چطور خالکوبی الکترونیکی دنیا و انسان‌ها را عوض خواهد کرد

این تصویر سایبرپانک را در ذهنتان مجسم کنید: خالکوبی‌هایی با نور چشمک‌زن و مدارپیچی پرپیچ‌وخم که علائم حیاتی‌مان را کنترل می‌کنند و بلافاصله توصیه‌هایی برای حفظ سلامتی به گوشمان می‌رسانند. این خالکوبی‌ها بدن ما را به وب متصل می‌کنند و اینترنت اشیاء (Internet of Things) را زیر، رو یا داخل انگشت‌هایمان قرار می‌دهند. این خالکوبی‌ها حواس پنجگانه‌ی ما را ارتقا می‌دهند، و شاید حتی حواس جدید اضافه کنند.

تصویر توصیف‌شده در مدارها (Circuits)، اولین اپیزود نیم‌نگاه (Glimpse)، یک سریال علمی‌تخیلی جدید از استودیوی فیوچریسم (شعبه‌ای از Futurism LLC) و داست (DUST) به عرصه‌ی نمایش گذاشته شده است. اپیزود نخست را در ویدئوی پایین مشاهده کنید:

+

به لطف پیشرفت‌های اخیر صورت‌گرفته در عرصه‌ی مواد خام پیشرفته و مهندسی پزشکی (Biomedical Engineering)، وسایل الکترونیکی قابل‌پوششی که قادر به انجام چنین کارهایی باشند، در راهند. هم‌اکنون ما به مواد زیست‌سازگاری (Biocompatible) دسترسی داریم که تجهیزات الکترونیکی را به طور یکپارچه به بدن پیوند می‌زند. همین حالایش هم به فناوری خالکوبی‌های الکترونیکی‌ای دست پیدا کردیم که قادر به کنترل اسمارت‌فون‌ها هستند.

حالا فقط کافی‌ست فناوری‌های موجود را بهینه‌سازی کنیم و ارتقا دهیم.

در ماه آپریل، مایکل مک‌اَلپاین (Michael McAlpine)، استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه مینِسوتا، در ژورنال ادونسد متریالز (Advanced Materials) مقاله‌ای منتشر کرد که در آن راهی برای پرینت کردن دستگاه‌های الکترونیکی روی پوست شرح داد. این دستگاه، که هم ارزان و فشرده است، هم دسترسی به آن آسان است، در حوزه‌ی نظامی و پزشکی انقلابی به پا خواهد کرد. در آینده، این دستگاه ممکن است نحوه‌ی تعامل ما با دنیای اطرافمان را از پایه و اساس تغییر دهد.

وبگاه فیوچریسم اخیراً با الپاین راجع‌به پژوهش‌هایش و آینده‌ی دستگاه‌های الکترونیکی قابل پرینت گرفتن و خالکوبی‌های الکترونیکی گفتگویی ترتیب داد.

متن این گفتگو، با اندکی تصرف و تلخیص، در ادامه آورده شده است:

فیوچریسم: می‌خواهم گفتگو را با محوریت فناوری پرینترهای سه‌بعدی که عمده‌ی تمرکز پژوهش‌های شما رویشان است؛ شروع کنم. پرینترهای سه‌بعدی از چه لحاظ قابل‌توجه هستند؟

مایکل مک‌الپاین: به طور کلی، تیم پژوهشی ما روی پرینترهایی کار می‌کند که قابلیتشان به پرینت کردن پلاستیک‌های سختی که بیشتر پرینترهای سه‌بعدی ازشان استفاده می‌کنند، محدود نمی‌شود. پلاستیک سخت از ارزش زیادی برخوردار نیست. تعداد کمی از افراد حاضرند بروند مغازه و این پرینترها را بخرند؛ چون هیچ‌کس در منزلش نیاز به پرینت کردن اشیاء پلاستیکی سخت ندارد. برای همین ما داریم تلاشمان را می‌کنیم تا قابلیت‌های پرینتر سه‌بعدی را گسترش دهیم و علاوه بر پلاستیک سخت، اجسامی را که دوست داریم «اجسام کاربردی» صدایشان کنیم؛ به فهرست اجسام قابل پرینت اضافه شوند. منظور از «اجسام کاربردی»، پرینت کردن اشیائی است که استفاده‌ی کاربردی دارند؛ مثل اشیاء الکترونیکی، پلیمر نرم و حتی بافت‌های زیستی چون سلول‌ها. می‌خواهیم پرینت کردن تمام موارد مذکور در پلتفرمی واحد ممکن شود.

همچنین ما قصد داریم قابلیت اسکن و بینایی رایانه‌ای (Computer Vision) را به پرینترهای سه‌بعدی اضافه کنیم. اسکن سه‌بعدی این امکان را برایمان فراهم می‌کند تا سطحی را که در حال پرینت شدن است، مثلاً یک اندام یا عصب، اسکن کنیم. از این طریق می‌توانیم از دستگاه‌های زیست‌پزشکی مختص اندام بدن پرینت بگیریم. بینایی رایانه‌ای به ما اجازه می‌دهد عمل پرینت را روی سطوح در حال حرکت، مثل دست، انجام دهیم. در یکی از پژوهش‌های اخیرمان، دستگاهی الکترونیکی را مستقیماً روی پوست پرینت کردیم. این دستاورد تاکنون بی‌سابقه بوده است. توپولوژی دست و همچنین حرکت آن هیچ‌یک روی کیفیت پرینت تاثیر منفی نگذاشتند. بدین ترتیب‌ عواملی چون تعدد وظایف (Multifunctionality)، ردیابی، سطوح پیچیده و قابلیت تطابق یافتن با اندام مربوطه همه دست به دست هم داده‌اند تا پرینتر سه‌بعدی‌‌ای که مدنظر داریم، منحصربفرد جلوه کند.

ف: در پژوهش شما بخشی قابل‌توجه به توصیف کاربردهای نظامی برای این فناوری اشاره شده است. می‌شود این قضیه را برایمان بازتر کنید؟

م.م.: ما از صحبت با پرسنل نظامی به این نتیجه رسیدیم که آن‌ها به مفهومی به نام «آتونومی» علاقه‌مندند. منظور از آتونومی، سیستم‌هایی است که مستقل از شبکه‌ی اصلی کار می‌کنند، ولی همچنان نقشی کاربردی در سازوکار شبکه ایفا می‌کنند. در این مثال خاص، می‌توانید پرینتر سه‌بعدی را از لحاظ کاربردی بودن، معادل چاقوی سوییسی در نظر بگیرید. یک سرباز می‌تواند آن را در کوله‌پشتی‌اش حمل کند، آن را به زمین نبرد ببرد و هر دستگاهی را که لازم دارد، با استفاده از مواد خامی که به پرینتر سه‌بعدی تغذیه شده بسازد.

بنابراین این سیستم مستقل است، چون شما برای ساختن دستگاه موردنظر به هیچ وسیله‌ای جز خود پرینتر احتیاج ندارید. می‌توانید دستگاه‌هایی روی بدنتان بسازید که در موقعیت‌های خطرناک حافظ جانتان خواهند بود، مثل ساختن پانل خورشیدی روی مچ دست یا حسگر شیمیایی یا زیستی روی بازو. پرینتری که ما از آن استفاده می‌کنیم کمتر از 400 دلار قیمت دارد و بسیار سبک و فشرده است، برای همین در کوله‌پشتی جا می‌شود. در آینده حتی شاید ورژن تاشوی آن نیز ساخته شود.

ف: از این فناوری چگونه می‌توان در حوزه‌ی پزشکی استفاده کرد؟

م.م.: این فناوری تاثیرات عمیقی در عرصه‌ی پزشکی خواهد گذاشت، خصوصاً برای کسانی که کارشان رسیدگی به موردهای اورژانسی است. در حال حاضر، اگر حادثه ای پیش بیاید، فرد آسیب‌دیده باید در محل حادثه باقی بماند تا آمبولانس سر برسد. بعد آمبولانس باید او را به بیمارستان برساند. این یعنی شاید نیم ساعت یا بیشتر طول بکشد تا پروسه‌ی درمان آغاز شود. ولی اگر بتوانید پرینتری نزد فرد آسیب‌دیده بیاورید، و دستگاه زیست‌پزشکی لازم را در محل حادثه مستقیماً روی او پرینت کنید، انقلابی در زمینه‌ی درمان افراد آسیب‌دیده به پا خواهد شد.

در پژوهش‌های اخیری که برای مقاله انجام دادیم، علاوه بر پرینت دستگاه‌های الکترونیکی پشت دست، سلول‌هایی نیز روی زخم‌های یک موش پرینت کردیم. در این پژوهش با جاجوب تولار (Jajub Tolar)، رییس دانشگاه پزشکی ناحیه همکاری کردیم. او روی یک بیماری پوستی نادر پژوهش می‌کند که باعث می‌شود لایه‌ی رویی پوست بر اثر نوعی بیماری ژنتیکی کنده شود. ما موفق شدیم سلول‌های ترمیم‌کننده روی زخم موش پرینت کنیم، آن هم در حالی که موش در حال حرکت بود.

ف: بهتر است کمی راجع‌به کاربردهای غیرنظامی آن بحث کنیم. بیایید فرض را بر این بگیریم که تا 5 الی 10 سال دیگر، چنین پرینترهایی بازار را قبضه کرده‌اند و قابلیت‌های بیشتری نسبت به حالت فعلی‌شان دارند. چگونه می‌توان ازشان در زندگی روزمره استفاده کرد؟

م.م.: من اخیراً در یک گردهمایی علمی شرکت کرده بودم. در این مراسم کودکانی به همراه والدینشان حضور داشتند. اولین سوالی که پرسیدم این بود که «چند نفر می‌دانند پرینتر سه‌بعدی چیست؟» تقریباً تمام حاضرین اتاق دست‌هایشان را بالا بردند. دومین سوالی که پرسیدم این بود: «چند نفر تا به حال از پرینتر سه‌بعدی استفاده کرده‌اند؟» تمام والدین دستشان را پایین بردند، ولی کودکان همچنان دستشان را بالا نگه داشته بودند. برای همین پرسیدم: «آیا شما در کلاستان از پرینتر سه‌بعدی استفاده می‌کنید؟» و همه‌یشان جواب مثبت دادند. بعدش پرسیدم: «چند نفر صاحب یک پرینتر سه‌بعدی هستند؟» تقریباً همه دستشان را پایین بردند.

با این‌که این پرینترها نسبتاً ارزان‌اند و دسترسی بهشان آسان است، هیچ‌کس قصد خریدشان را ندارد، چون هیچ‌کس نیاز به پرینت پلاستیک سخت ندارد. پلاستیک سخت به هیچ دردی نمی‌خورد. این دستگاه حتی کودکان را نیز چندان هیجان‌زده نمی‌کند. تنها کاری که می‌توانند با آن انجام دهند، پرینت کردن اسباب‌بازی‌ای بی‌فایده و کسل‌کننده است. بعد پرسیدم: «اگر می‌توانستید روی پوستتان دستگاه‌های الکترونیکی پرینت کنید چه؟ اگر می‌توانستید آیفون بعدی یا اسمارت‌واچ بعدی را مستقیماً روی مچ دستتان پرینت کنید چه؟ در این صورت چند نفرتان حاضر بودید پرینتر سه‌بعدی بخرید؟» در جواب این سوال، تقریباً همه‌ی کودکان دوباره دستشان را بالا بردند. تقریباً رویای هر کودکی پرینت کردن نورهای چشمک‌زن و دستگاه‌های الکترونیکی روی پوستشان است. این‌که سرتاسر پوست بدنتان خالکوبی‌های الکترونیکی داشته باشید، ایده‌ی به‌نسبت عجیبی‌ست، ولی کودکان با کمال میل این کار را انجام خواهند داد. بعدش هم نوبت بزرگسالان است.

ف: می‌خواهم کمی راجع‌به آینده حرف بزنیم. چنین نوع فناوری‌ای در درازمدت چه آینده‌ای برایمان ترسیم می‌کند؟

م.م: تمام فناوری‌هایی که در حال توسعه‌یشان هستیم، ما را به عصر پسارایانه (Post-Computer) منتقل خواهند کرد. ما اساساً دوران گذار از دوبعدی به سه‌بعدی را پشت‌سر می‌گذاریم (ریزپردازنده به مدارهای درون‌نهادینه‌شده). در واقع علم زیست‌شناسی نیز اساساً همین است. ترکیب علم الکترونیک با زیست‌شناسی نیز در چنین مقطعی اتفاق خواهد افتاد. این تغییر ممکن است باعث ایجاد سوالات جدیدی در حوزه‌ی حریم خصوصی و اخلاقیات شود، ولی این سوالات با سوالاتی که هم‌اکنون و با توجه به سطح فناوری فعلی باید بهشان پاسخ دهیم، تفاوت چندانی نخواهند داشت.

ف: مشکل یا فرصت بزرگ بعدی که قصد دارید در این حوزه روی آن تمرکز کنید چیست؟

م.م: ایده‌ی ترمیم عصب در نظرمان بسیار هیجان‌انگیز است (منظور از ترمیم عصب نوسازی یا رویاندن دوباره‌ی بافت‌های آسیب‌دیده یا احیای فعالیت‌های سیستم عصبی است). پیش از این مقاله‌ای راجع‌به ترمیم عصب محیطی منتشر کرده بودیم.

همچنین اکنون مشغول کار روی ترمیم عصب مرکزی، یا ترمیم طناب نخاعی هستیم. در حال حاضر نگرش‌های مختلفی برای ترمیم جراحات طناب نخاعی وجود دارد، از جاسازی داربست و سلول‌های بنیادی گرفته تا معرفی کردن مولکول‌های زیست‌شیمیایی و شیوها (Gradients) در راستای ترویج باززایی. پرینتر ما حلال تمام مشکلات است؛ چون با آن می‌توانید داربست را پرینت کنید، و سلول‌های داخل آن داربست را نیز پرینت کنید. همچنین می‌توانید از سیگنال‌های زیست‌شیمیایی و دستگاه‌های الکترونیکی داخل داربست در راستای برانگیختن عصبی پرینت بگیرید. البته بعدش می‌توانید داربست را متناسب با اندام آسیب‌دیده بهینه‌سازی کنید. برخوردار بودن از ابزاری همه‌کاره که حاوی تمام فناوری‌هایی‌ست که ازشان برای درمان آسیب‌های مذکور استفاده می‌شود، برای افراد آسیب‌دیده بسیار حیاتی خواهد بود.

ف: واقعاً بامزه است. ما این همه راجع‌به جایگزین شدن بیولوژی با تکنولوژی در آینده صحبت می‌کنیم. ولی من واقعاً از ایده‌ی زاده شدن بیولوژی از دل تکنولوژی خوشم می‌آید.

م.م.: حالا صرفاً زاده شدن هم نه، بلکه ارتقا دادن. با پرینتر سه‌بعدی‌ای که ما مدنظر داریم، می‌توان دستگاه‌های الکترونیکی را به اندام انسانی پیوند زد و آن‌ها را وادار به انجام کارهایی کرد که اندام عادی قادر به انجامشان نیستند. اولین مقاله‌ای که ما در مورد پرینت سه‌بعدی منتشر کردیم، «پرینت سه‌بعدی گوش‌های بیونیک» نام داشت. در این مقاله، ما نشان دادیم که ترکیب سلول‌ها با دستگاه‌های الکترونیکی ممکن است. البته این ترکیب شدن خیلی ناجور بود – چون با اولین پرینتر انجام شده بود، تازه آن هم پنج سال پیش – ولی ما ثابت کردیم که می‌شود اندام بیونیکی ساخت که قابل‌استفاده باشد، اندامی که می‌تواند «موسیقی‌ای بشنود که فراتر از فرکانس عادی قوه‌ی شنوایی‌ست.»

این مقاله احتمالات زیادی پیش روی ما قرار داد. ما اخیراً با استفاده از ماکت‌های اندام انسانی پروژه‌ای مشابه را به پایان رساندیم. در این پروژه، ما ماکت‌هایی از اندام انسانی ساختیم که با پرینتر سه‌بعدی تولید شده بودند، ولی عین اندام واقعی به نظر می‌رسیدند. این ماکت‌ها از جنس پلیمری نرم بودند. شخصی را تصور کنید که کبدش اخیراً از کار افتاده است. با این فناوری، به جای این‌که کبدشان را با معادلی سلولی جایگزین کرد، شاید بتوان کبدی کار گذاشت که اصلاً سلولی یا بیولوژیک نباشد. شاید این کبد کاملاً سنتزی باشد، و شاید حتی بهتر از یک کبد عادی کار کند. می‌توان ادعا کرد یک کبد ارتقایافته است.

سفید کاغذی

جدیدترین شماره کاغذی سفید را بخرید

شماره ۳: پری‌زدگی

خرید این شماره