د. تحسين الشيخلي يكتب: مستقبل التكنولوجيا من الحوسبة والخوارزميات إلى الخلايا العصبية

ظهور تقنيات جديدة ليست بالشيء الجديد ، فهي سنة التقدم العلمي و المعرفي و حالة طبيعية من حالات التطور . ومع ذلك ، لم يسبق أن ظهرت الكثير من الابتكارات التكنولوجية في مثل هذه الفترة القصيرة من الزمن كما هو الحال اليوم. في العقود القادمة ، سنستمر في مراقبة التطور السريع والتقارب في عدد من التقنيات التي كانت ، حتى وقت قريب ، تعتبر منفصلة عن بعضها.
أول هذه التقنيات ، والتي هي حديثة ولكنها غيرت العالم بشكل كبير بالفعل ، هي تكنولوجيا الحوسبة ، التي أصبحت ممكنة بفضل تطوير الإلكترونيات وعلوم الكمبيوتر. أصبحت أجهزة الكمبيوتر الآن منتشرة للغاية لدرجة أنه يصعب على الكثيرين منا تخيل عالم بدونها. ومع ذلك ، فإن أجهزة الكمبيوتر مفيدة فقط لأنها تنفذ البرامج ، والتي لا تعدو كونها تطبيقات للخوارزميات. الخوارزميات موجودة في كل مكان ، وهي السبب النهائي لوجود أجهزة الكمبيوتر. بدون الخوارزميات ، ستكون أجهزة الكمبيوتر عديمة الفائدة.
يبحث مطورو الخوارزميات عن أفضل طريقة لإخبار أجهزة الكمبيوتر بكيفية إجراء عمليات حسابية محددة بكفاءة وبشكل صحيح. الخوارزميات هي ببساطة وصفات مفصلة للغاية ( تسلسل الخطوات الصغيرة التي ينفذها الكمبيوتر للحصول على بعض النتائج المحددة). أحد الأمثلة المعروفة للخوارزمية هو خوارزمية الإضافة التي تعلمناها جميعًا في المدرسة. وهي عبارة عن سلسلة من الخطوات الصغيرة التي تمكن أي شخص يتبع الطريقة من إضافة أي رقمين ، مهما كان حجمهما كبيرًا. هذه الخوارزمية هي جوهر كل كمبيوتر حديث وتستخدم في كل تطبيق لأجهزة الكمبيوتر.
يتم وصف الخوارزميات لأجهزة الكمبيوتر باستخدام بعض لغات البرمجة المحددة. الخوارزميات نفسها لا تتغير مع لغة البرمجة. إنها مجرد تسلسلات من التعليمات المجردة التي تصف كيفية الوصول إلى نتيجة معينة. تصميم الخوارزمية ، من وجهة نظري ، هو أحد أكثر مجالات الرياضيات وعلوم الكمبيوتر أناقة وروعة.
يتم تطوير الخوارزميات دائمًا لأغراض محددة. هناك العديد من مجالات تطبيق الخوارزميات ، وسوف يلعب اثنان من هذه المجالات دورًا أساسيًا في تطوير التقنيات المستقبلية.
أول هذه المجالات هو التعلم الآلي. تمكن خوارزميات التعلم الآلي أجهزة الكمبيوتر من التعلم من التجربة. قد تكون مقتنعًا بأن أجهزة الكمبيوتر لا تتعلم وأنها تفعل فقط ما يُطلب منها صراحةً القيام به ، لكن هذا ليس صحيحًا. هناك العديد من الطرق التي يمكن لأجهزة الكمبيوتر أن تتعلم من خلالها ، ونستخدم قدرة أجهزة الكمبيوتر على التعلم عندما نشاهد التلفاز ، أو نبحث في الويب ، أو نستخدم بطاقة الائتمان ، أو نتحدث على الهاتف. في كثير من الحالات ، يتم إخفاء آليات التعلم الفعلية عن الأنظار ، لكن التعلم يحدث رغم ذلك.
ثاني هذه المجالات هو المعلوماتية الحيوية ، تطبيق الخوارزميات لفهم النظم البيولوجية. تستخدم المعلوماتية الحيوية (المعروفة أيضًا باسم علم الأحياء الحسابي) الخوارزميات لمعالجة البيانات البيولوجية والطبية التي تم الحصول عليها بواسطة التقنيات الحديثة. تعتمد قدرتنا على تسلسل الجينوم ، وجمع البيانات حول الآليات البيولوجية ، واستخدام تلك البيانات لفهم طريقة عمل الأنظمة البيولوجية ، إلى حد كبير ، على استخدام الخوارزميات التي تم تطويرها خصيصًا لهذا الغرض. المعلوماتية الحيوية هي التكنولوجيا التي تجعل من الممكن نمذجة وفهم سلوك الخلايا والكائنات الحية. ترتبط التطورات الحديثة في علم الأحياء ارتباطًا وثيقًا بالتطورات في المعلوماتية الحيوية.
التطور ، العملية التي خلقت كل الكائنات الحية ، بطريقة ما ، هي أيضًا خوارزمية. إنها تستخدم نظامًا أساسيًا مختلفًا تمامًا للتشغيل ، وكانت تعمل منذ ما يقرب من 4 مليارات سنة ، لكنها في جوهرها خوارزمية تعمل على تحسين القدرة الإنجابية للكائنات الحية. أربعة مليارات سنة من التطور خلقت ليس فقط الخلايا والكائنات الحية ، ولكن أيضًا العقول والكائنات الذكية.
على الرغم من التنوع الهائل للكائنات الحية التي أنشأها التطور ومجموعة التقنيات الجديدة التي تم اختراعها ، فإن أعضاء جنس الإنسان كانوا المالكين الحصريين للذكاء العالي على الأرض. هذه هي السمة الخاصة التي مكنت البشر من حكم الأرض وتكييفها مع احتياجاتهم ورغباتهم ، وأحيانًا على حساب اعتبارات مهمة أخرى.
ومع ذلك ، فقد تطورت التكنولوجيا كثيرًا لدرجة أننا الآن ، وللمرة الأولى ، نواجه الاحتمال الحقيقي بأن الكيانات الأخرى ( الكيانات التي أنشأناها) يمكن أن تصبح ذكية. ينشأ هذا الاحتمال من الثورة في تقنيات الحوسبة التي حدثت في الخمسين عامًا الماضية ، بما في ذلك الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي ، ولكن أيضًا من التقدم الكبير في فهمنا للكائنات الحية ، لا سيما في فهمنا لجسم الإنسان والدماغ البشري . لقد غيرت تقنيات الحوسبة ، التي لم يتجاوز عمرها بضعة عقود ، الكثير من الأشياء في حياتنا اليومية لدرجة أن الحضارة كما نعرفها الآن لن تكون ممكنة بدون أجهزة الكمبيوتر. لقد حققت الفيزياء والبيولوجيا أيضًا تطورات هائلة ، وللمرة الأولى قد نمتلك الأدوات والمعرفة لفهم كيفية عمل الجسم البشري والدماغ البشري بالتفصيل.
لقد أدى التقدم في التقنيات الطبية بالفعل إلى زيادة كبيرة في متوسط العمر المتوقع لمعظم الناس على قيد الحياة اليوم ، ولكن في العقود القادمة من المحتمل أن نشهد تحسينات غير مسبوقة في قدرتنا على السيطرة على الأمراض الفتاكة أو علاجها. ستنتج هذه التحسينات من فهمنا المتزايد للعمليات البيولوجية ،وهو فهم يمكن تحقيقه من خلال التقنيات الجديدة في علم الأحياء والفيزياء والحساب. في النهاية ، قد نفهم العمليات البيولوجية جيدًا بحيث نتمكن من إعادة إنتاجها ومحاكاتها في أجهزة الكمبيوتر ، مما يفتح إمكانيات جديدة في الطب والهندسة.
لقد خلق المستقبل دائمًا أشياء أكثر غرابة وابتكارًا وتحديًا مما كان البشر قادرين على تخيله. لن تكون السنوات القادمة استثناءً ، وإذا كنت محظوظًا بما يكفي لأن أكون على قيد الحياة ، فسوف أجد نفسي مندهشًا من التقنيات والاكتشافات الجديدة التي لم تكن على الإطلاق تلك التي توقعتها. ومع ذلك ، هذه هي طبيعة التكنولوجيا ، والتنبؤات دائمًا ما تكون صعبة ، لا سيما بشأن المستقبل.