سلول مصنوعی

سلول مصنوعی ذره‌ای مهندسی شده‌است که یک یا بسیاری از عملکردهای یک سلول بیولوژیکی را تقلید می‌کند. این اصطلاح به یک موجود خاص جسمی اطلاق نمی‌شود، بلکه به این عقیده است که می‌توان عملکردهای خاصی یا ساختارهای سلولهای بیولوژیکی را با یک ماده مصنوعی جایگزین یا تکمیل کرد. غالباً سلولهای مصنوعی غشاهای بیولوژیکی یا پلیمری هستند که مواد بیولوژیکی فعال را محصور می‌کنند. به همین ترتیب، نانوذرات، لیپوزومها، پلیمرزها، میکروکپسولها و تعدادی دیگر از ذرات به عنوان سلولهای مصنوعی شناخته شده‌اند. میکرو کپسوله کردن امکان متابولیسم درون غشاء، تبادل مولکولهای کوچک و جلوگیری از عبور مواد بزرگ در آن را فراهم می‌کند.^[۱][۲] از مهمترین مزایای محصورسازی می‌توان به بهبود تقلید در بدن، افزایش انحلال‌پذیری بار و کاهش پاسخ‌های ایمنی اشاره کرد. قابل توجه است که سلولهای مصنوعی از نظر بالینی در هموپرفیوژن موفق بوده‌اند.^[۳]

در حوزه زیست‌شناسی مصنوعی، یک سلول مصنوعی «زنده» به عنوان یک سلول کاملاً مصنوعی ساخته شده‌است که می‌تواند انرژی را جذب کند، شیب یون را حفظ کند، حاوی درشت‌مولکولها و همچنین اطلاعات ذخیره ای باشد و توانایی جهش را داشته باشد. ساخت چنین سلولی هنوز از نظر فنی امکان‌پذیر نیست، اما نوعی سلول مصنوعی ایجاد شده‌است که در آن ژنوم کاملاً مصنوعی به سلول‌های میزبان تخلیه شده ژنومیک معرفی می‌شود. اگرچه کاملاً مصنوعی نیست زیرا اجزای سیتوپلاسمی و همچنین غشای سلول میزبان نگهداری می‌شوند، سلول مهندسی شده تحت کنترل ژنوم مصنوعی است و قادر به خودجایگزین‌گری است.

 

هموپرفیوژن

هموپرفیوژن یا هموفورفوژن روشی برای تصفیه خون خارج از بدن است. مانند سایر روشهای خارج از بدن، مانند همودیالیز (HD)، هموفیلتراسیون (HF) و همودیالیزاسید (HDF)، خون از بدون بیمار به دستگاه منتقل می‌شود، فیلتر می‌شود و سپس به‌طور معمول با استفاده از خون وریدی به بیمار منتقل می‌شود.

اولین بار در دهه ۱۹۴۰، هموپرفیوژن معرفی شد و در طی دهه ۱۹۵۰ تا ۱۹۷۰ باز تعریف و اصلاح شد، و سپس به روش بالینی برای درمان مسمومیت در دهه ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ معرفی شد. گاهی اوقات برای درمان مصرف بیش از حد دارو، گاهی همراه با سایر تکنیکهای خارج از بدن که قبلاً گفته شد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.^[۱]

جاده‌های خورشیدی

جاده‌های خورشیدی یک شرکت آمریکایی مستقر در سندپوینت، آیداهو است که هدف آن ایجاد پانل‌های جاده ای با تولید انرژی خورشیدی برای تشکیل یک بزرگراه هوشمند است.

فناوری مفهومی آنها یک پانل جاده شش ضلعی است که دارای یک سطح شیشه رانندگی با سلول‌های خورشیدی زیرین است و دارای، الکترونیک و سنسورها می‌باشد تا به عنوان بخشی از آرایه خورشیدی با قابلیت برنامه‌ریزی عمل کند.^[۲][۳] این مفهوم به عنوان یک سطح جاده یا یک سیستم فتوولتائیک غیرممکن و غیر اقتصادی مورد انتقاد قرار گرفته‌است.

 

آنزیم مصنوعی

 

طراحی شماتیک فسفوریلاز مصنوعی

آنزیم مصنوعی یک مولکول آلی مصنوعی یا آلی است که برخی از عملکردهای آنزیم را بازآفرینی می کند.

۱ تاریخ

کاتالیز آنزیم واکنشهای شیمیایی با انتخاب و سرعت بالایی رخ می دهد. بستر در قسمت کوچکی از ماکرومولکول آنزیم به نام محل فعال می شود . در آنجا ، اتصال بستر نزدیک به گروه عاملی در آنزیم باعث ایجاد کاتالیز توسط اثرات به اصطلاح نزدیکی می شود. با ترکیب بستر اتصال با گروههای عاملی کاتالیزوری ، می توان کاتالیزورهای مشابهی را از مولکولهای کوچک ایجاد کرد. آنزیم های کلاسیک مصنوعی با استفاده از گیرنده هایی مانند سیکلودکسترین ، اتر تاجی و کالسیلار ، بسترها را به هم متصل می کنند . ^[۱] [۲]

۲ نانوزیمها

نانوزیم‌ها نانومواد با خصوصیات آنزیمی مانند هستند.^[۳][۴] آنها به‌طور گسترده‌ای برای کاربردهای مختلف، از جمله سنجش زیستی، تصویربرداری از بدن، تشخیص تومور و درمان، ضدعفونی کردن مورد کاوش قرار گرفته‌اند.^{[۵][۶][۷][۸][۹]} فعالیت کاتالیستی این نانوآنزیم ۷۰ برابر بیشتر از کاتالیست Pt/C است.^[۱۰]

۳ همچنین ببینید

• آبزیم
• پلیمر قالب مولکولی
• دستگاه مولکولی
• زئولیت
• زیست‌تقلید
• شیمی فراذره‌ای
• فروکافت
• فولرن
• گرافین
• نانوشیمی
• نانولوله کربنی

صنعت ۴٫۰

صنعت ۴٫۰ زیر مجموعه انقلاب صنعتی چهارم است^[۱] که مربوط به صنعت است. انقلاب صنعتی چهارم شامل مناطقی است که به عنوان مثال به عنوان صنعت طبقه‌بندی نمی‌شوند، مانند شهرهای هوشمند همچنین در برخی منابع صنعت نسل چهارم تلاش کشور آلمان برای برندسازی محصولاتش معرفی شده است.^[۲]

اگرچه اصطلاحات "صنعت ۴.۰" و "انقلاب صنعتی چهارم" غالباً به صورت متناوب مورد استفاده قرار می‌گیرند، اما کارخانه‌های "صنعت ۴.۰" ماشین‌هایی دارند که با اتصال بی‌سیم و سنسورها تقویت می‌شوند، به سیستمی متصل می‌شوند که می‌تواند کل خط تولید را تجسم کند و در مورد آن تصمیم‌گیری و مال خود کند.

در اصل، صنعت ۴.۰ گرایش به سمت اتوماسیون و تبادل داده در فناوری‌ها و فرایندهای تولید است که شامل سیستم‌های فیزیکی سایبر (CPS)، اینترنت اشیاء (IoT)، اینترنت صنعتی چیزها (IIOT)،^[۳] رایانش ابری،^{[۴][۵][۶][۷]} رایانش شناختی و هوش مصنوعی است.

ترانسراپید

ترانسراپید یک قطار مونوریل با سرعت بالا توسعه یافته در آلمان است که از فناوری قطار مگلو در آن استفاده می‌شود. برنامه‌ریزی برای این سیستم از سال ۱۹۶۹ با تکمیل آزمایش (Emsland test facility) برای این سیستم در امسلاند، آلمان در سال ۱۹۸۷ به پایان رسید. در سال ۱۹۹۱ آمادگی فنی برای بهره‌برداری و استفاده توسط راه‌آهن دولتی فدرال آلمان (Deutsche Bundesbahn) با همکاری دانشگاه‌های سرشناس کشور تأیید شد.^[۱]

نسخه آخر این مدل از قطار، مدل ترانسراپید ۰۹، با سرعت ۵۰۰ کیلومتر در ساعت طراحی شده و امکان شتاب و کاهش سرعت تقریبی ۱ متر بر ثانیه را دارد. در سال ۲۰۰۲، اولین اجرای تجاری به پایان رسید. قطار مگلو شانگهای، که شهر شانگهای را به فرودگاه بین‌المللی شانگهای پودنگ به فاصله ۳۰٫۵ کیلومتر را به هم متصل می‌کند. این سیستم توسط ترانسراپید اینترنشنال توسعه یافته و با سرمایه‌گذاری مشترک زیمنس و تیسن‌کروپ ساخته و به بازار ارائه گردید.

 

محتویات

• ۱طرح‌ها برنامه‌ریزی شده
  • ۱.۱در ایران
• ۲نگارخانه
• ۳جستارهای وابسته
• ۴منابع
• ۵پیوند به بیرون

۱ طرح‌ها برنامه‌ریزی شده

۱.۱ در ایران

در سال ۲۰۰۷ ایران و یک شرکت آلمانی بر سر استفاده از قطارهای ماگلوف برای پیوند دادن شهرهای تهران و مشهد به توافق رسیدند. این توافق‌نامه در محل نمایشگاه بین‌المللی مشهد بین وزارت راه و ترابری ایران و شرکت آلمانی امضا شد. قطارهای مگلو می‌توانند زمان سفر را برای طی کردن ۹۰۰ کیلومتر بین تهران و مشهد به حدود ۲٫۵ ساعت کاهش دهند.^[۲] مهندسین مشاور شرکت شلگل مستقر در مونیخ گفتند که آنها با وزارت حمل و نقل ایران و استاندار مشهد قرارداد را امضا کرده‌اند. سخنگوی شگل گفت: «این پروژه می‌تواند بین ۱۰ تا ۱۲ میلیارد یورو ارزش داشته باشد.»^[۳]

آنگلا مرکل صدراعظم آلمان با ساخت طولانیترین خط آهن قطار سریع‌السیر جهان در ایران بشدت مخالفت کرد. مرکل در مخالفت با صدور و انتقال تکنولوژی به ایران گفت: «کمک آلمان برای ساخت این قطار در ایران غیرقابل قبول است. کمک به ساخت قطار ترانسراپید در کشوری که رئیس‌جمهور آن اعلام می‌کند قصد دارد اسرائیل را نابود کند، غیرقابل قبول است.»^[۴]

۲ نگارخانه

• 

  ترانسراپید در شانگهای

•  

• 

  نسخه ۰۵

•  

• 

  نسخه ۰۶ در موزه بن آلمان

•  

• 

  نسخه ۰۶

•  

• 

  نسخه ۰۷ در فرودگاه مونیخ

۳ جستارهای وابسته

• 
  قطار تندرو
• قطار مگلو

هواپیمای فضایی

هواپیمای فضایی یک وسیله نقلیه هوایی است که می‌تواند مانند یک هواپیما در جو زمین پرواز کند و مانند یک فضاپیما در خلاء فضا مانور دهد.^[۱] برای انجام این کار، هواپیماهای فضایی باید ویژگی‌های هواپیما و فضاپیما را در خود جای دهد. هواپیماهای فضایی مداری بیشتر شبیه فضاپیماها هستند، هواپیماهای فضایی زیر مداری بیشتر شبیه هواپیما هستند. تمام هواپیماهای فضایی تا به امروز دارای موشک بوده‌اند اما بعنوان هواپیمای بدون سرنشین به زمین نشستند.

سه نوع هواپیما با موفقیت در مدار پرتاب شد، و پس از ورود به جو به زمین نشسته‌اند که عبارتند از: شاتل فضایی، بوران و X-37.

چهارمین مورد، دریم چیسر می‌باشد که در حال توسعه و ساخت است. از سال ۲۰۱۹ همه وسایل نقلیه مداری گذشته، فعلی و برنامه‌ریزی شده به‌طور عمودی با یک موشک جداگانه پرتاب می‌شوند. پرواز فضایی مداری با سرعت زیاد انجام می‌شود، با انرژی جنبشی مداری به‌طور معمول حداقل ۵۰ برابر بیشتر از مسیرهای زیر مداری است. در نتیجه، محافظت از گرمای سنگین در حین ورود به جو لازم است.

 

محتویات

• ۱چالش‌ها
• ۲هواپیماهای مداری
  • ۲.۱شاتل فضایی
  • ۲.۲بوران
  • ۲.۳ایکس ۳۷
  • ۲.۴دریم چیسر
• ۳هواپیماهای پیشران موشک زیرمداری
• ۴جستارهای وابسته
• ۵منابع
• ۶کتابشناسی - فهرست کتب
• ۷پیوند به بیرون

 

 

۱ چالش‌ها

فرود شاتل فضایی آتلانتیس، یک هواپیمای مداری خزنده

هواپیماهای فضایی باید مانند فضاپیمای سنتی در فضا کار کنند، اما باید مانند هواپیما نیز قادر به پرواز جوی باشند. این الزامات باعث پیچیدگی، خطر و هزینه طراحی هواپیما می‌شود.

۲ هواپیماهای مداری

شاتل فضایی در مدار زمین

۲.۱ شاتل فضایی

نوشتار اصلی: شاتل فضایی

شاتل فضایی آمریکا که اولین بار در سال ۱۹۸۱ پرتاب شد. نخستین سفینه قابل استفاده مجدد جهان بود. سه بخش اصلی آن مدارپیما، موشکهای تقویت‌کننده، و مخزن خارجی سوخت می‌باشد. پس از فضاپیماهای مرکوری، جمینی و آپولو، آمریکایی‌ها در پی سفینه‌های رفت و برگشتی رفتند و بدین سان، شاتل‌های فضایی متولد شدند. تاکنون هفت شاتل به نام‌های انترپرایز، پث فایندر، کلمبیا، چلنجر، دیسکاوری، آتلانتیس و اِندِور ساخته شده که دو شاتل نخست، ناکامل و برای آزمایش‌ها و بررسی‌ها ساخته شده‌اند. از میان پنج شاتل پسین نیز چلنجر و کلمبیا دچار سانحه شده‌اند و فقط سه شاتل دیسکاوری، آتلانتیس و اِندِور تا سال ۲۰۱۰ مشغول کار بودند.

۲.۲ بوران

نوشتار اصلی: بوران (فضاپیما)

فضاپیمای بوران یکی از فضاپیماهای شاتل اتحاد شوروی است. بوران تنها شاتل فضایی شوروی بود که بطور کامل ساخته، و در مدار زمین آزمایش شد. این فضاپیما برای اولین بار در مدت ۳ ساعت و ۴۰ دقیقه بدون سرنشین در خارج از جو زمین پرواز کرد و و سپس در فرودگاه بایکونور قزاقستان به همراه یک فروند میگ ۲۵ که فضا پیما را از ارتفاع ۲۰ کیلومتری سطح زمین تا لحظهٔ فرود اسکورت می‌کرد به زمین نشست.

۲.۳ ایکس ۳۷

نوشتار اصلی: بوئینگ ایکس-۳۷

ایکس ۳۷ یک هواپیمای فضایی است که در ۷ آوریل ۲۰۰۶ اولین پروازهای فضایی اش را انجام داد. ایکس-۳۷ برای بکارگیری در ناسا، دارپا و نیروی هوایی ایالات متحده آمریکا ساخته شد. بوئینگ ایکس-۴۰ برای آزمایش مانورهایی که فضاپیماهای بوئینگ ایکس-۳۷ نهایتاً برای انجام آن‌ها طراحی شده‌اند، ساخته شده‌بود.^[۲]

۲.۴ دریم چیسر

نوشتار اصلی: دریم چیسر

دریم چیسر یک فضاپیمای مداری سرنشین‌دار پرواز عمودی، فرود افقی ساخته شده توسط شرکت سیرا نوادا است.^[۳] دریم چیسر برای حمل ۷ سرنشین به مدارهای نزدیک زمین طراحی شده‌است. این فضاپیما به صورت عمودی با موشک اتلس ۵ پرتاب شده و به صورت افقی توانایی فرود بروی باندهای فرود معمولی را دارد.^[۴]

۳ هواپیماهای پیشران موشک زیرمداری

پرواز ایکس-۱۵

سه فروند هواپیمای خلبان موشکی زیر مداری ایکس-۱۵، اسپیس‌شیپ یک و اسپیس‌شیپ دو به فضا رسیده‌اند؛ که در ابتدا توانایی ورود به مدار را نداشتند و نخستین بار توسط هواپیمای حامل به ارتفاعات حمل شدند.

۴ جستارهای وابسته

• لیست هواپیماها
• لیست سفینه‌های سفارشی
• پرواز فضایی
• دریم چیسر
• جایزه ایکس انصاری
• لیست طرح‌های سیستم پرتاب فضا

 

برتری کوانتومی

در محاسبات کوانتومی، برتری کوانتومی توانایی بالقوه دستگاه‌ها برای حل مشکلاتی است که کامپیوترهای کلاسیک عملاً از انجام آن ناتوان هستند.

الگوریتم شر برای فاکتور سازی عدد صحیح، که در زمان چند جمله ای بر روی یک کامپیوتر کوانتومی اجرا می‌شود، چنین سرعت فوق‌العاده چند جمله ای را نسبت به بهترین الگوریتم کلاسیک شناخته شده فراهم می‌کند.^[۱]

مانند فاکتورسازی عدد صحیح، اعتقاد بر این است که برای رایانه‌های کلاسیک بر اساس فرضیات پیچیدگی معقول، نمونه برداری از توزیع‌های خروجی مدارهای کوانتومی تصادفی سخت است. گوگل پیش از این اعلام کرده بود با برطرف کردن این مشکل با مجموعه ای از ۴۹ کوبیت ابررسانا، قبل از پایان سال ۲۰۱۷ برتری کوانتومی را نشان خواهد داد.^[۲] با این حال، از اوایل ژانویه سال ۲۰۱۸، تنها اینتل چنین سخت‌افزاری را اعلام کرده‌است.^[۳] در اکتبر سال ۲۰۱۷، IBM شبیه‌سازی ۵۶ کوبیت را روی یک ابر رایانه معمولی نشان داد و تعداد کیوبیت‌های مورد نیاز برای برتری کوانتومی را افزایش داد.^[۴] در نوامبر سال ۲۰۱۸، گوگل با همکاری ناسا را اعلام کرد که "نتایج حاصل از مدارهای کوانتومی موجود در پردازنده‌های کوانتومی گوگل را تجزیه و تحلیل می‌کند.^[۵][۶] در ۲۱ ژوئن ۲۰۱۹ دانشمند آمریکایی بیان کرد که بر طبق قانون Dowling-Neven، برتری کوانتومی ممکن است در سال ۲۰۱۹ اتفاق بیفتد.^[۷] در تاریخ ۲۰ سپتامبر، روزنامه فایننشال تایمز گزارش داد که "گوگل ادعا می‌کند با یک آرایه ۵۴ کیوبیت به برتری کوانتومی رسیده‌است، از این تعداد ۵۳ عملکردی است که برای انجام یک سری عملیات در ۲۰۰ ثانیه استفاده می‌شود که برای یک ابررایانه حدود ۱۰٬۰۰۰ سال به طول خواهد انجامید.^[۸][۹] در ۲۳ اکتبر، گوگل رسماً ادعاهای پیشین را تأیید کرد.^[۱۰][۱۱]

سنتز ژن‌های مصنوعی

سنتز ژن‌های مصنوعی یا سنتز ژن، که بعضاً با عنوان چاپ DNA ^[۱] شناخته می‌شود روشی در زیست‌شناسی مصنوعی است که برای ایجاد ژن‌های مصنوعی در آزمایشگاه استفاده می‌شود. بر اساس سنتز DNA فاز جامد، آنرا با کلونینگ مولکولی و واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) متفاوت می‌کند زیرا لازم نیست که توالی‌های DNA موجود را شروع کند؛ بنابراین، می‌توان یک مولکول DNA دو رشته کاملاً مصنوعی و بدون محدودیت ظاهری در توالی یا اندازه نوکلئوتید ایجاد کرد.

جستارهای وابسته

• توالی DNA
• اصلاح ژنتیکی
• مهندسی پروتئین
• بانک اطلاعاتی ژن مصنوعی

نانو رم

نانو رم (Nano-RAM) یک فناوری حافظه رایانه اختصاصی از شرکت نانتیرو (Nantero) است که یک نوع حافظه دسترسی تصادفی غیر فرار بر اساس موقعیت نانولوله کربنی است که در یک بستر شبیه تراشه قرار می‌گیرد. از نظر تئوری، اندازه کوچک نانولوله‌ها باعث می‌شود که حافظه‌هایی با چگالی بسیار بالا باشند. نانتیرو همچنین از آن به عنوان NRAM یاد می‌کند.

 

۱ فن آوری

نسل اول فناوری نانتیرو NRAM بر پایه یک دستگاه نیمه‌رسانا سه ترمینال است که در آن ترمینال سوم برای تعویض سلول حافظه بین حالت‌های حافظه استفاده می‌شود. نسل دوم فناوری NRAM مبتنی بر یک سلول حافظه دو ترمینال است. سلول دو ترمینال دارای مزایایی مانند اندازه سلول کوچکتر، مقیاس پذیری بهتر نسبت به نودهای sub-20 نانومتر است و توانایی غیرفعال کردن سلول حافظه در طول ساخت.

در یک ماتریس فابریک نبافته از نانولوله‌های کربنی (CNTs)، نانولوله‌های متقاطع بسته به موقعیت آنها می‌توانند تماس پیدا کنند یا کمی از هم جدا شوند. هنگام تماس، نانولوله‌های کربنی توسط نیروی واندروالسی در کنار هم قرار می‌گیرند. هر سلول "NRAM" از شبکه ای بهم پیوسته از CNTها واقع شده‌است که بین دو الکترود قرار دارد و در شکل ۱ نشان داده شده‌است. بافت CNT بین دو الکترود فلزی قرار دارد که توسط فوتولیتوگرافی تعریف و شیاردار می‌شود و سلول NRAM را تشکیل می‌دهد.

پارچه نانولوله کربنی

۲ تاریخچه

نانتیرو در سال ۲۰۰۱ تأسیس شد و مقر آن در ووبورن، ماساچوست است.

با توجه به سرمایه‌گذاری گسترده در کارخانه‌های ساخت نیمه هادی فلش، با وجود پیش‌بینی‌ها در اوایل سال ۲۰۰۳ از سرعت و تراکم قریب‌الوقوع NRAM، هیچ حافظه جایگزینی جایگزین فلاش در بازار نشده‌است.^[۱][۲] ۵، NRAM به عنوان حافظه جهانی ارتقاء یافت، و نانترو پیش‌بینی کرد که تا پایان سال ۲۰۰۶ تولید خواهد شد.^[۳] ر آگوست سال ۲۰۰۸، لاکهید مارتین مجوز انحصاری برای برنامه‌های دولتی از مالکیت معنوی نانتیرو کسب کرد.^[۴] در اوایل سال ۲۰۰۹، نانترو ۳۰ اختراع ثبت شده در ایالات متحده و ۴۷ کارمند داشت، اما هنوز در مرحله مهندسی بود.^[۵] در ماه مه سال ۲۰۰۹، نسخه ای NRAM مقاومت در برابر اشعه در مأموریت STS-125 شاتل فضایی آتلانتیس ایالات متحده مورد آزمایش قرار گرفت.^[۶]

۳۱ آگوست ۲۰۱۶. دو کسب و کار نیمه رسانا فوجیتسو مجوز فناوری Nantero NRAM با توسعه مشترک نانتیرو-فوجیتسو برای تولید تراشه در سال ۲۰۱۸ را دارند.^[۷]

۳ جستارهای وابسته

درگاه فناوری

• حافظه دسترسی تصادفی
• حافظه دستیابی تصادفی مغناطیسی
• حافظه تغییر فاز
• اف‌رم
• نانوکریستال