بیوانفورماتیک

بیوانفورماتیک علم نوینی است که در آن با استفاده از کامپیوتر، نرم افزارهای کامپیوتری و بانکهای اطلاعاتی سعی میگردد تا به مسائل بیولوژیکی بخصوص در زمینههای سلولی و ملکولی پاسخ داده شود در این علم با بکارگیری کامپیوتر سعی میگردد تا تحقیقات وسیعتری در خصوص پروتئینها و ژنها بعمل آید. بدین ترتیب دو فعالیت برجستهای که بیوانفورماتیک دانان به آن مشغول هستند پروتئومیک و ژنومیک میباشد. ژنومیک شامل تجزیه و تحلیل دادها و اطلاعات ژنتیکی بخصوص ژنوم موجودات است. در حقیقت ژنوم را باید توالی کل DNA موجود در سلولهای یک جاندار دانست که بعنوان ماده ژنتیکی عمل مینماید و سبب بروز صفات وراثتی (فنوتیپ) میشود، با انتقال ماده وراثتی از یک نسل به نسل دیگر، صفات ارثی از یک نسل به نسل بعد منتقل میشود. در موجوداتی که تولید مثل جنسی دارند، ژنها از طریق سلول جنسی نر (اسپرم) و سلول جنسی ماده (اووم) به نوزاد منتقل میشود. بطور خلاصه باید گفت که ژنومیک شامل توالی یابی و آنالیز ژنها و رونوشتهای آنها در یک موجود زندهاست. پروتئومیک به آنالیز پروتئینهای یک موجود زنده گفته میشود. علاوه بر ژنومیک و پروتئومیک، شاخههای دیگری از علوم زیستی وجود دارند که در بیو انفورماتیک از آنها استفاده میشود که عبارتند از : متابولومیک و ترانسکریپتومیک. در هرکدام از این بخشها سعی میشود تا به سوالات و پیچیدگیهای علم حیات (زیست شناسی) پاسخ داده شود. در حوزه متابولومیک سعی میشود تا دادهایی که در خصوص متابولیتهای سلولی هستند مورد مطالعه و تجزیه وتحلیل قرار گیرد و در علم ترانسکریپتومیک دادهایی که در خصوص رونویسی از روی DNA است مورد بحث و بررسی قرار میگیرد. علم بیوانفورماتیک میتواند ابزاری در جهت توسعه تکنولوژی مهندسی ژنتیک و مهندسی پروتئین باشد.برخی از محققین امروزی، فصل جدیدی در حوزه علم بیوانفورماتیک معرفی میکنند که نام آنرا زیست سیستم System- Biology نهادهاند. زیست سیستم یا دستگاه زیستی دست یافته جدیدی است که برای پاسخگوئی به مباحث پیچیده زیستی توسط محققان بکار میرود. زیست سیستم شامل برهمکنش میان ژنومیک و پروتئومیک و نیز دادههای بیو انفورماتیک است که برای درک کامل از فعالیتهای سیستمهای زیستی بکار میرود. امروزه شناخت توالی DNA به تنهائی پاسخگوی نیاز علمی دانشمندان زیست شناس نمیباشد بلکه مکانیسم عمل ملکولها و اجزاء سلولی به شدت مورد توجه قرار گرفته. تحقیقاتی که امروزه در زمینه سلولهای بنیادین، تمایز سلولی، بیان ژنها و نحوه عملکرد آنها و نیز نحوه عملکرد و همکاری کلیه اجزاء سلول مثل میتوکندی و یا پلاستها صورت پذیرفته به عنوان دادهای خام برای علم بیوانفورماتیک بکار میرود. امروزه علم زیستشناسی بسرعت رو به رشد است و در دل آن علوم جدیدی پدید میآید برای کسب اطلاعات بیشتر در این خصوص میتوانید لغات کلیدی زیر را جستجو نمائید: زیست سلولی زیست ملکولی ژنتیک ملکولی تمایز سلولی و دگردیسی جنین شناسی بیوتکنولوژی مهندسی ژنتیک مهندسی پروتئین نانوبیو تکنولوژی میکروبیولوژی وراثت و وراثت …مادري-

معرفي علم بيوانفورماتيک

با پيشرفت علم ژنتيک، ژن به عنوان فاکتور اصلي در برنامه‌ريزي عملکرد سلول و به دنبال آن کنترل ويژگي‌هاي موجود زنده شناخته شد. به اين ترتيب تمايل براي شناخت هرچه بيشتر ژن‌ها به منظور توجيه پديده‌هاي زيستي و بهبود زندگي انسان به عنوان پيچيده‌ترين موجود، به طرز چشمگيري افزايش يافت؛ تا حدي که در چند دهه‌ي اخير، تجهيرات مورد نياز در تحقيقات مولکولي به طور گسترده‌اي افزايش يافته است و امروزه تحقيقات مولکولي جزو مطالعات رايج آزمايشگاه‌هاي زيستي است. تا آ‌ن‌جا که پروژه‌هاي تعيين توالي ژنوم موجودات مختلف از پروژه‌هاي بسيار رايج به حساب مي‌آيند.

امروزه توالي ژنوم بسياري از موجودات ساده چون باکتري‌ها تا موجودات بسيار پيشرفته مانند يوکاريوت‌هاي پيچيده شناسايي شده است. پروژه‌ي شناسايي ژنوم انسان که از سال 1990 آغاز شد در بهار 2003 پايان يافت و به اين ترتيب اطلاعات کامل مربوط به توالي کروموزوم‌هاي انساني به دست آمد.

اين حجم وسيع اطلاعات به دست آمده براي دانشمندان بسيار مفيد است. اين اطلاعات مي‌تواند براي کشف و شناسايي پديده‌هاي ناشناخته، رفع اثرات نابه‌هنجار ژنتيکي و پيش‌گويي برخي پديده‌ها استفاده شود.

با اين وجود استفاده از اين حجم وسيع اطلاعات پردازش نشده نمي‌توانست چندان مفيد باشد. در اين زمان با پيشرفت چشم‌گير تکنولوژي اطلاعات و کاربرد آن در زمينه‌هاي مختلف، به نظر رسيد که ادغام اين دو علم مي‌تواند راه‌گشا باشد. به اين ترتيب، حدود اوايل سال 1975 بود که رشته‌ي بيوانفورماتيک با هدف استفاده از تکنيک‌هاي مديريت سيستم‌هاي «داده» در مطالعات بيولوژيک شکل گرفت. با پيشرفت بيوانفورماتيک دخالت ساير رشته‌ها در پيشبردِ کار امري اجتناب ناپذير بود. حجم بالاي اطلاعات و پردازش آ‌‌‌ن‌ها وجود کامپيوترهاي پيشرفته‌تر را مي‌طلبيد. تحليل داده‌ها و نتيجه گيري منطقي از آن‌ها حضور علم آمار را در اين رشته رقم زد. به اين ترتيب علم بيوانفورماتيک به عنوان يک تخصص ميان‌رشته‌اي با ادغام زيست شناسي، رياضيات (بويژه آمار)، علوم کامپيوتر و تکنولوژي اطلاعات ايجاد شد

– پيشرفت علم بيوانفورماتيک

علم بيوانفورماتيک به سرعت در حال رشد است و کاربرد‌هاي فراواني پيدا كرده است تحقيقات انجام شده در اين زمينه به حدي زياد بوده است که اين رشته‌ي 30 ساله، در سال 2000 حدود دو درصد از کل مقالات موجود در Pubmed را به خود اختصاص داد.

– تعامل بيوانفورماتيك با ساير رشته‌ها

پيشرفت بيوانفوماتيک باعث ايجاد ارتباط متقابل ميان اين رشته و ساير رشته‌ها شد؛ به طوري که امروزه اين رشته با بايگاني ، جست‌وجو و نمايش داده‌هاي بيولوژيک، براي آناليز و تفسير داده‌هاي زيستي به کار گرفته مي‌شود.

توسعه‌ي علم بيوانفورماتيک و نياز روزافزون آن به علوم آمار، کامپيوتر، برنامه نويسي و… موجب توسعه‌ي الگوريتم‌ها و برنامه‌هاي رياضي و کامپيوتري در زمينه‌ي بايگاني و جست‌وجو و آناليز داده‌ها و آناليز‌هاي آماري شده است. اين امر خود زمينه‌هاي تحقيقاتي جديدي در هر يک از رشته‌هاي مرتبط ايجاد نموده است.

اطلاعات به دست آمده از تحليل داده‌هاي زيستي توسط علم بيوانفورماتيک، در موارد زير به زيست شناسي كمك مي‌كند:

– يافتن ژن‌ها در ميان توالي‌هاي ژنوميک

– به خط کردن توالي‌ها در بانک‌هاي اطلاعاتي براي يافتن شباهت‌ها و تفاوت‌ها

– پيش‌گويي ساختار و عملکرد محصولات ژن‌ها

– توضيح تعامل ژن‌ با محصولاتش

– يافتن ارتباط فيلوژنتيک ميان ژن‌ها و توالي‌هاي پروتئيني

هم‌چنين نتايج حاصل از مطالعات بيوانفورماتيک در بسياري از زمينه‌هاي ديگر از قبيل مطالعات ژنوميکس، پروتئوميکس، فارماکوژنوميکس(به کارگيري تکنيک‌هاي پروتئوميکس در يافتن هدف داروها)، بيوفيزيک، بيوشيمي و… مورد نياز است. يکي از مهمترين کاربرد‌هاي بيوانفورماتيک در علوم پزشکي است که در اين زمينه به موارد زير مي‌توان اشاره کرد:

– طراحي منطقي داروها

– شناسايي علل ژنتيک بيماري‌ها

– تشخيض بيماري‌ها بر اساس اطلاعات ژنتيک

ضرورت به‌کارگيري بيوانفورماتيک در مطالعات پزشکي تا حدي است که دانشمندان معتقدند بدون استفاده از بيوانفورماتيک تحقيقات دارويي و زيست شناسي مدرن، متوقف خواهد شد.

– آشنايي با دوره‌هاي دانشگاهي بيوانفورماتيک

بر اس ا س آخرين اطلاعات درج شده در سپتامبر 2006، 241 مرکز دانشگاهي در دنيا رشته‌ي بيوانفورماتيک را در گرايش‌هاي مختلف ارائه مي‌کنند. با توجه به بين‌شته‌اي بودن بيوانفورماتيک، گروه‌هاي آموزشي مختلف از قبيل علوم کامپيوتر، بيوشيمي، زيست‌ شناسي مولکولي، ميکروبيولوژي، و مهندسي پزشکي مي‌توانند چنين رشته‌اي را راه‌اندازي کنند.

بيوانفورماتيک با نام‌هاي ديگري نيز شناخته مي‌شود از قبيل: زيست شناسي محاسباتي، محاسبات زيستي، انفورماتيك مولكولي، زيست شناسي مولكولي محاسباتي، و فيلوژنتيك مولكولي

اين رشته با عناوين مشابه در سطوح مختلف کارشناسي، کارشناسي ارشد و دکترا در مراکز علمي مختلف دنيا ارائه شده است. در اين‌جا به منظور آشنايي بيشتر خوانندگان خلاصه‌اي از سرفصل‌هاي کلي تعيين شده براي اين رشته در مقاطع تحصيلي مختلف ارائه شده است. سرفصل‌هاي ارائه شده عمومي است و طبق نظر دانشکده‌ها‌ي ارائه دهنده، تأکيد روي بعضي از اين زمينه‌ها بيشتر است.

 

رايانه ها و ژن‌ها

هيچگاه بشر در طول تاريخ تا اين حد در برابر فرصت‌ها، چالش‌ها و مخاطرات تكنولوژيكي و اقتصادي در شرف وقوع، مستأصل و درمانده نبوده است. مسير زندگي ما احتمالاً در چند دهه آينده شاهد دگرگوني‌ها و تغييراتي اساسي خواهد بود، تغييراتي كه وسعت و گستره‌ي آن بيش از همه تغييراتي است كه در هزار سال گذشته به وقوع پيوسته است. تا سال 2025، ما و فرزندان‌مان ممكن است در دنيايي زندگي كنيم كه كاملاً با هر آنچه كه بشر در گذشته تجربه كرده متفاوت باشد .

در مدتي كوتاه، شايد تنها با گذشت يك نسل، تعريف ما از حيات و تلقي ما از مفهوم زندگي به نحوي اساسي تغيير پيدا خواهد كرد. تصورات و عقايدي كه براي مدت‌هاي طولانيدرباره‌ي طبيعت ابراز شده، از جمله‌ي «طبيعت و سرشت» انساني‌مان مورد تجديدنظر قرار گرفته مي‌شود. بسياري از آداب و رسوم كهن در مورد رفتارهاي جنسي، توليد مثل، تولد و نقش والدين تا ميزان قابل توجهي به فراموشي سپرده خواهد شد. نه تنها ايده‌هايي چون دموكراسي و برابري احتمالاً شكل و تعبيري تازه به خود خواهد گرفت، بلكه نگاه ما به تعابيري همچون اختيار و پيشرفت نيز به همين وضع گرفتار مي‌شود. مفهوم و تلقي واقعي ما از خويشتن و جامعه تغيير پيدا مي‌كند و وضعيتي همچون حال و هواي دوره‌اي كه رنسانس، اروپاي قرون وسطي را بيش از هفتصد سال پيشدر نورديد بر حاكم خواهد شد .

نيروهاي همسوي بسياري با يكديگر متحد مي‌شوند تا اين روند اجتماعي نوين و نيرومند را خلق كنند. در كانون اين حركت، تحول تكنولوژيكي‌اي وجود دارد كه در تمام طول تاريخ از لحاظ قدرت نوسازي ما، نهادهاي بشري و دنيايي‌مان بي‌مانند بوده است. دانشمندان هم اينك در پي آنند تا حيات را در سطح ژنتيكي بازسازي نمايند. ابزار جديد بيولوژي، فرصت‌هايي را براي شكل بخشيدن به حيات روي زمين به نحوي ديگر فراهم مي‌سازد و اين در حالي است كه بشر در طول هزاره‌ي گذشته تنها انتخاب‌هايي محدود و بازدارنده پيش روي خود داشته است. در برابر ديدگان ما، منظره‌اي جديد و ناشناخته وجود دارد كه چشم‌انداز آن در هزاران آزمايشگاه دانشگاهي، آژانس‌هاي دولتي و شركت‌هاي مختلف در سراسر جهان طراحي شده است. اگر ادعاهايي كه تاكنون در مورد اين دانش نوين به عمل آمده، تنها تا حدي هم تحقق يابد، عواقب پيش روي جامعه و نسل‌هاي آينده احتمالاً بسيار عظيم و گسترده خواهد بود .

در آينده شاهد آن خواهيم بود كه معدودي از شركت‌هاي بين‌المللي، مؤسسه‌هاي تحقيقاتي و دولت‌ها، حق انحصاري تقريباً صد هزار ژني را كه تشكيل‌دهنده‌ي طرح ژنتيك انسان مي‌باشند و نيز حق انحصاري سلول‌ها، اندام‌ها و بافت‌هاي تشكيل‌دهنده‌ي بدن انسان رادر اختيار خواهند گرفت. همچنين اين مؤسسات احتمالاً عهده‌دار حقوق انحصاري مشابهي براي ده‌ها هزار موجود ذره‌بيني، گياهان و حيواناتي مي‌شوند كهدر صورت حصول چنين شرايطي، اين شركت‌ها به قدرتي بي‌سابقه دست خواهند يافت، به نحوي كه مي‌توانند شرايط دلخواه خود را بر زندگي ما و نسل‌هاي بعدي تحميل كنند .

نظام كشاورزي حاكم، خود را در جريان انتقال عظيم در تاريخ جهان خواهد يافت كه در اين گذر، حجم زيادي از گياهان خوراكي و ليفي به شكل كشت بافتي در آزمايشگاه ما رشد خواهند كرد كه هزينه‌ي كشت آنها تنها معادل كسري از كشت اين گونه‌هاي مهم در زمين‌هاي زراعي خواهد بود. تغيير نحوه‌ي كشت طبيعي به كشت در محيط‌هاي آزمايشگاهي و مصنوعي، خبر از وقوع نابودي عصر كشاورزي مي‌دهد كه از حدود ده هزار سال پيش و يا به عبارتي از زمان تحول نوسنگي تا «انقلاب سبز» يعني تا نيمه‌ي قرن بيستم ادامه داشته است. هنگامي كه نظام نوين كشاورزي به معناي هزينه‌هاي كمتر و محصول غذايي بيشتر مي‌باشد، ميليون‌ها كشاورز چهدر جوامع پيشرفته و چه در جوامع در حال رشد، زمين‌ها و مزارع خود را ترك كرده كه نتيجه‌ي آن هرج و مرج اجتماعي بزرگي در تاريخ جهان خواهد بود .

ده‌ها هزار باكتري و ويروس جديد و گياهان و حيوانات با ژن‌هاي پيوندي با اهداف اقتصادي از «زيست‌درماني» گرفته تا توليد سوخت‌هاي جايگزين، در اكوسيستم زمين‌ رها خواهند شد كه رها شدن برخي از اين گونه‌ها، مي‌تواند به بروز هرج و مرج و خساراتي در زيست كره‌ي اين سياره‌ي خاكي بينجامد كه پيامد آن اشاعه‌ي آلودگي ژنتيكي مختل‌كننده و حتي ويرانگري در سراسر جهان خواهد بود .

استفاده‌هاي نظامي از فناوري‌هاي نوين مي‌تواند به همين ميزان تأثيري مخرب بر كره زمين و ساكنان آن داشته باشد. استفاده از اين گونه سلاح‌هاي بيولوژيكي مي‌تواند به تهديدي جدي براي امنيت جهاندر قرن آينده مبدل شود، تهديدي همچون تهديد تسليحات هسته‌اي كه در حال حاضر تهديدي جدي براي جهان كنوني است .

در اين قرن جديد، توليد آزمايشگاهي و كلوني انسان و حيوان رواج پيدا خواهد كرد و براي نخستين بار، همانندسازي در طول تاريخ، جايگزيني براي زاد و ولد طبيعي خواهد شد. حيوانات كلوني كه طبق سفارش ساخته و به صورت انبوه توليد مي‌شوند، مي‌توانند در قالب كارخانه‌هايي شيميايي مورد استفاده قرار گيرند، بدين نحو كه مي‌توان در خون و شير آنها مقادير زيادي از مواد شيميايي و داروهاي با مصارف انساني را با بهايي اندك و به شكل پنهاني توليد نمود. به علاوه، در چنين عصري شاهد توليد انواع حيوانات جديد شيمري در روي زمين خواهيم بود كه از آن جمله مي‌توان به گونه‌هاي پيوندي انسان و حيوان اشاره كرد. به عنوان مثال گونه جانداري كه نيمي از آن انسان و نيم ديگر آن شامپانزه باشد،در چنين عصري به يك واقعيت مبدل خواهد شد. اين گونه‌هاي پيوندي انسان و حيوان نه تنها به ميزان وسيعي به عنوان نمونه‌هاي آزمايشگاهي در تحقيقات پزشكي مورد استفاده قرار خواهند گرفت، بلكه به «اهداكنندگان عضو» در پيوندهاي اعضا مبدل مي‌شوند. توليد مصنوعي و تكثير جانداران آزمايشگاهي، شيمرها و حيوانات پيوندي به معناي پايان حيات وحش و جايگزين شدن جهان « صنعتي ـ زيستي» خواهد بود .

برخي والدين ممكن است بخواهند آبستني فرزندان‌شان در لوله‌هاي آزمايشگاهي صورت پذيرد و دوره‌ي جنيني‌شان نيز در رحم‌هاي مصنوعي و خارج از بدن مادر گذرانده شود تا از يك سو از مشكلات و ناخوشايندي‌هاي دوره‌ي حاملگي رهايي يابند و از سوي ديگر محيطي امن و آشكار فراهم آورند تا بتوانند رشد كودك متولد نشده‌ي خود را كنترل نمايند.در چنين شرايطي است كه مي‌توان تغييرات ژنتيكي را بر روي جنين اعمال نموده و بيماري‌ها و اختلافات مهلك را رفع و ويژگي‌هاي روحي، اخلاقي، هوشي و فيزيكي جنين را تقويت نمود. والدين قادر خواهند بود تا ويژگي‌هاي فرزندان‌شان را خود انتخاب نموده و بدين وسيله به شكلي اساسي، تلقي واقعي از نقش پدر و مادري را تغيير دهند. اين كودكان طبق سفارش ساخته شده، مي‌توانند زمينه‌ساز ظهور تمدن به­نژادي در اين قرن شوند .

ميليون‌ها نفر از مردم مي‌توانند «بازخواني» ژنتيكي جامعي از خود در اختيار داشته باشند كه اين امر اين امكان را براي آنها فراهم مي‌آورد تا آينده بيولوژيكي خود را مورد بررسي قرار دهند. اين اطلاعات ژنتيكي، به مردم اين توان را مي‌بخشد تا وضعيت آينده زندگي خود را با استفاده از شيوه‌هايي كه تا پيش از اين ممكن نبوده است، پيش‌بيني و طراحي نمايند .

در صورت تحقق اين مسأله، مدارس و مراكز آموزشي، كارفرمايان، شركت‌هاي بيمه و دولت‌ها از اين اطلاعات ژنتيكي استفاده مي‌كنند تا بتواننددر تعيين روند آتي تحصيل، چشم‌اندازهاي كاري، تعيين حق بيمه و نيز در تعيين مجوزهاي امنيتي براي افراد استفاده‌ي مطلوب نمايند كه اين امر به تبعيض جدي و خطرناكي مي‌انجامد كه در واقع بر پايه تصوير و نماي ژنتيكي افراد بنا نهاده شده است .

مفاهيمي چون «جامعه‌پذيري» و «برابري» دگرگون خواهند شد. شايسته‌سالاري جاي خود را به زن‌سالاري خواهد داد و علاوه بر افراد، گروه‌هاي قومي و نژادي نيز به طور فزاينده‌اي بر اساس «نوع معرف» يا «گونه ژنتيكي» خود طبقه‌بندي مي‌شوند كه اين امر، زمينه ظهور نظام طبقاتي بيولوژيكي غيررسمي‌اي رادر كشورهاي سراسر جهان هموار مي‌سازد. قرن بيوتكنولوژي اكثر اين تغييرات و حتي مواردي بيش از اين پيش‌بيني‌ها را به زندگي روزمره‌ي ما وارد خواهد نمود و عميقاً خودآگاهي فردي و جمعي آينده تمدن ما نيز و زيست كره را تحت تأثير قرار خواهد داد. از سويي، نگريستن به مزايا و مخاطرات اين مرز غايي تكنولوژي جالب و از سوي ديگر تعمقدر باره‌ي آن مخوف و ترسناك است. هنوز هم به رغم ظرفيت‌هاي مخوف و طبيعت شوم اين تحول خارق‌العاده‌ي تكنولوژيكي، توجه مردم بيشتر به تحول عظيم ديگر قرن بيست و يكم يعني انقلابدر عرصه‌ي كامپيوتر و مخابرات معطوف شده است كه البته اين تحول نيز در شرف تغييراتي است. پس از گذشت بيش از چهل سال حركت در مسيرهاي موازي و دوشادوش يكديگر، هم‌اينك اطلاعات و علوم حياتي در حال پيوند خوردن با يكديگر مي‌باشند تا نيروي اقتصادي و تكنولوژيكي واحدي را شكل دهند. امروزه از كامپيوتر در مقياس وسيع در جهت رمزگشايي، اداره و نظم بخشيدن به اطلاعات عظيم ژنتيكي‌اي كه به منزله‌ي منابع خام اقتصاد در حال تكوين بيوتكنولوژي است استفاده مي‌شود .

دانشمنداني كه در عرصه‌ي جديد بيوانفورماتيك به فعاليت مشغولند، انتقال اطلاعات ژنتيكي حاصل از ميليون‌ها سال تكامل را پيشه خود ساخته تا بدين وسيله نوع جديد و نيرومندي از «بانك اطلاعات بيوتكنولوژي» را به وجود آورند. محققان از اين اطلاعات غني جمع‌آوري شده به منظور نوساختن جهان طبيعي بهره‌برداري مي‌كنند .

پيوند رايانه و ژن‌ها براي هميشه واقعيت‌هاي بشريت را در ژرف‌ترين سطح تجربه‌ي بشري تغيير مي‌دهد. به منظور درك چنين جنايتي كه در عرصه تمدن بشري در حال وقوع است، مهم‌ترين مسأله آن است تا گامي به عقب برداشته و فهمي بهتر از طبيعت واقعي‌اي كه خود محصول تغييرات متعددي بوده و هم اينك نيزدر حول و حوش ما در حال تغيير است، به دست آوريم و بدين نحو است كه مي‌توانيم اين دوره‌ي پرمخاطره را پشت سر گذاشته و با دركي مناسب وارد قرن جديد شويم. ما هم اينك در گير و دار يكي از عظيم‌ترين تحولات در تاريخ جهان هستيم. در پيش روي ما گذر از يك دوران عظيم اقتصادي و ظهور و بروز آلام و گرفتاري‌هايي ديگر قرار دارد .

[Top]

 

از عصر اطلاعات تا عصر مولكول

منبع: تدبير

تحول پرشتاب و فزاينده فناوري، سه جامعه را از هم تفكيك كرده است :

جامعه صنعتي، اطلاعاتي و مولكولي. جامعه (صنعتي) حدود سال 1800 ميلادي در كشورهاي غربي شكل گرفت و دوران تكوين، رشد، بلوغ و افول خود را پشت سر گذاشت. عصر اطلاعات عمدتاً بر رايانه و ارتباطات شبكه اي متمركز بوده كه حدود سال 1950 وارد مرحله رشد سريع خود شد.در عصر مولكولي بيوتكنولوژي، نانوتكنولوژي و علم مواد موضوعهاي محوري را تشكيل مي دهد و هنوز در مرحله تكوين به سر مي برد. درست همان طور كه فناوري اطلاعات به دنبال عصر صنعتي به وجود آمد، فناوري مولكولي نيز پس از عصر اطلاعات شكل مي گيرد .

هر روز هرچه بيشتر شاهد محو مرزها و ديواره هاي ظريف تفاوتها هستيم. علوم فيزيك، شيمي و بيولوژي در حال آميخته شدن هستند. همان گونه كه در فناوري نيز مرزهاي بين بيوتكنولوژي و فناوري اطلاعات از ميان برداشته مي شود .

بعضي از صاحبنظران معتقدند كه بيولوژي در حال تبديل به علوم رايانه اي است در حالي كه گروه ديگر معتقدند فناوري اطلاعات در حال انطباق با خصوصيات سيستم هاي بيولوژيك است. فراتر از آن ما سرآغاز راهي هستيم كه نشانگر شكل گيــري مرزهاي موجود بين سيستم هاي تكنولوژيك و بيولوژيك است .

به دنبال شكل گيري و اوج گيري جامعه اطلاعاتي پس از جنگ جهاني دوم، دو مسئله ديگر نيز توجه همگان را به خود جلب كرد: نخست پيدايش جنگ سرد كه بخش دفاعي را بر مي انگيخت تا به عنوان موتور متحرك پيش بيني فناوري عمل كند و دوم حساسيتدر عمليات و تحليل سيستم ها بود. دهه هاي 50 و 60 تحولات بسياري را در ابزارهاي پيش بيني ايالات متحده كه عبارتند از بـــــرون يابي جهت دار، منحني هاي رشد، شاخص راهنما، روش دلفي، درخت ارتباط، سناريو و تحليل نياز است، ملاحظه مي كنيم .

از سال 1970 اين نظم شروع به تغيير كرد .
الف – جنگ سرد خاتمه يافت و محدوديت سيستم هاي تحليلي پايان گرفت. بخش خصوصي غيرنظامي نيز نقش گسترده تري را در تحقيقات برعهده گرفت. در اين رابطه بايد به اين نكته اشاره كرد كه تمايز فرهنگي برجسته اي بين امريكا و آسياي شرقي به چشم مي خورد. در ايالات متحده سياستهاي صنعتي در بخشهاي دولتي كم اهميت شمرده مي شد در حالي كه در بقيه نقاط (ام آي تي اي در كشور ژاپن) ابزاري موثر به نظر مي رسيد. اين تفاوت را در اينجا با مثالي مشخص مي كنيم :

گسترش پروژه هايي باانگيزه آينده نگري ملي، در اروپا و كشور ژاپن و نه در ايالات متحده. فقدان پشتيباني از سوي اداره تشخيص فناوري در ايالات متحده .

نتيجه اين اقدامات آن شد كه اروپا و شرق دور، گامهاي موثري را در جهت شكل گيري مفاهيم مرتبط با آينده نگري برداشتند. برخي از شركتهاي آمريكايي نيز اقدامات مشابهي را به عنوان بخشي از برنامه خود در دهه هاي پيشين انجام داده بودند، اما اين كار تنها يكي از اولويتها بود و هيچ گاه به صورت گسترده توسعه نيافت .

ب – افزايش حيرت انگيز قدرت رايانه، تحليل و دقت سيستم ها را دوچندان مي كرد: رايانه به عنوان ابزاري آزمايشگاهي در اختيار محققان قرار گرفت .
يكي از اين نمونه ها تاسيس بخش »كامپلكسي ساينس« توسط موسسه »سانتا في« بود. اين موسسه در سال 1984 به وجود آمد. در طول دو دهه گذشته اين اقدام، ديدگاههاي جديد و حيرت انگيزي را وارد حوزه سيستم ها كرد كه ما امروز با آنها درگير هستيم. نظير سيستم هاي چندگانه، پتانسيل دار و سيستم هاي انطباقي. حوزه هاي موجود براي آنها (پايدار، برخوردار از نوسانهاي پايداري، متغير اما با محدوده هاي قابل پيش بيني و همين طور ناپايدار) است. تغيير اين سيستم ها با جهتي از پايين به بالا و سازمانهاي خودگردان از سطح ساده تا پيچيده نشان مي دهد، بسيار مرتبط با پيش بيني هستند.در عصر بعدي فناوري :
1 – تشخيص دقيق حدود واقعي پيش بيني؛ 2 – توانايي در كاربري رايانه با هدف مدل سازي رايانه اي گسترده به
منظور شبيه سازي رفتار سيستم هاي انطباقي همچنين تحليل و پژوهش داده در مقياس وسيع بود .
علاوه بر آن در سال 1984 بعد ديگري از سيستم هاي پيچيده عصر فناوري اطلاعات را شاهد بوديم: ميزان پيچيدگي مديريت در سيستم هايي كه برخوردار از تعاملات چندگانه هستند دو چندان مي گردد. اين پيچيدگي فزاينده نيازمند كنترل مركزي است، اما تمركززدايي همدر تعاملات پيچيده خود از اولويت برخوردار است .
غلبه بر محدوديتهاي ذاتي
فهم محدوديتهاي ذاتي سيستم هاي انطباقي، اولين درس است. تغييرات زياد فناوري مي تواند توازن ميان حوزه هاي پــايداري و ناپايداري، همچنين رشد قابل پيش بيني و غيرقابل پيش بيني را دچار نوسان سازد. اين موارد عمده دلايل شناخت بهتر فناوريهاي شكست خورده و يا حذف شده هستند. (تاثير پروانه اي ).

اين تاثير مي تواند بر مديريت، خصوصاً بسيار ژرف تر باشد. انطباق مستمر در مقابل تغيير براي دستيابي به موفقيت لازم بوده و از طرف ديگر نيازمند نظارتي عاري از تعصب، غيرقابل پيش بيني و محيطي دارد. براي مثال مفهوم سازمانهاي بااعتبار بالا رادر نظر بگيريد. اين گونه سازمانها مثال بسيار مناسبي از سازمانهاي چندگانه است كه از مصيبتهايي كه قبلاً ذكر شد بيشترين آسيب را مي بينند. چنان سازمانهايي را باتوجه به تواناييشاندر تغيير سريع از وضعيت عمودي (سلسله مراتبي) به وضعيت افقي (مسطح) تشخيص مي دهيم . باتكيه بر قوانين ساده و توجه به سازمانهاي خودگردان كه جهتي از پايين به بالا دارند به جاي طرحهاي از بالا به پايين امكانات لازم را براي انطباق با محيط دايماًدر حال تغيير فراهم مي آوريم .

در مديريت، زمان فراتر از مكان حائز اهميت است. در حال حاضر، دنيا به صورت دهكده جهاني درآمده و از طريق جهاني سازي و تمركز همزمان بر دو بعد فرهنگي و سازماني همچنيــــن حوزه اقتصادي پيش مي رود. اگر زمان را به عنوان كليد اصلي، حساسيت را رهيافتي دايمي و برتردر نظر آوريم، مديريت داده رايانه اي و شبكه سازي يك نرم افزار خواهند شد. مي توانيم اين تغييرات را در مديريت جنگ عراق به عنوان شاهد در نظر بگيريم .

به اين شكل كه فرماندهان خطوط مقدم جنگ از حقوق ذيل برخوردارند :
– دريافت مستمر اطلاعات دقيق و به روز در مورد نيروهاي خودي و دشمن؛
– پاسخ سريع نسبت به شرايط در حال تغيير؛
– اطلاع دقيق از زمان انجام حمله هاي هوايي و يا سيستم هايي با قابليت هدايت گري مجدد در مورد سلاحها و اطلاعات جديد در ظرف فقط چنددقيقه؛
– برخورداري از تحليل نظارت بر داده ها كه در مراكز تخصصي ايالات متحده تهيه شده است. اين مراكز 6300 مايل فاصله داشتند و نتايج مربوطه را در منطقه و در ظرف چنددقيقه دريافت مي كردند؛
– برخـــورداري از امكان مذاكره از طريق تلفن هاي همراه با فرماندهان دشمن .
اين گونه عمليات موثر به همراه بهره گيري از الگوي سلسله مراتبي مسطح همين طور نيروهاي گوش به فرمان و كاربري پرشتاب فناوري نانو و ديگر فناوريهاي همسطح مولكولي مديريت و عمليات رادر بخش نظامي دچار تحـــول ساخته است. مثلاً شبكه انعطاف پذير ريز سنسورها سيستم هاي منسجمي را به وجود خواهد آورد كه مي تواند به صورت همزمان هم كار نظارت را انجام دهد و هم ضدحمله براي حملات شيميايي باشد .

نمونه هاي اخير، اولويت زمان بر مكان را نشان مي دهد كه با كاربرد آن، مي توانيم تغييرات گسترده اي را در مديريت به وجود آوريم .

شبيه سازي رايانه اي سيستم هاي انطباقي
براي شبيه سازي رفتارسيستم هاي انطباقي از مدل سازي رايانه اي استفاده كنيم. اين تــــوانمندي در سالهاي اخير رشد شگفت انگيزي داشته است. ماشينهاي خودكار سلولي و محاسبات عددي ژنتيك دو ابزاري هستند كه امروزه به صورتهاي مختلف در اين امر كاربرد دارند. اين مدل سازي به تركيب كاربري جمعيتهاي نامتجانس عامل، قوانين ساده، محيط (مانند توزيع منابع)، تعاملات و بازخورد كه براساس اطلاعات موجود براي هر عامل فراهــــم آمده است، مي پردازد. مقاله ايدر سال 1999 در مجله »تي.اف.اس.سي« در رابطه بـــــا رشد سيستم هاي انطباقي از مراحل اوليه رشد چاپ شد كه از طريق شبيه سازي رايانه اي ايجاد شده بود. اين مقاله همچنين به ارايه شيوه هاي متعددي مي پرداخت و بيانگر نظراتيدر رابطه با برنامه ريزي و مديريت فناوري بود .

كاربري اين اطلاعات در جهت شبيه سازي خلاقيت از طريق تغييردادن يك سيستم راكد و ثابت به يك سيستم مغشوش (دگرگوني خلاق، بررسي وجود تناسب بين تمركزگرايي و تمركززدايـــــي و مابين جهاني سازي و منطقه سازي است .

از آن زمان به بعد در » تي.اف.اس.سي« مقاله هاي فراواني با موضوع به كارگيري ماشين هاي شبيه ساز خودكار سلولي نوآورانه، همين طور با موضوع مدل سازي ساده عامل به عنوان يك اپيدمي، به چاپ رسيد.در كار جديدي كه توسط »گولدن برگ« انجام شد از مدل ماشين خودكار سلولي براي شناخت حيات مجدد نوآوريهاي خاموش بهره جسته است . علاوه بر آن و طبق نظر »كــوف من« شبيه سازي رايانه اي عاملي براي انجام بررسي مقايسه اي بين تحول فناورانه و بيولوژيك است .

در حال حاضر، رايانه همچنين قادر است تا بر محدوديتها غلبه كند و از اين طريق امكان پيش بيني فراهم شود .

اين پروسه در برگيرنده الف: مدل سازي اكتشافي رايانه اي در جهت خلق سناريوهاي كلي مـــربوط به آينده است و ب : تجسم رايانه اي و مراحل تحقيقي به منظور استخراج اطلاعات از اين كليات كه براي وزن دهي به گزينه هاي انتخابي ودر نتيجه تصميم گيري صحيح به كار مي رود. ما حتي مي توانيم با كمك آن تازه ها را در فناوري معرفي كرده و تاثير آنها را ارزيابي كنيم .

در كليه موارد بالا از رايانه براي حل پيچيدگي اين سيستم ها استفاده كرده و شرايط عدم اطمينان را بااستفاده از روشهايي كه بيشتر شبيه به معجزه است برطرف مي سازيم. اين توانمندي بايد بتواند ما را به سمت پيش بيني و آينده نگري سوق دهد .

تحقيق در مورد داده ها
علاوه بر مدل سازي سيستم هاي انطباقي مي توانيم به تحقيقات گسترده اي كه در زمينه داده انجام شده، مراجعه كنيم. ما مي توانيم از طريق روند ثبت اختراع و يا تهيه مقاله براي مجلات به كشف فناوريها و مطالب مرتبط با آندر ميان دنيايي با هجوم فناوريهاي متفاوت بپردازيم .
مي توانيم اين كار را با كمك تحليل منابع رايانه اي شده با حجم زياد براي تعيين جهت حركت و نقاطي كه براي علم فرصت تلقي مي شود تهيه كنيم .
براي مثال، در نظر بگيريد تحول به سطح ميكرو، به سمت كاهش نقش انسان و حركت به سمت حوزه هاي پويش گــــرا و نظارت پذير را. اين الگوها بــــاعث ايجاد »خطوط تحول « شده و لـــذا با پيشرفت آن نظارت پذيري خطي را خواهيم داشت كه برخوردار از چهار مرحله است. از سيستم هاي غيرقابل كنترل شروع شده و به سمت سيستم هاي نيمه كنترل شده و خــــود كنترل كننــــده پيش مي رود. اين روند كه به صــــورت اختصار »تريز « (TRIZ) ناميده مي شود، مفاهيم جديدي را براي نسل بعدي سيستم هاي فناورانه شكل مي دهد .

حال (TRIZ) خود با بررسي يك پايگاه داده اختراع (پتنت) بسيار گسترده به وجود آمد، در علم شيمي تركيبي، ما به تحقيق پيرامون يك نظم مولكولي بسيار گسترده به منظور دستيابي به تركيباتي كه برخوردار از ويژگيهاي دلخواه ما هستند، مي پردازيم. مكانيسم هاي تحقيقدر رابطه با ژن ها و پروتئين ها نيازمند انجام بررسي به منظور دستيابي به نحوه قرار گرفتن آنها را در حجم زياد مشخص مي سازند. پروژه ژنوم انساني، بانك داده ها را به وجود آورده بيش از 30 هزار ژن، كه محيطهاي احاطه كننده پروتئين انسان را مشـــــخص مي كند و نشانگر تركيب كلي ميليونها پروتئيني مي شود كهدر بدن انسان وجود دارد. شركتهاي بيوتكنولوژي و داروســـازي توانسته اند به تعيين نقش اصلي رايانه در اين حوزه بپردازند. در حال حاضر كليه تراشه هاي كاملاً ژنوم براي دانشمندان اين امكان را فراهم كرده اند تا تمامي ژن هاي آدمي را در يك بافت انساني نمونه به صورت فوري اسكن كنند. ژنوميك و پروتئوميكس ها حوزه هاي اصلي فعاليت را تشكيل مي دهند .

عصر فناوري مولكولي
وجه مشخصه اين عصر با تاكيد بر مقياس مولكولي، مقدمه نانوتكنولوژي، بيوتكنولوژي و علم مواد است. ما در اين وادي به موضوعهاي ذيل خواهيم پرداخت :

خود مونتاژي در سطح مولكولي و يا كارخانجات مولكولي برنامه ريزي شده، براي مثـال ايجاد كريستال هاي فوتونيك براي ذخيره سازي داده و يا تبديل ميكروپروسسورهاي كم قيمت و پرظرفيت .

تركيب جديد ژنتيك و برنامه ريزي مجدد مولكولي كه از ژن هاي طبيعي براي ايجاد مولكولهاي جديد و بهبود يافته در جهت تامين نيازمنديهاي متعدد به كار مي روند .

سلولهاي گونه جنيني كه مي توانند داروها را طوري بسازند تا اين داروها به مبارزه با بيماريهاي تهديدكننده زندگي افراد مقابله كنند .
ژنوميك هاي دارويي و تغذيه اي كه ارتباط ژن ها با رژيم غذايي و عكس العمل نسبت به داروها را شكل مي دهند و در نتيجه باعث بهبود زندگي انسان مي شوند .

عصر فناوري مولكولي بسياري از مفاهيم را از تحول بيولوژيك انطباق مي دهد مانند سازمانهاي خودگردان با جهتي از پايين به بالا، اضطرار، تواناييدر انطباق يافتن، قوانين ساده، كدها و قرارگرفتن به صورت خودكار در سطح مولكولي. ما مي توانيم بااستفاده از الگوهاي تحول بيولوژيك طبيعي، تحول را در عصر فناوري مولكولي پيش بيني كنيم. ابزارهاي جديد مثل الگوريتم هاي ژنتيك، شبكه ها و برنامه ريزي مولكولي مي تواند نمونه هايي از اين عصر باشند .

تاكيد بر بيولوژي، ما را ترغيب مي كند تا به نقشه هاي كتاب »كستي« به نام »در جستجوي ثبات« مراجعه كنيم: طبق نظر دانشمندان درباره حوزه هاي دانش متعلق به آينده، دو بعد كلي وجود دارد. توانمندي در انطباق و توانمندي در پيش بيني. هم بيولوژي اكتشافي و هم تكويني در قابليت انجام پيش بيني شمرده مي شوند. (باوجود اينكه قبلاً در قابليت اكتشافي جايگاه خوبي داشت). ما هم مثل پيشكسوتان علم بيولوژي ممكن است به اين نكته برخورد كنيم كه قابليت پيش بيني در تحول فناوري در مقايسه با قابليت اكتشافي كاملاً ناكارآمد است .

مي توانيم اين طور نتيجه گيري كنيم كه تاثير همگرايي اطلاعات و مولكــــولي در پيش بيني، به شكلي است كه آينده نگري و برنامه ريزي را در مقابل تغييرات شديد قـرار مي دهد .

الف – تبديل پيش بيني فناوري به پيش بيني علمي: بــا تاكيد بر مقياس مولكولي مشخص مي شود كه زماني مي توانيم پيش بيني علمي را انجام دهيم كهدر سطح علوم پايه كار كنيم. اين كار بسيار مشكل تر از پيش بيني علمي است. بخش اعظم علم تحقيقات پايه بوده و بيشتر مرتبط با تحقيقات كاربردي است تا نتايج بديل و دقيق. تحقيقات پايه به شكل زير است :

تحقيقات پايه آن دسته از تحقيقاتي است كه به سمت افزايش دانش در علم گرايش داشته و هدف اصلي محقق، دستيابي به دانشي كاملتر و يا درك موضوع مورد مطالعه است .

منبع اصلي اطلاعات در تحقيقات، انتشار مقاله در ژورنال است. در طول دوره جنگ سرد تحليل چنان نشرياتي از طرف آژانس هاي اطلاعاتي به منظور پيش بيني پيشرفتهاي فناورانه دشمن به كار رفته است. خصوصاً توقف نشردر حوزه هاي خاص احتمالاً نشانگر اين مطلب است كه اين تحقيقات به سمت تكوين يافتن سيستم و تقاضا رهنمون مي شود .

ب – تغيير پيش بيني اكتشافي به اصولـــي: پيش بيني هميشه دو بخش فرايندي مجزا داشته است: الف. شروع آن از قابليت فناوري بـــرون ياب گذشته (مي تواند باشد) و پس از آن رسيدن به وضعيت برون يابي. مرحله كار از نقطه تعيين يك نيازدر آينده آغاز و سپس به تعيين روشهــــاي چگونگي دستيابي به آن مي‌‌‌‌‌ پردازد .

سيستم دفاعي موشك بالستيك زماني به عنوان يك نياز اوليه مطرح شد كه قابليت ساخت آن بسيار محدود به نظر مي رسيد. هميـــــشه بايد تعاملي تنگاتنگ بين آنچه مي توان انجام داد و آنچه بايد انجام شود«در ميان روشهاي اكتشافي و اصولي وجود داشته باشد .

تبديل پيش بيني به وضعيت انطباق سريع و انجام يك برنامه ريزي مستحكم: قبلاً اشاره كرديم كه تناسب مرتبط بين دوره هاي رشد پايدار و اغتشاش ممكن است به سمت ناپايداري منحرف شود و اين مسئله اصولاً پيش بيني را دچار ترديد مي كند. باتوجه به نكات مذكوردر ايجاد تحول در يك سيســــتم طبيعي در مي يابيم كه با كاهش اتكا به پيش بيني، سيستم مي تواند از طريق قابليت انطباق يك سيستم بزرگتر، تعديل شود. در بخش نظامي شاهد بوديم كه چطور نظــارت سرپرستي، حساسيت، انسجام سازمانهاي خــــودگردان انعطاف پذير (گروهي) و ايجاد يك توازن مناسب بين تمركزگرايي و تمركززدايي مي تواند باعث انطباق موثر و سريع شود. سازمانهاي موفق بايد برخوردار از ويژگيهاي مشابهدر داخل باشند. اين مطلب بدان معنا است كه به انطباق مديريتي نيــــاز است كه بي سابقه و جديد باشد. تحول فناورانه بسيار فراتر از تحول بيولوژيك به پيش مي رود.در اغلب موارد شرايط عدم اطمينان پيش مي آيد و استراتژي نه فقط برتر بلكه بايد قوي تر باشد. دسترسي دايم به اطلاعات، ظرفيت رايانه، ارتباطات جهاني و تحول با روندي از پايين به بالا همگي قابليت انطباق را تسهيل مي كنند. براي مثال، قوانين حل مسئله و خطوط تحول فني را مي توان براي تشخيص تركيبات جديد و ممكن آزمود و مي توان آن رادر سطح مولكولي توليد كرد. چنين اكتشافـاتي در سيستم هاي اجتماعي با الگويي مشابه با سيستم هاي عامل آزمايش شده و بدين طريق به ارزيابي مقدار ريزش و تاثير آنها پرداخت. پايگاههاي داده رايانه اي را مي توان به منظور آگاه سازي مديران از توليدات نو و فرصتهاي جديد به كار برد . همچنين شكستها را نيزدر اسرع وقت روشن سازد. رفتار سريع آنهــــا مي تواند درهاي جديدي را بگشايد و امكان ايجاد اصلاحات فرايند را امكان پذير ساخته و بدين شكل مديريت را قادر سازد تا روشهاي جديد را در پيش بگيرد .

براي دوره هاي بلندمدت، مديريت ابزار لازم را براي برنامه ريزي جايگزين و براساس پيش بيني هاي احتمالي به همراه طرح يك استراتژي قوي براساس تعاملات موثر با مجموعه سناريوهايي تهيه مي كند كه با ابررايانه ها انجام مي شود.در نتيجه ناتواني در پيش بيني شاخه هاي مختلف تحولات فناوري قرن بيست و يكم نيازمند بازداري اقدامات اثربخش ندارد .
اين اشارات خود شاهد گوياي اين مطلب هستند كه: اطلاعــات و فناوريهاي مولكولي مي تواند به خوبي به ايجاد تحول در روند نوآوري و نه تنها به انتقال نقش پيش بيني پرداخته بلكه روند آينده نگري و برنامه ريزي را نيز پشت سر گذارد و اما تحول هدايت شده تكنولوژيك به راستي مي تواند به يك مفهوم كاملاً جديد دست يابد .
منابع

1 – C. MEYER, S. DAVIS, IT’S ALIVE: THE COMING CONVERGENCE OF INFORMATION, BIOLOGY, AND BUSINESS, CROWN BUSINESS, NEW YORK , 2003.
2 – H.A. LINSTONE, DECISION MAKING FOR TECHNOLOGY EXECUTIVES, ARTECH HOUSE, NORWOOD , MA , 1999.
3 – C. PERROW, NORMAL ACCIDENTS: LIVING WITH HIGH-RISK TECHNOLOGIES, BASIC BOOKS, NEW YORK , 1984.
4 – D.A. SAMUELSON, THE NETWAR IN IRAQ , ORMS TODAY (2003 JUNE) 20-26. 5 – NEW YORK TIMES (2003 APRIL 8) C2.