علوم پایه در سال ۲۰۲۲

علوم پایه چگونه به توسعه پایدار کمک می کند؟

علوم پایه چگونه به توسعه پایدار کمک می کند؟ شاه بلاگ: به گزارش شاه بلاگ، خراسان رضوی تحقیقات پایه بر مبنای کنجکاوی انجام و این تحقیقات که بعنوان تحقیقات اکتشافی هم شناخته می شود، به علت تاکید آن بر جستجوی دانش به جای کاربردهای تجاری به پیشرفت هایی منجر گردیده است که نه تنها فناوری های نوین بلکه حتی زمینه های کاملا جدیدی از علم مانند ژنومیک را به وجود آورده و بعضی از این کشفیات حتی تصادفی بود.



به نقل از یونسکو، در این گزارش، نمونه هایی از روش های گوناگونی را خواهید یافت که تحقیقات پایه راه را برای توسعه پایدار هموار می کند.

یکی از برجسته ترین نمونه های پیوند بین تحقیقات اساسی و تغییرات اجتماعی ترانزیستور است. هنگامی که نخستین رادیو ترانزیستوری در اوایل دهه ۱۹۵۰ وارد بازار شد، ثمره حدودا ۵۰ سال تحقیق اساسی در لابراتوار های عمومی بود. تراشه کامپیوتر بدنبال ساخت نخستین مدار یکپارچه بوجود آمد. از آن زمان کوچک سازی مدارهای مکانیکی، ساخت دستگاه های مکانیکی، الکترونیکی و نوری کوچک تر ممکن شده است؛ تلفن های هوشمند امروزی از میلیونها ترانزیستور کوچک برای انجام فرآیندهای پیچیده استفاده می نمایند.



سلامتی

داشتن ظرفیت در علوم پایه به نفع کشورهای توسعه یافته و درحال توسعه باتوجه به ظرفیت برنامه های کاربردی برای تقویت توسعه پایدار و افزایش استانداردهای زندگی است. به عنوان مثال تعداد فزاینده ای از مردم در سراسر جهان از دیابت رنج می برند و با کمک مطالعات آزمایشگاهی در مورد روش هایی که ژن ها را میتوان برای ساخت مولکول های پروتئینی خاص دستکاری کرد؛ هم اکنون دانشمندان قادر به مهندسی ژنتیکی یک باکتری معمولی به نام اشریشیا کلی برای تولید انسولین مصنوعی انسانی هستند.

واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) که در سال ۱۹۸۳ توسط بیوشیمی دان آمریکایی، کری بنکس مولیس، اختراع شد، تکنیکی است که برای کپی کردن بخش های کوچک دی ان ای (DNA) استفاده می شود. واکنش زنجیره ای پلیمراز مانند یک ذره بین عمل می کند و تحلیل و بررسی بخش های DNA را آسان تر می کند.

واکنش زنجیره ای پلیمراز کاربردهای گسترده ای دارد؛ میتوان از آن برای تشخیص وجود باکتری ها و ویروس ها درون غذا، آب یا بدن بیماران استفاده نمود. طی ۲ سال قبل واکنش زنجیره ای پلیمراز بارها برای آزمایش افراد مبتلا به کووید ۱۹ مورد استفاده قرار گرفته است. همینطور این مساله می تواند برای تشخیص یک اختلال ژنتیکی یا درک بیش از روابط تکاملی بین موجودات مختلف استفاده گردد. در پزشکی قانونی واکنش زنجیره ای پلیمراز می تواند برای شناسایی مجرم برمبنای نمونه ای که در صحنه جرم باقی مانده است مانند فولیکول مو استفاده گردد. کری بنکس مولیس در سال ۱۹۹۳ به سبب کشف انقلابی خود جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد.



شیمی سبز

در شیمی تحقیقات اساسی پایه هایی را برای کاربردهای سبز مانند جایگزین های بی ضرر برای مواد شیمیایی و حلال های سمی، فرآیندهای شیمیایی با انرژی کارآمدتر، مواد شیمیایی زیست تخریب پذیر و ضایعات و... به وجود می آورد. یکی از نمونه های ماده جدیدی که از تحقیقات علوم پایه پدید آمده، گرافن است که کاربردهای بالقوه بی شماری در صنعت دارد. گرافن جدا شده که در سال ۲۰۰۴ عرضه شد، بسیار سبک و بسیار قویتر از فولاد و در عین حال بسیار انعطاف پذیر است. به عنوان مثال گرافن را میتوان در زیره های لاستیکی گنجاند تا کفش ها را بادوام تر کند.

آیا می دانستید صفحه نمایش تخت روی تلویزیون یا تلفن همراه شما ثمره همین تحقیقات اولیه است؟ کشف کریستال های مایع در سال ۱۸۸۸ بیشتر از یک قرن بعد تخت کردن صفحه نمایش تلویزیون ها، کامپیوتر ها و تلفن های همراه را ممکن ساخت بعد از آنکه مشخص شد میتوان از کریستال های مایع در دستگاه های نمایشگر بهره برد.

کریستال های مایع برای نخستین بار در دهه ۱۹۶۰ در دستگاه های تصویربرداری نوری مورد استفاده قرار گرفت. کریستال مایع به خودی خود نور تولید نمی کند بلکه از یک منبع خارجی مانند نور پشتی تلویزیون استفاده می نماید تا تصاویر را تشکیل دهد و مصرف انرژی پایینی داشته باشد. همانطور که اغلب در تحقیقات پایه اتفاق می افتد، کریستال های مایع به صورت تصادفی کشف شد.



انرژی

یکی از چالش های کلیدی امروز انتقال به اشکال پاک انرژی است. هیدروژن هم اکنون در مقیاس صنعتی استفاده می شود اما انرژی هیدروژن حدودا به صورت کامل از زغال سنگ و گاز تأمین می شود. تبدیل آب به هیدروژن با بهره گیری از فتوسنتز مصنوعی با تقسیم آب (H۲۰) به مولکول های هیدروژن و اکسیژن می تواند یک روش سبز برای تولید انرژی هیدروژن عرضه نماید.

تعداد فزاینده ای از خانوارها از گرمایش نفت یا گاز به سمت گزینه های خورشیدی، زمین گرمایی و گلوله های چوبی روی می آورد. زیست توده تولید شده با بهره گیری از فناوری جنگل حرای شناور می تواند جایگزینی برای قطع درختان حرا موجود بصورت غیرقانونی برای ساخت گلوله های چوبی برای تولید زغال چوب باشد. یونسکو با همکاری مورجان ماریناس و شهر لوسیل در قطر سیستمی از حراهای شناور را توسعه داده که از سال ۲۰۱۲ آزمایش شده است. دانه های حرا، ریشه ها، ساقه ها، پنوماتوفورها، برگ ها، پوست، جوانه های گل، گل ها و حتی دانه های جدید در یک سیستم شناور تولید می شود. ارزش این نوع زیست توده جدید این است که میتوان آنرا در سیستم های ساحلی بدون احتیاج به زمین کشاورزی تولید کرد.

علاوه بر این برای آبیاری نیازی به آب شیرین نیست چونکه حرا به نمک مقاوم است. ارزش بازار گلوله های چوبی در سال ۲۰۲۰ حدود ۱۰ میلیارد دلار بود که برمبنای کیفیت چوب، قیمت گلوله ها حدود ۲۵۰ دلار در هر تن بود. گلوله های چوب حرا پتانسیل زیادی در بازار خواهد داشت.



طبیعت کتابخانه ای است که می توانیم از آن بیاموزیم

ما می توانیم از مشاهده طبیعت چیزهای زیادی بیاموزیم. با مطالعه روش هایی که حیوانات و گیاهان با محیط خود سازگار شده اند، می توانیم بیاموزیم که چگونه این مکانیسم های مقابله ای را در صنعت تقلید نماییم. به عنوان مثال ساختار برگ های نیلوفر آبی طوری طراحی شده که سطح برگ را در وضعیت مرطوب تمیز و خشک نگاه می دارد. آب باران که قادر به نفوذ به برگ نیست؛ بسادگی از سطح خارج می شود و هر گونه کثیفی را با خود می برد. این خصوصیت ها پوشش هایی را برای کابین هواپیما به وجود آورده که میزان مایع تمیزکننده مورد نیاز برای شستن اثر انگشت و اثرات صدها مسافر را می کاهد.

آیا تابحال به این فکر کرده اید که چگونه پرندگان مهاجر می توانند صدها یا حتی هزاران کیلومتر را بدون تماس با زمین طی کنند؟ این پرندگان از جریان های هوای گرم و درحال افزایش یا «ترمال» برای پرواز و افزایش ارتفاع بدون احتیاج به بال زدن استفاده می نمایند و در نتیجه انرژی را حفظ می کنند. از آنجا که چشم انداز این جریان ها پیچیده و به صورت مداوم درحال تغییر است، ما هنوز درک خوبی از نحوه یافتن و حرکت پرندگان به گرما نداریم.

دانشمندان مرکز بین المللی فیزیک نظری عبدالسلام یونسکو از یادگیری ماشینی برای شناسایی استراتژی های ناوبری بهره برده اند که می توانند با نوسانات آشفته مقابله حتی از آن بهره برداری کنند. با بهره گیری از یک استراتژی یادگیری مبتنی بر آزمون و خطا که شبیه سازی های عددی جریان جوی را با روش های یادگیری تقویت و ترکیب می کند. این نوع از تحقیقات پایه می تواند به توسعه گلایدرهای خودمختار مسافت طولانی با انرژی کارآمد کمک نماید.



اگر بحران را درک نکنید، نمی توانید با آن مقابله کنید

مدل های ریاضی می توانند به مقابله با بحران های در رابطه با تغییر آب و هوا، از دست دادن تنوع زیستی و ناامنی آب هم کمک کنند. به عنوان مثال آنها می توانند ارزش خدمات اکوسیستم و تنوع زیستی خلیج های بزرگ را تعیین کنند و ما را قادر می سازند تا سناریوهای مختلف «چه می شود اگر» را برای اطلاع از فرایند تصمیم گیری بررسی نماییم.

دانشمندان از مدلهای آب و هوایی در ترکیب با مواردی برای تولید سناریوهایی از آینده های جایگزین قابل قبول استفاده می نمایند. این رویکرد برای مثال در گزارش های تولید شده توسط هیات بین دولتی تغییرات آب و هوایی برای اطلاع رسانی به سیاست گذاران از علم پشت سر تغییر آب و هوا و گزینه های آنها بوسیله سناریوهای قابل قبول برای آینده استفاده می شود.

علوم جوی می تواند سهمی حیاتی در توسعه پایدار داشته باشد. دانشمندان در برنامه هیدرولوژیکی بین دولتی یونسکو با دانشگاه کالیفرنیا، اروین ایالات متحده، روی توسعه الگوریتمی کار کرده اند که می تواند بارندگی را در زمان واقعی در سراسر جهان تخمین بزند. این الگوریتم آنها را قادر می سازد تا خصوصیت های ابری محلی و منطقه ای مانند سردی و بافت را از یک صورت فلکی بین المللی از ماهواره ها استخراج تا خدمات هیدرولوژیکی روی زمین را در مورد خطر سیل، خشکسالی یا طوفان شناسایی کنند و در نتیجه بهبود وضعیت اضطراری داشته باشند. برنامه ریزی و مدیریت این سیستم اکنون به عنوان اپلیکیشن iRain برای تلفن های همراه دردسترس است.

دانشگاه گنت در بلژیک دارای یک آنتن در ذخیره گاه زیست کره یانگامبی در جمهوری دموکراتیک کنگو است که قسمتی از شبکه جهانی ۷۳۸ ذخیره گاه زیست کره یونسکو است. در مارس ۲۰۲۰ دانشگاه برج Congoflux را نصب کرد که نخستین در نوع خود در زمینه کنگو بود. برج با ارتفاع حدود ۵۵ متر، ۱۵ متر بالاتر از سایه بان جنگل قرار دارد و اطلاعاتی را در شعاع یک کیلومتر مربع در مورد تبادل بخار آب و گازهای گلخانه ای مانند دی اکسید کربن، اکسید نیتروژن و متان بین جو و جنگل جمع آوری می کند. این داده ها شکاف های بزرگ دانش ما از نقشی که جنگل در ترسیب کربن و در نتیجه محدود کردن تغییرات آب و هوایی ایفا می کند را پر می کند.




1401/10/11
14:24:08
5.0 / 5
435
تگهای خبر: آزمایشگاه , اپلیكیشن , بین الملل , پیشرفت
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
نظر شما در مورد این مطلب
نام:
ایمیل:
نظر:
سوال:
= ۴ بعلاوه ۵
شاهبلاگ

شاه بلاگ

وبلاگ عمومی

shahblog.ir - حقوق سایت شاه بلاگ محفوظ است