درة سیلیکون: هزارتوی رویا و حقیقت

فیزیک و دانشگاه و صنعت در جهان

آیا به‌راستی می‌تواند ارتباط موفقی بین صنعت و دانشگاه برقرار شود؟ بلی؛ درة سیلیکون شاید از معدود مراکز پیشرفتة فناوری دنیا باشد که براین اساس شکل گرفته است. دانشگاه‌های معتبری نظیر استانفورد و برکلی و آزمایشگاه‌های مشهوری نظیر ایمز ناسا و لارنس لیورمور در این درة افسانه‌ای سرمایه‌گذاری می‌کنند. اما در درة سیلیکون، این هزارتوی رویا و حقیقت چه می‌گذرد؟ مجلة نیوساینتیست در تلاش برای پاسخ‌گویی به این سؤال ویژه‌نامه‌ای منتشر کرد. با هم خلاصه‌ای از مطالب این ویژه‌نامه را می‌خوانیم.
بسیاری از کمپانی‌های موفق و مشهور در درة سیلیکون شکل گرفتند: هیلوت پاکارد، نت اسکیپ، یاهو، سان، اینتل و... البته هریک از این کمپانی‌ها به نوبة خود هزاران شرکت کوچک را تحت پوشش قرار می‌دهند. رمز موفقیت درة سیلیکون چیست؟ چرا در حالی‌که بسیاری از مراکز تحقیقاتی با مشکلات جدی روبه‌رو هستند، این مرکز پیشرفتة فناوری چنین شکوفا شده است؟ پاسخ‌گویی به چنین سؤالاتی چندان ساده نیست.
افرادی در درة سیلیکون کار می‌کنند که به نوعی در آن مجموعه سهام دارند. این شاید یکی از عوامل موفقیت باشد. زیرا وقتی افراد احساس مالکیت می‌کنند کار به‌ نحو دیگری پیش می‌رود. البته در این بین مهارت صاحبان فن نیز نقش به‌سزایی دارد. مثلا دانشگاه استانفورد به‌عنوان یکی از پشتوانه‌های علمی مرکز به‌حساب می‌آید. ارتباط تنگاتنگ این دانشگاه با درة سیلیکون نقشی تعیین‌کننده دارد. اما این همة ماجرا نیست. جیمز گیبسون که بین سال‌های 1984 تا 1996 میلادی رئیس دانش‌کدة مهندسی دانشگاه استانفورد بود، رابطة بین صنعت و دانشگاه را مطالعه کرده است. او نخست کمپانی‌ها و شرکت‌هایی را بررسی کرد که پایه‌گذاران آن‌ها در دانشگاه استانفورد تحصیل کرده‌اند. در فهرست اسامی چنین کمپانی‌هایی نام‌های سان و هلیوت پاکارد به‌چشم می‌خورد. گیبسون پس از مطالعات بسیار موفق شده شرایط لازم برای یک ارتباط موفق بین صنعت و دانشگاه را مشخص کند. قبل از هر چیز باید کسانی را در اختیار داشته باشیم که صاحب ایده و تفکر خلاق باشند. به‌علاوه در درة سیلیکون زیرساختارهایی وجود دارد که چنین افرادی در آن‌جا مشغول به‌ کارند. درنتیجه به‌راحتی نمی‌توان هر کمپانی مشابه درة سیلیکون برپا کرد. در درة سیلیکون همه نوع شرکت و کمپانی وجود دارد. از طراحان تراشه‌های رایانه‌ای گرفته تا شرکت‌های نرم‌افزاری. درنتیجه امکانات لازم برای شروع هر پروژة بلندپروازانه‌ای وجود دارد. در چنین شرایطی است که ایده‌های ناب به سرعت عملی می‌شوند. البته زیرساختارهای آموزشی نیز در این راستا اهمیت دارند، هرچند که گیبسون معتقد است دانشگاه‌های استانفورد و برکلی، تنها پشتوانه‌های علمی درة سیلیکون نیستند. درواقع دانشگاه‌هایی دیگر هم (ازجمله دانشگاه کالیفرنیا و سانتاکروز) در این عرصه وارد عمل شدند.
جغرافیای محل نیز اهمیت دارد. دره سیلیکون فضای محدودی است که از یک‌سو به تپه؛ و از سوی دیگر به آب محدود می‌شود. به‌ همین دلیل افراد در این مجموعه به‌ طور مستمر با یک‌دیگر روبه‌رو می‌شوند و با هم به تبادل نظر می‌پردازند. طبیعی است که این موضوع از اهمیت زیادی برخوردار است. زیرا اطلاعات به‌طور طبیعی در بین افراد این مجموعه مبادله می‌شود. اما به‌راستی قسمت اصلی درة سیلیکون کجاست؟ چه کسی این مرکز پیشرفتة فناوری را هدایت می‌کند؟ درواقع هیچ‌کس! درة سیلیکون یک سیستم خود ـ برنامه‌ریز است. این مجموعه از زیرساختارهای مستقل از هم تشکیل شده است که با هم ارتباط دارند. درنتیجه درة سیلیکون از انعطاف‌پذیری بالایی برخوردار است. یعنی می‌تواند خودش را با هر شرایطی وفق دهد و روند پویایی خود را حفظ کند. این شاید مهم‌ترین علت موفقیت درة سیلیکون باشد. اما در حال حاضر چه نوع تحقیقاتی در درة سیلیکون انجام می‌شود؟ اغراق نیست اگر بگوییم آیندة بشر در این مرکز پیشرفته رقم می‌خورد. جایی است که هزارتوی رویا و حقیقت معنا می‌یابد. در آن‌جا پژوهشگران به‌دنبال طراحی و ساخت ابزاری هستند که تا چند سال پیش در ذهن و باور هیچ‌کس نمی‌گنجید؛ از رایانه‌های مولکولی گرفته تا تشخیص الگو! هم‌اکنون یکی از عجیب‌ترین رایانه‌ها در این مرکز ساخته شده است؛ و تحقیقات در این زمینه هم‌چنان ادامه دارد: رایانه‌های مولکولی! این نسل نوین رایانه‌ها همه چیز را دگرگون خواهد کرد. در سال 1986 میلادی این ایده مطرح شد که برای ساخت رایانه‌ها می‌توان از مولکول‌ها به‌جای ترانزیستور و نیمه‌هادی استفاده کرد. در آن زمان چنین تفکری بسیار غیرعملی و دست‌نیافتنی به‌ نظر می‌رسید. اما اکنون یکی از این نوع رایانه‌ها در درة سیلیکون ساخته شده است. این رایانة مولکولی قادر است در هر ثانیه 1000 میلیارد عمل محاسباتی انجام دهد! فقط فکرش را بکنید دست‌یابی به چنین سرعت بالایی چه تحول شگرفی است. بی‌تردید همکاری موفق صنعت و دانشگاه چنین نتیجه‌ای را به‌همراه داشته است. در درة سیلیکون عرصه‌های تحقیقاتی دیگری هم وجود دارد؛ مثل استفاده از هولوگرام برای ذخیرة اطلاعات. اخیراً پژوهشگران موفق شدند این کار را انجام دهند. بلوری ساخته شده که قادر است چندین گیگابایت اطلاعات ذخیره کند و به‌علاوه سرعت انتقال اطلاعات در آن 125 گیگابایت در ثانیه است! درحال حاضر در زمینة ذخیرة اطلاعات در رایانه‌ها محدودیت‌های فیزیکی وجود دارد. درنتیجه براساس تکنیک‌های موجود، بعید است در این زمینه پیشرفت قابل ملاحظه‌ای صورت گیرد. از این‌رو استفاده از فناوری نوین و پیشرفته اجتناب‌ناپذیر به‌نظر می‌رسد. احتمالا حافظة هولوگرافیک عرصة نوینی در این زمینه خواهد بود. تحقیقات در درة سیلیکون زمینه‌های گوناگونی را شامل می‌شود. حتی زیست‌شناسان مولکولی هم از دستاوردهای درة سیلیکون استفاده می‌کنند. زیست‌شناسان مولکولی در تلاشند تا با مطالعة مولکول‌های بزرگ و پیچیدة سازندة بافت‌های موجودات زنده نقش آن‌ها را در تحول و تکوین این موجودات مشخص کنند. ولی حقیقت این است که تجسم شکل سه‌ بعدی این مولکول‌های غول‌پیکر بسیار دشوار و در مواردی تقریباً غیرممکن است.
درحال حاضر روش‌هایی که ساختار مولکول‌ها را مشخص می‌کنند بر پایة پراکندگی پرتو ایکس استوارند. متأسفانه شکل برخی از مولکول‌های زیست‌شناختی به محیط اطرافشان بستگی دارد. در نتیجه صرفاً براساس پراکندگی پرتوایکس نمی‌توان شکل آن‌ها را تعیین کرد.
اما در درة سیلیکون گروهی از پژوهشگران سرگرم کار در این زمینه هستند. آن‌ها موفق شدند با استفاده از فناوری پیشرفته نقشه‌های دقیق سه بعدی از مولکول‌های غول‌پیکر تهیه کنند. چنین پیشرفتی، تحولی عظیم در زیست‌شناسی مولکولی محسوب می‌شود. در عرصة طراحی و ساخت تراشه‌های رایانه‌ای نیز تحولات گسترده در درة ‌سیلیکون در شرف تکوین است. پژوهشگران می‌توانند ترانزیستورهایی به ابعاد 250 نانومتر بسازند.
درنتیجه یک تراشه می‌تواند حاوی 11 میلیون ترانزیستور باشد. با این‌حال متخصصین در تلاشند ترانزیستورهایی به ابعاد 130 نانومتر بسازند. اگر همه چیز به‌خوبی پیش برود شاید تا چند سال آینده این کار عملی شود. دراین‌ صورت یک تراشة معمولی می‌تواند شامل 200 میلیون ترانزیستور شود!
مجموع آن‌چه گفته شد فقط بخشی از تحقیقاتی است که در درة سیلیکون انجام می‌شود. بی‌تردید ارتباط دانشگاه با صنعت چنین دورنمای روشنی را فراروی درة سیلیکون قرار داده است. این‌جاست که دیده می‌شود چگونه علم می‌تواند صنعت را هدایت کند؛ و مقصد چنین سفری بسیار شگفت‌انگیز خواهد بود.