داستان 10 پروژه موفق بريکسي‌ها

اين پروژه‌هاي آزمايشي شامل 10 حوزه موضوعي انتخاب شده براساس حوزه‌هاي رهبري موضوعي، در سال 2016 به تصويب رسيدند که شامل پيشگيري و کنترل بلاياي طبيعي؛ منابع آبي و تصفيه آلودگي؛ فناوري‌هاي زمين فضايي و کاربردهاي آن؛ انرژي‌هاي نو و تجديدپذير و بهره‌وري انرژي؛ نجوم؛ بيوتکنولوژي و زيست‌پزشکي شامل سلامت انسان و علوم اعصاب؛ فناوري‌هاي اطلاعات و محاسبات عملکرد بالا؛ علم و فناوري اقيانوس و قطب؛ علم مواد شامل نانوفناوري و فتونيک مي‌شود.

1. پيشگيري و پايش بلاياي طبيعي با مدل سه‌بعدي از گسترش حريق

آتش‌سوزي از عمده‌ترين بلاياي طبيعي در جهان به شمار مي‌رود. به‌طور متوسط، سالانه حدود 220 هزار آتش‌سوزي در جهان رخ مي‌دهد و آتش‌سوزي جنگل‌ها سالانه 10 ميليون هکتار از مناطق حيات وحش را نابود مي‌کند و به‌طور مستقيم حدود 9 ميليارد تن زيست توده را مي‌سوزاند.

منطقه بريکس به‌شدت در معرض آتش‌سوزي‌هاي متعدد بوده و تاکنون آسيب‌هاي زيادي را هم متحمل شده است. در روسيه، چين، هند و برزيل که از اعضاي قديمي بريکسند، مطالعات متعددي روي آتش‌سوزي‌ها به‌عنوان يکي از بلاياي طبيعي انجام شده است. برنامه‌هاي پژوهشي بين‌المللي در چهارچوب پروژه‌هاي کشورهاي بريکس امکان ترکيب تلاش‌هاي اين چهار گروه پژوهش ملي را فراهم کرده است.

محققان روسي با همکاري متخصصان آزمايشگاه دولتي علوم آتش‌نشاني، دانشگاه علم و فناوري چين، در زمينه تحقيقاتي و مکانيسم تجزيه حرارتي مواد قابل احتراق، تحقيقات خود را در سال 2012 آغاز کردند. در سال‌هاي بعد نيز اين همکاري‌ها با چين و هند نيز ادامه پيدا کرد.

در اين پژوهش‌ها براي اولين بار، مجموعه‌اي از مطالعات تجربي جامع و مدل‌سازي عددي براي توصيف پارامترهاي آتش‌سوزي‌هاي طبيعي در دستورکار قرار گرفت و اندازه‌گيري‌هايي از سرعت انتشار شعله، ميدان دما در شعله، جريان گرماي کلي و تابشي از شعله به لايه سوزن‌هاي کاج و... انجام شد.

محققان درنهايت، به مدلي سه‌بعدي و توسعه‌يافته از گسترش آتش‌سوزي جنگل‌هاي زميني رسيدند که به واسطه مطالعه تجربي و شبيه‌سازي جامع حريق در کشورهاي بريکس، مي‌توانند علاوه‌بر پيش‌بيني وقوع و گسترش آتش‌سوزي‌هاي جنگل‌ها، با وقوع، گسترش و مهار آتش‌سوزي اقدام کنند.

2. استفاده از فناوري‌هاي غشايي براي تصفيه منابع آبي

در دومين پروژه بريکس که تحت عنوان منابع آبي و تصفيه آلودگي مطرح شده، توسعه روش‌هاي مبتني‌بر غشا براي بهبود بازيابي آب خالص و محصولات باارزش از زباله مورد بحث قرار گرفته است.

در اين پروژه، محققاني از مؤسسات و دانشگاه‌هاي برزيل، روسيه، هند، چين و آفريقاي جنوبي با مشارکت يکديگر به مطالعه پرداختند. رشد جمعيت انساني و اقتصاد جهان چالش مهمي را براي دسترسي به آب آشاميدني براي مصارف خوراکي و کشاورزي ايجاد مي‌کند و افزايش تقاضا، منجر به کاهش منابع آب شيرين مي‌شود. از اين رو استفاده دوباره از جريان‌هاي آلوده و بازيافت موادشيميايي براي پايداري جهان الزامي است.

هدف اين پروژه توسعه فرايندهاي مبتني‌بر غشا است که مي‌تواند به‌طور قابل توجهي مصرف انرژي و هزينه‌ها را کاهش دهد.

محققان کشورهاي بريکس در اين پروژه، سه چالش توسعه فناوري‌هاي جداسازي غشايي کارآمد و صرفه‌جويي در انرژي براي کاهش اثرات زيست‌محيطي آلودگي، استخراج محصولات باارزش از پساب براي استفاده مجدد و بازيابي آب تصفيه‌شده براي مصارف خانگي و صنعتي را مد نظر قرار داده‌اند.

در روند اجراي اين پروژه، آزمايشگاه‌هاي کشورهاي شرکت کننده، در توسعه فناوري‌هاي غشايي براي توليد آب پاک و استخراج منابع ارزشمند از آب‌هاي آلوده، تجربيات ارزشمندي را به اشتراک گذاشتند.

آنها روي رويکردهاي مکملي تمرکز کرده‌اند تا با ترکيب آنها، به مسائل مربوط به تصفيه جريان‌هاي آب معمول براي هر يک از کشورهاي بريکس ازجمله آب‌هاي آلوده زيرزميني و دريا، آب شهري، فاضلاب‌هاي معدن و نفت، خودرو، پالايشگاه‌ها و صنايع الکترونيک رسيدگي شود.

3. فناوري‌هاي ديجيتال براي بررسي نقاط مختلف زمين

فناوري‌هاي زمين فضايي به مجموعه‌اي از ابزارها اطلاق مي‌شود که داده‌هايي چون ابرهاي نشانگر را براي نقشه‌برداري و تجزيه‌وتحليل زمين مورد استفاده قرار مي‌دهند.

اين فناوري‌ها به محققان در جمع‌آوري داده براي درک بهتر مناطق جغرافيايي و کنترل تغييرات و الگوها در شهرها و نقاط مختلف کمک مي‌کند. در قالب اين پروژه، تحقيق و توسعه الگوريتم‌ها و نرم‌افزارهاي پردازش، ذخيره‌سازي و تجسم داده‌هاي اسکن ليزري و عکاسي در دستورکار قرار گرفته است.

کشورهاي روسيه، هند و چين از اعضاي بريکس با يکديکر مشارکت کرده‌اند. محققان مؤسسه فناوري Roorkee هند از فرايند تحقيق و آزمايش الگوريتم‌هاي ايجاد شده و نيز ايجاد مدل‌هاي سه‌بعدي از اشياء مهندسي عمران استفاده کردند که براساس نتايج اسکن ليزري و عکاسي توسعه يافته است.

اسکن و عکاسي از اشياء مهندسي عمران با استفاده از نرم‌افزار جديد توسعه‌يافته در طول پروژه، روشي براي کاليبراسيون فتوگرامتري يک دوربين ديجيتال به شمار مي‌رود.

اساسا، مصرف‌کنندگان فناوري‌هاي توسعه‌يافته شرکت‌هايي‌اند که با نظرسنجي‌هاي مختلفي مرتبط بوده و از داده‌هاي اسکن ليزري و عکاسي براي مطالعات خود استفاده مي‌کنند. استفاده از اين ابزارهاي فناورانه در درجه اول درمورد سايت‌هاي ميراث فرهنگي و شرکت‌هاي صنعتي داراي ساختمان‌ها و دارايي‌هاي قديمي به کار مي‌رود.

کاربرد عملي فناوري‌هاي توسعه‌يافته در نظارت بر تغيير شکل‌هاي اشياء مختلف در ساخت‌وساز مؤثر است.

چشم‌انداز اصلي براي پياده‌سازي، مربوط به تشکيل دوقلوهاي ديجيتال و دارايي‌هاي ديجيتال براي اشياء مي‌شود. استفاده از چنين فناوري‌هايي همچنين براي بناهاي معماري تاريخي اهميت دارد.

4. تلاش همه‌جانبه براي تبديل زيست توده به سوخت‌هاي زيستي و تجديدپذير

کشورهاي عضو بريکس از پلتفرم‌هاي فناوري براي پردازش زيستي يکپارچه بقاياي کشاورزي براي توليد سازگار با محيط‌زيست سوخت‌هاي زيستي و محصولات جانبي استفاده مي‌کنند.

در اين پروژه، برزيل، روسيه، هند، چين و آفريقاي جنوبي مشارکت کرده‌اند. توليد جهاني زيست توده ليگنوسلولزي بيش از 220 ميليارد تن در سال برآورد شده است. درحالي‌که کشورهاي بريکس که بالاترين توليدکنندگان نيشکر، برنج و ذرت هستند، مقدار قابل توجهي از اين ماده را توليد مي‌کنند اما بيشتر اين زيست توده يا بلااستفاده مانده يا مي‌سوزد که موجب به هدر رفتن منابع بالقوه پرانرژي و وخيم‌تر شدن کيفيت هوا و توليد مواد شيميايي سرطان‌زا مي‌شود.

بنابراين، استفاده از زيست توده به‌عنوان يک منبع انرژي تجديدپذير و توليد محصولات مشترک تجاري مهم، اهميت بالايي دارد. تشديد تبديل زيست توده به انرژي زيستي نسبت به سوخت‌هاي فسيلي تجديدپذير و آلاينده اولويت دارد.

تلاش‌هاي مشترک کشورهاي عضو بريکس روي تبديل يکپارچه زيست توده به سوخت‌هاي زيستي و تبادل تجربه و دانش و نيز توسعه ظرفيت محلي براي افزايش زنجيره‌هاي توليد انرژي زيستي متمرکز شده است.

از اين رو، هر يک از اين کشورها، راهکارها و شيوه‌هايي را براي اين فرايند تبديلي ارائه داده‌اند تا بتوانند درنهايت به موفقيت برسند. در اين فرايند، 59 مقاله ژورنالي و 18 فصل کتاب توسط کنسرسيوم منتشر شده است.

5. بررسي ابررساناهاي يکپارچه در بحث نجوم و کاربردهاي صنعتي و فناورانه

در اين پروژه تحقيقاتي، برزيل، روسيه، چين و آفريقاي جنوبي حاضر شده‌اند. هدف اصلي اين پروژه، پيشرفت فناوري زير تراهرتز و توسعه گيرنده‌هاي SIS محدود کوآنتومي و منابع THz (تراهرتز) براي استفاده در نجوم راديويي زميني و فضايي بوده است.

کشورها در اين پروژه داراي سنت‌هاي قوي در زمينه نجوم راديويي بوده و پتانسيل پاسخگويي به سؤالات اساسي را در مورد منشأ جهان دارند. هرکدام از اين کشورها از قابليت‌ها و فناوري‌هاي خاص خود در حوزه‌هاي نجوم بهره مي‌برند.

اين برنامه پژوهشي مشترک، فعاليت محققان را در دو حوزه علم و فناوري نشان مي‌دهد که يکي ايجاد پايه‌هاي عملي براي الکترونيک مايکروويو ابررسانا و ديگري، توسعه دستگاه‌هاي منحصربه فرد براي دريافت سيگنال فوق‌حساس و پردازش بيشتر آنهاست. استفاده از روش‌هاي مدرن ميکروالکترونيک که در تأسيسات تحقيقاتي در مقياس بزرگ در مسکو با موفقيت اجرا شد، به تيم‌هاي پژوهشي امکان داد تا اتصالات SIS و ابررساناهاي يکپارچه براي عمليات در محدوده THz با حساسيت کوآنتومي ايجاد کنند.

نتايج به دست آمده در اين پيشرفت‌هاي فناوري، براي کاربردهاي علمي و صنعتي و اسپين‌آف‌هاي فناورانه است. توسعه گيرنده‌هاي ابررسانا THz براي فضا و نجوم راديويي زميني که به‌عنوان بخشي از پروژه بريکس آغاز شده، پس از تکميل رسمي پروژه ادامه دارد.

6. همکاري بريکسي براي توالي‌يابي ژنومي کرونا

از زمان شيوع همه‌گيري کرونا، ويروس SARS-CoV-2 در دنيا گسترش يافت و باعث مرگ ميليون‌ها نفر و خسارات اقتصادي شديدي شده است.

چهار کشور بريکس يعني برزيل، هند، روسيه و آفريقاي جنوبي از جمله کشورهاي آسيب ديده در اين برهه بودند. برنامه NGS-BRICS در سال 2021 با هدف ايجاد يک برنامه پژوهشي مشترک براي تعيين توالي ژنومي اين ويروس در پنج کشور بريکس آغاز شد.

اين پروژه به شبکه نظارت بر ژنوم در آفريقاي جنوبي اجازه داد تا با اين برنامه همکاري و برنامه پژوهشي يکپارچه بين‌رشته‌اي و مشترک را تقويت کند. پروژه NGS-BRICS از توالي‌يابي ژنومي براي کمک به رديابي تکامل، گسترش و شيوع ويروس کرونا در آفريقاي جنوبي و ساير کشورهاي بريکس استفاده کرد.

نمايندگان اين کشورها در دوران همه‌گيري ماهي‌يک‌بار به‌صورت آنلاين با يکديگر ملاقات مي‌کردند و اطلاعات مرتبط قابل‌توجهي را درمورد پايش ژنومي بين کشورها ردوبدل مي‌شد. اين کار علاوه‌بر کمک قابل‌توجهي که به برنامه نظارتي در هند کرد، برخي از يافته‌هاي اين پژوهش‌ها نيز در مجله‌اي بين‌المللي بررسي و درباره ظهور يک زيرخوشه دلتاي SARS-CoV-2 منتشر شد که مجموعه‌اي از جهش‌هاي غيرجهش‌يافته را در خود جاي داده است.

يافته‌هاي اين پژوهش نشان داد که 41.4 درصد از سويه‌هاي دلتا داراي يک ارائه مشخص، از 8 جهش غيرجهش‌يافته بوده‌اند که مي‌توانست باعث تکامل چنين زيرخوشه دلتاي متمايزي باشد.

7. محاسبات پيشرفته عصبي براي توسعه سيناپس‌هاي الکترونيکي

چهار کشور بريکسي شامل روسيه، هند، چين و برزيل در اين پروژه همکاري کرده‌اند. دستيابي به محاسبات مغزي نشان‌دهنده هدف فناورانه مهم براي دهه‌هاي آينده به شمار مي‌رود. اين پيشرفت اجراي عمليات پيچيده و مقاوم در برابر خطا مانند تشخيص الگو و يادگيري توالي را ممکن مي‌کند. مغز انسان از حدود 1012 نورون تشکيل شده است که توسط تقريبا 1015 سيناپس به هم متصل شده‌اند.

اين سيناپس‌ها مي‌توانند رسانايي خود را از طريق جذب يون‌هاي +Ca2 و +Na تغيير دهند. اين يون‌ها زماني آزاد مي‌شوند که نورون‌ها تکانه‌هاي الکتريکي را منتقل مي‌کنند. شبکه‌هاي عصبي مصنوعي با استفاده از دستگاه‌هاي الکترونيکي مختلف توسعه يافته‌اند. به‌رغم پيشرفت‌هاي صورت‌گرفته هيچ‌يک از دستگاه‌هاي حافظه‌دار به‌تنهايي تمام الزامات فناوري حافظه غيرفرار را برآورده نمي‌کند.

چالش اصلي در اين قبيل فناوري‌ها متعادل کردن سرعت با بازيابي حافظه، بهره‌وري توان با سرعت و پايداري با بازيابي حافظه است. براي پرداختن به اين چالش‌ها روش‌هاي جايگزيني غشاهاي فلزي يا عايق‌هاي سنتي در سازه‌هاي MIM (سلول‌هاي فلزي، عايق، فلزي) را با مواد جديدي پيشنهاد مي‌کنند که خواص بهبوديافته‌اي را ارائه مي‌دهند. ظهور مواد دوبعدي به دليل خواص منحصربه‌فرد الکترونيکي، فيزيکي، شيميايي، مکانيکي، نوري، مغناطيسي و حرارتي که دارند در ميکروالکترونيک بسيار مورد توجه قرار گرفته‌ است.

همکاري کشورهاي بريکس در زمينه توسعه پيشرفته سيناپس‌هاي الکترونيکي براي شبکه‌هاي عصبي مصنوعي، گام بزرگي در اين حوزه برداشته است که براي اجراي سخت‌افزاري سيستم‌هاي محاسباتي پيشرفته عصبي و هوش مصنوعي اهميت دارد.

8. اقيانوس‌شناسي و تاثيرات تغييرپذيري اقليمي

محققان کشورهاي عضو بريکس براساس نوعي مدل اقيانوسي پيش‌بيني‌شده نقشه‌راه و نمايش اعتبارسنجي مدل، مقايسه‌هاي متقابل و کاربردهايي را براي مديريت پايدار اقيانوس‌هاي ساحلي ارائه داده‌اند. در پروژه PARADIGM، کشورهاي بريکسي برزيل، روسيه، هند، چين و آفريقاي جنوبي حضور دارند.

آنها با هدف ارائه محصولات پيش‌بيني‌شده اقيانوسي با کيفيت بالا و تقويت سه برنامه ازقبل‌تاييدشده شامل CoastPredict سيستم پيش‌بيني اقيانوس‌هاي ساحلي جهان؛ ForeSea سيستم پيش‌بيني يک دهه اقيانوس‌هاي منطقه ملل متحد؛ و OSF سيستم پيش‌بيني يکپارچه اقليم تا اقيانوس مي‌شود.

علم و فناوري به‌عنوان ابزاري محوري براي تقويت همکاري بين کشورهاي بريکس، از توسعه فناوري گرفته تا گرهمايي دانشمندان در پروژه‌هاي تحقيقاتي مشترک عمل مي‌کند و کشورهاي بريکس به‌رغم تنوع جغرافيايي، اقليم‌شناسي و محيطي که در آنها حاکم است تاريخ غني از تحقيقات اقيانوس‌شناسي دارند.

درمجموع بريکس تمام حوزه‌هاي اقيانوسي سياره را پوشش مي‌دهد. اين کشورها در کنار يکديگر با استفاده از تخصص‌هاي متنوعي که دارند تحليل‌هاي مقايسه‌اي را ارائه مي‌دهند که مي‌توانند راه‌حل‌هاي بهينه متناسب با زمينه‌هاي محلي را شناسايي ‌کنند.

تحقيقات مشترک در اين پروژه به موضوعاتي چون اقيانوس‌شناسي عملياتي شامل مشاهدات، پيش‌بيني‌هاي مدل و جذب داده‌ها و نيز تاثيرات تغييرپذيري آب‌وهوا و تغييرات آب‌وهوايي بر محيط‌هاي قطبي و ارتباط از راه دور با مناطق گرمسيري پرداخته است.

9. توسعه مکانيکي در توسعه نانوفناوري

برزيل، روسيه، هند، چين و آفريقاي جنوبي در اين پروژه همکاري مي‌کنند. ايده اين پروژه از آنجايي ايجاد شده که براي تحقيقات بنيادي و کاربردي در علوم نانو و براي توليد صنعتي در فناوري‌هاي نانو، عمدتا از فناوري‌هاي «بالا به پايين» استفاده مي‌شود.

مباني توسعه ادغام مکانيکي از پايين به بالا براي تک‌تک اشياء نانو و نانوابزارها به‌منظور مطالعه پديده‌هاي کوانتومي و غيرمحلي، نانوالکترونيک و تشخيص نانوزيست پزشکي به کار مي‌روند. تجهيزات براي اين قبيل فناوري‌ها از جمله نانوليتوگرافي بسيار گران، حجيم و هزينه‌هاي اجرايي بالايي دارند. تمام اين تجهيزات به ارزش ميليون‌ها و ده‌ها ميليون يورو عمدتا در کشورهاي غربي توليد مي‌شود و کشورهاي بريکس مجبور به پرداخت هزينه‌هاي زيادي مي‌شوند.

پيش‌تر تمام کشورهاي بريکس در زمينه فناوري نانو پيشرفت‌هايي داشته‌اند که به‌طور قابل‌توجهي از کشورهاي غربي جلوتر بوده‌اند. در اين پروژه شريک روسي براي شناسايي و گردآوري پيشرفت‌هاي برجسته و فناوري‌هاي پراکنده تمام کشورهاي بريکس به‌منظور ايجاد مشترک يک فناوري نانو با پيشرفت جديد تلاش کرده است.

پروژه پيشنهادي براي تمرکز هم‌افزايي بهترين مراکز نانوزيست از هر پنج کشور بريکس با يکي از مشکلات جست‌وجوي فناوري‌هاي نانوي جايگزين اين است که توسعه‌هاي جداگانه نانودستگاه‌هاي مختلف يا اجزاي آنها در حال انجام است.

10. استفاده از فوتونيک و کوآنتوم در پردازش سريع اطلاعات

نيمه دوم قرن بيستم دنيا شاهد اتقلاب فناورانه در مقياس و سرعت بي‌سابقه‌اي بود. بشريت شروع به ساخت ماشين‌هايي کرد که تنها هدف آنها پردازش اطلاعات بود. باوجوداين، نيروي محرکه انقلاب اطلاعات پيشرفت‌هاي نظري نبود بلکه شامل کاربردهاي عملي مي‌شد.

اين موضوع تحقيقات متعددي را به سرانجام رساند که يکي از آنها ايجاد دستگاه‌هايي با کارايي بالا و سرعت محاسبات بالا بود. پردازش اطلاعات کوانتومي که مبتني‌بر اصول مکانيک کوانتومي و ويژگي منحصربه‌فرد است از نظر سرعت، ظرفيت و دقت مزاياي بي‌سابقه و پتانسيل وسيعي را ارائه مي‌دهد و از فناوري اطلاعات سنتي پيشي مي‌گيرد. برزيل، روسيه و چين ازجمله کشورهاي همکار در حوزه فوتونيک و موضوعات کوانتومي‌اند.

اين پروژه تحقيقاتي به سه حوزه کليدي مربوط مي‌شود: هدف اول، تهيه تراشه‌هاي فوتوني کوانتومي مبتني‌بر سيليکون چندمنظوره و ادغام منابع فوتون و مدارهاي قابل تنظيم مجدد روي يک دستگاه واحد است که ماحصل آن مفهوم جديدي براي پردازش اطلاعات فوتونيک کوانتومي مبتني‌بر تراشه است.

هدف دوم، استفاده از اجزاي نوري حجيم براي توليد و دستکاري درهم‌تنيدگي تکانه زاويه‌اي مداري است. حالت‌هاي درهم‌تنيده با ابعاد بالا براي بررسي ديناميک درهم‌تنيدگي، شبيه‌سازي کوانتومي و ترموديناميک کوانتومي استفاده مي‌شود.

سومين هدف نيز مربوط به حوزه تمرکز و بازسازي حالات کوانتومي و آماده‌سازي دقيق حالت‌هاي درهم‌تنيده با ابعاد بالاست.

مشارکت گروه روسي در پروژه بريکس با همکاري ساير کشورهاي عضو اجراي آزمايشي يک الگوريتم کوانتومي را براي جست‌وجوي انرژي حالت پايه شوينگر هميلتون در سيستمي از کيوبيت‌هاي قطبشي تسهيل کردهاست.

اين پروژه بينش‌هاي ارزشمندي را درمورد هماهنگي تلاش‌هاي علمي مربوط به زمينه مهندسي کوانتومي بين موسسات تحقيقاتي در فدراسيون روسيه، برزيل و چين به دست آورد.

منبع: روزنامه فرهيختگان