اشاره
در سده بیستویکم، یکی از جدیدترین رویکردهای آموزش علم، به ویژه آموزش زیست‌شناسی، همگرایی است. همگرایی یعنی گردآوری دیدگاه‌ها و رویکردهای موضوع‌های مختلف و متمایز علمی در کنار هم به‌منظور در انداختن طرح‌هایی ابتکاری برای حل مسائل دشوار جامعه. همگرایی قدرت تفکر را از پارادایم‌های معمول فراتر می‌برد و منجر به دیدگاهی همه‌سونگر به مسائل می‌شود. توان نوآوری و حل مسائل زمانی افزایش می‌یابد که بتوانیم پایه‌های دانش، مجموعه مهارت‌ها و تنوع تجربه‌های افراد مختلف را در محیطی گفت‌وگو محور و مشارکت‌جویانه، همراه با احترام به همه اعضا، گرد آوریم. همگرایی نه‌تنها علوم زیستی، علوم پزشکی، علوم فیزیکی، علوم محاسباتی و مهندسی را با هم متحد می‌کند، بلکه در رشد اقتصادی، اجتماعی، علوم رفتاری، هنر و علوم انسانی و فراتر از آنها نیز مؤثر است. این مقاله به بررسی گوشه‌ای از این رویکرد برای پیشبرد آموزش زیست‌شناسی می‌پردازد.
ما بر اساس درک جامع از ساختار و رفتار مواد در مقیاس نانو تا پیچیده‌ترین سیستمی که تاکنون کشف شده، یعنی مغز انسان، در آستانه رنسانس جدید در علوم و فناوری هستیم. وحدت علم براساس وحدت موجود در طبیعت و بررسی جامع آن به همگرایی فناوری و ساختار اجتماعی کارآمد‌تر منجر خواهد شد (1). قرن بیستویکم نوآوری‌های بسیاری را در حوزه‌های مختلف زندگی انسان به ارمغان آورده است. مطالعات در زمینه علوم و فناوری در حال حاضر در مرحله انتقال به مرحله جدیدی است، یعنی از واگرایی به همگرایی متقابل و از تجزیه به سنتز. پروژه‌های مختلفی با اهداف مختلف، از جمله با هدف دگرگونی شرایط انسان و محیط اطراف او در حال توسعه است. تغییری بنیادی در ماهیت روابط متقابل بین تحقیقات بنیادی و کاربردی مشاهده می‌شود. پیش از این، تحقیقات کاربردی تقریباً محدود و در سطح دانشگاهی بود (2)، اما در دهه‌های اولیه قرن بیستویکم، تلاش متمرکز توانست نانوفناوری، فناوری زیستی، فناوری اطلاعات، و فناوریهای جدید انسانی را براساس علوم شناختی به ارمغان بیاورد که با توجه کافی به مسائل اخلاقی و نیازهای اجتماعی، می‌تواند باعث بهبود فوق‌العاده توانایی‌های انسانی، نتایج اجتماعی و کیفیت زندگی (1) و به پیشرفت‌های تکاملی و سریع در پزشکی، انرژی، حفظ محیط زیست و سایر فرایندهای توسعه منجر شود که موجب تحریک نوآوری و سرعت تحقیقات و توسعه در بسیاری از افراد می‌شود (3).
عبارت «فناوریهای همگرا» به ترکیب چهار بخش اصلی علم و فناوری، یعنی نانوفناوری، زیستفناوری، فناوری اطلاعات و علوم شناختی (NBIC)1 اشاره دارد که هر کدام در حال حاضر به سرعت در حال پیشرفت‌اند:
الف) علوم نانو و فناوری نانو،
ب) زیستفناوری و تحقیقات زیست‌پزشکی،
از جمله مهندسی ژنتیک،
ج) فناوری اطلاعات، از جمله محاسبات پیشرفته
و ارتباطات،
د) علوم شناختی، از جمله علوم اعصابِ شناختی
(4 و 1).
تمرکز اصلی دانشمندان تنها روی یکی از این علوم نیست، آنها تغییرات مرتبط با همه این علوم را در فضای اجتماعی و زندگی روزمره، ابزارها و شرایط واقعی و تحولات بالقوه با نگرش ایجاد فرصت‌‌های جدید به‌عنوان یک اصل ضروری هدف خود قرار داده‌اند (5).
ابزارهای قدرت همگرایی NBIC به نسل جدیدی از بلوک‌های ساختمانی مانند بیت‌ها، اتم‌ها، سلول‌های عصبی و ژن‌ها متکی هستند. این‌ها ابزارهایی هستند که دانشمندان NBIC برای طراحی محصولات و خدمات به‌کار می‌گیرند (شکل 1) (6).
هدف اصلی همگرایی NBIC ایجاد سیستم‌های فنی دارای شکل انسانی و شبیه به ساختار طبیعی زندگی است. این هدف بر اساس تحقیقات میان‌رشته‌ای و فناوری یکپارچه جدید و همگرایی بالاترین دستاوردهای فناوری و دانش ما در زمینه حیات طبیعی و انسان‌ها اجرا خواهد شد (7).
فناوری اطلاعات، از جمله محاسبات پیشرفته و ارتباطات
امروزه آشکار است که هیچ‌یک از شاخههای صنعتی موجود نمی‌تواند بدون استفاده از فناوری اطلاعات، با موفقیت توسعه یابد، از پزشکی از راه دور، آموزش از راه دور، کنترل عددی ابزار و ماشین‌آلات، تا خلبانان ربات در اتومبیل‌ها، هواپیما‌ها، و کشتی‌ها. بنابراین، فناوری اطلاعات به یک «حلقه» خاص تبدیل شده است که همه علوم و فناوری‌ها را دربرمی‌گیرد (7). شبکه جهانی فناوریهای اطلاعات همگرا فرایند دیجیتالی‌شدن بخش‌های سنتی اقتصاد (صنایع اساسی و تولیدی، آموزش و بهداشت، حمل و نقل و ارتباطات، آموزش و دارو) را توسعه می‌دهد (8).
- علوم نانو و فناوری نانو
بعد از فناوری اطلاعات، نانوتکنولوژی پدید آمد. این فناوری، که با کوچک‌تر کردن ذرات ماده نسبت سطح به حجم را افزایش می‌دهد و پدیده‌های کوانتومی را در ساختارهای نانومتری بررسی می‌کند، پدیده‌ای است که در همه رشتههای علمی کاربرد دارد و از فناوری‌هایی است که به‌سرعت درحال توسعه است. فناوری نانو ناظر به اصول سنتز مواد از جمله داروها و بهبود کیفیت و عملکرد آنها می‌شود (8 و 9).
زیستفناوری و تحقیقات زیست‌پزشکی، از جمله مهندسی ژنتیک
زیستفناوری را استفاده از اصول علمی و مهندسی برای تولید و فراوری مواد توسط عوامل زیستی یا به عبارت ساده‌تر، به استفاده از موجودات زنده برای تولید محصولات مفید تعریف می‌کنند. به طور کلی، هر گونه کنش هوشمندانه آدمی در آفرینش، بهبود و عرضه فراورده‌های گوناگون با استفاده از جانداران، به ویژه از طریق دستکاری آنها در سطح مولکولی در حیطه این مهم‌ترین، پاک‌ترین و اقتصادی‌ترین فناوری سده کنونی، یعنی زیستفناوری، قرار می‌گیرد. زیستفناوری از جمله واژه‌های پر سرو صدای سال‌های اخیر است. مهندسی ژنتیک و زیستفناوری مولکولی در عرصه‌های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخههای مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط زیست و بهداشت آدمی، استفاده‌های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است. اینکه زیستفناوری جدید برای آدمی راه‌حل‌های بی‌شماری ارائه می‌کند، مطلبی کاملاً درست است. در چنین بستری، موفقیت نهایی در زیستفناوری و حصول دستاوردهای بی‌شمار اقتصادی آن، به پیشرفت واقعی مبانی علوم تجربی و رشتههای علوم پایه بستگی تام دارد. از این رو سرمایه‌گذاری شایسته در علوم مذکور، اساس پیشرفت و توسعه همه علوم و فنون روز، از جمله زیستفناوری خواهد بود (10و 11).
علوم شناختی، از جمله علوم اعصابِ شناختی
علوم شناختی پروژه‌ای در حال پیشرفت است که از دهه ۱۹۵۰ میلادی آغاز شده و در سال 1973 نام «علوم شناختی» به آن داده شده است. ماهیت علوم شناختی از نوع «علم» است و بنابراین، با روش‌ها و معیارهای علمی مرتبط است (11). علوم شناختی موضوعی میان‌رشته‌ای است و شاخه‌هایی مانند روان‌شناسی، علوم عصبی، علوم رایانه، انسان‌شناسی، زبان‌شناسی، فلسفه و ... را دربر می‌گیرد. واضح است که این علوم در کنار ذهن به موضوع‌های دیگری نیز می‌پردازند. بنابراین، آن بخش از این علوم که به نوعی به موضوع علوم شناختی می‌پردازد، جزء علوم شناختی محسوب می‌شود. برای نمونه، در مورد علوم رایانه پژوهشگرانی را که در حوزه هوش مصنوعی کار می‌کنند، می‌توان دانشمندان علوم شناختی به‌‌شمار آورد. همچنین بیان این نکته نیز که در منابع گوناگون، از شاخههای گوناگونی (از علوم تربیتی تا زیست‌شناسی) به‌عنوان زیرشاخه‌های علوم شناختی یاد می‌شوند. البته، شاید کمی عجیب به نظر برسد که چگونه چندین و چند علم مختلف به یک موضوع می‌پردازند (11). خوشبختانه در کشور ما نیز پژوهشگاه دانش‌های بنیادی از حدود 10 سال پیش به فکر تأسیس رشته علوم اعصاب شناختی افتاده و در نهایت پژوهشکده علوم شناختی را راه‌اندازی کرده است. برنامه‌های تحقیقاتی در این پژوهشکده ابعاد متفاوت و متنوعی از این دانش را مانند علوم اعصاب شناختی، علوم اعصاب محاسباتی، سایکوفیزیک، گفتار و زبان، شبکه‌های عصبی و هوش مصنوعی دربرمی‌گیرد. بسته به اینکه با چه تکنیکی مغز را مطالعه کنند، رشتههای علمی مختلفی به‌وجود آمده است.
NBIC و چار‌چوب زمانی 20- 10 سال آینده
نانوتکنولوژی، بیوتکنولوژی و فناوری اطلاعات به موازات هم و به‌سرعت مسیر را طی کردند، اما تمرکز آنها بر ابعاد انسانی و علوم شناختی نیازمند زمان است و البته بسیار اهمیت دارد؛ به‌عنوان مثال زمانی که علوم شناختی با فناوری اطلاعات همگرا شوند، فناوری جدیدی به‌دست می‌آید که با استفاده از آن می‌توان رفتار یک جامعه انسانی را پیش‌بینی کرد. این ابزار نتیجه همگرایی علوم رفتاری و اجتماعی جامعه است که اطلاعات خود را با کمک ابزارهایی مانند الگوریتم‌های ژنتیکی افراد به دست می‌آورد و با کمک تکنیک‌های جدید پردازش رایانه‌ای آنها را آنالیز می‌کند؛ مثلاً می‌توان رفتار یک گروه تروریستی را قبل از حمله به آنها پیش‌بینی و انگیزه‌های آنها را از اجرای عملیاتشان شناسایی یا حتی واکنش جامعه به حمله احتمالی دشمن را پیش‌بینی کرد (12). با وجود تلاش‌های بسیار در زمینه همگرایی فناوری‌ها، به دلیل گستردگی این علم، به‌کارگیری کارشناسان برجسته در تمام حوزه‌ها ناممکن است. علاوه بر این، واقعاً در برخی از زمینه‌های کاربردی و کلیدی، کار آغاز نشده و برخی از بخش‌های این فناوری هنوز توجه بسیاری از دانشمندان و مهندسان را به خود جلب نکرده است (2).
بشر همیشه در تلاش برای کنترل عواقب حاصل از پیشرفت تکنولوژی بوده است و رژیم‌های منع گسترش سلاح‌های هسته‌ای، شیمیایی و باکتریولوژیکی را می‌توان نام برد. بنابراین توسعه فناوریهای همگرا نیز به‌عنوان ساختار جدیدی از فناوری باید تحت‌کنترل باشد. همان‌طور که می‌دانیم، اگر از این تحول بزرگ در راه سعادت بشر استفاده نشود، می‌تواند بسیار مخرب باشد. همان‌طور که کشف سلاح اتمی، هیروشیما و ناکازاکی را به خاک و خون کشید، اگر از همگرایی علوم نیز در راه اهداف استکبار استفاده شود می‌تواند بسیار مخرب باشد. بررسی علمی و دقیق پیش‌نیاز عینی برای همگرایی علوم ضروری است و پیشنهاد می‌شود حل بحران‌های زیست‌محیطی قطب شمال، اقیانوس‌ها، بیابان‌زدایی، جنگل‌های گرمسیری و ... به‌عنوان محورهای اصلی همگرایی علوم در نظر گرفته شوند، که البته این اولویت‌گذاری نیز می‌تواند مخالفانی داشته باشد (1و 7).
از طرفی، فناوری همگرا از دیدگاه اقتصادی، اجتماعی نقش مهمی در پیشرفت جامعه دارد و با سیاست‌گذاری مناسب جهت ادغام و ترکیب بهینه آنها می‌توان رفاه، پیشرفت اقتصادی، نوآوری، ارائه خدمات ارزنده را برای جامعه به ارمغان آورد (3). همگرایی فناوری‌ها، با به‌کارگیری نیروهای تولیدی می‌تواند باعث اصلاح روابط اقتصادی در سیستم‌های تولیدی شود که در نتیجه آن پیوندهای جدیدی در ساختارهای تجاری شکل گیرد و با جذب سرمایه‌گذاران، فعالان عرصه فناوری، صاحبان منابع، در نهایت سبب رونق بازار کار و سرمایه شود (7).
رویکرد علوم و فناوریهای نوین در ایران
از زمانی که فناوری همگرا برای اولین بار وارد ادبیات علوم و فناوری شده است، کشورهای آمریکا، ژاپن، روسیه، چین، برزیل، کره جنوبی همراه اتحادیه اروپا سرمایه‌گذاری در زمینه همگرایی فناوری‌ها را شروع کرده‌اند. البته، میزان تلاش و فعالیت‌های این کشورها یکسان نیست و آمریکا و اتحادیه اروپا در حال حاضر بیش از سایر کشورها در این زمینه سرمایه‌گذاری کرده‌اند و هم‌اکنون در جایگاه بهتری قرار دارند (12). خوشبختانه این فناوری‌ها در تمامی کشورهای دنیا هنوز دوران ابتدایی و اولیه خود را سپری می‌کنند؛ بنابراین، فاصله موجود میان ایران و دیگر کشورهای جهان هنوز کم است و با گرفتن تصمیم‌های درست و به موقع، نه‌تنها می‌توان فاصله را به صفر رساند؛ بلکه در برخی شاخه‌ها از دیگر کشورها پیشی گرفت (13).
در فصل سوم نقشه جامع علمی کشور نیز علوم و فناوریهای همگرا جزء اولویت‌های ملی مطرح شده است؛ به طوری که در حوزه فناوریهای اطلاعات، نانو و زیستی از اولویت اول برخوردارند و در حوزه علوم پایه و کاربردی نیز به علوم شناختی و رفتاری، اولویت اول اختصاص یافته است(14).
از آنجا که حوزه فناوریهای همگرا که دنیا روی آن تأکید دارد و در متون مرتبط، به‌عنوان موج چهارم توسعه از آن یاد می‌شود و قرار است با ترکیب و همگرا شدن خود به رفاه بشر، حل مسائل اجتماعی و ... منجر شود، ضرورت پرداختن به این مسئله در سطح ملی و بین‌الملل بیش از پیش مشخص شده و کسب شناخت از وضعیت هرکدام از آن حوزه‌ها و در تعامل با هم مهم و ضروری است (14).
در ارزیابی‌های علم‌سنجی، مشارکت در تولید علم و نوآوری، فناوری و سهیم بودن در روند توسعه علم جهانی، مهم‌ترین معیار برای تعیین موقعیت و رتبه علمی کشورهاست. جمهوری اسلامی ایران یکی از پیشگامان این عرصه در خاورمیانه است (11). مقایسه حوزه‌های مشارکت‌کننده در تولید مقالات حوزه‌های مورد مطالعه نشان می‌دهد که مطالعات در زمینه فناوری نانو و علوم زیستی از بیشترین تنوع و پراکندگی موضوعی و علوم شناختی از کمترین تنوع موضوعی نسبت سایر حوزه‌ها برخوردار هستند (14).
با مطالعه علوم میان‌رشته‌ای، علومی که با تلفیق چند علم گوناگون ایجاد می‌شوند، می‌توان زمینه‌های پژوهشی مشترکی تعیین کرد تا متخصصان هر حوزه به‌‌صورت هدف‌مند به دیگر حوزه‌ها وارد و از آنها به‌عنوان مبنای کار خود و ادامه فعالیت‌های پیشین خود بهره‌مند شوند. با توجه به مطالعات، زیرحوزه‌های «شیمی زیستی، ژنتیک و زیست‌شناسی مولکولی»، «پزشکی»، «علوم رایانه»، «مهندسی» و «سم‌شناسی و داروشناسی» از جمله حوزه‌هایی هستند که دانشمندان و پژوهشگران حوزه‌های نانو، علوم زیستی، فناوری اطلاعات و علوم شناختی می‌توانند بر اساس آن با هم همکاری داشته باشند و به‌‌صورت پروژه‌های مشترک به چاپ و انتشار مقاله بپردازند. «شیمی» و «علم مواد» نیز از دیگر زیرحوزه‌هایی هستند که برای اجرای پژوهش‌های میان‌رشته‌ای به متخصصان رشتههای «نانو و علوم زیستی» پیشنهاد می‌شود (14).
در بعضی از شاخههای این فناوری امکانات مناسبی وجود دارد، البته برخی از آنها نیز باید ارتقا یابند و در بعضی از زمینه‌ها نیز به امکانات و تجهیزات جدید نیاز است. از نظر نیروی انسانی، ظرفیت خوبی در کشور وجود دارد. البته در کنار این نقاط قوت، به‌طور کلی فناوریهای نوین در ایران، از ضعف در راهبردهای مشخص در زمینه این فناوری‌ها در کشور، عدم توجه کافی به پرورش و ساماندهی نیروی انسانی متخصص در برخی از شاخههای این فناوری، ضعف در برقراری ارتباط مناسب بین سازمان‌ها و مراکز تحقیقاتی و عدم ارتباط مناسب میان صنعت و دانشگاه، وجود تحریم همه‌جانبه از سوی کشورهای پیشرفته و محدودیت‌های حاصل از آنها رنج می‌برد (13).
نتیجه‌گیری
حضور انکار‌ناپذیر فناوریهای مدرن و تأثیر آنها بر زندگی، ضرورت بحث در مورد ماهیت، منطق و آینده فناوری را یادآوری می‌کند. بسیاری از محققان و کارشناسان معتقدند که نوآوری یکی از پایه‌های اصلی توسعه و قدرت کشورها و همچنین عاملی برای رقابت کشورهای مدرن است. رونق اقتصادی و اجتماعی جوامع تحت‌تأثیر قابلیت‌های نوآورانه است. فناوریNBIC ترکیبی از نوآوری‌ها و استراتژی‌ها برای بهبود کارایی انسان است. همان‌طور که گفته شد، از آنجا که این فناوری‌ها در همه کشورها در مراحل اولیه خود هستند، باید به زودی تصمیم به حضور در این زمینه گرفت، زیرا این فناوری‌ها و کاربرد آنها در جامعه یک ضرورت است. از این رو، تصمیم صحیح نه‌تنها می‌تواند شکاف بین ما و کشورهای پیشرفته را کاهش دهد، بلکه ممکن است باعث پیشرفت ما در برخی شاخههای مختلف این فناوری نیز شود. اجرای این برنامه مبتنی بر بررسی‌های دقیق علمی و کارشناسانه در مراکز تخصصی علمی و پژوهشی و مشارکت کلیه محققان و دانشمندان کشور است.
پی‌نوشت‌ها
1.NBIC=Nano-IT-Cognitive Technology
منابع
1. Gnatik E. Problems of Predicting the Effects of NBIC Technological Expansion, Advances in Social Science, Education and Humanities Research, 2019; 329:248-251.
2. Roco MC. In NBICs (nano-bio-info-cogno-socio) convergence to improve human performance: Fundamentally New Manufacturing Processes and Products, 2003; 314-316.
3. Nabipour I, Assadi M. "Converging technologies: shaping the future of medicine". ISMJ, 2015; 17 (6): 1045-1067.
4. Zhironkin SA, Kolotov KA, Genin AE, Agafonov FV, and Kovalevsky SA. NBIС-Convergence of Machinery and Basic Technologies as the Ecological Factor of Wellbeing. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2017; 1-9.
5. Ivashkina OI, Roshchina MA. Towards Solving the Mysteries of Brain. V Mire Nauki, 2015; 05/06: 42.
6. Canton J. "NBIC Convergent Technologies and the Innovation Economy: Challenges and Apportunities for the 21ST Century" in managing Nano-Bio-Info-Cogno Innovations, Converging technologies in society. published by Springer. 2006; 23-45.
7. Sergey Zhironkin, Demchenko S, Kayachev G, Taran E, and Zhironkina O. Convergent and Nature-Like Technologies as the Basis for Sustainable Development in the 21st Century. E3S Web of Conferences 105, 03008. 2019; 1-6.
8. Kovalchuk M. "Convergence of Sciences and Technologies—Breakthrough to the Future". ISSN 1995_0780, Nanotechnologies in Russia. 2011; 6 (1–2): 1–16.
9. Ruffato G, RomanatoF. Int. J. Comp. Math. El, 2013; 32(6): 1779-1792
10. Soler A, Bioiberica, 2016; 24: 1-3.
11. Thagard P. Mind: Introduction to Cognitive Science, Cambridge, MA: The MIT Press, 2nd, 2005.
12. مقدمه‌ای بر فناوریهای همگرا (NBIC): تاریخچه و کاربرد آن. مرکز راهبردی فناوری همگرا، معاونت علمی فناوری ریاست جمهوری، 1394. ص 6.
13. حکیم آ و علایی ح. «بررسی کاربردها و تحلیل فرصت‌ها و تهدیدات فناوریهای همگرا (NBIC) درحوزه دفاعی کشور». مجله سیاست دفاعی،1391. (82)21، 61-.110
14. آزادی احمدآبادی ق و جمالی مهموئی ح ر. «تنوع و پراکندگی موضوعی تولیدات علمی ایران در حوزه فناوریهای همگرا». پژوهش‌نامه علمی‌سنجی، 1396. (6)3، 1-21.