غبار هوشمند؛ انقلابی‌ترین فناوری مدرن یا جاسوسان نامرئی؟

چه احساسی خواهید داشت اگر بدانید ذراتی موهوم و نامرئی در اطرافتان تمام کارهایتان را زیر نظر دارند؟ آن‌ها همه‌جا حضور دارند؛ معلق در هوا، نشسته روی برگ درختان، چسبیده به دیوارها. ذراتی که آنقدر کوچک‌اند که با چشم غیرمسلح متوجه حضورشان نمی‌شوید، اما می‌توانند ببینند، بشنوند، حس کنند و با یکدیگر حرف بزنند.

این ذرات مرموز که دانشمندان آن‌ها را «غبار هوشمند» (Smart Dust) نامیده‌اند، بخشی از انقلابی‌ترین فناوری‌های قرن بیست و یکم به‌شمار می‌روند؛ فناوری نوآورانه‌ای که می‌تواند جهان را دگرگون کند یا به کابوسی برای حریم خصوصی ما تبدیل شود.

اوایل دهه‌ی ۹۰ میلادی، وقتی پژوهشگران از ترکیب فناوری‌های نوظهور میکروالکترومکانیکی و نانوتکنولوژی صحبت می‌کردند، برای خوشان هم دور از ذهن بود که روزی بتوانند حسگرها، پردازنده‌ها و فرستنده‌های رادیویی را در ذراتی به کوچکی دانه‌های گردوغبار جای دهند. اما امروز، این رؤیای علمی‌تخیلی به واقعیتی انکارناپذیر تبدیل شده است.

کارشناسانی مانند جاناتن کانتور معتقدند هر چند سال یک‌بار، فناوری جدیدی ظهور می‌کند که عموم مردم آن را به‌خوبی سازندگانش درک نمی‌کنند، مانند هوش مصنوعی و تکامل یادگیری ماشین که نگرانی‌هایی درباره‌ی انواع داستان‌های پایان دنیا را برانگیخت.

در اکثر موارد، فناوری‌هایی که صرفاً برای «استفاده‌ی نظامی» طراحی نشده‌اند، نسبتاً بی‌ضرر هستند. این موضوع در مورد ترندهای مختلفی مانند هوش مصنوعی و فناوری جدیدی که در صدر اخبار قرار گرفته، یعنی غبار هوشمند نیز مصداق دارد.

غبار هوشمند یک جهش تکنولوژیک واحد یا یک دستگاه منفرد نیست. در عوض، غبار هوشمند از سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) فوق‌العاده کوچکی تشکیل شده است که می‌توانند وظایف مختلفی را انجام دهند. آن‌ها ازطریق شبکه‌های وایرلس توسط کامپیوتر کار می‌کنند و معمولاً به‌عنوان حسگر استفاده می‌شوند.

اگر از این توصیفات نگران سناریوهای فاجعه‌بار فناوری و نابودی جهان شده‌اید و فکر می‌کنید نانوربات‌ها از کنترل خارج می‌شوند، شروع به تکثیر بی‌رویه می‌کنند و برای ساختن نسخه‌های بیشتری از خودشان همه‌چیز را در سطح مولکولی تجزیه می‌کنند (مثل سناریو فرضی Grey Goo) باید خیالتان را راحت کنیم:

غبار هوشمند فقط در چارچوب برنامه‌ریزی‌شده عمل می‌کند و قادر به انجام فعالیت‌های خودسرانه و غیرقابل‌ پیش‌بینی نیست.

غبار هوشمند به مجموعه‌ای از حسگرهای الکترومکانیکی فوق‌العاده کوچک گفته می‌شود که می‌توانند اطلاعات محیطی را تشخیص دهند و آن‌ها را در هر لحظه به‌صورت بی‌سیم به مقصدی خاص ارسال کنند.

ذرات غبار هوشمند توسط پرینترهای سه‌بعدی و عمدتاً از سیلیکون ساخته می‌شوند و حداکثر چند میکروگرم وزن دارند که همین امر باعث می‌شود بتوانند مدتی در هوا معلق بمانند.

درحال‌حاضر، حسگرهای گرد هوشمند می‌توانند وظایف متنوعی را انجام دهند، از جمله تشخیص دما، صدا، نور، مواد شیمیایی، فشار هوا و حرکت در محیط اطراف خود. این اطلاعات برای تجزیه‌وتحلیل یا هر هدف دیگری که مدنظر شرکت‌ها باشد، به کامپیوتر ارسال می‌شود.

MEMS-های فعلی بسیار کوچک هستند، اما امکان کاهش سایز آن‌ها وجود دارد و در حالت ایدئال می‌توانند واقعاً ریز ساخته شوند. درواقع هدف مهندسان این است که حسگرهای غبار هوشمند را از طریق نانوتکنولوژی به‌گونه‌ای بسازند که اندازه‌ی آن‌ها دقیقاً مثل ذرات گردوغبار بین ۰٫۵ تا ۱۰۰ میکرون باشد: یک میلیارد بار کوچک‌تر از یک حسگر یک سانتی‌متر مکعبی.

مریم صفدری

فناوری نانو چیست؛ کاربرد های فناوری نانو

مطالعه '7

ایده‌ی گردوغبار هوشمند اولین‌بار سال ۱۹۹۲ در یکی از کارگاه‌های تحقیقاتی مؤسسه‌ی RAND Corporation به‌عنوان یک نظریه‌ی مفهومی مطرح شد، اما توسعه‌ی آن از اواسط دهه‌ی ۱۹۹۰ رنگ جدی‌تری به خود گرفت؛ یعنی زمانی که آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی ایالات متحده (DARPA) که زیرمجموعه‌ی پنتاگون است، روی این حوزه سرمایه‌گذاری سنگینی کرد.

هدف اولیه‌ی پنتاگون و دارپا، توسعه‌ی چیپ‌های بسیار کوچک برای کاربردهای نظامی و جاسوسی بود. این سنسورها می‌توانستند مخفیانه در میدان‌های نبرد پراکنده شوند و داده‌های محیطی مانند حرارت، حرکت، میدان مغناطیسی و حتی ترکیبات شیمیایی موجود در هوا را جمع‌آوری و به پایگاه‌های فرماندهی ارسال کنند و بدین ترتیب امکان ردیابی حرکت نیروها، تجهیزات نظامی و حتی سلاح‌های سمی را فراهم آورند.

اما مثل بسیاری از فناوری‌های تحقیقاتی دیگر، گرد هوشمند هم راه خود را به دنیای غیرنظامی باز کرد.

کارکردهای غبار هوشمند در حوزه‌های غیرنظامی تقریباً نامحدود به نظر می‌رسد: برای مثال کشاورزان می‌توانند از این ذرات برای نظارت دقیق بر وضعیت محصولاتشان استفاده کنند. غبار هوشمند به آن‌ها می‌گوید چه زمانی آبیاری کنند، کجا کود بریزند و کدام قسمت مزرعه نیاز به سم‌پاشی دارد.

در کارخانه‌های پیشرفته، این ذرات مثل هزاران چشم نامرئی، وضعیت دستگاه‌ها را زیر نظر می‌گیرند و قبل از اینکه خرابی رخ دهد، هشدار می‌دهند. در شهرهای هوشمند، کیفیت هوا را می‌سنجند، ترافیک را رصد می‌کنند و حتی می‌توانند زلزله‌های کوچک را پیش‌بینی کنند.

اما شاید هیجان‌انگیزترین کاربرد غبار هوشمند در حوزه‌ی بهداشت‌ودرمان باشد. تصور کنید حسگرهایی به‌اندازه گلبول‌های قرمز که می‌توانند در بدن ما گردش کنند و هر تغییر کوچکی را گزارش دهند. دانشمندان امیدوارند روزی بتوانند از این فناوری برای تشخیص سرطان در مراحل اولیه استفاده کنند، سکته‌های قلبی را قبل از وقوع پیش‌بینی کنند و حتی دارورسانی هدفمند انجام دهند.

پویش پورمحمد

مهندسی بی‌نهایت: کشاورزی هوشمند، تنها راه نجات جهان از بحران گرسنگی

مطالعه '25

درمجموع غبار هوشمند همچنین می‌تواند هر چیزی را که قابل‌ اندازه‌گیری باشد، ردیابی کند و با تشخیص فاکتورهای مختلف، از نور گرفته تا حرکت، پروسه‌های عملیاتی را بهبود دهد. MEMS همچنین می‌تواند به کنترل موجودی برای ردیابی محصولات از فرایند تولید تا قراردادن اقلام در قفسه‌های فروشگاه کمک کند.

تولید غبار هوشمند مانند هر فناوری جدید دیگر با چالش‌های خاص خود روبه‌رو است: اگر قرار باشد این فناوری را در سطوح گسترده به کار بگیریم، در وهله‌ی اول باید راهی برای کاهش هزینه‌های تولیدی این ذرات بیابیم.

اما چالش امنیت و حریم خصوصی بیش از سایر موانع ذهن دانشمندان با به خود مشغول می‌کند؛ زیرا تقریباً غیرممکن است که کسی بتواند خود را در برابر میلیاردها MEMS غبار هوشمند شناور در محیط اطراف محافظت کند.

(البته مردم حق دارند بپرسند که چه کسی این ذرات را کنترل می‌کند و چه تضمینی وجود دارد که این فناوری برای جاسوسی یا اهداف مخرب استفاده نشود؟)

اوایل سال ۲۰۲۴، یک پدیده‌ی مه‌آلود گسترده در بخش‌هایی از بریتانیا و آمریکای شمالی رخ داد. این مه ضخیم و غیرمعمول که Fogvid-24 نام گرفت؛ باعث شد که برخی از افراد در اینترنت شروع به گمانه‌زنی کنند که با اتفاقی غیرطبیعی مواجهیم.

برخی ادعا کردند که این مه از مواد شیمیایی، ذرات ناشناخته، یا حتی اسپورهای بیگانه (هاگ‌های فرازمینی) تشکیل شده است. اما در میان تمام نظریه‌های عجیب، یکی از پرطرف‌دارترین شایعاتی که در شبکه‌های اجتماعی وایرال شد، به انتشار گسترده‌ی غبار هوشمند اشاره داشت.

متخصصان هواشناسی و دانشمندان خیلی سریع به این موضوع واکنش نشان دادند و توضیح دادند که Fogvid-24 یک پدیده‌ی کاملاً طبیعی بوده که در اثر شرایط خاص آب‌وهوایی رخ می‌دهد طبق گزارش‌ها، این مه تحت‌تأثیر افزایش رطوبت، کاهش دما و آلودگی جوی تشدید شده بود و هیچ ارتباطی با فناوری Smart Dust نداشت.

اما مثل همیشه، تئوری‌های توطئه به این سادگی از بین نمی‌روند. بسیاری از کسانی که به این نظریه باور داشتند، به گزارش‌های علمی توجهی نکردند و همچنان بر این باور بودند که مه سنگین و عجیب، آزمایش مخفیانه‌ای برای کنترل مردم از طریق ذرات هوشمند بوده است.

در واقعیت، دنیای فناوری هنوز در مراحل اولیه‌ی توسعه‌ی غبار هوشمند قرار دارد و برای در برگرفتن چنین منطقه‌ی وسیعی، باید تریلیون‌ها تریلیون MEMS در جو شناور شود، که هنوز هیچ شرکت و سازمانی قادر به انجام آن نیست. اما این تجربه نشان می‌دهد نباید نگرانی مردم در خصوص این فناوری و حریم خصوصی‌شان را دست‌کم گرفت.

درهرحال گرچه این احتمال را منتفی نمی‌دانیم که غبار هوشمند برای اهداف نظارتی شرورانه مورد استفاده قرار گیرد، ولی خطرها و ریسک‌های آن فعلاً در حدی نیست که مردم را نگران کند.

با وجود همه‌ی چالش‌ها، غبار هوشمند با سرعت شگفت‌آوری پیشرفت می‌کند. شرکت‌های بزرگی مثل جنرال‌الکتریک، IBM، سیسکو سیستمز و کارگیل میلیاردها دلار روی توسعه‌ی این فناوری سرمایه‌گذاری کرده‌اند و مزایای آن را برای اقتصاد صنایع مختلف، بیش از ریسک‌های محتمل می‌دانند.

به‌علاوه، ورود گسترده‌ی فناوری‌های نوظهور مانند ذرات هوشمند به بازار همیشه با تدوین استانداردهای فنی و مقررات قانونی صورت می‌گیرد. پس با عینک واقع‌بینی، به‌جای ترس یا حتی هیجان، باید به روند پیشرفت و مسیر رشد آن توجه کنیم، زیرا این فناوری نیز به‌تدریج راه خود را به زندگی مردم باز می‌کند و درآن زمان آنچه اهمیت دارد، درک درست ما از ظرفیت‌ها و محدودیت‌های غبار هوشمند خواهد بود.