محاسبات شگفت‌انگیزی که آینده بشریت را رقم خواهند زد

اگر به سایت‌های معتبر داخلی و خارجی نگاهی داشته باشید، مشاهده می‌کنید که طیف گسترده‌ای از آن‌ها اعلام کرده‌اند که محاسبات مبتنی بر کلاود تغییرات بنیادینی به وجود خواهند آورد. اما نکته‌ای که بی مناسبت نیست در این مقاله به آن اشاره کنیم این است که در کنار کلاود، محاسبات دیگری نیز وجود دارند که بر روند زندگی ما تاثیر خواهند گذاشت. ما در این مقاله به معرفی تعدادی از آن‌ها می‌پردازیم.

محاسبات زیستی (Bio computing)

سامانه‌های زیست‌رایانه‌ای، از مولکول‌ها (DNA) و پروتین‌ها برای انجام محاسبات، ذخیره‌سازی، بازیابی و پردازش داده‌ها استفاده می‌کنند. اما توسعه تجاری زیست‌رایانه‌ها زمانی عملیاتی خواهد شد که دانش زیست‌نانوفناوری پیشرفت‌های قابل توجهی را تجربه کند. مدل‌های محاسباتی زیستی هدف‌شان ساختمند کردن گونه خاصی از برنامه‌ها در قالب برنامه‌های کاربردی است. محاسبات‌ زیستی به درک بهتر ما از زندگی و ریشه‌یابی علت این‌که چرا مولکول‌ها باعث بروز بیماری‌ها می‌شوند، کمک خواهد کرد. هر چند انتظار نمی‌رود حداقل در یک دهه آینده شاهد تجاری شدن این مدل محاسبات باشیم. البته دانشمندان به دستاوردهای مهمی در این زمینه رسیده‌اند. یاکوف بننسون زیست‌شناس مؤسسه زوریخ با همکاری پژوهشگران موسسه MIT موفق شدند پروژه‌ ساخت مدار مصنوعی چند ژنی را با موفقیت به سرانجام برسانند. در این پروژه زیست‌رایانه موفق شد سلول‌های سرطانی را شناسایی کرده و آن‌ها را از میان بردارد. بدون آن‌که به سلول‌های سالم آسیبی وارد نکند.

محاسبات همراه (Mobile Computing)

در محاسبات همراه، اجزاء محاسباتی کوچک بوده و ارتباط میان منابع مختلف بر مبنای فناوری‌های بی‌سیم انجام می‌شود. امروزه نوع خاصی از ارتباطات همراه که همان برنامه‌های صوتی هستند در سراسر جهان به وفور مورد استفاده قرار می‌گیرند. به‌طوری‌که هر روزه بر تعداد مشترکان شبکه‌های سلولی افزوده می‌شود. شکلی از این فناوری به توانایی ارسال و دریافت داده‌ها در سراسر شبکه‌های سلولی مختلف با استفاده از اسمارت‌فون اشاره دارد. به‌طور مثال، تماس ویدیویی یا ویدیوکنفرانس یکی از مهم‌ترین دستاوردهای این‌گونه محاسبات به شمار می‌روند که اغلب مردم ترجیح می‌دهند به جای آن‌که یک تماس صوتی عادی را با استفاده از تلفن‌همراه خود برقرار کنند، از این مدل محاسبات استفاده کنند. برنامه‌های مبتنی بر این‌گونه محاسبات به سرعت در حال پیشرفت هستند. این فناوری به کاربر اجازه می‌دهد از راه دور داده‌ها را از مکانی به مکان دیگر انتقال دهد. در مجموع رایانش همراه بر تعامل انسان و کامپیوتر (human–computer interaction)) تاکید دارد.

محاسبات کوانتومی (Quantum Computing)

تولیدکنندگان سامانه‌های محاسباتی اعلام کرده‌اند: « محدودیت‌ها در ارتباط با جای دادن ترازیستورهای بیشتر در ابعاد کوچک‌تر هر روزه پدیدارتر می‌شود. به طوری که این محدودیت‌ها باعث شده است تا زنگ خطر برای قانون مور که اعلام می‌دارد قدرت پردازشی هر 18 ماه یکبار دو برابر می‌شود به صدا در آید. دانشمندان راهکار محاسبات کوانتومی را برای حل این مشکل پیشنهاد کرده‌اند. این راه‌حل که بر مبنای فیزیک کوانتومی کار می‌کند، در لایه‌های زیرین خود بر مبنای قوانین حاکم بر دنیای اتم‌ها کار می‌کند. کامپیوترهای کوانتومی میلیون‌ها بار سریع‌تر از قدرتمندترین ابرکامپیوترهای امروزی کار می‌کنند. به دلیل این‌که محاسبات کوانتومی به‌طور بنیادی متفاوت از فناوری‌های رایج هستند و نمونه‌های اولیه‌ ساخته شده از این کامپیوترها در آغاز راه خود قرار دارند، در نتیجه نمی‌توان تاریخ دقیقی در ارتباط با جایگزین کردن این کامپیوترها با کامپیوترهای سیلیکون محور ارائه کرد.

محاسبات نوری (Optical computing)

سامانه‌های محاسباتی نوری بر مبنای فوتون‌هایی کار می‌کنند که توسط یک نور قابل رؤیت، پرتوهای مادون قرمز، لیزر و دیودها به جای جریان الکتریسته برای انجام محاسبات دیجیتال استفاده می‌کنند. یک جریان الکتریکی چیزی در حدود 10 درصد سرعت نور را در اختیار دارد. این محدودیت سرعت باعث شده است تا نرخ تبادل داده‌ها در مسافت‌های طولانی با مشکلاتی روبرو شوند. مشکلاتی که زمینه‌ساز تکمیل و پیشرفت فیبرهای نوری شده‌اند. با استفاده از یکسری ویژگی‌های نمایان و شبکه‌های IR در یک دستگاه، می‌توان کامپیوتری را طراحی کرد که بر پایه این فناوری بتواند عملیات محاسباتی را ده‌ها بار سریع‌تر از یک کامپیوتر الکترونیکی معمولی انجام دهد. کامپیوترهای مدرن امروزی بر پایه ترازیستورها کار می‌کنند. برای جایگزین کردن مؤلفه الکتریکی با نمونه مشابه نوری آن‌ها به ترازیستورهای نوری نیاز است که توانایی سوییچ کردن به سیگنال‌های نوری را داشته باشند. مهم‌ترین چالشی که در این زمینه وجود دارد به ضریب شکست نور باز می‌گردد.

محاسبات نانو (Nano Computing)

نانومحاسبات اشاره به سامانه‌های محاسباتی دارند که مؤلفه‌های آن در مقیاس نانو ساخته می‌شوند. در آینده این احتمال وجود دارد که ترانزیستورهای نانوتیوب‌ کربنی جایگزین ترانزیستورهای سیلیکونی امروزی شوند. تحقق موفقیت‌آمیز نانوکامپیوترها بستگی به ابعاد و یکپارچه شدن این نانوتیوب‌ها دارد. اندازه یکی از مشکلات پیش روی این فناوری است. مشکل دیگر در ارتباط با ادغام‌سازی این مؤلفه‌ها است. همچنین تولید الگوهای پیچیده دلخواه ممکن است به لحاظ اقتصادی مقرون به صرف نباشد. محققان در تلاش هستند تا بر این مشکلات فائق آمده و نمونه واقعی سامانه‌های مبتنی بر نانومحاسبات را طراحی کنند.