علم و فناوری در ایران

فناوری

ایرانیان باستان، فناوری آبی قنات را اختراع کردند که به کشورهای دیگر نیز راه یافت. بزرگ‌ترین و قدیمی‌ترین قنات در شهر گناباد است که پس از ۲۷۰۰ سال هنوز آب کشاورزی و آشامیدنی ۴۰ هزار نفر را فراهم می‌کند. پیل بغداد نیز به عنوان نخستین باتری احتمالی ساخت انسان، در دوران اشکانیان یا ساسانیان در نظر گرفته شده‌است و نظریات گوناگونی را دربارهٔ چرایی دست‌یابی ایرانیان باستان به اصول تولید برق، پدیدآورد.

چرخ بادی در سال ۱۷۰۰ پیش از میلاد توسط بابلی‌ها اختراع شد و در قرن هفتم مهندسان ایرانی بر اساس آن، ماشین بادی پیشرفته‌تری ساختند به‌نام آسیاب بادی.

ورود نانو به ایران

اولین حرکات علمی برای راه اندازی فناوری نانو در ایران، از سال ۱۳۸۰ با ارتباط محمدتقی ابتکار و غلامعلی منصوری شکل گرفت. در همین سال کمیته مطالعات فناوری نانو به دستور رئیس جمهور شکل گرفت. اولین قدم، جلب نظر مخاطبان بود. در سال ۱۳۸۲ این کمیته به ستاد ویژه توسعه فناوری نانو تبدیل شد. پس از آن یک سند راهبردی در نانو تدوین شد. همایش های مختلفی هم در موضوع ملی و بین المللی شکل گرفت.

از ابتدای سال ۸۴، ستاد ویژه توسعه فناوری نانو با اجرای برنامه‌ حمایت‌های تشویقی، محققان دانشگاه‌های كشور را به سمت تحقیق و پژوهش در زمینه فناوری نانو سوق داد و انتشار مقالات ایران، روندی صعودی به خود گرفت، به طوری كه در سال ۸۷ ایران با انتشار ۸۱۳ مقاله و توانست رتبه ۱۹ دنیا را كسب كند. فناوری نانو (Nanotechnology) بر اساس استاندارد ملی INSO-ISO 80004-1 که برگرفته از استاندارد بین‌المللی ایزو ISO/TS 80004-1:2015 است، به استفاده از دانسته‌های علمی در دستکاری و کنترل ماده، غالباً در نانومقیاس (محدوده ۱–۱۰۰نانومتر) برای بهره‌برداری از پدیده‌ها و خواص وابسته به ساختار و اندازه است. این خواص متمایز با خواص اتم‌ها و مولکول‌های منفرد و غیرقابل برونیابی (استنتاج) از شکل توده همان ماده هستند. سازمان ملی استاندارد ایران (ISIRI) تعداد ۶۶ استاندارد مرتبط با فناوری نانو تا پایان سال ۲۰۱۷ منتشر کرده‌است. پژوهشگران دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل در اردیبهشت ۱۳۹۲ موفق به ارائه و معرفی راه‌های ارتباط بین فناوری نانو و علوم اعصاب به یکدیگر و نیز روشی برای ردیابی پیام رسان‌ها در مغز شدند.

ریاضیات

در قرن دوازدهم محمدبن موسی خوارزمی جدول لگاریتمی را به وجود آورد، جبر را توسعه داد و آن را در نظام حساب ایرانی و هندی به کار گرفت. آثار او توسط یک مترجم ایتالیایی به نام Gerard of Cremona تحت عنوان De jebra et almucabola ترجمه شد. آثار خوارزمی تأثیر ژرفی بر ریاضیات غرب در قرون وسطی گذاشت.

مریم میرزاخانی، ریاضی‌دان اهل تهران که نخستین زن و نخستین ایرانی برندهٔ مدال فیلدز است، توسط نهاد زنان سازمان ملل متحد در فهرست «۷ زنی که دنیا را تغییر دادند» قرار گرفته‌است.

پزشکی

نخستین بیمارستانی که در آن دانش‌پژوهان علوم پزشکی تحت نظارت پزشک، به‌طور روش‌مندی بر روی بیماران کار می‌کردند در دانشگاه جندی شاپور بود. برخی متخصصان پا را از این هم فراتر نهاده و معتقدند کل اعتبار نظم بیمارستانی را باید در ایران قدیم مشاهده کرد.

تراکاشت اعضای بدن حیوان در بدن انسان (به انگلیسی: xenotransplantation) ریشه در ایران دوران هخامنشی دارد.

Adolf Fonahn در کتاب خود Zur Quellenkunde der Persischen Medizin که در سال ۱۹۱۰ در لایپزیگ چاپ شده‌است نام کتاب‌های پزشکی که فقط به زبان فارسی نوشته شده‌است را بیش از ۴۰۰ عنوان می‌داند و نام آن‌ها را ذکر می‌کند. این کتاب‌ها شامل کتاب‌های عربی که توسط ابن سینا نوشته شده‌است نمی‌شود.

نجوم

در سال ۱۰۰۰ پس از میلاد ابوریحان بیرونی رساله‌ای نوشت که در آن به امکان گردش زمین به دور خورشید اشاره کرد.

در سده دهم، ستاره‌شناس ایرانی عبدالرحمان صوفی اولین کسی بود که کهکشانی غیر از کهکشان راه شیری کشف کرد. وی برای اولین بار کهکشان اندرومدا (امرأة مسلسلة) را رصد کرد.

شیمی

خواجه نصیر طوسی عقیده داشت ماده می‌تواند تغییر کند اما نمی‌تواند ناپدید شود. او نوشت: «ماده نمی‌تواند ناپدید شود اما می‌تواند شکل، حالت، ترکیبات، رنگ و مشخصات دیگر خود را عوض کند و به یک ترکیب یا عنصر دیگر تبدیل شود». پانصد سال بعد، میخاییل لومونسف (۱۷۱۱–۱۷۶۵) و لاوازیه (۱۷۴۳–۱۷۹۴) قانون پایستگی جرم را ایجاد کردند و همان ایده را پیاده‌سازی کردند.

جابر ابن حیان شیمیدان مشهور ایرانی رساله‌های مختلفی دارد که در آن‌ها دوهزار موضوع را پوشش می‌دهد که این کتاب، «کتاب مقدس» شیمیدان‌های اروپایی قرن هجدهم (bible of European chemists) مخصوصاً لاوازیه نام گرفته بود. این آثار کاربردهای زیادی داشت از جمله تقطیر گل‌ها و گیاهان، طب درمانی، باروت و نوعی وسیله نظامی قدرتمند که قبل از این که بدست غربیان بیفتد در تملک مسلمانان بود. هم‌اکنون از او به عنوان بنیانگذار شیمی و همچنین مخترع بسیاری از فرایندها و تجهیزات شیمی که برخی از آن‌ها تا امروز هم توسط شیمیدان‌ها استفاده می‌شود (مانند تقطیر) نام برده‌اند.

فیزیک

ابن هیثم (ق۳۵۴–۴۳۰) به خاطر کتاب‌ها و آزمایش‌هایش دربارهٔ لنز و آینه و شکست نور و بازتاب نور، به پدر اپتیک ملقب شده‌است. وی مکان هندسی نقاطی روی دایره کروی را که نور از آنجا به ناظر بازتاب می‌شود بدست آورد. او از مطالعه روی شکست نور، توانست بفهمد که اتمسفر ضخامت خاصی دارد و شفق پدیده‌ای است که به وسیله شکست نور خورشید وقتی که زیر افق است ایجاد می‌گردد.

ابوریحان بیرونی (ش۳۵۲–۴۲۷) نخستین دانشمندی بود که رسماً اعلام کرد نور سرعت محدودی دارد پیش از اینکه گالیله آن را به صورت عملی اثبات کند.

کمال الدین فارسی (م۱۲۶۷–۱۳۱۸) نخستین اثبات ریاضی را برای پدیده رنگین کمان انجام داد و طبیعت نور را که نظریه ابن هیثم را شکل می‌داد تفسیر کرد. او همچنین معتقد بود که رنگین کمان حاصل دو بار شکست نور خورشید در درون قطره‌های باران است. او این کار به کمک آزمایشی که در آن از کره‌ای شفاف که از آب پر شده بود و یک دوربین تاریکخانه‌ای انجام داد.

با در نظر گرفتن فرار مغزها در ایران و رابطه سیاسی ضعیف او با آمریکا و دیگر کشورها، جامعه دانشگاهی ایران همچنان بارور مانده‌است اگرچه تحریم‌های بین‌المللی دانشگاه‌ها را برای خریدن تجهیزات یا فرستادن افراد به ایالات متحده برای دیدارهای علمی دچار مشکل کرده‌است. بارور ماندن دانش در ایران علی‌رغم تحریم‌ها و فرار مغرها به دلیل پتانسیل عمیق ایرانی‌ها در زمینه‌های علمی در جهان است که می‌توان آن را با آلمان یا ژاپن قیاس کرد. فرار مغرها ضربات جدیدی بر جامعه ایران وارد کرده زیرا اصولاً بهترین‌ها از کشور خارج می‌شوند. به عنوان مثال ایرانیان مقیم آمریکا، تحصیلکرده‌ترین گروه نژادی در کشور آمریکا محسوب می‌شوند. بنابر اداره آمار آمریکا در سرشماری سال ۲۰۰۰، نزدیک به ۲۷٪ ایرانیان آمریکایی دارای مدرک کارشناسی ارشد به بالا بودند، که این میزان در میان گروه‌های مهاجر آمریکایی دارای رتبه نخست است؛ و بیش از ۵۶٪ ایرانیان مقیم آمریکا دارای مدرک کارشناسی می‌باشند، که در میان ۶۷ گروه مهاجر آمریکا دارای رتبه دوم است.

همه این‌ها نشان می‌دهد که جایگاه ایران کنونی با پتانسیل واقعی خود تفاوت عظیمی دارد. به گفته میلانی، دانشکدهٔ علوم سیاسی دانشگاه استنفورد فرار مغزها در چند سال گذشته ۳۰۰ برابر جنگ ایران و عراق به اقتصاد ایران صدمه زده‌است. حتی می‌توان این ادعا را کرد که اگر فرار مغرها این قدر بالا نبود جایگاه ایران در میان کشورهای پیشرفته قرار داشت. فرارمغزها آن‌قدر بالاست که صندوق بین‌المللی پول در گزارش سال ۲۰۰۹ خود اعلام کرده‌است ایران به لحاظ مهاجرت نخبگان، در میان ۹۱ کشور در حال توسعه یا توسعه نیافته جهان، مقام نخست را داراست. اما از طرفی نیز بنابر گزارشی دیگر، شمار دانشجویان ایرانی در مقاطع پیشرفته دانشگاهی در سال‌های گذشته سیر نزولی داشته‌است.

پس از انقلاب ۱۳۵۷ در ایران تلاش‌هایی توسط برخی از عالمان دینی اسلامی صورت گرفته‌است که علوم مدرن را اسلامی‌سازی کنند.

نانوفناوری در ایران

با ورود این علم به ایران، استقبال خوبی از طرف جامعه دانشگاهی صورت گرفت. همین مساله باعث شد تا رقابت های المپیادی دانش آموزان و دانشگاهی شکل بگیرد. تعداد اساتیدی که در ایام ورود این علم به ایران به صورت مستقیم با این رشته در ارتباط بودند، ۲۵۰ نفر بودند که در چند سال گذشته به ۲۵۰۰ نفر ارتقاء یافته است. ایران توانسته است تا به لحاظ پیشرفت در این علم، درچند سال گذشته به رتبه زیر ۵۰ در سطح جهانی برسد و در سال گذشته رتبه چهارم در جهان و رتبه اول در خاورمیانه، رتبه ایران بوده است. هم اکنون ۵ سال است که ایران در رتبه چهارم در سطح جهانی قرار دارد. در ایران ۲۴۰ شرکت فعال در زمینه نانو فعالیت می کنند و ۶۵۰ قلم کالا در زمینه نانو طراحی و ساخته شده است. در سال ۲۰۱۷ محصولات نانو ایران به بیش از ۴۷ کشور مختلف صادر می‌شدند. چندی از نهادهای علمی بین المللی، فعالیت های حوزه نانو در ایران را به رسمیت شناخته اند. موسسه فیزیک آمریکا مقاله ای علمی در مورد استفاده از مواد نانو در درمان سرطان توسط دانشمندان ایرانی را منتشر کرده است. همینظور نهادهای مشارکت کننده در حوزه نانو در ایران با برخی از کشورها همکاری می کنند.

درسال ۲۰۱۵ تعداد ۶۶۹۰ مقاله در موضوع فناوری نانو توسط محققین ایرانی نوشته شده است که ۷۲ درصد از کل مقالات نوشته شده در موضوع نانو در جهان بوده است. ایران در سال ۲۰۱۴ رتبه هفتم دنیا را داشته است. این رتبه در سال ۲۰۰۱، پنجاه و هفتم جهان بوده است. بنابر گزارش استت نانو در سال ۲۰۲۱، ۵.۵ درصد از مقالات علمی در موضوع نانو را ایرانی‌ها منتشر می‌کنند. به طور متوسط ۲۰ درصد از کل مقالات ارائه شده توسط محققان ایرانی در سال ۲۰۲۰ مربوط به موضوع نانو بوده است. تعداد مقالات فناوری نانو که در نشریات ISI به چاپ رسیده یکی از شاخص‌های علمی برای بررسی جایگاهی علمی کشورها در این حوزه است. ایران در سال‌های اخیر رشد قابل توجهی در این شاخص داشته‌است به طوری‌که از رتبه ۵۶ در سال ۲۰۰۰ به رتبه ۴ در سال ۲۰۱۷ رسیده‌است. بر اساس اطلاعات پایگاه استت‌نانو در سال ۲۰۱۷ ایران ۸۷۹۱ مقاله نانو به چاپ رسانده که معادل ۵٫۷ درصد از کل مقالات نانوی سال ۲۰۱۷ می‌شود. ایران در این شاخص رتبه اول در حوزه خلیج فارس و همچنین کشورهای اسلامی را دارد. از منظر کیفیت مقالات نانو، مقدار شاخص h-index پنج ساله برای مقالات نانوی ایران (منتشر شده در سال‌های ۲۰۱۳–۲۰۱۷) ۹۳ و رتبه ایران در این شاخص هجدهم است و همچنین ایران از نظر متوسط ارجاع به مقالات نانو در پنج سال منتی به ۲۰۱۷ در رده چهل و چهارم دنیا قرار دارد. ایران در مجموع بیش از ۲۲۰ پتنت مرتبط با فناوری نانو تا سال ۲۰۱۸ در دفاتر ثبت پتنت اروپا و آمریکا ثبت کرده‌است که این مقدار حدود یک سوم از کل پتنت‌های ایران در حوزه‌های مختلف می‌شود. در سال ۲۰۱۷ رتبه ایران در تعداد پتنت‌های منتشر شده در دفتر ثبت آمریکا (USPTO) بیست و دوم بود. ایران در زمینه تعداد پتنت‌های منتشر شده در رابطه با فناوری نانو، مقام ۲۹ را در سال ۲۰۱۲ در دنیا کسب کرد. شبکه تبادل فناوری نانو برای رفع تقاضاهای شرکت‌های صنعتی موجود بر پایه فناوری‌های توسعه‌یافته داخلی ایجاد شده است. در این شبکه، ۳۸ کارگزار تبادل فناوری‌ نانو مشغول فعالیت هستند و تا مهرماه ۱۴۰۱، نزدیک به چهارهزار تقاضای صنعتی احصا شده و بیش از ۳۰۰ پروژه موفق تبادل فناوری نانو بین فناوران و شرکت‌های صنعتی در کشور به اتمام رسیده است.

با ورود نانوفناوری در ایران، ۲ سند ده ساله تدوین شده است. در سند اول راهبرد اصلی بر مبنای تربیت نیروی انسانی ماهر و توسعه زیرساخت های این فناوری قرار داشت. در سند دوم، هدف سال ۱۴۰۴ است و مهمترین نکته حفظ حرکت پرشتاب علمی کشور در این حوزه است. ارتقاء هرچه بیشتر جهانی جایگاه علمی کشور در این حوزه، توسعه بازار صادارات برای محصولات نانو و تاثیرگذاری این فناوری در تولید ثروت درکشور از اهم برنامه های پیش روی تکنولوژی نانو در ایران می‌باشد. سند سومی نیز در تاریخ ۲۴ آبان ۱۴۰۱ از سوی شورای عالی انقلاب فرهنگی تصویب شد که افق این فناوری را تا سال ۱۴۱۲ ترسیم کرده است. فناوری نانو در ایران از سال ۱۳۸۰ شکل گرفته است. ایران رتبه چهارم جهان و رتبه اول خاورمیانه را در نانوفناوری دارد. به نقل از بی بی سی، در زمینه فناوری نانو که ایران یکی از پیشتازان آن در دنیاست، ستاد ویژه توسعه فناوری نانو در سال ۱۳۸۲ به دستور محمد خاتمی تشکیل شد. برای اینکه این شاخه نوین دانش فرصت رشد داسته باشد، محمد رضا عارف، معاون محمد خاتمی بطور مستقیم بر این موضوع نظارت کرد تا روند کار را تسهیل کند.

بودجهٔ علمی ایران در سال ۱۳۸۴ خورشیدی حدود ۹۰۰ میلیون دلار تخمین زده شده که در ۱۵ سال اخیر تغییر چندانی نداشته‌است. در آغاز سال ۲۰۰۰ میلادی، حدود ۰/۴ در صد تولید ناخالص داخلی ملی به توسعهٔ علم اختصاص داده شده بود؛ که از این نظر، ایران در رتبه‌ای بسیار پایین‌تر از کشورها و جوامع صنعتی قرار دارد (متوسط جهانی ۱/۴ درصد است).

بر پایه گزارشی در سال ۱۳۹۵، نبود پیوند لازم میان دانشگاه‌ها و صنعت در ایران، یکی از چالش‌های دانش و فناوری در این کشور است.

واسپاری و تأمین مالی پژوهش‌ها

بنابر مطالعات سازمان همکاری و توسعه اقتصادی، در جهان بیش از ۶۰٪ پروژه‌های تحقیق و توسعه در حوزه‌های علمی و فنی توسط صنایع، ۲۰٪ توسط دانشگاه‌ها و ۱۰٪ توسط دولت‌ها انجام می‌شود. بنابراین کارفرمای بخش عمده پروژه‌های پژوهشی دانشگاه‌ها در کشورهای توسعه‌یافته، به‌ویژه دانشگاه‌های دولتی که حقوق‌بگیران دولت‌ها هستند، خود دولت‌ها می‌باشند؛ که در علوم کاربردی سپس امتیاز این نوآوری‌ها و محصولات پیشرفته حاصله را به بخش خصوصی واگذار می‌کنند؛ به‌طور مثال در ایالات متحده، دولت در سال ۲۰۱۷ بیش از ۵۵ میلیارد دلار آمریکا تنها در زمینه تحقیق و توسعه (علوم کاربردی) هزینه کرده‌است.

اما در ایران وزارت علوم، به‌جای واسپاری پروژه‌های علمی و فنی بلندمدت و میان‌مدت به استادان، مقالات را که محصول فرعی پژوهش هستند؛ معیار ارزیابی علمی استادان قرار می‌دهد. نتیجه این امر آن است که استادان همواره به‌صورت پراکنده و بدون تمرکز موضوعی بر اهداف حقیقی، اقدام به پژوهش جهت تولید هرچه بیشتر مقالات علمی زودبازده برای ارتقای درآمد و رتبه علمی خود کرده‌اند؛ بنابراین دانشگاه که همواره خود پیشران علمی و اقتصادی کشورها بوده، در ایران به سرباری برای اقتصاد و بودجه کشور تبدیل شده‌است.

برجسته‌ترین نوآوری‌ها و یافته‌های دانشمندان ایرانی خارج از ایران از این قرارند:

• ساخت قلب مصنوعی توسط توفیق موسیوند
• کشف و به‌کارگیری هموگلوبین A1C توسط ساموئل رهبر
• کشف مکانیسم تا خوردگی پروتئین‌ها با دستکاری تک مولکولی توسط علیرضا مشاقی
• ساخت نخستین لیزر گازی توسط علی جوان
• قضیه وفا-ویتن توسط کامران وفا
• نظریه مجموعه‌های فازی توسط لطفی عسکر زاده

دستاوردهای نانو فناوری

تعداد اختراعات ایران در زمینه نانو در سال ۲۰۱۹، ۱۹ درصد از کل اختراعات ایران را شکل داده است که نشانه اولیت بالا نانو برای این کشور است. ایران در زمینه اختراعات نانو، در جمع بیست کشور اول دنیا قرار ندارد. در تیر ۱۴۰۱، خبرگزاری های ایرانی اعلام کردند که ۸۰۰ قلم محصول نانو در ایران تولید می شوند. داروی ضد سرطان سنادوکسوزوم یکی از محصولات ساخته شده در ایران بر مبنای علم نانو است. کورکومین هم داروی نانویی ساخت ایران است. این دارو خاصیت ضدالتهابی دارد. داروی پاکلینب که ضد سرطان پستان است، داروی دیگر بر مبنای فناوری نانو است. دستگاه تشخیص سریع کرونا، مواد ضدعفونی‌کننده، ماسک‌های تنفسی و دستگاه تصویه هوا، از دیگر اقلام پزشکی در حوزه نانو است که در ایران ساخته شده است. سهم تولید محصولات پزشکی در ایران بر پایه نانو، ۱۵ درصد از مجموع سهم تولیدات نانویی است. نانو کلوئید نقره، نانو امولاسیون، پودر سیلیس، آلومینا به عنوان کاتالیست، ایروژل با کاربرد عایق صوت و حرارت و گرانول از محصولات نانویی ساخت ایران است. نانو پوشش و نانو مواد بیشترین حجم صادرات و فروش محصولات نانویی ایران را شکل داده‌اند. تولیدات صنعتی، ۱۳ درصد از سهم محصولات نانویی در ایران را شامل می شود. ۱۵ درصد هم مربوط به رنگ، پوشش، مواد و فراورده ها است.

• ایران: گهواره دانش