همگرایی هوش مصنوعی و نانو

یک جرعه ازجهان دانش

بهارسادات موسوی

[ گزارش ازپژوهش های تازه ]

هوش مصنوعی و فناوری نانو دو فناوری پیشرفته‌ای هستند که در سال‌های اخیر به سرعت در حال تحول و پیشرفت بوده‌اند. این دو حوزه با همگرایی فرصت‌های بی‌سابقه‌ای را برای صنایع مختلف ایجاد کرده اند. از کشف مواد پیشرفته تا بهبود فرآیندهای تولید ، هوش مصنوعی در حال تغییر چهره فناوری نانو است. این گزارش به بررسی کاربردهای هوش مصنوعی در فناوری نانو و چالش‌های پیش‌روی این همگرایی می‌پردازد.

هوش مصنوعی ( AI ) به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین فناوری‌های عصر حاضر ، توانسته است در حوزه‌های مختلفی از جمله فناوری نانو تحولات چشمگیری ایجاد کند. فناوری نانو — که به دستکاری مواد در مقیاس نانومتری می‌پردازد ، با استفاده از هوش مصنوعی به سطح جدیدی از دقت و کارایی دست یافته است. این همگرایی نه تنها سرعت پیشرفت در حوزه نانو را افزایش داده ، بلکه امکان کشف مواد و روش‌های جدید را نیز فراهم کرده است. از جمله کاربردهای اصلی هوش مصنوعی در این حوزه می‌توان به کشف و توسعه مواد پیشرفته ، بهبود تجهیزات نانویی و بهینه‌سازی فرآیندهای تولید اشاره کرد. یکی از مهم‌ترین کاربردهای هوش مصنوعی در فناوری نانو ، کشف مواد جدید با خواص پیشرفته است. با استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی ، محققان می‌توانند خواص مواد را بر اساس ساختار اتمی و مولکولی آن‌ها پیش‌بینی کنند. این امر نه تنها زمان کشف مواد جدید را کاهش می‌دهد ، بلکه امکان طراحی مواد با ویژگی‌های خاص را نیز فراهم می‌کند. به عنوان مثال ؛ در صنعت تایر ، شرکت‌هایی مانند میشلین و کونتیننتال از هوش مصنوعی برای بهبود فرمولاسیون مواد استفاده کرده‌اند. هوش مصنوعی همچنین در بهبود دقت و کارایی تجهیزات نانویی نقش بسزایی دارد. تجهیزاتی مانند میکروسکوپ‌های نیروی اتمی ( AFM ) و طیف‌سنج‌های رامان با استفاده از الگوریتم‌های یادگیری ماشین ، قادر به تحلیل داده‌ها با دقت و سرعت بیشتری هستند. این امر نه تنها زمان آزمایش‌ها را کاهش می‌دهد ، بلکه امکان شناسایی الگوهای پیچیده در داده‌ها را نیز فراهم می‌کند.در فرآیندهای تولید نانومواد ، هوش مصنوعی با تحلیل داده‌های جمع‌آوری شده از خطوط تولید ، به افزایش راندمان و کنترل کیفیت کمک می‌کند. به عنوان مثال ؛ در صنعت داروسازی ، هوش مصنوعی می‌تواند به صورت خودکار ورق‌های خالی قرص را تشخیص داده و از خط تولید خارج کند. این امر نه تنها خطای انسانی را کاهش می‌دهد ، بلکه سرعت تولید را نیز افزایش می دهد.

با وجود مزایای فراوان ، ادغام هوش مصنوعی و فناوری نانو با چالش‌هایی نیز همراه است. یکی از اصلی‌ترین چالش‌ها ، کیفیت و در دسترس بودن داده‌ها است. الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای یادگیری و تطبیق به داده‌های با کیفیت بالا و فراوان نیاز دارند ، اما تجهیزات فناوری نانو اغلب داده‌های محدودی تولید می‌کنند. علاوه بر این ، یکپارچه‌سازی این الگوریتم‌ها با تجهیزات موجود می‌تواند پیچیده و زمان‌بر باشد.

در سطح جهانی، شرکت‌هایی مانند اجیلنت تکنولوژی و پارک سیستمز از هوش مصنوعی برای بهبود عملکرد تجهیزات نانویی خود استفاده کرده‌اند. به عنوان مثال ؛ شرکت پارک سیستمز در کره جنوبی ، میکروسکوپ‌های نیروی اتمی را با الگوریتم‌های یادگیری ماشین مجهز کرده است که امکان تشخیص خودکار قرارگیری پراب را فراهم می‌کند. این امر دقت و سرعت آزمایش‌ها را به طور چشمگیری افزایش داده است.

با توجه به پیشرفت‌های سریع در حوزه هوش مصنوعی و فناوری نانو ، انتظار می‌رود که این دو فناوری در آینده‌ای نزدیک بیش از پیش با هم ادغام شوند. این همگرایی نه تنها به بهبود فرآیندهای موجود کمک خواهد کرد ، بلکه امکان کشف مواد و روش‌های جدید را نیز فراهم خواهد کرد. با این حال ، برای غلبه بر چالش‌های موجود ، نیاز به سرمایه‌گذاری بیشتر در زمینه تحقیق و توسعه و همکاری بین‌المللی است.

 

ساخت دماسنج که نیاز به تنظیم ندارد

دانشمندان با استفاده از اتم‌های غول‌پیکر ، دماسنجی ساخته‌اند که بدون نیاز به کالیبراسیون ، دما را با دقت بی‌سابقه‌ای اندازه‌گیری می‌کند. تحقیقات کوانتومی و ساخت ساعت‌های اتمی از جمله کاربردهای این فناوری جدید است.

به گزارش ستاد ویژه توسعه فناوری نانو ، محققان مؤسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) موفق به ساخت یک دماسنج مبتنی بر اتم‌های «ریدبرگ» شده‌اند که می‌تواند دما را با دقتی فوق‌العاده اندازه‌گیری کند. این دماسنج که از اتم‌های غول‌پیکر (هزار برابر بزرگ‌تر از اتم‌های معمولی) استفاده می‌کند ، نیازی به کالیبراسیون اولیه ندارد و بر اساس اصول پایه‌ای فیزیک کوانتوم کار می‌کند. این دستاورد علمی می‌تواند تحول بزرگی در صنایع مختلف ، از تحقیقات کوانتومی تا ساخت ساعت‌های اتمی دقیق‌تر ، ایجاد کند.

در این روش ، اتم‌های روبیدیوم در یک محفظه خلاء قرار می‌گیرند و با استفاده از لیزر و میدان‌های مغناطیسی تا نزدیک به صفر مطلق (حدود ۰.۵ میلی‌کلوین) سرد می‌شوند. در این دما ، اتم‌ها تقریباً هیچ حرکتی ندارند. سپس ، با استفاده از لیزر ، الکترون‌های بیرونی این اتم‌ها به مدارهای بسیار بالاتری فرستاده می‌شوند و اتم‌های غول‌پیکر «ریدبرگ» ایجاد می‌شوند.

اتم‌های ریدبرگ به دلیل فاصله زیاد الکترون بیرونی از هسته ، به میدان‌های الکتریکی و تابش‌های محیطی مانند تابش جسم سیاه (حرارت ساطع‌شده از اجسام اطراف) بسیار حساس هستند. با افزایش دما ، میزان تابش جسم سیاه بیشتر می‌شود و این تابش باعث می‌شود الکترون‌های اتم‌های ریدبرگ به مدارهای بالاتری مهاجرت کنند. با اندازه‌گیری این پرش‌های انرژی ، محققان می‌توانند دمای محیط را با دقت بسیار بالا محاسبه کنند.

یکی از ویژگی‌های منحصر به فرد این دماسنج ، بی‌نیازی از کالیبراسیون اولیه است. برخلاف دماسنج‌های سنتی که باید در کارخانه تنظیم و کالیبره شوند ، این دماسنج بر اساس اصول کوانتومی کار می‌کند و اندازه‌گیری‌های آن مستقیماً به استانداردهای بین‌المللی مرتبط هستند. نوح شلوسبرگر ، پژوهشگر پسادکتری در NIST می‌گوید: ما در حال ساخت دماسنجی هستیم که می‌تواند بدون نیاز به کالیبراسیون‌های معمول ، اندازه‌گیری‌های دقیقی ارائه دهد.

این فناوری نه تنها در تحقیقات کوانتومی و ساخت ساعت‌های اتمی دقیق‌تر کاربرد دارد، بلکه می‌تواند در صنایع پیشرفته ، فضاپیماها و سایر محیط‌های چالش‌برانگیز نیز استفاده شود. کریس هالووی دانشمند NIST ، می‌گوید: ساعت‌های اتمی به تغییرات دما بسیار حساس هستند و این تغییرات می‌توانند باعث خطاهای کوچک در اندازه‌گیری‌ها شوند. ما امیدواریم این فناوری جدید به افزایش دقت ساعت‌های اتمی کمک کند.

این دستاورد علمی گامی بزرگ در فناوری حسگرهای کوانتومی است و نویدبخش آینده‌ای است که اندازه‌گیری دما با دقتی بی‌نظیر انجام می‌شود. هالووی اضافه می‌کند: این روش دریچه‌ای به دنیایی جدید باز می‌کند که در آن اندازه‌گیری دما به اندازه ثابت‌های بنیادی طبیعت قابل اعتماد است. این یک گام هیجان‌انگیز به جلو در فناوری حسگرهای کوانتومی است.
با این پیشرفت ، NIST همچنان مرزهای علم و فناوری را جابه‌جا می‌کند و راه را برای نوآوری‌های بیشتر در اندازه‌گیری‌های دقیق و قابل اعتماد هموار می‌سازد.

 

قدم زدن روبات انسان نما خبرساز شد

روبات انسان نمای SE۰۱ که قبلا با راه رفتن شبیه انسان خبر ساز شده بود ، دوباره توجهات را به خود جلب کرده است.

به گزارش اینترستینگ انجینرینگ ، شرکت چینی «انجین ای آی» ویدئوی جدیدی از این روبات منتشر کرده که آن را در حالت قدم زدن در محوطه شرکت در شنژن نشان می دهد.

در نگاه نخست ، روبات با CGI اشتباه گرفته می شود زیرا حرکات پیچیده ای دارد اما این ویدئو نشان دهنده پیشرفت قابلیت های روباتیک چین در سال گذشته است. این ویدئو به سرعت فراگیر شده و کارشناسان مختلفی از جمله «جیم فن» متخصص هوش مصنوعی شرکت انویدیا درباره آن صحبت کرده اند. او راه رفتن روان روبات را تحسین کرد و گفت: ما نیاز داریم این روبات ها هرچه سریع تر آتش نشان شوند او در ادامه روی پتانسیل روبات فراتر از یک نمایش فناورانه تاکید کرد.

روبات SE۰۱ شرکت انجنین ای آی اکتبر سال گذشته میلادی با توانایی خارق العاده تقلید از قدم های انسان ، بنچمارک جدیدی در زمینه روبات های انسان نما ثبت کرد. این ابزار می تواند حرکات پیچیده مانند اسکات زدن ، شنا رفتن و فعالیت های دقیق را به راحتی و روان انجام دهد، به طوری که با حرکات طبیعی انسان رقابت می کند. طراحی این ابزار حرکات روباتیک سنتی را به چالش می کشد و روبات به جای حرکات مکانیکی و سنگین ، گام های نرم تر و روان تری برمی دارد و به همین دلیل در حوزه های صنعتی و داخلی بیشتر به چشم می آید. قابلیت های این ابزار محدود به حرکات پیشرفته نیست زیرا این روباتی همه کاره است. SE۰۱ با قد ۱۷۰ سانتیمتر برای انجام فعالیت های مختلف از بلند کردن اجسام سنگین گرفته تا سرهم بندی دقیق در محیط های کارخانه ای ساخته شده است.

 

راه‌اندازی استخرهای بدون کلر با فناوری نانوحباب

آکوالب (Aqualab) ایجاد سیستم‌های استخر بدون کلر را در گریهاوکِ آریزونا امکان‌پذیر کرده است. این سامانه‌ها از جمله سیستم‌های پیشرفته بدون کلر هستند که با فناوری نانوحباب کار می‌کنند. در این سامانه از حباب‌های بسیار کوچک استفاده می‌شود که این حباب‌ها به باکتری‌ها ، جلبک‌ها و پاتوژن‌های میکروسکوپی حمله می‌کند و در نهایت موجب پاکسازی استخر می‌شود.

فناوری نانوحباب‌ به طور قابل توجهی کیفیت آب را بهبود می‌بخشد و اثرات محیط‌زیستی مرتبط با روش‌های سنتی مراقبت از استخر را کاهش می‌دهد. کلید اصلی این نوآوری در استفاده از حباب‌های نانویی برای ضدعفونی کردن استخرها نهفته است و به ساکنان این امکان را می‌دهد تا از تجربه شنای سالم‌تر و پایدارتری لذت ببرند.

سیستم‌های غیر کلر به طور چشمگیری اتکا به مواد شیمیایی خطرناک مانند کلر را کاهش می‌دهند. این کاهش با به حداقل رساندن تحریک و واکنش‌های آلرژیک به سلامت پوست و تنفسی کاربران کمک می‌کند. بهبود کیفیت هوا در اطراف محوطه استخر قابل توجه است و محیط دلپذیرتری را برای شناگران ایجاد می‌کند.

سیستم‌های بدون کلر نگهداری استخر را ساده می‌کند و طول عمر زیرساخت استخر را افزایش می‌دهد. با ورود مواد شیمیایی کمتر به آب، استخرها کاهش سایش و پارگی روی سطوح و تجهیزات را تجربه می‌کنند. این موضوع باعث کاهش هزینه‌های تعمیر و تعویض در طول زمان می‌شود.

نانوحباب‌ها حباب‌های کوچک گازی هستند که اندازه آن‌ها معمولاً کمتر از ۲۰۰ نانومتر است. به دلیل اندازه کوچک آن‌ها در مایع معلق می‌مانند و سطح بزرگ‌تری را فراهم می‌کنند. این امر تعامل با آلاینده‌ها را افزایش می‌دهد و به پاکسازی موثر آب کمک می‌کند.