکننده‌ی سیستم‌ کریسپر را نیز پیدا کردند. سیستم کریسپر به‌عنوان سیستم ایمنی که باکتری‌ها از آن برای مقابله‌با ویروس‌‌ها استفاده می‌کنند، نیز وجود دارد. ویروس‌های تازه کشف‌شده همه دارای ژنوم‌هایی با طول بیش از ۲۰۰ هزار جفت نوکلئوتید هستند درحالی‌که میانگین اندازه‌ی ژنوم فاژهای شناخته‌شده، بیشتر و درحدود ۵۲ هزار جفت باز است.

برخی از ژنوم‌های فاژی که پژوهشگران شناسایی کردند واقعا غول‌آسا بودند؛ پژوهشگران یک گروه را «فاژهای غول‌آسا» نامیدند و در نام‌گذاری ۹ گروه جدید دیگر نیز از کلمه‌ی «بزرگ» استفاده کردند. الشايب و بانفیلد گفتند:

ژنوم این فاژها حداقل ۴ برابر ژنوم یک فاژ معمولی است و بزرگ‌ترین آن‌ها ۱۵ برابر حالت معمول بوده و ۷۳۵ هزار جفت باز دارد.

 تصور می‌شود این فاژهای بزرگ‌تر باعث آلوده‌شدن باکتروئیدها شوند. باکتروئیدها گروهی از باکتری‌ها هستند که به‌طور گسترده در محیط پیراموان ما و از خاک گرفته تا روده‌های ما حضور دارند. ژنوم این فاژهای سنگین به اندازه‌ی کافی بزرگ است که رقیب ژنوم باکتری‌های کوچک شود اما پاندورا ویروس‌های آلوده‌کننده‌ی آمیب همچنان با ۲/۵ میلیون جفت باز، مقام اول بزرگ‌ترین ژنوم ویروسی را دارند. ساچدوا گفت:

فاژهای بزرگی قبلا شناسایی شده‌اند اما آن‌ها یافته‌های پراکنده‌ای بودند. چیزی که ما در این مقاله پیدا کردیم، آن است که این‌ها اساسا همه جا هستند. ما آن‌ها را درجایی می‌بینیم.

همچون سایر فاژها، این گروهاز ویروس‌ها، DNA خود را به میزبان باکتریایی خود تزریق می‌کنند و تجهیزات تکثیر ژن قربانی را برای ساخت نسخه‌های از خودشان به خدمت می‌گیرند. پژوهشگران گمان می‌کنند که حین این اتفاق، فاژهای غول‌پیکر همچنین از برخی از ژن‌های اضافی خود برای تغییر مسیر مراحل اولیه ترجمه درون باکتری استفاده می‌کنند و تولید پروتئین را متناسب با نیاز خود منحرف می‌کنند. چنین کنترلی از تولید پروتئین در ویروس‌های جانوری دیده شده است.

کشف ویروس‌های غول‌پیکر دارای ویژگی‌های منحصر به فرد

یک فاژ غول‌پیکر (مورد ۲۶) یک باکتری را آلوده کرده و پاسخ آن دربرابر فاژهای دیگر را دستکاری می‌کند

الشايب توضیح داد که فاژهای غول‌پیکر از سیستم کریسپر خود برای جنگ فاژ دربرابر فاژ استفاده می‌کنند و ویروس‌های رقیبی را که قصد دارند همان باکتری میزبان را آلوده کنند، به‌طور اختصاصی مورد هدف قرار می‌دهند. مطالعه‌ای که در سال گذشته منتشر شد، نشان داد که چگونه برخی از فاژها از این سیستم برای خنثی‌کردن اقدامات ضدفاژی باکتری میزبان استفاده می‌کنند. بانفیلد گفت:

چیزی که با نگاه کردن به این ژنوم‌های بزرگ متوجه می‌شویم، آن است که فاژها ژن‌ها و مسیرهای مختلف زیادی را به‌دست آورده‌اند؛ برخی از آن‌ها را می‌توانیم پیش‌بینی کنیم و برخی را نیز نمی‌توانیم پیش‌بینی کنیم زیرا درجریان عفونت، فاژ واقعا کنترل عملکرد میزبان باکتریایی خود را به دست می‌گیرد.

هرچه درمورد ارتباطات بین سلامت جسم و روان و میکروب‌هایی که درون بدن و محیط پیرامون زندگی می‌کنند، دانش بیشتری کسب می‌کنیم، بیشتر متوجه می‌شویم که هرچیزی که روی این جوامع باکتریایی اثر بگذارد، می‌تواند تاثیر عمیقی روی ما نیز داشته باشد. الشایب گفت:

فاژها همچنین به انتقال ژن‌های کدکننده‌ی سموم باکتریایی و مقاومت آنتی‌بیوتیکی بین باکتری‌ها معروف هستند. از آن جایی که ما هم باکتری‌های مفید و هم باکتری‌های مضر را داریم که روی سطح بدن و نیز داخل بدن ما زندگی می‌کنند، درک اینکه چه انواعی از فاژها همراه باکتری‌ها در بدن انسان‌ها و حیوانات وجود دارند و چگونه روی محیط‌های مذکور تاثیر می‌گذارند، از اهمیت زیادی برخوردار است.

پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که سیستم‌های کریسپری که برخی از این فاژها دارند، شاید این قابلیت را داشته باشد که به ما کمک کند تا با تغییر عملکرد باکتری‌ها یا حذف باکتری‌های مشکل‌ساز، میکروبیوم خود را کنترل کنیم. الشايب و بانفیلد اکنون امیدوارند که برخی از این فاژهای غول‌آسا را در آزمایشگاه پرورش دهند تا درمورد سیستم‌های کریسپر فاژها دانش بیشتری به‌دست آورند و نقش‌های آن‌ها را کشف کرده و ارزش آن‌ها را در ویرایش ژن ارزیابی کنند. کریستوف ویگل، متخصص بیوشیمی که در این مطالعه مشارکتی نداشته است، می‌گوید مقاله‌ی حاضر از ایده‌ی درنظرگرفتن ویروس‌ها به‌عنوان «ویروسل زنده» حمایت می‌کند. بانفیلد توضیح داد:

این فاژهای عظیم، شکاف بین «باکتریوفاژهای غیرزنده» و «باکتری‌ها و آرکیاها» را پر می‌کنند. قطعا استراتژی‌های موفقی برای زندگی وجود دارد که ترکیبی از ویروس معمولی و ارگانیسم‌های زنده معمولی است.

اگرچه مطالعه‌ی حاضر درمورد تنوع زیستی ویروس‌ها نیز دانش زیادی همراه خود دارد، درحال‌حاضر، مهم‌ترین بحثی که پیش می‌آید، معنای واقعی زنده بودن است.

جهت مشاهده بیشتر مطالب اینجا کلیک کنید

www.shimisanat.com

در پژوهشی جدید، ازطریق اینترنت، نورون‌های طبیعی موجود در آزمایشگاهی در کشور ایتالیا با نورون‌های مصنوعی در کشور سوئیس ارتباط برقرار کردند.

برقراری ارتباط بین نورون‌های زیستی و مصنوعی

پژوهش در زمینه‌ی دستگاه‌های جدید نانوالکترونیک تحت هدایت دانشگاه ساوتهمپتون، نورون‌های مغز و نورون‌های مصنوعی را قادر ساخت تا با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این مطالعه برای اولین‌ بار نشان داد که چگونه سه فناوری کلیدی درحال ظهور قادر به همکاری با یکدیگر هستند: واسط‌های مغز و کامپیوتر، شبکه‌های عصبی مصنوعی و فناوری‌های پیشرفته حافظه (ممریستور یا مقاومت حافظه‌دار).

عملکردهای مغز با مدارهای حاصل از نورون‌های شلیک‌شده که با اتصالات میکروسکوپی اما بسیار پیچیده‌ای به‌نام سیناپس به هم متصل هستند، امکان‌پذیر می‌شود.

در پژوهش جدید که نتایج آن در مجله‌ی Nature Scientific Reports منتشر شد، دانشمندان شبکه‌ی عصبی ترکیبی را ایجاد کردند که در آن نورون‌های زیستی و نورون‌های مصنوعی در قسمت‌های مختلفی از جهان، ازطریق قطبی از سیناپس‌های مصنوعی که با استفاده از فناوری پیشرفته نانوتکنولوژی ساخته شده بود، به کمک اینترنت با هم ارتباط برقرار کردند. این اولین‌بار است که این سه مولفه در یک شبکه‌ی متحد گردهم می‌آیند.

برقراری ارتباط بین نورون‌های زیستی و مصنوعی

در طول مطالعه، پژوهشگران مستقر در دانشگاه پادووا در ایتالیا، نورون‌های موش صحرایی را در آزمایشگاه خود کشت دادند و در همین حال، همکاران آن‌ها در دانشگاه زوریخ و مؤسسه فناوری فدرال زوریخ نورون‌های مصنوعی را روی ریزتراشه‌های سیلیکونی ایجاد کردند.

آزمایشگاه مجازی ازطریق سیستم دقیق کنترل‌کننده‌ی سیناپس‌های نانوالکترونیکی که در دانشگاه ساوتهمپتون توسعه داده شده بود، گرد هم آمد.

این دستگاه‌های سیناپسی با عنوان ممریستور شناخته می‌شوند. پژوهشگران مستقر در دانشگاه ساوتهمپتون، رویدادهای شلیک را که ازطریق اینترنت از نورون‌های زیستی موجود در ایتالیا ارسال می‌شد، گرفته و آن‌ها را در سیناپس‌های مموریستوری توزیع می‌کردند. در ادامه، پاسخ‌ها به‌شکل فعالیت اسپایکی (شلیک) به نورون‌هایی که در زوریخ بود، فرستاده می‌شد. این فرایند به‌طور هم‌زمان در جهت برعکس یعنی از زوریخ به پادووا نیز کار می‌کرد.

بنابراین، نورون‌های زیستی و نورون‌های مصنوعی توانستند در زمان واقعی با هم ارتباط دو طرفه برقرار کنند. تمیس پرودرومکیس استاد نانوتکنولوژی و مدیر مرکز مرزهای الکترونیک در دانشگاه ساوتهمپتون گفت:

یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها در انجام پژوهش‌هایی از این نوع و در این سطح، تلفیق چنین فناوری‌های متمایز و پیشرفته و نیروی متخصصی است که معمولا همه در یک مکان یافت نمی‌شوند. ما با ایجاد یک آزمایشگاه مجازی توانستیم به این هدف برسیم.

پژوهشگران پیش‌بینی می‌کنند که رویکرد آن‌ها موجب جلب علاقه‌ی حوزه‌های علمی مختلف و شتاب بخشیدن به سرعت نوآوری و پیشرفت علمی در زمینه‌ی پژوهش‌های واسط‌های عصبی شود. مخصوصا، توانایی ایجاد اتصال یکپارچه میان فناوری‌های مختلف در سرتاسر جهان گامی به‌سوی مشارکت جمعی در این فناوری‌ها و حدف موانع همکاری است. پرودرومکیس افزود:

ما از پیشرفت جدید بسیار هیجان زده‌ایم. پیشرفت مذکور، از یک سو پایه‌ای برای سناریوی جدیدی ایجاد می‌کند که هرگز طی تکامل طبیعی با آن روبه‌رو نشده‌ایم که نورون‌های زیستی و نورون‌های مصنوعی به هم متصل شده و در شبکه‌های جهانی با هم ارتباط برقرار کنند؛ چیزی که پایه و اساسی برای اینترنت نوروالکترونیک مهیا می‌کند. از سوی دیگر، چشم‌اندازهای جدیدی را رو به فناوری‌های پروتز عصبی می‌گشاید و راه را به‌سوی پژوهش به‌منظور جایگزینی بخش‌های ناکارآمد مغز با تراشه‌های هوش مصنوعی هموار میکند.

جهت مشاهده بیشتر مطالب اینجا کلیک کنید

www.shimisanat.com

زیست‌شناسی مصنوعی نه‌تنها فرایندهای حیات را مشاهده و توصیف می‌کند؛ بلکه از آن‌ها نیز تقلید می‌کند. یکی از ویژگی‌های مهم حیات توانایی تکثیر محسوب می‌شود و این به‌معنای حفظ سیستم شیمیایی است. دانشمندان مؤسسه‌ی بیوشیمیایی ماکس پلانک آلمان سیستمی ساخته‌اند که می‌تواند بخش‌هایی از DNA و واحدهای ساختمانی پروتئین خود را بازتولید کند.

پژوهشگران حوزه‌ی زیست‌شناسی مصنوعی فرایندهای «پایین به بالا» را بررسی می‌کنند که به‌معنای تولید سیستم‌های تقلیدکننده‌ی زندگی با استفاده از واحدهای ساختمانی بی‌جان است. یکی از ویژگی‌های اساسی‌ تمامی موجودات زنده قدرت حفظ و تکثیر خود به‌عنوان وجودی متمایز است. با‌این‌حال، رویکرد مصنوعی پایین به بالا برای ایجاد سیستمی که بتواند خود را تکثیر کند، چالش تجربی بزرگی است. دانشمندان نخستین‌بار بر این مانع غلبه کرده و چنین سیستمی ساخته‌اند.

هانس ماشلر، رئیس گروه پژوهشی سیستم‌های بیومیمتیک در مؤسسه‌ی ماکس پلانک، همراه‌با دیگر اعضای گروهش روی تقلید از تکثیر ژنوم‌ها و سنتز پروتئین‌ها با رویکردی پایین به بالا کار می‌کنند. هر دو این فرایندها برای حفظ و تولیدمثل سیستم‌های بیولوژیکی اساسی هستند. این پژوهشگران موفق شده‌اند سیستمی درون‌آزمایشگاهی بسازند که در آن، هر دو فرایند می‌تواند هم‌زمان انجام شود. ماشلر توضیح می‌دهد:

سیستم ما می‌تواند بخش درخورتوجهی از اجزای مولکولی خود را بازتولید کند.

پژوهشگران برای آغاز فرایند مذکور به دستور ساخت و دستگاه‌های مولکولی و مواد مغذی مختلفی نیاز داشتند. فرایند ترجمه در بیولوژی به‌معنای این است که دستور ساخت قطعه DNA حاوی اطلاعات لازم برای تولید پروتئین‌ها است. پروتئین‌ها معمولا به‌عنوان ماشین‌های مولکولی شناخته می‌شوند؛ زیرا اغلب به‌عنوان کاتالیزور عمل و واکنش‌های بیولوژیکی را در موجودات زنده تسریع می‌کنند. واحدهای ساختمانی اصلی DNA نوکلئوتیدها هستند و پروتئین‌ها نیز از اسیدهای آمینه ساخته می‌شوند.

ساخت ژنوم مصنوعی که خود را تکثیر می‌کند

فاکتورهای ترجمه‌ی ژنوم مصنوعی از باکتری اشریشیای کلی می‌آیند. این پروتئین‌ها برای ترجمه‌ی دستورهای موجود در توالی DNA به پروتئین مهم است؛ بنابراین، برای سیستم‌های خودتکثیرکننده نیز ضروری هستند.

پژوهشگران سیستم بیان درون‌آزمایشگاهی را ایجاد کردند که پروتئین‌ها را براساس الگوی DNA سنتز می‌کند. سیستم بیان درون‌آزمایشگاهی اکنون می‌تواند به‌طور بسیار کارآمدی پروتئین‌های معروف به DNA پلیمراز را بسازد و این DNA پلیمرازها با استفاده از نوکلئوتیدها DNA را تکثیر می‌کنند. کای لیبیکر، نویسنده‌ی نخست مقاله، توضیح می‌دهد:

برخلاف مطالعات گذشته، سیستم ما می‌تواند قطعات نسبتا طولانی از DNA را بخواند و نسخه‌برداری کند.

دانشمندان با استفاده از ۱۱ قطعه‌ی حلقه‌مانند، از DNA ژنوم‌های مصنوعی را مونتاژ کردند. این ساختار چندبخشی به آن‌ها اجازه داد قطعات خاصی از DNA را به‌آسانی درج یا حذف کنند. بزرگ‌ترین ژنوم چندبخشی ساخته‌شده در این مطالعه شامل بیش از ۱۱۶ هزار جفت باز بود که به طول ژنوم سلول‌های بسیار ساده می‌رسد.

بازتولید پروتئین‌ها

ژنوم مصنوعی علاوه‌بر رمزگذاری پلیمرازها که برای تکثیر DNA مهم هستند، حاوی الگوهایی برای ساخت پروتئین‌های دیگری مانند ۳۰ فاکتور ترجمه است که از باکتری اشریشیای کلی نشئت گرفته‌اند. عوامل ترجمه برای ترجمه‌ی الگوی DNA به پروتئین‌های مرتبط مهم هستند؛ بنابراین، برای سیستم‌های خودتکثیرکننده ضروی به‌شمار می‌آیند که از فرایندهای بیوشیمیایی تقلید می‌کنند.

پژوهشگران برای نشان‌دادن این موضوع که سیستم بیان درون‌آزمایشگاهی آن‌ها نه‌تنها می‌تواند DNA را تکثیر کند؛ بلکه می‌تواند فاکتورهای ترجمه را نیز تولید کند، از طیف‌سنجی جرمی استفاده کردند. آن‌ها به‌کمک این روش مقدار پروتئین تولیدشده‌ی سیستم را تعیین کردند. در کمال شگفتی، برخی از فاکتورهای ترجمه حتی پس از واکنش، در مقادیر بیشتری از آن چیزی حضور داشتند که قبلا افزوده شده بود.

به‌گفته‌ی پژوهشگران، این موفقیت گامی مهم به‌سوی ایجاد سیستمی خودتکثیرکننده است که از فرایندهای بیولوژیکی تقلید می‌کند. دانشمندان قصد دارند در آینده، ژنوم مصنوعی را با افزودن بخش‌های دیگری از DNA گسترش دهند. آن‌ها می‌خواهند با همکاری همکارانی از شبکه‌ی پژوهشی MaxSynBio، سیستم پوشش‌داری تولید کنند که بتواند با افزودن مواد مغذی و دفع مواد زائد زنده بماند.

چنین سلولی کاربردهای مختلفی خواهد داشت؛ مثلا می‌تواند در بیوتکنولوژی به‌عنوان ماشینی برای تولید اختصاصی مواد طبیعی با به‌عنوان پلتفرمی برای ساخت سیستم‌های شبه‌زنده پیچیده‌تر استفاده شود.

نتایج این مطالعه در مجله Nature communicatins منتشر شده است.

جهت مشاهده بیشتر مطالب اینجا کلیک کنید

www.shimisanat.com

استفاده از نورون‌های انسان و ساخت تراشه‌های کامپیوتری

استفاده از نورون‌های انسان و ساخت تراشه‌های کامپیوتری

یکی از رویکردهای امیدبخش هوش مصنوعی، تلاش برای تقلید از نحوه‌ی عملکرد مغز انسان ازطریق نرم‌افزار است” اما اکنون استارتاپ استرالیایی Cortical Labs یک‌قدم فراتر رفته و می‌خواهد مغز مینیاتوری بسازد. هدف این استارتاپ ساخت مغز مینیاتوری با استفاده از تعبیه‌ی نورون‌های واقعی و بیولوژیکی در یک تراشه‌ی اختصاصی کامپیوتری است.

 Cortical Labs امیدوار است به‌گونه‌ای مینی‌مغزهای هیبریدی را آموزش دهد که بتوانند مانند هوش مصنوعی مبتنی بر نرم‌افزار، وظایف تعریف شده را انجام دهند؛ با این تفاوت که تنها کسری از مصرف انرژی نسخه‌های دیجیتالی را داشته باشند. هان ونگ چونگ، بنیان‌گذار و مدیرعامل کورتیکال می‌گوید:

شرکت در حال کار روی مینی‌مغزهایی است که بتواند بازی آتاری قدیمی Pong را انجام دهد؛ مینی‌مغزهای ما هم‌اکنون به قدرت پردازش مغز یک‌ سنجاقک نزدیک شده‌اند.

دستاورد Cortical Labs قابل‌توجهی است؛ چراکه پونگ جزو بازی‌های اولیه آتاری بود که شرکت دیپ‌مایند در سال ۲۰۱۳ برای نشان دادن عملکرد آلگوریتم هوش‌مصنوعی خود، از آن استفاده کرد؛ با گذشت یک‌سال از آزمایش یادشده، گوگل شرکت دیپ‌مایند را تصاحب کرد. دیپ‌مایند در اصل یک شرکت بریتانیایی هوش مصنوعی است که در سپتامبر سال ۲۰۱۰ تحت عنوان فناوری‌های دیپ‌مایند تأسیس شد. این شرکت شبکه عصبی مصنوعی با توانایی یادگیری بازی ویدئویی با راهکاری مشابه مغز انسان ایجاد کرد.

استفاده از نورون‌های انسان و ساخت تراشه‌های کامپیوتری

 

مدیرعامل Cortical Labs در ادامه می‌افزاید:

Cortical Labs برای ساخت سخت‌افزار خود از دو روش استفاده می‌کند؛ یا نورون‌های موش را از جنین استخراج می‌کند؛ یا به‌موجب تکنیکی خاص، ابتدا سلول‌های پوست انسان به سلول‌های بنیادی و سپس به سلول‌های عصبی انسانی تبدیل می‌شوند.

نورون‌ها درون مایعی مغذی روی تراشه‌های اختصاصی اکسیدفلزی جای‌گذاری می‌شوند؛ این تراشه‌ شامل شبکه‌ای متشکل از ۲۲٬۰۰۰ الکترود کوچک است که برنامه‌نویسان را قادر می‌سازد تا ورودی‌های الکتریکی را به نورون‌ها متصل کنند و همچنین خروجی‌های آن‌ها را نیز اندازه‌گیری کنند.

هم‌اکنون Cortical Labs از نورون‌های موش برای تحقیقات بازی پونگ استفاده‌ می‌کنند. چونگ می‌گوید: «ما سعی داریم نشان دهیم که می‌توانیم رفتار این سلول‌های عصبی را شکل دهیم». این آزمایش با پونگ آغاز شده که پیش‌بینی می‌شود Cortical Labs بتواند تا پایان سال بر آن مسلط شود؛ اما تراشه‌های ترکیبی این شرکت در نهایت می‌توانند کلیدی برای ارائه‌ی انواع استدلال‌های پیچیده و درک‌مفهمومی باشند؛ استدلالی که هوش مصنوعی امروز نمی‌تواند از پس آن برآید. راه‌حل Cortical، در صورت اثبات مقیاس‌پذیری، یک راه‌حل بالقوه برای یکی از مشکلات آزاردهنده در برابر یادگیری عمیق نیز ارائه می‌دهد که بسیار تاثیرگذار خواهد بود.

استفاده از نورون‌های انسان و ساخت تراشه‌های کامپیوتری

 

آلفاگو، سیستم عمیق یادگیری DeepMind که برای بازی Go ساخته شده است، در سال ۲۰۱۶ بهترین بازیکن جهان را در آن بازی شکست داد؛ این سیستم در حین بازی یک مگاوات انرژی مصرف کرد؛ براساس تخمین شرکت فناوری Ceva این مقدار انرژی، برق حدود ۱۰۰ خانه را در یک روز تامین‌می‌کند. در مقابل مغز انسان حدود ۲۰ وات انرژی مصرف می‌کند؛ در واقع ۵۰/۰۰۰ برابر کمتر از آلفاگو!

کارل‌فریستون دانشمند دانشگاه علوم اعصاب کالج دانشگاه لندن که به دلیل مطالعات و کار در زمینه‌ی تصویربرداری از مغز و پایه‌های نظری در مورد چگونگی سیستم‌های بیولوژیکی از جمله نورون‌ها، شهرت دارد، اوایل سال جاری پس از مشاهده‌ی فناوری Cortical Labs گفت که از کار این شرکت تحت تاثیر قرارگرفته‌است. جنبه‌های سیستم کورتیکال بر تحقیقات فریستون و برخی از دانشجویان او اتکا دارند؛ اما این متخصص علوم اعصاب هیچ‌گونه ارتباطی با استارتاپ استرالیایی ندارد.

فریستون می‌گوید، همیشه ایده‌ی چگونگی سازماندهی نورن‌ها برای ساخت تراشه‌های رایانه‌ای عصبی کارآمدتر را مدنظر داشته است؛ یعنی تولید سخت‌افزاری که بهتر از تراشه‌های رایانه‌های قدرتمند امروزی، بتواند از نحوه‌ی پردازش مغز تقلید کند. فریستون اضافه می‌کند آنچه که او پیش‌بینی کرده بود، ایده‌ی ادغام نورون‌های بیولوژیکی با نیمه‌هادی نبود.

فریستون درمورد استفاده از نورون‌های بیولوژیکی واقعی گفت:

در کمال حیرت من، آن‌ها واقعا به دنبال یک چیز واقعی رفتند؛ به نظرمن آنچه این گروه توانسته انجام دهد، راه‌درست عملی‌سازی این ایده‌ها است.

استفاده از نورون‌های واقعی، بسیاری از مشکلات دیگر شبکه‌های عصبی مبتنی بر نرم‌افزار را حل‌می‌کند. برای مثال، برای اینکه شبکه‌های عصبی مصنوعی یادگیری خوبی داشته‌باشند، برنامه‌نویسان در یک فرآیند بسیار سخت و طاقت‌فرسا، باید ضرایب اولیه یا وزن‌ها را برای انواع داده‌هایی که در فرآیندهای شبکه به‌کاربرده می‌شود، به‌صورت دستی اعمال کنند.

یکی دیگر از چالش‌های شبکه‌ی عصبی مبتنی بر نرم‌افزار ایجاد تعادل میان راه‌حل‌هایی است که قبلاْ در شبکه کشف شده‌اند و راه‌حل‌هایی جدیدی که باید در جستجوی آن‌ها باشیم. فریستون اضافه می‌کند که اگر شما سیستمی مبتنی بر نورون‌های بیولوژیکی داشته باشید، همه‌ی این مشکلات از بین می‌روند.

استفاده از نورون‌های انسان و ساخت تراشه‌های کامپیوتری

چونگ، بنیان‌گذار و مدیرعامل Cortical Labs خود پزشکی است که پیش‌تر یک شرکت فناوری حوزه‌ی بهداشت تاسیس کرده بود. او از دوسال پیش، به همراه بنیان‌گذار و مدیرارشد فناوری‌اش اندی کیچن، تحقیق در مورد روش‌های ایجاد سیستم‌های هوشمند بیولوژیکی و رایانه‌ای ترکیبی را شروع کرده بود. چونگ می‌گوید:

ما (چونگ و اندی کیچن) به ایده‌ی هوش مصنوعی عمومی (AGI) علاقه‌ داشتیم. این هوش مصنوعی قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتر در انجام کارها دارد؛ حتی بهتر از انسان. همه در حال ساخت AGI هستند؛ اما تنها AGI واقعی که ما از آن آگاهیم هوش بیولوژیکی و هوش انسانی است. برای ما تنها راه به‌دست‌آوردن سطح هوش انسانی، استفاده از نورون‌های انسانی بود.

نورون‌های موش که هم‌اکنون در Cortical Labs در حال آزمایش هستند، از دیرباز توسط دانشمندان علوم اعصاب به عنوان واسطه‌ی سلول‌های عصبی انسانی مورداستفاده قرارمی‌گرفت؛ چراکه روش‌های زیادی برای استخراج و کشت آن‌ها وجود دارد. توانایی مهندسی نورون‌های انسانی از سلول‌های پوستی درست در دهه‌ی گذشته به تکامل رسیده است. به‌تازگی دانشمندان در انستیتوی علوم مغز آلن در سیاتل آمریکا، تفاوت‌هایی در پروتئین‌هایی که سلول‌های موش و سلول‌های انسان را می‌پوشانند، پیدا کرده‌اند؛ بدین معنی که آن‌ها دارای خواص الکتریکی متفاوتی هستند و امکان دارد سلول‌های عصبی موش پایه‌ی خوبی برای آزمایش‌های انسانی نباشد.

استفاده از نورون‌های انسان و ساخت تراشه‌های کامپیوتری

 

چونگ اضافه می‌کند که او و کیچن از تاکویا ایزومورا الهام گرفته بودند. تاکویا ایزومورا پژوهشگری در مرکز علوم مغز RIKEN، خارج از توکیو و زیر نظر فریستون به مطالعه مشغول بود. ایزومورا در سال ۲۰۱۵ نشان داد که چگونه نورون‌های عصبی قشر مغز که روی شبکه‌ی الکترود قرارگرفته‌، خواهند توانست بر اثر «مهمانی شبانه» غلبه کنند. به زبان ساده‌تر می‌توانند یک سیگنال صوتی را از سیگنال دیگر جدا کنند؛ مانند مجزا کردن صدای یک‌نفر از صدا‌های پس‌زمینه.

اثر مهمانی شبانه (به انگلیسی: Cocktail party effect) پدیده‌ای در روان‌شناسی و شنوایی‌شناسی است؛ در آن فرد می‌تواند توجه شنوایی خود را به یک محرک خاص معطوف کند و دیگر محرک‌ها را فیلتر کند، همان‌طور که فرد در یک مهمانی شلوغ می‌تواند با شخص دیگر گفتگو کند و به بقیه صداهای مزاحم توجهی نکند.

استفاده از نورون‌های انسان و ساخت تراشه‌های کامپیوتری

Cortical Labs به‌طور رسمی در ژوئن سال ۲۰۱۹ تاسیس شد. این شرکت حدود ۶۱۰/۰۰۰ دلار از یک شرکت برجسته‌ی سرمایه‌گذاری در استرالیا به نام Blackbird Ventures دریافت کرد. کورتیکال تنها شرکتی نیست که روی محاسبات بیولوژیکی کار می‌کند. استارت‌آپ دیگری به نام Koniku، مستقر در سن‌رافائل کالیفرنیا، تراشه‌ی ۶۴ نورونی سیلیکونی توسعه داده است؛ این تراشه که با استفاده از نورون‌های موش ساخته شده، می‌تواند مواد شیمیایی را حس و شناسایی کند. Koniku می‌خواهد تراشه‌های موجود را در پهپادهایی که برای رهگیری موادمنفجره به نظامیان و نیروهای پلیس فروخته می‌شود، استفاده کند.

در همین حال، محققان انستیتوی فناوری ماساچوست رویکرد متفاوتی را اتخاذ کرده‌اند؛ آن‌ها از یک نوع نژاد خاص از باکتری‌ها در تراشه‌های ترکیبی، برای محاسبه و ذخیره اطلاعات استفاده کردند

نوعی باکتری در اعماق اقیانوس یافت شده که دارای متابولیسمی است که قبلا هرگز نظیر آن را ندیده‌ایم.

دانشمندان آلمانی ادعا می‌کنند نوعی باکتری که استوباکتریوم وودی (Acetobacterium woodii) نام دارد و در روده‌های موریانه‌ها نیز زندگی می‌کند، حتی بدون نیاز به اکسیژن، می‌تواند هیدروژن و کربن‌دی‌اکسید را هم ایجاد و هم برای تولید انرژی مورد استفاده قرار دهد.

توانایی بقا براساس مواد آلی و غیرآلی بدون نیاز به اکسیژن موجب می‌شود که این باکتری درمیان میکروارگانیسم‌های دیگر کاملا منحصربه‌فرد باشد و در‌حالی‌که دانشمندان مدت‌ها گمان می‌بردند که چنین چیزی ممکن است وجود داشته باشد، این فرایند هرگز به‌طور آشکار در میان باکتری‌های استات‌ساز که بدون اکسیژن متان تولید می‌کنند، دیده نشده بود. ولکر مولر، میکروبیولوژیست دانشگاه گوته فرانکفورت توضیح می‌دهد:

قبلا حدسیاتی در این مورد وجود داشته است که بسیاری از اشکال حیات باستانی دارای متابولیسمی هستند که ما آن را درمورد استوباکتریوم وودی شرح داده‌ایم. برای مثال، فرض می‌شد باستانیان آسگارد که چندین سال پیش در اقیانوس آرام سواحل کالیفرنیا کشف شد نیز چنین متابولیسمی داشته باشد. پژوهش‌های ما اولین شواهد را فراهم می‌کند که نشان می‌دهد این مسیرهای متابولیسم واقعا وجود دارد.

چاه‌های گرمابی در اواخر دهه‌ی ۷۰ کشف شد و از آن زمان ما به این نتیجه رسیدیم که این زیستگاه‌های عجیب، منزلگاه اشکال پیچیده و پویای زندگی شامل لایه‌هایی به ضخامت چندین سانتی‌متر از باکتری‌ها هستند که از عناصر و ترکیبات غیرآلی نظیر هیدروژن و سولفید که در این محیط‌ها وجود دارند، تغذیه می‌کنند. درحقیقت، این زیستگاه‌ها ممکن است یکی از بزرگ‌ترین مخازن میکروارگانیسم‌های متنوع تبدیل‌کننده‌ی هیدروژن در جهان باشد و براین‌اساس، تصور می‌شود که برخی از این موجودات ممکن است دارای سیستم‌های متابولیکی متفاوت با تمام آن چیزی باشند که تاکنون دیده‌ایم.

کشف نوعی باکتری در اقیانوس با متابولیسمی جدید

نکته‌ی جالب توجه این است که هیدروژن زیاد مانع‌از فرایند تخمیر می‌شود و حتی ضعیف‌ترین چاه‌های گرمابی نیز از این نظر شرایط مناسب برای پناه دادن به باکتری‌های تخمیرکننده را ندارند. بنابراین چگونه چنین میکروب‌هایی در آنجا وجود دارند؟ ظاهرا پاسخ چسبیدن به هم است.

اگر یک باکتری که هیدروژن تولید می‌کند، با میکروارگانیسمی که هیدروژن را اکسید می‌کند، درکنار هم قرار گیرند مانند باکتری باستانی تولید‌کننده‌ی متان، باکتری دوم می‌تواند شرایط محیطی خوبی را برای زندگی و تولیدمثل باکتری اول مهیا کند.

این یک دوستی کوچک سودمند (یا رابطه‌ی سینتروفی) در عمق دریا است اما درحالی‌که این روش احتمالا نوع غالب تخمیری است که در این محیط‌ها رخ می‌دهد، ممکن است تنها مورد نباشد. دراصل، تجزیه‌و‌تحلیل جدید ادعا می‌کند میکروارگانیسمی پیدا شده است که در یک سلول واحد باکتریایی می‌تواند هر دو نقش را بازی کند. پژوهشگران مطالعه‌ی مذکور نتیجه‌گیری می‌کنند:

درمقابل، استوباکتریوم وودی ویژگی‌های متابولیکی هر دو شریک سینتروفیک را در یک سلول باکتریایی با هم ترکیب می‌کند. بسته به شرایط محیطی، استوباکتریوم وودی می‌تواند نقش شریک تخمیرکننده یا شریک مصرف‌کننده‌ی هیدروژن را بازی کند.

مشخص نیست که این باکتری دقیقا چگونه به این هدف دست پیدا می‌کند؛ اما نویسندگان مقاله چنین فرض می‌کنند که یک مسیر مواد آلی را به استیک اسید، الکل‌ها و هیدروژن مولکولی تخمیر می‌کند، درحالی‌که مسیر دیگر به‌عنوان یک سینک الکترونی برای محیط خارجی عمل کرده و با ایجاد استیک‌اسید از کربن‌دی‌اکسید و هیدروژن فرایند تخمیر را ازنظر انرژی امکان‌پذیر می‌کند.

پژوهشگران با خاموش کردن ژن‌های کنترل‌کننده‌ی آنزیم مسئول تولید هیدروژن، دریافتند که اگر هیدروژن خارجی افزوده شود، باکتری می‌تواند تنها روی یک پیش‌ماده‌ی فروکتوز رشد کند. آزمایش‌های بیشتر نشان داد که هر دو مسیر به هیدروژنی مرتبط هستند که سلول را ترک نمی‌کند.

درحالی‌که این متابولیسم مضاعف ممکن است در باکتری‌های دیگر نیز وجود داشته باشد، این سیستم کمیاب‌ است. استوباکتریوم وودی آستانه‌ی هیدروژن بسیار پایین‌تری دارد و نمی‌تواند مانند باستانیان متانوژنيک از تبدیل کربن‌دی‌اکسید به متان انرژی زیادی تولید کند. این بدان معنا است که احتمالا باکتری‌های استات‌ساز فعال در این چاه‌های گرمابی فراوانی کمی داشته و شاید به همین دلیل است که تاکنون متوجه حضور آن‌ها نشده‌ایم. آنجا ویچمن، متخصص میکروبیولوژی مولکولی و یکی از اعضای این گروه پژوهشی می‌گوید:

اگرچه، طی فرایند بازیافت هیدروژنی که ما کشف کردیم، استوباکتریوم وودی حداکثر انعطاف‌پذیری متابولیکی را دارد. این باکتری طی یک چرخه هم می‌تواند هیدروژن را تولید و هم آن را استفاده کرده یا می‌تواند هیدروژن را از منابع خارجی مورد استفاده قرار دهد.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی The ISME Journal منتشر شده است.

جهت مشاهده بیشتر مطالب اینجا کلیک کنید

www.shimisanat.com

پژوهشگران در دو مطالعه‌ی مستقل، به رکوردهای جدیدی در زمینه‌ی بازده سلول‌های خورشیدی دست پیدا کردند.

سلول‌های خورشیدی در مسیر رسیدن به حداکثر بازده هستند. به‌تازگی رکوردهای جدیدی به‌وسیله‌ی دو دستگاه مختلف ثبت شد که شامل دستگاهی می‌شود که بازده تبدیل کلی انرژی خورشیدی را به‌ ۵۰ درصد نزدیک کرد.

این ادعای پژوهشگران آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر (NREL) آمریکا است که سلول خورشیدی جدیدی را با بازده ۴۷/۱ درصد توسعه داده‌اند. این سلول، حداقل تا این زمان، دارای بالاترین بازده در جهان بوده است. رکورد بازده سلول‌های خورشیدی به‌طور منظم درحال شکسته شدن است.

دستگاه مذکور چیزی است که با عنوان سلول خورشیدی III-V شش اتصاله شناخته می‌شود که به این معنا است که از شش نوع مختلف لایه‌ی حساس به نور تشکیل شده است. هر یک از این‌ها از مواد مختلفی تشکیل شده‌اند و III-V به موقعیت آن‌ها در جدول تناوبی اشاره دارد. این مواد انرژی را از بخش‌های مختلف طیف نور جمع می‌کنند. درمجموع، حدود ۱۴۰ لایه وجود دارد که در یک سلول خورشیدی که از تار موی انسان نازک‌تر است، بسته‌بندی شده است.

که رکورد مذکور زیر نوری به دست آمد که حدود ۱۴۳ بار از نور طبیعی خورشید قوی‌تر بود. درحالی‌که آشکار است که بازده این طرح در کاربردهای دنیای واقعی افت پیدا می‌کند، پژوهشگران می‌گویند که دستگاه می‌تواند همراه‌با آینه‌ای ساخته شود تا نور خورشید را به‌سمت سلول متمرکز کند. این گروه همچنین نسخه‌ای از این سلول را زیر نوری معادل نور خورشید آزمایش کرده و بازده ۳۹/۲ درصد را به دست آوردند.

رکوردشکنی جدید سلول‌های خورشیدی ازنظر بازده

جان گیش (چپ) و رایان فرانس، پژوهشگران مطالعه‌ی NREL که رکورد بازده سلول‌های خورشیدی را شکستند

در مطالعه‌ای دیگر، پژوهشگرانی از مرکز مواد و انرژی هلم‌هولتز برلین (HZB) رکورد بازده متفاوتی را شکستند: این بار برای نوع جدیدی از سلول‌های خورشیدی چندپیوندی.

سلول‌های خورشیدی چندپیوندی سلول‌هایی هستند که دارای دو نوع مختلف از لایه‌های حساس به نور هستند. در این مورد، یک لایه از پروسکایت ساخته شد، درحالی‌که لایه‌ی دیکر ترکیبی از مس، ایندیوم، گالیوم و سلنیوم بود که پژوهشگران آن را CIGS می‌نامند. ابتدا لایه‌ی CIGS که دارای ضخامتی بین۳ تا ۴ میکرومتر بود، ریخته شد و سپس لایه‌ی پروسکایت که فقط ۰/۵ میکرومتر ضخامت داشت، روی آن قرار گرفت.

این دو به‌خوبی با هم کار می‌کنند زیرا پروسکایت نور مرئی را جمع می‌کند، درحالی‌که CIGS نور مادون قرمز را مورد هدف قرار می‌دهد. پژوهشگران برای بهبود تماس بین دو لایه، لایه‌ای از اتم‌های روبیدیوم را بین آن‌ها قرار دادند. آن‌ها با استفاده از این روش به بازده ۲۴/۱۶ درصد رسیدند.

این بازده به اندازه‌ی سلول‌های چندپیوندی سیلیکون-پروسکایت نیست اما باتوجه به اینکه اولین سلول چندپیوندی پروسکایت-CIGS است، شروع بسیار خوبی است. نازکی این فناوری به این معنا است که ماژول‌های خورشیدی قابل‌انعطافی را می‌توان تولید کرد که بسیار سبک بوده، دربرابر تابش‌زدگی پایدار و برای کاربردهای فضایی مناسب باشند.

رکوردشکنی جدید سلول‌های خورشیدی ازنظر بازده

نمونه کوچکی از سلول خورشیدی چندپیوندی پروسکایت- CIGS

جهت مشاهده بیشتر مطالب اینجا کلیک کنید

www.shimisanat.com

مهندسان هوش مصنوعی گوگل سیستم هوش مصنوعی را در مسیری توسعه داده‌اند که بدون نیاز به کدنویسی انسانی و با سرعت زیاد بهبود پیدا می‌کند.

بیشتر کارهایی که با هوش مصنوعی انجام می‌شود، شامل فرایند آموزشی است که با عنوان یادگیری ماشین شناخته می‌شود و در آن، عملکرد هوش مصنوعی در انجام کارهایی مانند تشخیص گربه یا مکان‌یابی مسیر با تکرار بیشتر این کار بهبود می‌یابد. به‌تازگی، پژوهشگران از همین تکنیک برای ایجاد سیستم‌های هوش مصنوعی جدیدی بدون هرگونه مداخله‌ی انسانی استفاده کرده‌اند.

مهندسان گوگل سال‌ها روی سیستم یادگیری ماشین هوشمندی به‌نام سیستم AutoML (سیستم خودکار یادگیری ماشین) کار کرده‌اند که اکنون می‌تواند هوش‌های مصنوعی ایجاد کند که عملکرد آن از هوش‌های مصنوعی قبلی بهتر است. اکنون، پژوهشگران آن را طوری اصلاح کرده‌اند تا مفاهیم تکامل داروین را دربرگیرد و نشان داده‌اند سیستم مذکور می‌تواند برنامه‌های هوش مصنوعی ایجاد کند که به‌خودی‌خود سریع‌تر از زمانی بهبود پیدا می‌کند که انسان‌ها کدنویسی آن‌ها را انجام می‌دهند.

سیستم جدید AutoML-Zero نامیده می‌شود و اگرچه ممکن است کمی نگران‌کننده به‌نظر برسد، می‌تواند به توسعه‌ی سریع سیستم‌های هوشمندتر منجر شود. برای مثال، شبکه‌های عصبی که برای تقلید دقیق‌تر مغز انسان با چندین لایه و وزن‌دهی طراحی شده‌اند؛ یعنی چیزی که کدنویسان انسانی درباره‌ی آن مشکل دارند. پژوهشگران در مقاله‌ی پیش‌چاپ خود نوشته‌اند:

امروزه این امکان‌پذیر است که به‌طورخودکار الگوریتم‌های کامل یادگیری ماشین را فقط با استفاده از عملیات پایه‌ای ریاضی به‌عنوان واحدهای ساختاری کشف کنیم. ما این کار را با معرفی چهارچوب جدیدی نشان داده‌ایم که ازطریق فضای جست‌وجوی عمومی، اریب ناشی‌ از انسان را کاهش می‌دهد.

هدف سیستم AutoML اولیه آن است که کاربرد یادگیری ماشین را برای اپلیکیشین‌ها آسان‌تر کند و در‌حال‌حاضر، شامل ویژگی‌های خودکار زیادی است؛ اما AutoML-Zero مقدار ورودی‌های موردنیاز انسانی را کاهش می‌دهد. با استفاده از فرایند ساده‌ی سه‌مرحله‌ای شامل راه‌اندازی و پیش‌بینی و یادگیری، این سیستم را می‌توان به چشم «یادگیری ماشینی از صفر» دید. این سیستم با مجموعه‌ای از ۱۰۰ الگوریتم ساخته‌شده با ترکیب تصادفی عملیات ساده ریاضی شروع به کار می‌کند. سپس، فرایند پیچیده‌ی آزمون و خطا بهترین اجراکننده را شناسایی می‌کند که با ترفندهایی برای دور دوم آزمایش‌ها حفظ می‌شود. به‌عبارت‌دیگر، شبکه عصبی همان‌طورکه جلو می‌رود، دچار جهش می‌شود.

وقتی کد جدید تولید می‌شود، روی وظایف هوش مصنوعی مانند تشخیص تفاوت تصویر کامیون و تصویر سگ آزمایش می‌شود و الگوریتم دارای بهترین عملکرد برای دور بعدی حفظ می‌شود (مانند بقای اصلح در انتخاب طبیعی). سرعت آن نیز زیاد است و پژوهشگران برآورد کرده‌اند تا ۱۰ هزار الگوریتم می‌تواند در هر ثانیه به‌ازای پردازنده جست‌وجو شود (هرچه تعداد پردازنده‌های بیشتری برای انجام وظیفه موجود باشد، سریع‌تر کار خواهد کرد).

بدین‌ترتیب، انتظار می‌رود سیستم‌های هوش مصنوعی استفاده‌ی گسترده‌تری پیدا کند و دسترسی برنامه‌نویسان بدون تخصص هوش مصنوعی به آن‌ها آسان‌تر شود. حتی ممکن است سیستم جدید به ما کمک کند تا اریب انسانی را از هوش مصنوعی حذف کنیم؛ زیرا انسان‌ها به‌ندرت درگیر آن می‌شوند. پژوهش درزمینه‌ی بهبود AutoML-Zero ادامه دارد، با این امید که درنهایت بتواند الگوریتم‌هایی را حاصل کند که برنامه‌نویسان انسانی به‌تنهایی هرگز درباره‌ی آن فکر هم نمی‌کردند.

هوش مصنوعی جدید پژوهشگران درحال‌حاضر تنها می‌تواند سیستم‌های هوش مصنوعی ساده‌ای را تولید کند؛ اما آن‌ها معتقدند پیچیدگی آن می‌تواند نسبتا به‌سرعت افزایش پیدا کند. ریستو میککولینین، دانشمند علوم کامپیوتر دانشگاه تگزاس در آستین می‌گوید:

درحالی‌که بیشتر افراد قدم‌های کوچکی برمی‌دارند، این پژوهشگران گامی بزرگ در ناشناخته‌ها برداشته‌اند. این یکی از مقالاتی است که می‌تواند موجب پژوهش‌های زیادی در آینده شود.

 

جهت مشاهده بیشتر مطالب اینجا کلیک کنید

www.shimisanat.com

بیوگرافی پدر شیمی مدرن ، رابرت بویل

رابرت بویل از بزرگ‌ترین دانشمندان قرن ۱۷ بود که شیمی را از کیمیاگری به علمی مستقل با ساختارهای منطقی و مبتنی بر دانش تبدیل کرد.

رابرت بویل (Robert Boyle) دانشمند ایرلندی قرن ۱۷ میلادی بود که بیشتر به‌عنوان فیلسوف علوم طبیعی، شیمی‌دان و فیزیک‌دان شناخته می‌شود. او امروز به‌عنوان اولین شیمی‌دان مدرن تاریخ شناخته می‌شود و لقب بنیان‌گذار شیمی مدرن را نیز یدک می‌کشد. به‌علاوه بویل یکی از پیش‌گامان روش‌های علمی مدرن تجربی بود. او اولین دانشمندی بود که راهنمای آزمایش‌های علمی را برای دیگر دانشمندان ارائه کرد و ارزش نتایج آزمایشگاهی پایدار و قابل تکرار را مطرح کرد.

شیمی تا پیش از فعالیت‌های علمی و تحقیقاتی رابرت بویل، بیشتر مرتبط با کیمیاگری و مفاهیم عرفانی و حتی خرافات بود. درواقع درآن زمان مجامع علمی هنوز شیمی را به‌عنوان یک دانش و علم پایه نپذیرفته بودند. بویل مفاهیمی همچون عنصر، ترکیب و مخلوط را در علم شیمی تعریف کرد که پایه‌ی مفهومی به‌نام تحلیل شیمیایی را شکل دادند.

قانون بویل یکی از مهم‌ترین یادگارهای دانشمند ایرلندی است که رابطه‌ی بین فشار مطلق گاز و حجم آن را تفسیر می‌کند. بویل کتابی به‌نام شیمی‌دان شکاک دارد که از نظر اکثر دانشمندان و علاقه‌مندان به علم شیمی، به‌عنوان سنگ بنای این علم شناخته می‌شود. به‌علاوه بویل عبور نیروهای الکتریسیته از خلأ را مطرح و اثبات کرد و همچنین تأثیر گرما را بر حرکت ذرات مورد مطالعه قرار داد.

تولد و تحصیل

رابرت بویل در ۲۵ ژانویه‌ی سال ۱۶۲۷ در خانواده‌ای اشرافی متولد شد. خانواده‌ی بویل در آن زمان در قلعه‌ی لیسمور شهر لیسمور ایرلند ساکن بودند. پدرش ریچارد بویل نام داشت و در سال ۱۵۸۸ با سرمایه‌ای متوسط از انگلستان به ایرلند رفته و به‌مرور کسب‌وکار خود را در آن منطقه گسترش داده بود. در زمان تولد بویل، پدرش یکی از بزرگ‌ترین ثروتمندان منطقه محسوب می‌شد. مادر رابرت، کترین فنتون نام داشت که از خانواده‌ای ثروتمند در ایرلند بود.

رابرت فرزند چهاردهم خانواده بود. پدرش او را در سال‌های کودکی برای زندگی نزد یک خانواده‌ی فقیر فرستاده بود. او اعتقاد داشت فرزندان با این شیوه، دشواری‌های زندگی را به‌صورت تجربی می‌آموزند. به‌هرحال رابرت در آن سال‌ها کمی لکنت زبان هم پیدا کرد و شاید چنان روش تربیتی، برایش مناسب نبود. رابرت مادرش را در دو سالگی از دست داد و چند سال بعد برای تحصیلات بهتر نزد خانواده بازگشت. اولین آموزش‌های علمی او، زبان‌های فرانسه و لاتین بودند و رابرت،‌ علاقه‌ی زیادی به یادگیری زبان فرانسه داشت.

بیوگرافی پدر شیمی مدرن ، رابرت بویل

کالج اتون (Eton College) در انگلستان یکی از برترین مدارس خصوصی قرن ۱۷ بود. رابرت در هشت سالگی برای ادامه‌ی تحصیل به آنجا رفت. او سه سال در کالج اتون به تحصیل پرداخت و در ۱۲ سالگی به یکی از مهم‌ترین سفرهای زندگی‌اش رفت.

رابرت بویل به‌همراه برادر بزرگ‌ترش فرانسیس به تور علمی بزرگی به سرتاسر اروپا رفت. سفر مذکور که به‌نام Grand Tour شناخته می‌شد، بخشی از روند مرسوم تحصیلی دانش‌آموزان ثروتمند در آن سال‌ها بود. این سفر عموما شامل بازدید از بزرگ‌ترین مناطق تاریخی ایتالیا و یونان می‌شد که در کشف شهودی تاریخ به کودکان و نوجوانان کمک می‌کرد. رابرت در سفر اروپا بخش عمده‌ای از زمان خود را در ژنو سوئیس گذراند.

سفر دور اروپای رابرت در ۱۴ سالگی او را به ایتالیا و یافته‌های گالیلئو گالیله رساند. رابرت در آنجا روش تحقیقاتی گالیله را برای درک و تشریح ریاضیاتی مفهوم حرکت آموخت. شایان ذکر است، در آن سال‌ها مطالعه‌ی کتاب و مقاله‌های گالیله در ایتالیا ممنوع بوده و بویل احتمالا به‌صورت قاچاقی مقاله‌ها را از سوئیس به ایتالیا برده بود.

زمانی‌که رابرت بویل به شهر تاریخی و بزرگ فلورانس در ایتالیا رفت، گالیله سال‌های پایانی عمر را می‌گذراند. در آن سال‌ها دانشمند بزرگ ایتالیایی در حبس خانگی به سر می‌برد و در زمان اقامت بویل در فلورانس، در خانه‌ای نزدیک همان شهر از دنیا رفت. رابرت بویل از طرفداران نظریه‌ی گالیله و نیکولاس کوپرنیک بود و زمین و سیاره‌های دیگر را به‌صورت دوار به دور خورشید تفسیر می‌کرد.

پدر رابرت در دوران تور اروپایی او از دنیا رفت و ثروت قابل توجهی را به‌همراه زمین‌های متعدد برایش به ارث گذاشت. در میان آن‌ها خانه‌ای در حومه‌ی شهر استالبریج انگلستان هم وجود داشت که رابرت در ۱۷ سالگی و پس از بازگشت از سفر دور اروپا در آن ساکن شد. در آن سال‌ها انگلستان درگیر جنگ داخلی میان مجلس و پادشاه بود و بویل هم به‌عنوان عضوی از یک خانواده‌ی اشرافی، وضعیت خطرناکی را می‌گذراند. به‌هرحال رابرت وارد نبردهای سیاسی نشد و هیچ‌یک دو طرف درگیر هم او را به چشم دشمن نمی‌دیدند. شایان ذکر است، رابرت فردی مذهبی بود و دخالت در جنگ و فعالیت‌های نظامی را موجب تخریب روح می‌دانست.

در سال‌هایی که انگلستان در آتش جنگ داخلی می‌سوخت، رابرت بویل (که به فلسفه روی آورده بود) مشغول نوشتن اولین کتاب خود شد. او کتاب اولش را به‌نام Aretology نوشت که متمرکز بر موضوعات اخلاقی بود. رابرت پس از نگارش کتاب اول، به مطالعه و آزمایش‌ و درک مباحث علمی علاقه‌مند شد.

رابرت بویل در سال ۱۶۴۶ و در آستانه‌ی جوانی، بیش از همیشه به آزمایش‌های علمی علاقه‌مند شده بود. او آزمایشگاهی را در همان سال تهیه کرد و برای مطالعات عمیق‌تر، با گروه‌های علمی وارد رابطه شد. یکی از گروه‌ها به‌نام Philosophical College یا Invisible College در لندن فعالیت می‌کرد. آن‌ها جلسه‌هایی دوره‌ای برگزار می‌کردند و مباحث علمی تجربی و تبادل ایده‌ها به‌عنوان زمینه‌ی اصلی فعالیت‌شان شناخته می‌شد.

بسیاری از دانشمندان در میانه‌ی قرن ۱۷، مطالعات خود را روی مباحثی به‌نام کیمیاگری (Alchemy) متمرکز می‌کردند. رابرت بویل هم با جریان مذکور همراه شد و آزمایش‌های متعددی برای درک هرچه بهتر این دانش انجام داد. به‌هرحال او هم مانند دیگران موفق به کشف سنگ جادو نشد و تلاش‌هایش در آن حوزه را با عبارتی ترکیبی به‌نام Chemistry شرح داد.

بیوگرافی پدر شیمی مدرن ، رابرت بویل

دوران جوانی و اولین فعالیت‌های علمی رابرت بویل سرشار از خرافات و ایده‌های غیر علمی در میان مردم بود. هنوز سال‌ها با دوران شکوفایی علمی اروپا در قرن ۱۸ فاصله بود؛ دورانی که درنهایت علم و منطق را بر باورها و خرافات پیروز کرد. در آن سال‌ها مردم با عقیده به مفاهیمی همچون جادوگری زندگی می‌کردند و افرادی به‌نام شکارچی جادوگر، شغل‌‌های پردرآمدی داشتند. به‌عنوان نمادی از وضعیت آن سال‌ها جالب است بدانید در خلال سال‌های ۱۶۴۴ تا ۱۶۴۷، فردی به‌نام متیو هاپیکینز (که خود را ژنرال شکارچیان جادوگر می‌نامید) ۳۰۰ زن را در شرق انگلستان به جرم جادوگری به مرگ محکوم کرد.

رابرت بویل پس از چند سال زندگی در انگلستان و درک شرایط دشوار و خرافاتی آن منطقه، در ۲۵ سالگی به ایرلند بازگشت. او پس از دو سال زندگی در ایرلند، متوجه مشکلات و موانع پیشرفت علمی در آنجا شد و همچنین بیماری سختی را هم تجربه کرد. بیماری مذکور تأثیری شدید روی بینایی رابرت داشت؛ به‌حدی که او تا پایان عمر توانایی خواندن سریع را از دست داد و برای نوشتن نیز دستیار استخدام می‌کرد.

تأثیرات رابرت بویل بر پیشرفت علم

رابرت بویل در سال ۱۶۵۴ به شهر دانشگاهی آکسفورد در انگلستان رفت. هدف او تحصیل در دانشگاه نبود و تنها از محیط علمی منطقه لذت می‌برد. رابرت بدون نیاز به دریافت حقوق یا سرمایه‌گذاری از دانشگاه، آزمایشگاه شخصی خود را تأسیس کرد تا مطالعات را هرچه بیشتر به‌صورت تجربی پیش ببرد. یک سال بعد، ملاقاتی تأثیرگذار در زندگی رابرت رخ داد. او با رابرت هوک دیدار کرد و پس از شناخت توانایی‌های بی‌شمارش در کار با تجهیزات آزمایشگاهی، او را به‌عنوان دستیار استخدام کرد.

پمپ خلأ از اختراعات مهم علمی بود که در سال ۱۶۵۴ و توسط اوتو فون گوریک معرفی شد. رابرت در سال ۱۶۵۷ درباره‌ی این اختراع مهم شنید و مجذوب آن شد. اولین مذاکره‌ها با هوک صورت گرفت و درنهایت آن‌ها طراحی‌های اولیه‌ی گوریک را بهبود دادند. تجهیز آزمایشگاهی جدید به بویل و هوک امکان داد تا مطالعه‌ی عمیقی روی ساختار هوا و خلأ داشته باشند.

بیوگرافی پدر شیمی مدرن ، رابرت بویل

بنیان‌گذار شیمی مدرن

رابرت بویل در سال ۱۶۶۱ کتابی به‌نام شیمی‌دان شکاک منتشر کرد که نقطه‌ی حساسی در تاریخ علم بود. بویل در کتاب خود شیمی را به‌صورت کامل از مفاهیم پر رمز و راز کیمیاگری جدا کرد. او اعتقاد داشت طرفداران کیمیاگری مفاهیم اصلی و بنیادی علم و علت پدیده‌ها را رها کرده‌اند و تنها روی مفاهیم غیبی و احتمالات متمرکز هستند.

مفهوم و تعریفی که بویل در کتابش پیرامون علم شیمی مطرح کرد، باز هم ارجاعی به اصول گالیله داشت؛ اصولی که درک جهان را از طریق ریاضیات ممکن می‌دانست. بویل با انتشار کتاب مذکور قصد داشت تا شیمی را به علمی کمّی تبدیل کند.

بیوگرافی پدر شیمی مدرن ، رابرت بویل

تأثیر گالیله بر دستاوردهای علمی بویل هیچ‌گاه قابل حذف نیست. همان‌طور که دانشمند ایتالیایی زمانی نظریه‌ی حرکت ارسطو را نقض کرده بود، دانشمند بریتانیایی نظریه‌ای دیگر از او را نقض می‌کرد. ارسطو زمانی خاک، آب، هوا و آتش را به‌عنوان عناصر بنیادی جهان هستی مطرح کرده بود. بویل با نقض این قضیه، سعی در ارائه‌ی تعریفی جدید برای عناصر داشت. او نظریه‌ی پاراسلسوس را نیز نقض می‌کرد که نمک، گوگرد و جیوه را به‌عنوان عناصر حیاتی مطرح کرده بود.

بویل پس از نقض نظریه‌‌ی دانشمندان گذشته، سعی در ارائه‌ی تعریفی جدید برای عناصر داشت. او عنصر را ماده‌ای ساده تعریف کرد که امکان تجزیه به مواد دیگر ندارد. در تعریف بویل، با ترکیب کردن عناصر گوناگون، ماده‌ی جدیدی ایجاد می‌شود که نام Compound یا همان ترکیب شیمیایی برای آن استفاده شد. بویل مفهوم ترکیب را متفاوت از مفهوم مخلوط دانست که در آن هیچ ماده‌ی جدیدی تولید نمی‌شود.

پس از ارائه‌ی تعریفی جامع برای عناصر و ترکیب‌ها، نوبت به کشف و اثبات آن‌ها از سوی بویل رسید. او تنها ادعا کرد که هیچ عنصر خالصی تا آن زمان کشف نشده است و ابزاری هم برای اثبات ترکیب یا عنصر بودن مواد نداشت. به‌‌همین دلیل بویل موادی همچون طلا و نقره را در آن زمان ترکیب نامید. یک قرن بعد، آنتونی لاوازیه روش‌هایی برای اثبات عنصر بودن مواد معرفی کرد و در زمان او اولین عناصر شیمیایی معرفی شدند.

بویل اولین دانشمندی بود که مفهوم عنصر را به علم شیمی اضافه کرد

مفهوم اتم قرن‌ها پیش از رابرت بویل در یونان باستان مطرح شده بود. دموکریت اولین دانشمندی بود که اتم و فضای خالی را به‌عنوان عناصر تشکیل‌دهنده‌ی مواد مطرح کرد. گالیله و رنه دکارت از دانشمندانی بودند که نظریه‌ی دموکریت را تأیید می‌کردند. البته دکارت اعتقاد داشت که فضای خالی در تعریف مذکور، صحیح نیست. بویل در نتیجه‌ی آزمایش‌ها به این نتیجه رسید که احتمال وجود فضای خالی یا خلأ، دور از ذهن نیست.

رابرت بویل شیمی را علم مطالعه‌ی رفتار مواد می‌دانست. او اعتقاد داشت که با مطالعه‌ی حرکت اتم‌ها می‌توان تعریف و درک عمیقی از شیمی داشت. برای درک حرکت اتم‌ها نیز علم مکانیک از سوی دانشمند ایرلندی مطرح می‌شد که باز هم در پی تعاریف و نظریه‌های گالیله مبنی بر مطالعه‌ی جهان با ریاضیات بود. امروز می‌توان ادعا کرد که بویل نظریه‌ای صحیح پیرامون درک جهان داشته است. ما امروز به‌کمک مکانیک کوانتوم، علم شیمی را به‌صورت ریاضیاتی درک می‌کنیم.

بیوگرافی پدر شیمی مدرن ، رابرت بویل

با وجود ارائه‌ی تعریف علم شیمی و مخالفت با مفاهیم غیر علمی، رابرت بویل باز هم به آزمایش‌هایش در حوزه‌ی کیمیاگری ادامه می‌داد. او اعتقاد داشت می‌توان یک عنصر را به عنصری دیگر تبدیل کرد. دانشمند ایرلندی به درستی می‌گفت که با تغییر وضعیت و ساختار ذره‌های اساسی تسکیل‌دهنده‌ی عنصر، می‌توان آن را تغییر داد. چنین رویکردی برای اولین‌بار در سال ۱۹۱۹ توسط ارنست رادرفورد انجام شد که نیتروژن را به اکسیژن تبدیل کرد.

رابرت بویل در سال ۱۶۶۸ آکسفورد را به مقصد لندن ترک کرد تا در پال مال و خانه‌ی خواهر بزرگ‌ترش کاترین جونز ساکن شود. او در آزمایشگاه خواهرش به ادامه‌ی تحقیقات می‌پرداخت و در جلسه‌های علمی تشکیل شده در سالن اصلی قصر نیز شرکت می‌کرد. این خواهر و برادر سال‌های زیادی در کنار یکدیگر به تحقیقات و آزمایش‌های علمی پرداختند همکاری در انجام آزمایش‌ها، به اشتراک‌گذاری یافته‌های علمی و پزشکی، معرفی دستاوردهای یکدیگر به جوامع علمی و ویرایش یادداشت‌ها و مقاله‌ها، از فعالیت‌هایی بودند که بویل و خواهرش در همکاری با یکدیگر انجام می‌دادند.

تعریف و گسترش مطالعه‌ی تجربی علوم

مطالعه‌ی علوم به‌صورت تجربی و به‌طور کلی مفهومی به‌نام علم تجربی، توسط رابرت بویل به دنیای علم معرفی شد. فرانسیس بیکن از دانشمندانی بود که برای اولین‌بار نگارش نتیجه‌ی مطالعات و آزمایش‌های علمی را مطرح کرد. او اعتقاد داشت به محض دریافت نتیجه‌ای قابل‌توجه از یک آزمایش، باید مفاهیم آن را به‌صورت تصویر یا متن به نمایش گذاشت. بویل در جریان آزمایش‌های خود به کاربرد چنین روشی پی برده بود. او براساس همین موارد مفاهیمی را در علوم تجربی مطرح کرد که انقلابی در روش مطالعه ایجاد کردند.

رابرت بویل از همان ابتدای فعالیت علمی مرز مشخصی را بین خود و کیمیاگرها کشیده بود. کیمیاگرها دستاوردهای خود را مخفیانه نگه‌داری می‌کردند. بویل برخلاف آن‌ها تصمیم گرفت تا دستاوردهای علمی را منتشر کند که اولین حرکت برخلاف جریان کیمیاگری بود.

دانشمند ایرلندی بنیان‌گذار شیمی مدرن، روش‌های تحقیق و آزمایش خود را در اختیار دیگر دانشمندان می‌گذاشت. به‌عنوان مثال او می‌گفت که در جریان آزمایش‌هایی شیمیایی نباید مواد غیرخالص وارد شوند. به‌علاوه استفاده‌ی ناصحیح از تجهیزات نیز از سوی بویل به‌عنوان عامل خطا در آزمایش‌های شیمیایی مطرح شد. بویل مستندسازی روندهای آزمایش را روشی کاربردی برای جلوگیری از خطا و اختلاف میان دانشمندان می‌دانست. او اعتقاد داشت که افراد متفاوت، احتمالا نتایج متفاوتی را از یک آزمایش دریافت می‌کنند. به‌همین دلیل روند آزمایش باید مستند شود تا چگونگی رسیدن به نتیجه‌ی مذکور، روشن باشد.

بیوگرافی پدر شیمی مدرن ، رابرت بویل

اهمیت تکرار آزمایش‌ها مورد دیگری بود که توسط رابرت بویل به دنیای علوم تجربی وارد شد. او اعتقاد داشت که تکرار موجب بهینه‌سازی روش‌های تجربی می‌شود. درواقع اگر با تکرار یک آزمایش نتایج متفاوتی برداشت شود، دلیل تفاوت در آن‌ها باید مورد بررسی قرار گیرد.

بویل در ادامه‌ی مطالعات خود روی خواص و رفتار مواد، بررسی تأثیر گرما را در دستور کار قرار داد. او با پیروی از یافته‌ها و نظریه‌های گالیله و دکارت اعتقاد داشت که گرما به حرکت ذرات مرتبط می‌شود. دانشمند ایرلندی در سال ۱۶۷۵ تعریف مناسبی را برای ارتباط بین گرما و حرکت ذرات مطرح کرد. او گرم شدن و جوشیدن آن را برای تعریف اثر گرما بر حرکت ذرات مطرح کرد و اعتقاد داشت جنب‌وجوش ذرات با افزایش دما افزایش می‌یابد تا درنهایت به‌صورت بخار در سطح آب خارج می‌شوند.

سال‌های پایانی و مرگ

بیماری که از زمان جوانی بویل را تحت فشار گذاشته بود، در سال ۱۶۶۹ به وضعیت نگران‌کننده‌ای رسید. وضعیت سلامتی او به‌شدت رو به وخامت رفت و دانشمند بزرگ را از حضور در مجامع عمومی محروم کرد. درنتیجه ارتباط او با انجمن سلطنتی علوم هم قطع شد. این شرایط تا چند دهه با رابرت همراه بود و او تنها در شرایط خاص با میهمانان خاص دیدار می‌کرد.

رابرت بویل سرانجام در ۳۱ دسامبر سال ۱۶۹۱ از دنیا رفت. خواهرش کاترین نیز یک هفته قبل فوت کرده بود. پیکر رابرت بویل در گورستام کلیسای سنت مارتین به خاک سپرده شد. او در وصیت‌نامه‌اش تعدادی از یادداشت‌ها و یافته‌های علمی را بر جای گذاشته بود که بعدا به‌نام Boyle Lectures مشهور شدند.

از جوایز و افتخاراتی که در زمان حیات به رابرت بویل اهدا شدند، می‌توان به عضویت در انجمن سلطنتی علوم در سال ۱۶۶۳ اشاره کرد که خودش یکی از بنیان‌گذاران آن بود. افتخارات بعدی عموما سال‌‌ها و قرن‌ها پس از مرگ بویل به‌نام او ثبت شدند. از میان آن‌ها می‌توان به جایزه‌ی رابرت بویل در حوزه‌ی علوم تحلیلی اشاره کرد. به‌علاوه مدال بویل در ایرلند در سال ۱۸۹۹ معرفی شد.

جهت مشاهده بیشتر مطالب اینجا کلیک کنید

www.shimisanat.com