گاهی دستگاههای عظیمی متشکل از ابزارهای کوچک قابل حمل، آن چه را چشم غیر مسلح نمی بینند، آشکار می کنند. این فناوری های بسیار پیشرفته نشان می دهند که می توان آینده را تا حدی پیش بینی کرد و مانع وقایع ناگوار شد.
به گزارش آوا به نقل از یورونیوز، آزبِست یا پنبه نسوز قاتلی نامرئی است. ترکیب خطرناکی که نه دیده می شود و نه بویی دارد اما هر ساله جان هزاران نفر را در اروپا می گیرد. چگونه باید این عامل کشنده را پیدا کرد؟
پژوهشگران در بریتانیا، محل ساخت و ساز اینجا جعبه ای کوچک همراه با کامپیوتر نصب کرده اند. این دستگاه ها برای یافتن آزبست به کار می رود.
کریس استاپفورد، فیزیکدان از دانشگاه «هرتفوردیش» بریتانیا دستگاهی را نشان می دهد که پیش نمونه آشکارگر «آزبست» است و می گوید: «این دستگاه، پیش نمونه آشکارگر آزبِست است که به کمیپوتر وصل شده است. کار ضبط داده ها و دستکاری آنها برعهده کامپیوتر است. صفحه نمایش، الگوی پراکنده شدن هر ذره ای را که از ابزار می گذرد، نشان می دهد. در اینجا گرد و غبار زیاد است اما دانه های تشکیل دهنده آن ذرات خاک هستند و نه تار یا فیبر آزبِست. دستگاه به این شکل کار می کند که هوا از این دریچه وارد محفظه ای می شود که در آن نور لیزر بر ذره تابانده می شود. الگوی پراکندگی نور ضبط می شود. سپس میدانی مغناطیسی به ذره اعمال می شود و اگر ذره، تارِ آزبِست باشد، در میدان مغناطیسی شروع به چرخش می کند.»
وقتی تارهای آزِبست در معرض میدان مغناطیسی قرار می گیرند، رفتاری خاص دارند و شروع به چرخیدن می کنند. پژوهشگران با استفاده از دانش لیزر و این خصوصیت تارهای آزبست، این دستگاه را ابداع کرده اند.
کریس استاپفورد می افزاید: «این تار هزار بار از تار آزبِست بزرگتر است، اما وقتی نور لیزر بر آن می تابانیم نحوه تابش نور بر ذره دقیقا به همان شکل تار آزبِست است و الگوی پراکندگی آن با الگوی پراکندگی تار ازبست یکسان است.»
این پژوهشگران با تارهای آزبِست هم کار کرده اند، روش های پژوهشی خطرناک که اینک انجام آنها به دلیل پیشرفت فناوری ممکن شده است اما همانطور که کریس استاپفورد، فیزیکدان می گوید، این تمام ماجرا نیست: «دلیل اصلی که این کار قبلا انجام نشد، مشکل بودجه بود. لیزر بسیار گران بود و افزایش ظرفیت محاسباتی کمپیوتر هزینه زیاد می طلبید. بنابراین پژوهشگران نمی توانستند چیزی بسازند که هم ارزان و هم قابل حمل و استفاده در محل کار باشد، اما حالا قیمت لیزر کاهش یافته است و به دنبال آن هزینه توان محاسباتی کامپیوتری هم کم شده است.»
در محلِ انجامِ آزمایش، پژوهشگران مطمئن از موفقیت آمیز بودن پیش نمونه ها، به آینده تحقیقات می اندیشند.
کریس استاپفورد تاکید می کند: «گام بعدی در تکامل این پیش نمونه این است که دستگاهی بسازیم که نیازی به کمپیوتر لپ تاپ نداشته باشد و کار آنالیز داده ها با مدارهای الکترونیک درونی انجام شود. پس از آن، باید شار یا جریان هوا را افزایش دهیم تا در هر ثانیه شمار بیشتری ذره و بخش بزرگتری از هوای اتاق با سرعت بیشتری آنالیز شود.»
آلن آرچر، هماهنگ کننده طرح بیشتر توضیح می دهد و می گوید: «در واقع مدتی است به فکر نوع دستی این سیستم هستم و فکر می کنیم که باید دستگاهی داشته باشیم که بتوان آن را به لباس وصل کرد تا وقتی با مته جایی را سوراخ می کنند یا با چکش به جایی ضربه می زنند، سیستم بخشی از هوا را به درون بکشد و در صورت لزوم با لرزش یا صدا هشدار بدهد یک تار آزبِست هم می تواند باعث آسیب جدی در بدن شود در نتیجه تا حد ممکن باید از آزبِست معلق در هوا پرهیز کرد.»
گاهی دیدن آنچه نامرئی است تنها برای پرهیز از خطر نیست. پژوهشگران در یک تاکستان در پرتغال، آزمودن دستگاه کوچکی را می آزمایند که«قلم شراب» نام دارد.این دستگاه آنچه را درون دانه های انگور نهفته است، به صورت نوشته تحویل می دهد.
ترزا مانسو، کشت شناس است و در این پروژه کار می کند. وی می گوید:«این دستگاه خیلی دستگاه مفیدی است چون به ما امکان می دهد که در محل، میزانِ رسیده شدن انگور را به شکل غیرمخرب کنترل کنیم. با این وسیله می توانیم بسرعت مقدار شکر، میزان اسید و آنتی اکسیدان های پولیفِنول درون انگور را اندازه بگیریم. این ابزار “سیستم مکان یابی جهانی” (GPS) هم دارد که موقعیت ما را هنگام اندازه گیری در باغ انگور ضبط می کند. بنابراین می توانیم با استفاده از همه این داده ها به وضعیت تاکستان رسیدگی کنیم.»
دستگاه، پاسخ دانه های انگور و مولکول های انگور به نور را اندازه می گیرد. داده های این قلم روی کمپیوتر پیاده می شود و با استفاده از مدل های ریاضی تبدیل به نقشه می شود. این نقشه ها را با دستگاه های قابل حمل نیز می توان خواند و مشاهده کرد.
خوائو میگل انکارنانکو، بیو زیست شناس مولکولی است که در این طرح کار می کند. وی می گوید: «این نقشه، میزان شکر و چگونگی توزیع آن را در انگورهای این تاکستان نشان می دهد. مقدار شکر با طیفی از رنگ نشان داده می شود که از سبز به قرمز تغییر می کند. جاهایی که به رنگ سبز است، انگورها کم شکر هستند و نقاطی که قرمز هستند مشخصه انگورهایی هستند که بیشترین غلظت شکر را دارند. در این صورت کسی که می خواهد شراب بیاندازد، می داند که انگورهای این قسمت باغ، شیرینی کمتری دارند و برای انداختن یک نوع شراب مناسب هستند.»
تولید کنندگان شراب از چنین دستگاهی استقبال خواهند کرد، همانطور که صاحب تاکستان می گوید: «با این وسیله دیگر لازم نیست وقت بگذاریم و از انگورهای نمونه برداری کنیم و برای آنالیز به آزمایشگاه بفرستیم و منتظر نتایج آزمایش شویم. … با این وسیله دیگر نیاز به این فرآیند طولانی نیست. نتایج را همان موقع به دست می آوریم و می توانیم هر روز برای برداشت محصولمان برنامه ریزی کنیم.»
این ابزار حاصل یکی از پروژه های پژوهشی اتحادیه اروپاست. پژوهشگران این طرح می خواهند در چارچوب برنامه «افق ۲۰۲۰» این فناوری را بهینه کنند. هدف این برنامه تأمین بودجه برای پیشرفت نوآوری های پژوهشی در اروپا ست .
لویی میگل فرناندز، مسئول هماهنگ کننده این طرح می گوید: «طراحی این دستگاه باید به گونه ای باشد که بتوان با آن بهتر کار کرد. باید در آینده شکل آن را طوری تغییر دهیم که راحت تر در دست جای بگیرد. باید حسگرهای دستگاه را هم بهترکنیم. این حسگرها اپتیکی هستند و اگر نور زیاد باشد، اندازه گیری را مختل می کند. بنابراین باید کاری کنیم که حسگر بیشتر روی دانه انگوری که میزان موادش را اندازه می گیرد، کانونی شده باشد و تداخل نور را به کمترین میزان ممکن برسانیم.»
اما از دستگاه کوچکی که می توانند اشیا نامرئی را ببینند و کار با آن هم ساده است تنها در تاکستان استفاده نمی شود. گاهی می توان با استفاده از فناوری کوچک و قابل حمل، از مسومیت غذایی نیز جلوگیری کرد.
در یک مؤسسه تحقیقاتی در آلمان، نانوایی در راه علم به کار می برد. طرح تححقیقاتی که در اینجا انجام می شود، «اسکن مواد غذایی» نام دارد. در اینجا نان با غلاتی است که بخشی از آن از هند و چین وارد شده است، پخته می شود. برچسب های این غلات نشان می دهد که میزان مواد ضد آفات گیاهی در آنها مطابق با استانداردهای اتحادیه اروپا است، اما اغلب نانواها باز هم در این باره تردید دارند.
رینر استولزنبرگ، نانواست و می گوید:«وارد کنندگان این محصولات به ما اطمینان می دهند که غلاتِ وارداتی عاری از مواد ضد آفت است و در ۹۹درصد موارد کیفیت این محصولات خوب است. اما می خواهیم که اطمینان، صد در صد باشد. به همین دلیل برای ما مهم است که خودمان بتوانیم از کیفیت غله مطمئن شویم.»
به این منظور، پژوهشگرها دستگاهی ساخته اند که بسرعت وجود مواد ضد آفت را در دانه های غله آشکار می کند. این پیش نمونه بر اساس پژوهش هایی ساخته شده است که پژوهشگران یونانی در باره فرآیندهای پیچیده شیمیایی و زیستی به انجام رسانده اند. به گفته دانشمندان، کار با این دستگاه آسان است.
یوناس ایستوان پتروسان، مسئول هماهنگ کننده این طرح می گوید: «سیستم، واکنش بین پادتن ها و یاخته های زنده را ضبط می کند. این داده ها به شکل سیگنال (پیام) الکترونیک در می آید و به دستگاه پردازش فرستاده می شود و در نهایت به شما گزارش می دهد که آیا نمونه آلوده است یا نه. دستگاه طوری طراحی شده که شرکتهای تجاری کوچک و متوسط بتوانند از آن استفاده کنند و نیازی به کارگر متخصص نداشته باشند. هر کدام از کارکنان می توانند پس از یک آموزش، کوتاه با دستگاه کار کنند.»
پس از آزمایش نمونه ها و مطمئن شدن از اینکه در آنها مواد ضد آفت وجود ندارد، رینر استولزنبرگ، نانوای آلمانی می تواند نان خود را بپزد. او می گوید که حاضر است هزینه سرمایه گذاری بر روی چنین ابزاری را بپردازد. با این دستگاه می تواند موادی نامرئی را که می خواهد ببیند. وی می افزاید: «این فناوری خیلی اهمیت دارد، چون می توانیم مواد سمی را در مواد خام غذایی تشخیص دهیم: موادی سمی مثل فلزات سنگین یا مواد سمی دیگر. به این ترتیب می توانیم محصولاتی سالم و بهداشتی به مشتریان مان تحویل دهیم.»
پژوهشگران اعتقاد دارند برنده اصلی تلاش های آنها شهروندان و مصرف کنندگان هستند.
به گزارش آوا به نقل از یورونیوز، آزبِست یا پنبه نسوز قاتلی نامرئی است. ترکیب خطرناکی که نه دیده می شود و نه بویی دارد اما هر ساله جان هزاران نفر را در اروپا می گیرد. چگونه باید این عامل کشنده را پیدا کرد؟
پژوهشگران در بریتانیا، محل ساخت و ساز اینجا جعبه ای کوچک همراه با کامپیوتر نصب کرده اند. این دستگاه ها برای یافتن آزبست به کار می رود.
کریس استاپفورد، فیزیکدان از دانشگاه «هرتفوردیش» بریتانیا دستگاهی را نشان می دهد که پیش نمونه آشکارگر «آزبست» است و می گوید: «این دستگاه، پیش نمونه آشکارگر آزبِست است که به کمیپوتر وصل شده است. کار ضبط داده ها و دستکاری آنها برعهده کامپیوتر است. صفحه نمایش، الگوی پراکنده شدن هر ذره ای را که از ابزار می گذرد، نشان می دهد. در اینجا گرد و غبار زیاد است اما دانه های تشکیل دهنده آن ذرات خاک هستند و نه تار یا فیبر آزبِست. دستگاه به این شکل کار می کند که هوا از این دریچه وارد محفظه ای می شود که در آن نور لیزر بر ذره تابانده می شود. الگوی پراکندگی نور ضبط می شود. سپس میدانی مغناطیسی به ذره اعمال می شود و اگر ذره، تارِ آزبِست باشد، در میدان مغناطیسی شروع به چرخش می کند.»
وقتی تارهای آزِبست در معرض میدان مغناطیسی قرار می گیرند، رفتاری خاص دارند و شروع به چرخیدن می کنند. پژوهشگران با استفاده از دانش لیزر و این خصوصیت تارهای آزبست، این دستگاه را ابداع کرده اند.
کریس استاپفورد می افزاید: «این تار هزار بار از تار آزبِست بزرگتر است، اما وقتی نور لیزر بر آن می تابانیم نحوه تابش نور بر ذره دقیقا به همان شکل تار آزبِست است و الگوی پراکندگی آن با الگوی پراکندگی تار ازبست یکسان است.»
این پژوهشگران با تارهای آزبِست هم کار کرده اند، روش های پژوهشی خطرناک که اینک انجام آنها به دلیل پیشرفت فناوری ممکن شده است اما همانطور که کریس استاپفورد، فیزیکدان می گوید، این تمام ماجرا نیست: «دلیل اصلی که این کار قبلا انجام نشد، مشکل بودجه بود. لیزر بسیار گران بود و افزایش ظرفیت محاسباتی کمپیوتر هزینه زیاد می طلبید. بنابراین پژوهشگران نمی توانستند چیزی بسازند که هم ارزان و هم قابل حمل و استفاده در محل کار باشد، اما حالا قیمت لیزر کاهش یافته است و به دنبال آن هزینه توان محاسباتی کامپیوتری هم کم شده است.»
در محلِ انجامِ آزمایش، پژوهشگران مطمئن از موفقیت آمیز بودن پیش نمونه ها، به آینده تحقیقات می اندیشند.
کریس استاپفورد تاکید می کند: «گام بعدی در تکامل این پیش نمونه این است که دستگاهی بسازیم که نیازی به کمپیوتر لپ تاپ نداشته باشد و کار آنالیز داده ها با مدارهای الکترونیک درونی انجام شود. پس از آن، باید شار یا جریان هوا را افزایش دهیم تا در هر ثانیه شمار بیشتری ذره و بخش بزرگتری از هوای اتاق با سرعت بیشتری آنالیز شود.»
آلن آرچر، هماهنگ کننده طرح بیشتر توضیح می دهد و می گوید: «در واقع مدتی است به فکر نوع دستی این سیستم هستم و فکر می کنیم که باید دستگاهی داشته باشیم که بتوان آن را به لباس وصل کرد تا وقتی با مته جایی را سوراخ می کنند یا با چکش به جایی ضربه می زنند، سیستم بخشی از هوا را به درون بکشد و در صورت لزوم با لرزش یا صدا هشدار بدهد یک تار آزبِست هم می تواند باعث آسیب جدی در بدن شود در نتیجه تا حد ممکن باید از آزبِست معلق در هوا پرهیز کرد.»
گاهی دیدن آنچه نامرئی است تنها برای پرهیز از خطر نیست. پژوهشگران در یک تاکستان در پرتغال، آزمودن دستگاه کوچکی را می آزمایند که«قلم شراب» نام دارد.این دستگاه آنچه را درون دانه های انگور نهفته است، به صورت نوشته تحویل می دهد.
ترزا مانسو، کشت شناس است و در این پروژه کار می کند. وی می گوید:«این دستگاه خیلی دستگاه مفیدی است چون به ما امکان می دهد که در محل، میزانِ رسیده شدن انگور را به شکل غیرمخرب کنترل کنیم. با این وسیله می توانیم بسرعت مقدار شکر، میزان اسید و آنتی اکسیدان های پولیفِنول درون انگور را اندازه بگیریم. این ابزار “سیستم مکان یابی جهانی” (GPS) هم دارد که موقعیت ما را هنگام اندازه گیری در باغ انگور ضبط می کند. بنابراین می توانیم با استفاده از همه این داده ها به وضعیت تاکستان رسیدگی کنیم.»
دستگاه، پاسخ دانه های انگور و مولکول های انگور به نور را اندازه می گیرد. داده های این قلم روی کمپیوتر پیاده می شود و با استفاده از مدل های ریاضی تبدیل به نقشه می شود. این نقشه ها را با دستگاه های قابل حمل نیز می توان خواند و مشاهده کرد.
خوائو میگل انکارنانکو، بیو زیست شناس مولکولی است که در این طرح کار می کند. وی می گوید: «این نقشه، میزان شکر و چگونگی توزیع آن را در انگورهای این تاکستان نشان می دهد. مقدار شکر با طیفی از رنگ نشان داده می شود که از سبز به قرمز تغییر می کند. جاهایی که به رنگ سبز است، انگورها کم شکر هستند و نقاطی که قرمز هستند مشخصه انگورهایی هستند که بیشترین غلظت شکر را دارند. در این صورت کسی که می خواهد شراب بیاندازد، می داند که انگورهای این قسمت باغ، شیرینی کمتری دارند و برای انداختن یک نوع شراب مناسب هستند.»
تولید کنندگان شراب از چنین دستگاهی استقبال خواهند کرد، همانطور که صاحب تاکستان می گوید: «با این وسیله دیگر لازم نیست وقت بگذاریم و از انگورهای نمونه برداری کنیم و برای آنالیز به آزمایشگاه بفرستیم و منتظر نتایج آزمایش شویم. … با این وسیله دیگر نیاز به این فرآیند طولانی نیست. نتایج را همان موقع به دست می آوریم و می توانیم هر روز برای برداشت محصولمان برنامه ریزی کنیم.»
این ابزار حاصل یکی از پروژه های پژوهشی اتحادیه اروپاست. پژوهشگران این طرح می خواهند در چارچوب برنامه «افق ۲۰۲۰» این فناوری را بهینه کنند. هدف این برنامه تأمین بودجه برای پیشرفت نوآوری های پژوهشی در اروپا ست .
لویی میگل فرناندز، مسئول هماهنگ کننده این طرح می گوید: «طراحی این دستگاه باید به گونه ای باشد که بتوان با آن بهتر کار کرد. باید در آینده شکل آن را طوری تغییر دهیم که راحت تر در دست جای بگیرد. باید حسگرهای دستگاه را هم بهترکنیم. این حسگرها اپتیکی هستند و اگر نور زیاد باشد، اندازه گیری را مختل می کند. بنابراین باید کاری کنیم که حسگر بیشتر روی دانه انگوری که میزان موادش را اندازه می گیرد، کانونی شده باشد و تداخل نور را به کمترین میزان ممکن برسانیم.»
اما از دستگاه کوچکی که می توانند اشیا نامرئی را ببینند و کار با آن هم ساده است تنها در تاکستان استفاده نمی شود. گاهی می توان با استفاده از فناوری کوچک و قابل حمل، از مسومیت غذایی نیز جلوگیری کرد.
در یک مؤسسه تحقیقاتی در آلمان، نانوایی در راه علم به کار می برد. طرح تححقیقاتی که در اینجا انجام می شود، «اسکن مواد غذایی» نام دارد. در اینجا نان با غلاتی است که بخشی از آن از هند و چین وارد شده است، پخته می شود. برچسب های این غلات نشان می دهد که میزان مواد ضد آفات گیاهی در آنها مطابق با استانداردهای اتحادیه اروپا است، اما اغلب نانواها باز هم در این باره تردید دارند.
رینر استولزنبرگ، نانواست و می گوید:«وارد کنندگان این محصولات به ما اطمینان می دهند که غلاتِ وارداتی عاری از مواد ضد آفت است و در ۹۹درصد موارد کیفیت این محصولات خوب است. اما می خواهیم که اطمینان، صد در صد باشد. به همین دلیل برای ما مهم است که خودمان بتوانیم از کیفیت غله مطمئن شویم.»
به این منظور، پژوهشگرها دستگاهی ساخته اند که بسرعت وجود مواد ضد آفت را در دانه های غله آشکار می کند. این پیش نمونه بر اساس پژوهش هایی ساخته شده است که پژوهشگران یونانی در باره فرآیندهای پیچیده شیمیایی و زیستی به انجام رسانده اند. به گفته دانشمندان، کار با این دستگاه آسان است.
یوناس ایستوان پتروسان، مسئول هماهنگ کننده این طرح می گوید: «سیستم، واکنش بین پادتن ها و یاخته های زنده را ضبط می کند. این داده ها به شکل سیگنال (پیام) الکترونیک در می آید و به دستگاه پردازش فرستاده می شود و در نهایت به شما گزارش می دهد که آیا نمونه آلوده است یا نه. دستگاه طوری طراحی شده که شرکتهای تجاری کوچک و متوسط بتوانند از آن استفاده کنند و نیازی به کارگر متخصص نداشته باشند. هر کدام از کارکنان می توانند پس از یک آموزش، کوتاه با دستگاه کار کنند.»
پس از آزمایش نمونه ها و مطمئن شدن از اینکه در آنها مواد ضد آفت وجود ندارد، رینر استولزنبرگ، نانوای آلمانی می تواند نان خود را بپزد. او می گوید که حاضر است هزینه سرمایه گذاری بر روی چنین ابزاری را بپردازد. با این دستگاه می تواند موادی نامرئی را که می خواهد ببیند. وی می افزاید: «این فناوری خیلی اهمیت دارد، چون می توانیم مواد سمی را در مواد خام غذایی تشخیص دهیم: موادی سمی مثل فلزات سنگین یا مواد سمی دیگر. به این ترتیب می توانیم محصولاتی سالم و بهداشتی به مشتریان مان تحویل دهیم.»
پژوهشگران اعتقاد دارند برنده اصلی تلاش های آنها شهروندان و مصرف کنندگان هستند.
