موضوع مقاله: جایزه فناوری هزاره | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # جایزه فناوری هزاره | مقدمه: این جایزه به فناوری‌هایی اعطا می‌شود که باعث بهبود زندگی انسان شده یا در آینده خواهند شد. | ## بخش 1: جایزه فناوری هزاره | این جایزه در سال ۲۰۰۴ بنیان‌گذاری شد و هر دو سال یکبار توسط رئیس‌جمهور فنلاند اهدا می‌شود. نامزدهای این جایزه از میان دانشمندان سرتاسر جهان و تمامی رشته‌ها به جز فناوری‌های نظامی انتخاب می‌شوند. سرمایه مورد نیاز این جایزه به‌طور مشترک توسط دولت فنلاند و چند شرکت صنعتی این کشور تأمین می‌شود. ملاک‌های جایزه جایزه فناوری هزاره معمولاً با جایزه نوبل مقایسه می‌شود اما تفاوت آن‌ها در این است که این جایزه برخلاف نوبل برای یک عمر دستاورد علمی نیست بلکه مشوقی برای تحقیق و پژوهش بیشتر است. بنیاد فناوری هزاره ملاک‌های اصلی اعطای جایزه را موارد زیر می‌داند: نوآوری‌های تحول‌ساز در فناوری که با استفاده از روش‌های پایدار، باعث بهبود کیفیت زندگی انسان می‌شوند. نوآوری‌هایی که کاربردهای عملی پیدا کرده‌اند و باعث پیشرفت‌های چشمگیر در علم و فناوری شده یا در آینده خواهند شد. اختراع او باعث شد انسان به سادگی بی‌سابقه‌ای به اطلاعات مورد نیازش دست پیدا کند. اینترنت شکل جدیدی از شبکه‌های اجتماعی را ایجاد کرد که نقش مؤثری در نظارت بر شفافیت و نیز اصول دموکراسی دارند. برنز لی یک دانشمند علوم رایانه، استاد دانشگاه ام‌آی‌تی، استاد و پژوهشگر دانشگاه ساوت‌همپتون و رئیس کنسرسیوم شبکه جهانی وب است و تکامل وب را تحت نظر دارد. کمیته انتخاب برنده، ۷۸ نامزد را از ۲۲ کشور جهان بررسی کرد و از میان آنان برنز لی را شایسته دریافت جایزه دانست. مصرف انرژی ال‌ئی‌دی‌ها کم است، گرما تولید نمی‌کنند و طول عمر بالایی دارند؛ بنابراین ابزار مفیدی برای تولید نور به‌شمار می‌روند. در سال ۱۹۹۳ شوجی ناکامورا به وسیله ماده نیم‌رسانای گالیوم نیترید موفق به ساخت دیود نور آبی شد. لانگر ملیت: دستاورد: رهایش کنترل شده دارو لانگر ابداع کننده پلیمرهایی است که مولکول‌های داروها را احاطه کرده و سپس آن‌ها را به آهستگی و تحت شرایط کنترل شده در بدن رها می‌کنند. در واقع پیش از کارهای لانگر نیز چنین پلیمرهایی وجود داشتند ولی تنها قادر به احاطه کردن مولکولهای ساده و کوچک بودند و با آن‌ها نمی‌شد مولکول‌های بزرگ و پیچیده را برای درمان بیماری‌هایی مثل سرطان یا دیابت به بافت‌های بدن رساند. لانگر برای حل این مشکل مولکول‌های درشت را با شبکه‌های پلیمری سه بعدی ویژه‌ای پوشاند. به نحوی که مولکول‌ها می‌توانند به آهستگی از میان این ساختارهای شبکه‌ای عبور کنند. علاوه بر آن ویژگی‌های این پلیمرها را می‌توان با استفاده از عوامل خارجی مانند میدان‌های مغناطیسی یا امواج فراصوتی نیز تغییر داد و نرخ رهایش دارو را به شکل مناسبی تنظیم کرد. این تحقیقات همچنین منجر به تولید زیست‌ماده‌هایی شد که می‌توانند جایگزین بافت‌های مختلف بدن بشوند. اندرو ویتِربی، برای ابداع الگوریتم ویتربی که مخابرات رادیویی بدون خطا برای فاصله‌های بسیار دور را امکان‌پذیر کرد. الک جان جفریز برای ابداع روش تعیین هویت ژنتیکی یا به اصطلاح «انگشت‌نگاری دی‌ان‌ای» که علاوه بر تشخیص سریع و قطعی پیوندهای خانوادگی، علوم قضایی و حقوقی را نیز متحول کرد. اولین سلول‌های خورشیدی که از جنس سیلیکون بودند، در سال ۱۹۵۰ برای تأمین انرژی الکتریکی ماهواره‌ها به کار رفتند، اما قیمت آن‌ها برای تولید برق در روی زمین بسیار گران بود. گرچه از آن زمان قیمت سلول‌های خورشیدی سیلیکونی رو به کاهش بوده، هزینه آن‌ها تا زمان ابداع سلول‌های رنگ‌دانه‌ای همچنان گران بود. سلول‌های خورشیدی رنگدانه‌ای که به ابزار «فتوسنتز مصنوعی» نیز معروفند، از موادی ارزان‌قیمت ساخته می‌شوند و فرایند تولیدشان ساده است؛ بنابراین می‌توانند جایگزین مناسبی برای سلول‌های خورشیدی سیلیکونی گران‌قیمت باشند و برق پاک و ارزان خورشیدی را برای بشر به ارمغان آورند. | ## بخش 2: جایزه فناوری هزاره | دو برنده دیگر سال ۲۰۱۰ نیز هر کدام یک جایزه ۱۵۰۰۰۰ یورویی دریافت کردند: ریچارد فرند برای ابداع دیودهای نورافشان ارگانیک یا اولِدها (OLED). نمایشگرهای انعطاف‌پذیر، کاغذهای الکترونیک، سلول‌های خورشیدی ارگانیک ارزان و کاغذهای دیواری درخشنده، نمونه‌ای از فناوری‌هایی هستند که به کمک این نوآوری توسعه یافته‌اند. این پردازنده‌ها با مصرف انرژی کم در عین توان پردازشی بالا، منجر به ظهور وسایل الکترونیک قابل حمل شدند. پس از آن این فناوری به سرعت همه‌گیر شد و هزاران توسعه‌دهنده و صدها شرکت در کشورهای مختلف جهان به کار بر روی آن و توسعه هسته لینوکس پرداختند. سرورهای وب و ابررایانه‌های سراسر جهان و نیز سیستم عامل اندروید مورد استفاده در گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها، تلویزیون‌های دیجیتال و… همگی از هسته لینوکس استفاده می‌کنند. مهم‌ترین ویژگی لینوکس این است که یک نرم‌افزار متن‌باز است و کار کردن با آن برای عموم آزاد است. یاماناکا موفق به کشف روشی برای تبدیل سلول‌های بالغ به سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (به اختصار سلول‌های iPS) شد. سلول‌های iPS که می‌توانند از سلول‌های مختلف بدن به دست آیند، قادرند به انواع سلول‌های دیگر از جمله سلول‌های عصبی، استخوانی، ماهیچه‌های قلب و بافت گوارشی تبدیل شوند. به لطف این دستاورد چشمگیرِ یاماناکا و نیز پژوهش‌های مستمر او در این زمینه، هم‌اکنون پژوهش‌گران بسیاری در جهان در حال تحقیق بر روی سلول‌های بنیادی هستند تا بتوانند درمان‌هایی مؤثر برای بیماری‌های سختی مانند سرطان، دیابت و بیماری‌های شبکه عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون پیدا کنند. در این حافظه‌ها، بیت‌های اطلاعات به صورت نقطه‌های مغناطیسی‌شده‌ی کوچکی بر روی یک صفحه ذخیره می‌شوند. در یک فضای مشخص هر چه اندازه این نقطه‌ها کوچک‌تر باشد، می‌توان داده‌های بیشتری ذخیره کرد. اما تا پیش از کارهای پارکین نمی‌شد این نقاط را از حد خاصی کوچکتر کرد چرا که با حسگرهای موجود دیگر خواندن آن‌ها امکان‌پذیر نبود. وی ابتدا نشان داد پدیده مغناطومقاومت بزرگ ساده‌تر از آنچه تصور می‌شد صورت می‌گیرد و در دمای اتاق نیز رخ می‌دهد. سپس روشی ساده و کاربردی برای تولید انبوه این ساختارهای چند لایه ابداع کرد و با استفاده از آن‌ها حسگر خود را ساخت. با این حسگر جدید می‌شد میدان مغناطیسی نقطه‌هایی را که هزار بار کوچکتر از قبل بودند تشخیص داد و همین امر امکان کوچک‌تر کردن نقطه‌های مغناطیسی و افزایش چشمگیر ظرفیت حافظه‌ها را فراهم کرد. این دستاورد منجر به افزایش فوق‌العادهٔ توان گردآوری داده و نیز ذخیره اطلاعات شده و این‌ها نیز به نوبه خود زمینه‌ساز ساخت مرکزهای داده عظیم، رایانش ابری، شبکه‌های اجتماعی و پخش آنلاین فیلم و موسیقی شد. در این فرایند از روش‌هایی مشابه با انتخاب طبیعی برای تولید پروتئین‌ها و نوکلئیک اسیدها استفاده می‌شود. سپس این ژن‌های جهش‌یافته، پروتئین‌هایی با ویژگی‌های جدید ایجاد می‌کنند که محققان از میان آن‌ها، پروتئین‌هایی که خواص مطلوب دارند را جدا کرده و همین فرایند را مجدداً روی آن‌ها انجام می‌دهند. فرایند تکامل هدایت‌شده انقلابی در روش‌های مهندسی پروتئین‌ که عموماً آهسته و پرهزینه بودند به وجود آورده‌ است. هم‌اکنون این روش در صدها آزمایشگاه و شرکت صنعتی در سراسر جهان یه کار می‌رود و پروتئین‌هایی که به این روش تولید می‌شوند، جایگزین مواد اولیه نفتی یا گران‌قیمتی شده‌اند که برای تولید محصولاتی مانند سوخت‌ها، داروها، انواع کاغذها و کودها و آفت‌کش‌های کشاورزی به کار می‌رفتند. این فناوری تولید لایه‌های مواد در مقیاس اتمی را امکان‌پذیر کرد و موجب شکوفایی صنایع مختلف به‌ویژه در زمینهٔ تولید ریزپردازنده‌ها و حافظه‌های کامپیوتری شد. لایه‌نشانی اتمی، فرایندی چند مرحله‌ای است که در هر مرحلهٔ آن، واکنشی اشباع شونده روی یک سطح انجام می‌شود و لایه‌ای به ضخامت یک اتم ایجاد می‌کند. به عنوان مثال برای تولید مادهٔ AB، بستری تهیه می‌شود که مولکول‌های آن در سطح خارجی به اتم‌های A ختم می‌شوند. | ## بخش 3: جایزه فناوری هزاره | سپس بخاری که حاوی اتم‌های B است با سطح تماس داده می‌شود تا اتم‌های A و B با هم واکنش دهند. هنگامی که تمام اتم‌های A واقع در سطح با اتم‌های B موجود در بخار واکنش دادند، واکنش اشباع و متوقف می‌شود و لایه‌ای اتمی با پیوندهای A-B روی سطح ایجاد می‌شود، با این تفاوت که در این حالت اتم‌های B سطح خارجی را پوشانده‌اند. این واکنش‌ها را می‌توان به‌طور متناوب و به دفعات لازم تکرار کرد تا مادهٔ مورد نظر با ضخامت لازم به دست آید. تمام کامپیوترها و گوشی‌های هوشمند وابسته به قطعاتی هستند که با لایه‌های نازک حاصل از این فناوری ساخته می‌شوند. علاوه بر آن برای افزایش کارایی سلول‌های خورشیدی، لامپ‌های ال‌ای‌دی، باتری‌های لیتیوم-یون، تولید مواد دوست‌دار محیط زیست برای صنایع بسته‌بندی، تولید ایمپلنت‌های پزشکی و پوشش‌دهی نقره‌جات برای جلوگیری از تیره شدن، از این فناوری استفاده می‌شود. توالی‌یابی کامل دی ان ای نخستین بار در سال 2000 با هزینه‌ی بیش از یک میلیارد دلار انجام شد و ده سال به طول انجامید. اما به لطف پیشرفت‌های مداوم در این زمینه، هزینه آن به هزار دلار و مدت زمان آن به یک روز رسید. ابداعات بالاسوبرامانیان و کلنرمن باعث شد انجام این کار به صورت سریع، دقیق، کم هزینه و به طور انبوه امکان‌پذیر شود. این تحول درک ما از مبانی حیات را متحول کرد و باعث تبدیل علوم زیستی به یکی از شاخه‌های مهم علم و فناوری شد. امروزه فناوری NGS به طور گسترده در پزشکی به کار می‌رود و برای تشخیص انواع بیماری‌ها مانند سرطان یا بیماری‌های نادر و انجام آزمایش‌های جنینی استفاده می‌شود. به کمک این فناوری داروهای جدیدی مانند گونه‌های جدید آنتی‌بیوتیک‌ها و درمان‌های نوینی مانند درمان‌های ژنتیکی پدید آمده است. از دیگر کاربردهای قابل توجه NGS، توالی‌یابی ژنوم ویروس‌ها از جمله ویروس عامل بیماری کووید-۱۹ و تولید واکسن برای آن است. هنگامی که فوتون های نور وارد بخش سیلیکونی سلول خورشیدی می‌شوند، الکترون‌ها را برانگیخته می‌کنند. این الکترون‌های برانگیخته با حرکت به سمت محل اتصال نیمه‌هادی‌ها جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند. اما بعضی از این الکترون‌ها به سطح زیرین سلول برخورد می‌کنند و علاوه بر از دست دادن حالت برانگیختگی، موجب گرم شدن و کاهش بازدهی سلول می‌شوند. ابتکار جدید پروفسور گرین پوشاندن سطح زیرین سلول با لایه‌ای مناسب بود که باعث می‌شود الکترون‌های برانگیخته مجددا به درون سلول برگردند و الکتریسیته بیشتری تولید کنند. با تلاش او و همکارانش در توسعه این فناوری، بازده سلول‌های خورشیدی سیلیکونی از دهه‌ی ۱۹۸۰ تا اوائل دهه‌ی ۲۰۰۰ به تدریج بیش از دو برابر افزایش یافت و از ۱۶.۵٪ به حدود ۲۵٪ رسید. قیمت تمام‌شده‌ی این سلول‌ها چندان گران نیست و امروزه حدود ۹۰٪ از سلول‌های خورشیدی تولیدی در جهان را به خود اختصاص داده‌اند. این نوآوری نقش مهمی در تولید انرژی خورشیدی و گذار از انرژی‌های فسیلی به انرژی‌های پاک ایفا می‌کند. توسعه‌ی این ترانزیستورها در دهه ۱۹۸۰ باعث افزایش کارایی دستگاه‌های برقی و کاهش چشمگیر مصرف برق و سوخت‌های فسیلی شده است. این نوآوری همچنین برقی‌سازی دستگاه‌های مختلف و استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر را آسان و سودآور کرده و تاثیر مهمی در گذار به انرژی‌های پاک داشته است. از جمله در خودروهای برقی و هیبریدی، تجهیزات نیروگاه‌های خورشیدی و بادی، دستگاه‌های تصویربرداری پزشکی مانند MRI, سی‌تی اسکن و اشعه ایکس، اجاق‌های مایکروویو و القایی، دستگاه‌های تهویه مطبوع و ... | ## جمع‌بندی | تخمین زده می‌شود این فناوری از سی سال پیش تا کنون جلوی انتشار ۸۲ گیگاتن گاز دی اکسید کربن را در جهان گرفته است.