نقش کلیدی کامپیوترها در پژوهش که نمی توان از آنها چشم پوشی کرد

امروزه کامپیوترها نقش مهمی در هر زمینه ای از پژوهش علمی، از مهندسی ژنتیک گرفته تا پژوهش فیزیک نجومی، دارند. این مقاله مروری خلاصه بر نقشی است که کامپیوترها در تحقیق و پژوهش ایفا می کنند و روش هایی که با آن به حل اسرار و معماهای علمی مختلف کمک می کنند.
با این که کامپیوترها هنوز از نهایت ایده آل توانایی تفکر برای خودشان، به عنوان ماشین های هوشمند مصنوعی دور هستند اما نیروی بی‏رحم توانایی آنها برای محاسبه و پردازش اطلاعات با سرعت های شگفت انگیز و فوق العاده، به پژوهش در هر زمینه ای از تلاش انسانی قدرت می دهد. در واقع کامپیوترها روشی را که با آن اطلاعات و یا به طور دقیق‏تر دانش، در دنیا منتشر می شد از طریق اینترنت تغییر داده‏اند و از این طریق است که من در حال حاضر با شما ارتباط برقرار کرده‏ام. در این مقاله، من نقش کامپیوترها در زمینه های تحقیق و پژوهش را پر رنگ‏تر کرده‏ام که در آنجا برای غلبه بر افق های جهل و نادانی که هنوز وجود دارند کار می کنند.
اولین کامپیوترهایی که ایجاد شدند ماشین حساب های صرف بودند که توانایی انجام عملیات حساب ساده را داشتند. پیشرفت در زمینه ی الکترونیک و گسترش لامپ خلأ بر اساس ترانزیستورها و ابداع دروازه های منطق دیجیتالی باعث طراحی و ایجاد اولین کامپیوتر دیجیتالی شد که می توانست عملیات منطقی پیشرفته‏تر را انجام دهد.
ماشین های اولیه، کل ساختمان چند طبقه را اشغال می کردند و با استفاده از کارت پانچ اجرا می شدند. تمام اینها بعد از گسترش و توسعه ی نیمه هادی ها بر اساس ترانزیستورهایی که منجر به کوچک سازی شدید مدارهای مجتمع شدند، تغییر کردند که در نتیجه طراحی و توسعه ی اولین کامپیوترهای شخصی را ممکن ساختند.
از آن پس، تکنولوژی کامپیوتر با فراز و نشیب هایی رشد کرده است تا قدرت محاسباتی شدید را به دستان انسان معمولی بیاورد. امروزه کامپیوترها با داشتن کاربرد در هر زمینه ای از تلاش انسانی، در همه جا حاضر و موجود هستند. اما در هیچ زمینه ای به اندازه ی پژوهش علمی، کامپیوترها سهم ندارند. از پیش بینی آب و هوا گرفته تا اجرای شبیه سازی های فیزیک نجومی، کامپیوترها ابزار تحلیلی اصلی دانشمندان در حل اسرار و معماهای طبیعت هستند.

نقش کامپیوترها در تحقیق و پژوهش علمی :

حقیقتاً ممکن نیست که گستره ی کلی کاربرد کامپیوترها در تحقیق و پژوهش علمی را مشخص کرد. در اینجا مرور کلی بر نقش کامپیوترها در تحقیق و پژوهش علمی آورده شده است که من چهار تا از مهم‏ترین کاربردهای آنها را مورد بحث قرار خواهم داد.

ذخیره ی داده ها و آنالیز و بررسی :

آزمایش، سنگ بنای هر تحقیق و پژوهش علمی است. هر آزمایشی در هر علم طبیعی، داده های زیادی تولید می کند که باید ذخیره و آنالیز شوند تا نتایج مهمی به دست آید و فرضیه ای، معتبر و یا رد شود. کامپیوترهای متصل به تجهیزات و دستگاه های آزمایشی مستقیماً داده ها را به محض این که تولید شدند، ثبت می کنند و آنها را از طریق نرم افزار طراحی شده ی ویژه در معرض آنالیز و بررسی قرار می دهند.
آنالیز و بررسی تن ها داده ی آماری با استفاده از الگوریتم های طراحی ویژه که توسط کامپیوترها اجرا می شوند، ممکن می شود. این امر باعث می شود که کار شدیداً وقت گیر آنالیز و تحلیل داده، در چند دقیقه انجام شود. در مهندسی ژنتیک، کامپیوترها تعیین توالی کل ژنوم انسان را ممکن می سازند. داده هایی از منابع مختلف را می توان ذخیره کرد و از طریق شبکه های کامپیوتر نصب شده در آزمایشگاه های تحقیقاتی، به آنها دسترسی پیدا کرد که باعث می شود همکاری ساده‏تر شود.

شبیه سازی های علمی :

یکی از کاربردهای اصلی کامپیوترها در علم خالص و پروژه های مهندسی، اجرای شبیه سازی ها است. شبیه سازی، ایجاد مدل ریاضی مشکل و مطالعه ی مجازی راه حل های ممکن آن است. مشکلاتی که خود را تسلیم آزمایش نکنند می توان از طریق شبیه سازی های انجام شده در کامپیوتر، مورد مطالعه قرار داد.
برای مثال، اختر فیزیکدانان شبیه سازی های تشکیل ساختار را انجام می دهند که هدف آنها مطالعه ی این موضوع است که چگونه ساختارهایی با مقیاس بزرگ مثل کهکشان ها، شکل می گیرند. مأموریت های فضایی به ماه، پرتاب ماهواره ها و مأموریت های بین سیاره ای، ابتدا در کامپیوتر شبیه سازی می شوند تا بهترین مسیر و راهی را که می توان برای پرتاب وسیله نقلیه و سفینه فضایی برای رسیدن به مقصد خود به طور ایمن به کار برد، تعیین کرد.

کنترل ابزاری :

بیشتر ابزارهای علمی پیشرفته، کامپیوتر روی برد مخصوص خود را دارند که می توان آنها را برای اجرای وظایف مختلف برنامه ریزی کرد. برای مثال، فضا پیمای هابل، سیستم کامپیوتر روی برد خودش را دارد که از راه دور برنامه ریزی می شود تا اعماق فضا را کاوش و بررسی کند. کنترل ابزار یکی از مهم‏ترین کاربردهای کامپیوترها است.

به اشتراک گذاری دانش از طریق اینترنت :

نهایتاً این که به شکل اینترنت، کامپیوترها روش کاملاً جدیدی را برای اشتراک گذاری دانش فراهم کرده‏اند. امروزه هر کسی می تواند به آخرین مقالات پژوهشی که به طور رایگان بر روی وب سایت هایی مثل Arxiv قابل دسترسی و موجود هستند، دسترسی پیدا کند. به اشتراک گذاری دانش و همکاری از طریق اینترنت، همکاری بین المللی بر روی پروژه های علمی را ممکن ساخته است.
از طریق انواع مختلفی از برنامه های نرم افزاری تحلیلی و آنالیزی، کامپیوترها در تحقیق و پژوهش علمی در هر رشته ای، از زیست شناسی گرفته تا فیزیک نجومی، کشف الگوهای جدید و ارائه بینش های جدید، سهیم هستند. وقتی کار بر روی شبکه ی عصبی بر اساس پیشرفت های هوش مصنوعی و کامپیوتر، با توانایی یادگیری و تفکر برای خود همراه شود، پیشرفت های آینده در زمینه ی تکنولوژی و تحقیق و پژوهش، حتی سریع‏تر خواهد بود. اگر ما از نزاع و کشمکش انسانی جان سالم به در ببریم و مدیریت کنیم که خودمان، تمدن خویش را از بین نبریم و نابود نکنیم، آینده یک زمان هیجان انگیز خواهد بود!