عنصر منیزیم دو درصد از پوسته‌ی زمین را تشکیل می‌دهد، اما شما نمی‌توانید این فلز نقره‌ای و سبک را در طبیعت مشاهده کنید. اساساً منیزیم در ترکیب با عناصری مانند کربن، کلسیم و اکسیژن دیده می‌شود. دولومیت یک ماده‌ی معدنی رایج است که در آن عنصر منیزیم وجود دارد.

در سال ۱۸۰۸ شیمیدان مشهور بریتانیایی همفری دیوی (Humphry Davy) توانست مقدار کمی منیزیم خالص به دست آورد. روش او اعمال جریان الکتریکی به منیزیم اکسید بود. اولین فردی که موفق شد مقدار قابل توجهی منیزیم را خالص به دست آورد، شیمیدان فرانسوی آنتوان باسی (Antoine Bussy) بود. این دستاورد در سال ۱۸۳۱ محقق شد.

عنصر منیزیم به سادگی با سایر عناصر ترکیب می‌شود. یکی از عناصری که ترکیب مهمی با منیزیم می‌سازد، آلومینیوم است. از ترکیب منیزیم و آلومینیوم برای ساخت بدنه‌ی خودرو، قوطی‌های نوشیدنی و سایر وسایلی که می‌بایست سبک و همزمان مقاوم باشند استفاده می‌شود. منیزیم قابل اشتعال است. به همین دلیل از آن در ساخت وسایل آتش‌بازی استفاده می‌شود. حتی در طول جنگ جهانی دوم منیزیم برای ساخت بمب به کار رفت.

 

 

مهم‌ترین ویژگی‌های منیزیم:

  • عدد اتمی (تعداد پروتون‌‌ها در هسته): ۱۲
  • نماد اتمی (در جدول تناوبی):Mg
  • وزن اتمی (جرم متوسط اتم): ۲۴.۳۰۵۰
  • حالت فیزیکی در دمای اتاق: جامد چگالی: ۱.۷۴گرم بر سانتی‌متر مکعب
  • نقطه‌‌ی ذوب: ۶۵۰ درجه‌‌ی سانتی‌گراد
  • نقطه‌‌ی جوش: ۱۰۹۰درجه‌‌ی سانتی‌گراد
  • تعداد ایزوتوپ‌‌ها (اتم هایی از یک عنصر با تعداد متفاوت نوترون): ۲۱ ایزوتوپ، که ۳ ایزوتوپ آن پایدار است
  • فراوان‌ترین ایزوتوپ ها: منیزیم ۲۴ با ۷۸.۹۹ درصد فراوانی، منیزیم ۲۵ با ۱۰ درصد فراوانی و منیزیم ۲۶ با ۱۱ درصد فراوانی در طبیعت

 

فلز اُرگانیک
منیزیم حاصل همجوشی هسته‌ای عناصر نئون و هلیم در قلب ستارگان است؛ یعنی این عنصر تحت دماهای بسیار بالا و در اثر برخورد هسته‌های نئون و هلیم متولد شده است. بر اساس داده‌های سازمان هواشناسی ایالات متحده، منیزیم هشتمین عنصر فراوان عالم است. در روی کره‌ی زمین هم می‌توان آن را در پوسته و گوشته یافت. همچنین منیزیم سومین ماده‌ی معدنی محلول در آب‌های دریاها است. غلظت آن در آب‌ دریا حدود ۰.۱۳ درصد است.

 

پس از آن که همفری دیوی توانست در سال ۱۸۰۸ منیزیم را خالص‌سازی کند، شیمیدان‌ها به دنبال راه‌های تازه برای خالص کردن این عنصر از ترکیب‌های مختلف بودند. این تلاش‌ها ادامه داشت تا اینکه در سال ۱۹۰۹ با استفاده از روش الکترولیز تولید مقادیر زیاد منیزیم میسر شد و این ماده به صنعت و تولیدات صنعتی راه یافت. روش الکترولیز را رابرت بونزن (مخترع چراغ بونزن) توسعه داده بود.

منیزیم به شدت قابل اشتعال است، به همین دلیل نمی‌توان از آن در ساخت و ساز استفاده کرد. اما این عنصر در ترکیب با آلومینیوم آلیاژی می‌سازد که بسیار سبک و مقاوم و کار با آن آسان است. منیزیم همچنین کاربردهای زیستی دارد. این عنصر در کلروفیل موجود است؛ ماده‌ای سبز رنگ در گیاهان که قادر است انرژی را از نور خورشید گرفته و در اختیار سازوکارهای گیاه قرار دهد. منیزیم در حدود ۳۰۰ فرآیند زیستی مهم بدن انسان هم شرکت می‌کند. زنان بزرگسال باید روزی۳۲۰ میلی‌گرم منیزیم مصرف کنند. این عدد برای مردان بزرگسال حدود ۴۲۰ میلی‌گرم است. منیزیم در انواع میوه‌ها، سبزیجات، غلات کامل، حبوبات و آجیل‌ها موجود است. پزشکان در موارد لازم مکمل‌های منیزیم را برای انواعی از بیماری‌ها، نظیر فشارخون بالا، سندرم پیش از قاعدگی و دیابت توصیه می‌کنند.

جالب است بدانید

نام منیزیم از واژه‌ی یونانی منیزیا گرفته شده است. منیزیا نام منطقه‌ای از کشور یونان است که در آن ترکیب‌های منیزیم وجود دارد.

شیر منیزی که به عنوان ملین و برای درمان سؤهاضمه به کار می‌رود ترکیب منیزیم و اکسیژن و هیدروژن مولکولی است.

نمک اپسوم یا منیزیم سولفات، ماده‌ای است که در کشاورزی، پزشکی و درمان‌های حانگی استفاده‌ی زیادی دارد.

ایالات متحده‌ی امریکا تن منیزیم در معادن دارد که ۸۸ درصد از این مقدار در ایالت نوادا موجود است.

آب نه تنها نمی‌تواند منیزیم مشتعل را خاموش کند، بلکه آن را شعله‌ورتر نیز می‌کند. بر اساس گزارش نشریه‌ی آنلاین «ایستگاه آتشنشانی» استفاده از منیزیم در تولید خودروها و لوازم خانگی رو به افزایش است. به همین دلیل لازم است آتش‌نشانان آموزش‌های لازم را ببینند و مواد مختلف اطفای حریق را به تناسب ماده‌ی سوختنی استفاده کنند.

 

 پژوهش‌های فعلی

بانداژی را تصور کنید که خودش به تنهایی و بدون استفاده از داروها و مواد مختلف، باکتری‌های زخم را از بین می‌برد. ساخت این بانداژ هدف فیورنزو امنتو (FiorenzoOmenetto) و همکارانش در دانشکده‌ی مهندسی پزشکی دانشگاه تافتز (Tufts University) است. آن‌ها تلاش می‌کنند با استفاده از ابریشم و منیزیم یک وسیله‌ی پزشکی قابل کاشت بسازند که بتواند بدون خطر عفونت‌ها را درمان کند.

معمولاً ایمپلنت‌ها یا مواد کاشتنی در بدن حاوی فلز یا دیگر مواد مقاوم هستند. این یعنی بدن باید ایمپلنت را برای همیشه حمل کند و یا پس از مدتی آن را بردارد. این فرآیندها ریسک ابتلا به عفونت را بالا می‌برند. امنتو و همکارانش در حال تحقیق درباره‌ی وسیله‌ای بسیار جالب هستند که می‌تواند عفونت‌ها را درمان کند. این وسیله شامل یک لایه ابریشم است که اسیدآمینه‌های ضروری را دارد.


یک سیم‌پیچ از منیزیم ابریشم را دربر گرفته است. این وسیله شبیه یک بخاری بسیار کوچک عمل می‌کند. به طوری که پس از کاشت در بدن فعال می‌شود و دمای ناحیه‌ی اطرافش را تا حدی بالا می‌برد که باکتری استافیلوکوکوس اورئوس کشته ‌شود. این روش بر روی موش‌ها آزمایش شده و نتایج موفقیت‌آمیزی داشته است. میزان حرارتی که بانداژ می‌تواند تولید کند بستگی به ضخامت آن و نوع ساخت ابریشم دارد. گروه محققان امنتو نتایج تحقیقاتشان را در ماه نوامبر در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (journal Proceedings of the National Academy of Sciences) منتشر کردند.

امنتو توضیح می‌دهد: «منیزیم یک انتخاب مناسب برای سیم‌پیچ ایمپلنت ما است. زیرا این فلز در تماس با مایعات بدن تجزیه می‌شود و با فرآیندهای زیستی سازگاری دارد. بر اساس نظر پزشکان مقدار منیزیم لازم برای بدن انسان بین ۳۰۰ تا ۴۰۰ میلی‌گرم در روز است. مقدار منیزیم مصرف شده در وسیله‌ای که ما ساختیم تنها ۳۰ میکروگرم است که در مقابل نیاز روزانه ناچیز است و تعادل بدن را به هم نمی‌زند. شما پس از استفاده از این بافت، در اطراف زخم هیچ پدیده‌ی زیستی تازه‌ای مشاهده نخواهید کرد. این نشانه‌ای دلگرم کننده است که به ما می‌گوید این ابزار مناسب و مفید است.»

امنتو ادامه می‌دهد: «هنوز راه زیادی باقی است تا این وسیله به طور وسیع در بازار پزشکی مصرف شود. اما تحقیقات نشان می‌دهند که کارکرد منیزیم و ابریشم در کنار یکدیگر می‌تواند در موارد زیادی کاربرد داشته باشد، زیرا این مواد بسیار زیست‌سازگار هستند. می‌توان به عنوان یکی از موارد استفاده از ابریشم و منیزیم، سنسور تشخیص فساد در مواد غذایی را نام برد.»


Maryam Doroodian

منابع:

Live Science
Magnesium Uses
Magnesium Properties

عنصری که می‌خواهیم درباره‌اش صحبت کنیم، به تنهایی ماده‌ی منفجره است و همراه با کلر، تبدیل به نمک می‌شود! سدیم یک عنصر وحشی و پریشان است که در بسیاری از ترکیب‌ها وجود دارد. به غیر از نمک طعام که روزانه آن را مصرف می‌کنید، سدیم در جوش شیرین، سدیم پراکسید و بوراکس یا سدیم بورات دیده می‌شود. این عنصر برای کنترل فشار خون و عملکرد سیستم عصبی بدن بسیار حیاتی است.

انفجار
هنگامی که سدیم با آب ترکیب می‌شود، واکنش شدیدی نشان می‌دهد. این واکنش سدیم هیدروکسید، گاز هیدروژن و حرارت تولید می‌کند (واکنش گرمازا است). این حرارت به قدری است که گاز هیدروژن را مشتعل کرده و باعث می‌شود انفجاری رخ دهد. واکنش سدیم و آب به قدری سریع رخ می‌دهد که محققان آن را در فیلم‌های ضبط شده چندین مرتبه آهسته می‌کنند تا بتوانند به جزئیاتش پی ببرند. بر اساس پژوهش‌هایی که در مجله‌ی نیچر منتشر شده است، سدیم در واکنش با آب ابتدا الکترون‌هایش را از دست داده و تبدیل به یون مثبت می‌شود. سپس یون‌های مثبت با شدت یکدیگر را دفع می‌کنند و موجب پاره پاره شدن کل سدیم می‌شوند. چنین پدیده‌ای سطح بیشتری میان آب و سدیم ایجاد می‌کند و در نتیجه واکنش شدیدتر خواهد شد.

مهم‌ترین داده‌های سدیم عبارت‌اند از:

  • عدد اتمی (تعداد پروتون‌‌ها در هسته): ۱۱
  • نماد اتمی (در جدول تناوبی):Na
  • وزن اتمی (جرم متوسط اتم): ۲۲.۹۸۹۷۶۹۲۸
  • حالت فیزیکی در دمای اتاق: جامد
  • چگالی: ۰.۹۷ گرم بر سانتی‌متر مکعب
  • نقطه‌‌ی ذوب: ۹۷.۸۰درجه‌‌ی سانتی‌گراد
  • نقطه‌‌ی جوش: ۸۸۳ درجه‌‌ی سانتی‌گراد
  • تعداد ایزوتوپ‌‌ها (اتم هایی از یک عنصر با تعداد متفاوت نوترون): ۲۱ ایزوتوپ، که ۱ایزوتوپ آن پایدار است.
  • فراوان‌ترین ایزوتوپ ها: سدیم ۲۳ با ۱۰۰ درصد فراوانی در طبیعت 

فلز واکنشگر
سدیم یک فلز قلیایی است که در ردیف سمت چپ جدول تناوبی عناصر قرار گرفته است. سایر فلزات قلیایی و هم گروه سدیم عبارت‌اند از: لیتیوم، پتاسیم، روبیدیم، سزیم و فرانسیم. نکته‌ی مشترک میان این عناصر، داشتن تنها یک الکترون در لایه‌ی ظرفیت است. اتم‌ها برای پیوند با یکدیگر الکترون‌هایشان را به اشتراک می‌گذارند. داشتن تنها یک الکترون در لایه‌ی بیرونی به فلزات قلیایی این امکان را می‌دهد که خیلی ساده الکترون اضافی خود را با یک عنصر دیگر به اشتراک بگذارد. به همین دلیل می‌توان گفت که فلزهای قلیایی را هرگز نمی‌توان به تنهایی در طبیعت یافت، بلکه همیشه در ترکیب با دست کم یک عنصر دیگر دیده می‌شوند.

ترکیب‌های سدیم‌دار از زمان‌های باستان شناخته شده‌اند. برای مثال مصریان باستان از ترکیبی به نام ناترون برای مومیایی کردن اجساد و خشک کردن و نگه‌داری گوشت استفاده می‌کردند. ناترون ترکیبی از خاکستر کربنات سدیم و جوش شیرین (بی‌کربنات سدیم) است.

اما براساس داده‌های انجمن سلطنتی شیمی، امتیاز کشف سدیم متعلق به همفری دیوی (Humphry Davy) شیمیدان انگلیسی است. او هنگام الکترولیز هیدروکسید سدیم، موفق شد سدیم را جداسازی کند. هرچند که واکنش سدیم خالص با آب سرگرم‌کننده است، اما سدیم خالص کاربردهای عملی چندانی ندارد. می‌توان از سدیم مذاب به عنوان خنک کننده در رآکتورهای هسته‌ای استفاده کرد. براساس اعلام کمپانی هیتاچی که خود سازنده‌ی این نوع خنک کننده‌هاست، سردسازهای سدیمی ایمنی بیشتری دارند، زیرا رسانای خوب گرما هستند و در صورت لزوم می‌توانند حرارت اضافی تولید شده را پراکنده کنند.

از طرف دیگر سدیم در ترکیب با عناصر دیگر کاربردهای فراوانی دارد. بوراکس در مواد شوینده و بهداشتی استفاده می‌شود، جوش شیرین در پخت مواد خوراکی کاربرد دارد و نیتریت سدیم برای حفاظت از مواد غذایی، به ویژه گوشت مورد استفاده است.

در بدن ما انسان‌ها، سدیم به تنظیم میزان آب بدن کمک می‌کند و برای کنترل فشار خون نیز بسیار مهم است. با وجودی که انجمن قلب امریکا اعلام کرده که هر فرد باید روزانه ۱۵۰۰ میلی‌گرم نمک طعام مصرف کند، این عدد درباره‌ی شهروندان امریکایی چیزی حدود ۳۴۰۰ میلی‌گرم در روز است. مصرف متعادل نمک می‌تواند خطر ابتلا به بیماری‌های قلبی و عروقی را کاهش دهد.

 سدیم در طبیعت

  • سدیم ششمین عنصر فراوان در کره‌ی زمین است.
  • تفاوت بین سدیم‌کلرید و نمک طعام این است که نمک طعام حاوی مقادیری ید است.
  • مسمومیت با نمک طعام پدیده‌ای خطرناک است. در سال ۲۰۱۳ یک جوان نوزده ساله پس از سرکشیدن یک شیشه سس سویا به حالت اغما رفت. زیرا سدیم بیش از اندازه‌ای که وارد بدنش شده بود، آب را از مغز خارج کرده و به جریان خون برده بود. به همین دلیل بدن او دچار تشنج و سپس بیهوشی شد. این مرد با درمان پزشکان زنده ماند و درگیر عوارض بلندمدت جانبی نشد.
  • ناترون که توسط مصریان برای مومیایی کردن استفاده میشد، در طبیعت هم وجود دارد. دریاچه‌ای از ناترون در کشور تانزانیا موجود است. حیواناتی که از آب این دریاچه استفاده کردند، تلف شده‌اند و اجساد آن‌ها سالم مانده است.

  • سدیم یکی از اجزای سازنده‌ی MSG یا مونوسدیم گلوتامات است. این ماده بویی شبیه گوشت دارد و در طعم‌دهنده‌های مصنوعی خوراکی استفاده می‌شود.
  • چراغ‌های زرد خیابان، مدیون عنصر سدیم هستند. این لامپ‌های سدیم ترکیبی از گاز نئون و سدیم جامد اند. براساس ادعای مرکز فناوری ادیسون (Edison Tech Center) این نوع لامپ در سال ۱۹۲۰ اختراع شده است.

 

 پژوهش‌های فعلی

بر دوش این عنصر ارزان قیمت و فروتن وظیفه‌ی بزرگی نهاده شده: توقف گرمایش جهانی! سدیم کربنات یا خاکستر سودا، یک نرم‌کننده‌ی آب است که به سادگی از نمک یا سنگ آهک تولید می‌شود. امروزه محققان این پودر سفید را به شکل توپ‌های بسیار کوچک، پیزی شبیه دانه‌های خاویار درآورده‌اند. این کپسول‌های ریز می‌توانند گازهای گلخانه‌ای را از خروجی نیروگاه های با سوخت فسیلی حذف کنند.


محقق این پروژه، مهندس جان وریچلا (John Vericella) از لابراتوار ملی لارنس لیورمور (Lawrence Livermore National Laboratory) می‌گوید: «گاز کربن دی اکسید در برخورد با این توپ‌های کوچک جذب آن‌ها می‌شود.  بشر در هر سال مقدار باورنکردنی ۱۰ گیگاتن کربن دی اکسید تولید می‌کند که این عدد بیش از وزن توده‌ی انسان‌ها و گیاهان در یک سال است! کربن دی اکسید حرارت را در اتمسفر حبس کرده و موجب گرمای کره‌ی زمین می‌شود.» وریچلا ادامه می‌دهد: «یکی از راه‌های کاهش آلایندگی گازهای گلخانه‌ای، حذف کربن از خروجی نیروگاه‌ها است. در بسیاری از نیروگاه‌ها از ترکیبات حاوی نیتروژن به نام آمین‌ها استفاده می‌شود. اما این روش مشکلاتی به همراه دارد. آمین‌ها که به صورت اسپری روی برج‌های تصفیه‌ی فولادی پاشیده می‌شوند، به مرور زمان این برج‌ها را دچار خوردگی می‌کنند. همچنین در این روش کربن به طور کامل از خروجی سوخت حذف نمی‌شود.

اما کپسول‌های سدیم کربنات جاذب‌های بسیار خوبی برای گاز کربن دی اکسید هستند. این توپ‌های ریز با توجه به خواص ترمودینامیکی و نفوذپذیری بالایشان می‌توانند کربن دی اکسید را جذب کنند. این روش در ابتدا کمی آهسته‌تر از روش برج‌های فولادی است، اما با گذشت زمان که کره‌های سدیم کربنات بزرگتر می‌شوند، فرآیند جذب سرعت می‌گیرد و در نتیجه بازدهی آن بیشتر می‌شود. در این صورت میزان حذف در این روش صد برابر بیشتر از روش برج‌های فولادی می‌شود.»


National Geographic

 

وریچلا درباره‌ی نتایج این پژوهش توضیح می‌دهد: «تاکنون در ابعاد آزمایشگاهی از این کره‌های ریز نتایج بسیار خوبی گرفته‌ایم. اما مشکل اینجاست که ابعاد مواد خروجی نیروگاه‌ها بسیار زیاد است. گام بعدی ما بزرگ کردن مقیاس این روش است. هنوز تا برطرف کردن مشکل گازهای گلخانه‌ای راه زیادی باقی است.»


Maryam Doroodian

منابع:

Live Science

گازی که باعث می‌شود شهرهای بزرگ دنیا در طول شب بدرخشند، یکی از گازهای نجیب به نام نئون است. نئون یکی از عناصری است که در ردیف سمت راست جدول تناوبی عناصر دیده می‌شود، ردیفی که در آن گازهای بی اثر قرار دارند. این گازها واکنش‌پذیری بسیار کمی دارند. در حقیقت لایه‌ی ظرفیت این عناصر کاملاً پر است و نیازی به الکترون دهی یا الکترون گیری ندارند.

به همین دلیل ترکیب‌های بسیار کمی از این عناصر با سایر عنصرها وجود دارد. گازی که باعث می‌شود شهرهای بزرگ دنیا در طول شب بدرخشند، یکی از گازهای نجیب به نام نئون است. نئون یکی از عناصری است که در ردیف سمت راست جدول تناوبی عناصر دیده می‌شود، ردیفی که در آن گازهای بی اثر قرار دارند.

این گازها واکنش‌پذیری بسیار کمی دارند. در حقیقت لایه‌ی ظرفیت این عناصر کاملاً پر است و نیازی به الکترون دهی یا الکترون گیری ندارند. به همین دلیل ترکیب‌های بسیار کمی از این عناصر با سایر عنصرها وجود دارد. نئون مانند دوستان نجیبش، بدون بو و بدون رنگ است. بر اساس پژوهش‌های آزمایشگاه شتاب‌دهنده‌ی ملی توماس جفرسون (Thomas Jefferson National Accelerator Laboratory)، نئون می‌تواند تحت شرایط آزمایشگاهی با فلوئور یک ترکیب بسازد. البته این ترکیب کاملاً غیر واکنشگر است.

 

ادامه مطلب …

  • عدد اتمی: ۹
  • نماد شیمیایی: F
  • وزن اتمی: ۱۸.۹۹۸۴۰۳۲
  • نقطه‌ی ذوب: ۲۱۹.۶۷-
  • نقطه‌ی جوش: ۱۸۸.۱۲-
  • تعداد ایزوتوپ‌های پایدار: ۱
  • حالت فیزیکی در دمای اتاق: گاز

منشأ نامگذاری: نام فلوئور از واژه‌ی لاتین و فرانسوی فلوره به معنای جریان یا شاره گرفته شده است.

تاریخچه‌ی کشف

فلوئور واکنش‌پذیرترین عنصر جدول تناوبی است، به همین دلیل به طور آزاد در طبیعت یافت نمی‌شود و جداسازی و خالص‌سازی آن برای دانشمندان بسیار دشوار بوده است. گئورگیوس آگریکولا (Georigius Agricola) در سال ۱۵۲۹ موارد استفاده از فلوریت را شرح داده است. در اوایل دهه‌ی ۱۶۷۰ شواندهارد (Schwandhard) دریافت هنگامی که شیشه در معرض فلوریت و اسید قرار بگیرد، شیشه‌ی پردازش شده به دست می‌آید. ادامه مطلب …

در سال ۲۰۱۴ تبادل بزرگترین ارز مجازی، Mt. Gox ناگهان متوقف شد. مشکلاتِ شعبه‌ی توکیوی ارز بیت‌کوین گاکس، که زمانی بزرگترین شعبه هم بود، بروز کرد و علت اصلی آن هم ترک همکاری سیستم پرداخت و ارز مجازی در شار ورودی یا پذیرش ارز در سال گذشته‌اش بود (جریانی که زیرساخت بیت‌کویت را تهدید کرد). وب‌سایت گاکس پایین آمد و توییتر این اُرگان کامل پاک شد، و گزارش هک منتشر شد که خبر از دزدی صدها هزار بیت‌کوین می‌داد. ادامه مطلب …

ویروس باج‌افزار سرورهای کامپیوتر را سرتاسر دنیا هدف قرار داده. متخصصین امنیت سایبری می‌گویند نرم افزار مخرب به حمله‌ی WannaCry مربوط است که صداها هزار کامپیوتر را بهار امسال آلوده کرد. ادامه مطلب …

در نوامبر ۲۰۱۶ هیلاری کلینتون بازنده‌ی انتخابات ایالات متحده بود و علت اصلی آن احتمالاً یکی از دست ساخت‌های پُر استفاده‌ی بشر بود: ایمیل!

البته کلینتون از سِرورهای شخصی در طول انتصابش به عنوان وزیر امور خارجه استفاده کرد. ولی کمپینش هم با جریانی از ایمیل‌های هک شده ضعیف شد، بخصوص ایمیل‌هایی که کمیته‌ی ملی دموکرات‌ها و سرپرست کمپین جان پودستا فرستاده بود. ادامه مطلب …

رمزگذاری دوسره برای مردم عادی به تنهایی کافی نیست. در این مطلب به تصمیم ها و تکنیک‌های موجود می‌پردازیم.

در ماه ژوئن ۲۰۱۷ پنج متحد اطلاعات امنیت همایشی در اوتاوا، کانادا ترتیب دادند تا شرکت‌های فناوری را برای رمزنگاری پیغام رسانی تروریستی قانع کنند. در ماه جولای، نخست وزیر استرالیا، مالکوم ترنبال، از شرکت‌ها دعوت کرد تمام سیستم‌هایی که پیغام‌های تماماً رمزگذاری شده و از فرستند به گیرنده می‌رسند، مسدود کند (این روش به رمزگذاری دوسره شناخته شده- End-to-End). رییس دفتر امنیت بریتانیا، اَمبِر راد در روزنامه های ۳۱ جولای بحثی را مطرح کرد که درباره‌ی مردم واقعی صحبت کرده بود. یعنی کسانی که نیازی به این رمزگذاری دو سر ندارند. ادامه مطلب …

یک دهه قبل اَپل واقعا گوشی ابداع نکرده بود. یک گوشی تولید کرده بود با تعدادی ویژگی که یک کامپیوتر دستی تکامل یافته بود و می‌توانست تماس برقرار کند و در اینترنت جستجو کند.

وقتی آیفون در سال ۲۰۰۷ به بازار معرفی شد، هر آنچه استیو جابز قولش را داده بود در خود داشت. رابط کاربری و طراحی جذاب که نقطه کلیدی فروشش بود. حالا می‌دانیم که آیفون بازار گوشی همراه و اقتصاد اینترنتی و به شکل‌های مختلفی جامعه را دگرگون کرده. ولی از دید فنی، آیفون چندان هم خلاقانه نبود. ایده نرم افزار و رابط کاربری‌اش بر اساس آنچه در آیپاد استفاده می‌شد طراحی شد که خود صنعت موسیقی دیجیتال را بازآفرینی کرد. تماس لمسی روی گوشی‌ها و مدل‌های تبلت قبلی وجود داشت، از جمله اپل نیوتن. و حتی گوشی‌های پُرفروش نوکیا حافظه بیشتر، دوربین بهتر و اتصال سریع‌تری داشت.

 

اپل نیوتن در کنار اولین آیفون

آنچه از آیفون یک عامل دگرگونی ساخت، تغییراتی بزرگ در مفهوم کُل پروژه آیفون بود: طراحانش یک تلفن نساختند که صرفاً چند ویژگی اضافی داشته باشد، بلکه کامپیوتری همراه بود که میشد با آن تماس گرفت و اینترنت گردی کرد. به عنوان تحصیل‌کرده مدیریت و طراحی و نورآوری، برایم بسیار سخت است که فناوری انقلابی بعدی را با توچه به آیفون پیش بینی کنم. در طول ده سال از زمان رونمایی آیفون، بسیاری چیزها در زندگی مدرن، ارتباطات و فرهنگ تغییر کرده. بخشی از آن به دلیل آیفون و دیگر گوشی‌های هوشمند می‌تازند و فناوری فراساختار شخصی بوجود آورده‌اند که تقریباً امکان بینهایت گسترش را هم دارد. آیفون بازی را تغییر داد نه به دلیل فناوری اولیه‌اش و رابط کاربری جذاب، بلکه به عنوان نتیجه‌ای از تخیل و شجاعت به وجود آورنده‌اش.

ابداع اپلیکشین‌های موبایل

در این حین که آیفون شکل می‌گرفت، طراحانش شکافی بین گوشی و کامپیوتر پیدا کردند. مهندسین و بازاریاب‌ها همگی نگران ابزار جدیدی بودند که بازار آیفون را خراب کند که برای پنج سال دوباره به بازگشته بود. نوکیا، بزرگترین بازیگر بازار گوشی‌های همراه در آن زمان، فناوری‌های مشابه و نمونه‌های اولیه در اختیار داشت و حتی از بازار موفق خودش به هراس افتاده بود، چراکه خطوط تولیدش ساده‌تر و پلَت فُرم نرم افزاری قدیمی نسبت به اپل داشت.

با این حال اپل با کارگذاری سیستم عامل کامل توسط خودش روی آیفون و چند برنامه کوچک روی این سیستم عامل، جهش بزرگی انجام داد. بعضی از اپلیکشین‌ها به موبایل کاملا ارتباط داشتند، مانند برنامه هایی که تلفن دریافت می‌کردند یا زنگ می‌زدند، و نرم افزاری که مسیج‌های شماره تماس‌های مختلف را از هم جدا می‌کرد و همینطور مسیج صوتی که به روشی جدید اپل ابداع کرد. بقیه نرم افزارها چندان ارتباطی به کامپیوتر نداشتند، از این جمله اپلیکیشن ایمیل و جستجوگر وب. البته باید تکنیک پخش موسیقی را هم اضافه کنیم که گوشی با اکوسیستم موسیقی اپل همخوان می‌شد.

در ابتدا، فقط مساله اپلیکشین‌ها بودند. ولی مهندسین خِبره کامپیوتر و هکرها می‌دانستند که یک کامپیوتر در ابعاد بسیار کوچک در اختیار دارند و شروع کردند به نوشتن برنامه هایشان و روی اپل اجرا کردند. ان زمان دیگر دوره غروب اپلیکشین‌های زمان خودش بود. ظرف یک سال، این اپ‌ها مورد پسند عموم قرار گرفت و پتانسیل‌شان بسیار چشمگیر بود به طوریکه نسخه دوم سیستم عامل آیفون آن را آسان‌تر کرد تا همه قانونی بتوانند اپ‌ها را روی گوشی‌هایشان نصب کنند.

جابه‌جایی اولویت‌ها
دورنمای ساختن کامپیوتری مستقل از دیگران، سازندگان موبایل را هم برآن داشت به فکر سیستم عامل مستقل باشند. برای اپل و دیگر کمپانی‌های گوشی، نرم افزار بسیار مهم‌تر از سخت افزار شد. آنچه اپ‌های یک گوشی می‌توانستند اجرا کنند، و سرعت‌شان بسیار بیش از خوب بودن دوربین یا گرفتن چند عکس اهمیت داشت:اینکه تاشو باشد، یا یکسر تخت، یا صفحه کلید بزرگ داشته باشد یا کوچک. کیبود آیفون روی صفحه نمایش بود و نرم افزارش تولید شده بود. در واقع عاملی ساخته شده بود که سخت افزار جای خودش را نرم افزار می‌داد.

آن زمان که آیفون رونمایی شد، نوکیا (در طول زمان) حدود ۲۰۰ مدل گوشی برای هر نیازی در اختیار مشتری قرار می‌داد که خودش منجر شد به میلیون‌ها مشتری این شرکت. ولی فقط یک مدل آیفون در ابتدا وجود داشت و ظرف یک دهه فقط ۱۴ مدل مختلف روانه بازار کرده بود. امروز هم فقط در رنگ تفاوت دارند و نه فقط در دو رنگ سفید و سیاه. این قدرت نرم افزار و کارکردش و سادگی‌ش است. اهمیت فوق العاده نرم افزار در گوشی‌های همراه به اکونومی این صنعت هم نفوذ کرد. حالا پول نه فقط در خرید و خدمات گوشی‌ها که در بازار و فروش و تبلیغ اپلیکشین‌ها هم جاری شده بود. دولوپرهای اپ باید عایدی خودشان را با کمپانی‌هایی که کنترل سیستم عامل‌ها در دستشان بود تقسیم می‌کردند که خود قدرت بزرگی در درآمدزایی بود: اپل حدود ۱۵ درصد بازار موبایل ولی ۸۰ درصد سود گوشی‌های هوشمند در جهان را در اختیار دارد.

فناوری انقلابی آینده هرچه باشد، و هر زمان که برسد، باید ارتباطی با گوشی‌های هوشمند و فراساختارگرایی داشته باشد. حتی امروز هم واقعیت مجازی (Virtual reality) فقط به نصب یک اپ و ارتباط با چند سخت افزار روی گوشی‌هایی نیاز دارد که همان نرم افزار را دارند. به سادگی، رابط‌های کاربری گوشی‌های همراه و دوربین‌هایشان خانه های هوشمند و هوش مصنوعی را مانیتور کرده و در کنترل خود دارد. حتی ابزارهایی که برای راه اندازی هر آنچه در اطرافمان هست، و حتی در لباسهایمان، بیشترشان به آیفون به عنوان نسل قبلی و تاثیرپذیری شان نیم نگاهی داشته باشند.


منبع:

Scientific American (Kalle Lyytinen-استاد مدیریت طراحی دانشگاه کیس وسترن ریسرو)Apple
اپل- ویکی پدیا

 

فزایش آزمایش محاسبات کوانتمی دری بر روش جدیدی از حل مسائل باز خواهد کرد.

محاسبات کوانتمی پنجاه سال است که نگاه ها را به سمت خود معطوف کرده. دلیلش ساده است: مسیری برای حل مسائلی باز می‌کند که با ماشین کلاسیک حل شدنی نیستند. نمونه ای از این دست، در شبیه سازی‌های شیمی که مواد و مولکول‌های جدید را توسعه می‌دهند و مسائل بهینه سازی پیچیده را حل می‌کند که به دنبال بهترین گزینه بین تمام احتمال‌ها هستند. هر صنعت نیاز به بهینه سازی دارد که خود دلیلی ست بر این فناوری که بسیار پتانسیل مخرب دارد.

تا این اواخر، دسترسی به کامپیوترهای کوانتمی نوظهور محدود بود به مختصصینی که در معدود آزمایشگاه‌هایی سرتاسر دنیا کار می‌کردند. ولی پیشرفت هفته ساله اخیر، ساختن اولین دستگاه پیش تولید را ممکن کرده که می‌تواند در نهایت ایده‌ها، الگوریتم‌ها و دیگر تکنیک‌هایی که تاکنون تماما نظری بودند بیازماید. کامپیوترهای کوانتمی با توانایی مکانیک کوانتم، مسائل را به مبارزه می‌طلبند. حل کردن مسائل به صورت تکی در ماشین‌های کلاسیک با مقیاس‌های کلاسیک توجیه‌پذیر نیست. ماشین‌های کوانتمی با استفاده از برهم نهی تمام احتمال‌ها کارش را شروع می‌کند و آنگاه از تداخل و گیراندازی برای پیدا کردن جواب درست استفاده می‌شود – این دو پدیده را ما در حالت کلاسیک و زندگی روزمره نمی‌بینیم.

 

 

نتیجه‌ی مطلوبی که این دستگاه ها می‌دهند اما هزینه‌ای که دارد، پیچیدگی و دشواری ساخت آن‌هاست. طرح عمومی آن‌ها نیاز به مواد ابرسیال دارد (۱۰۰ مرتبه سردتر از فضای بیرون از جو زمین)، کنترل دقیق حالت‌های ظریف کوانتمی و سپر ساختن برای پردازنده تا از رسیدن یک تک پرتو نور هم ممانعت به عمل آید. ماشین‌های کنونی هنوز آنقدر کوچکتر از آن هستند که به طور کامل مسائل پیچیده‌تر از آنچه ابرکامپیوترهای کنونی می‌توانند امکان‌پذیر کنند، حل کنند. با این اوصاف، پیشرفت شگرفی داشته‌اند. الگوریتم‌ها توسعه پیدا کرده‌اند و می‌توانند در ماشین‌های کوانتمی سریع‌تر کار کنند. حال تکنیک‌های موجود انسجام طولانی (اطلاعات کوانتمی برای تمام عمر) در بیت‌های کوانتمی ابررسانا با ضریب بیش از ۱۰۰ نسبت به ۱۰ سال قبل دارند.

می‌توانیم مهم‌ترین گونه های خطاهای کوانتمی را تخمین بزنیم. در سال ۲۰۱۶ IBM از اولین کامپیوتر کوانتمی همگانی در Cloud رونمایی کرد (IBM Q)- با رابط گرافیکی برای برنامه نویسی روی آن و حالا با رابط زبان پایتون (Python) در دسترس است. با در اختیار قرار دادن این سیستم فیزیکی به دنیایی که از اینترنت استفاده می‌کند و برای این فناوری و پیشرفتش حیاتی ست، بیش از ۲۰ مقاله آکادمیک با این سیستم فیزیکی منتشر شده. این حوزه به سرعت در حال گسترش است. گروه‌های پژوهشی آکادمیک و بیش از ۵۰ استارتاپ و شرکت‌های بزرگ در سرتاسر دنیا، بر به وجود آوردن محاسبات کوانتمی به عنوان یک واقعیت روزمره تمرکز کرده‌اند.

با این پیشرفت‌های فناوری و ماشینی که نوک انگشتان همه است و حالا زمان آماده شدن برای دوره کوانتمی فرا رسیده. مردم می‌توانند اینطور در نظر بگیرند که اگر ماشین‌هایی که امروز هستند می‌توانستند مسائل را حل کنند، آن‌ها چه باید می‌کردند. و بسیاری از راهنماهای محاسبات کوانتمی برای شروع به صورت آنلاین در اختیار هستند. هنوز موانع بسیاری پیش‌ِروست. زمان‌های انسجام (Coherence time- Tc- برابر است با معکوس بیشینه فرکانس دوپلر) باید بهتر شوند، نرخ خطاهای کوانتمی باید کاهش یابد و به مرور، باید خطاهایی که روی می‌دهند را از بین ببریم یا تصحیح کنیم.

 

پژوهشگران به نوآوری‌هایشان در دو حوزه سخت افزار و نرم افزار ادامه می‌دهند. با این حال، سرمایه گزاران مخالفند چرا که اعتقاد دارند معیارها مشخص خواهند کرد چه زمانی محاسبات کوانتمی به بلوغ لازم در فناوری رسیده. تعدادی از این پژوهشگران هم تعریف‌های استانداردی ارائه کرده اند که برای عموم چندان قابل توضیح نیست مگر تخصص داشته باشند. و دیگران با این تعاریف موافق نیستیم، چرا که محاسبات کوانتمی به عنوان یک فناوری خودش را معرفی نمی‌کند تا زمانی که واقعاً بتواند مسائلی را حل کند که برای بازرگانان، متخصصین و اجتماع مهم هستند. خبر خوب این است که آن روز دقیقا در افق دید ما قرار دارد.


منبع:

ُScientific American (Dario Gil-رییس پژوهشکده علوم آی بی ام)
کامپیوترهای شخصی کوانتمی
IBM
IBM Q