برگزیدگان جایـزه مصطفی (ص) 2023

معماری آینده نرم افزار
با پیشرفت فناوری های نوین، هوش مصنوعی، داده کاوی و تحلیل داده های عظیمبه ارکان اصلی تحول نرم افزاری تبدیل شده اند. در این میان، نقش پژوهشگران تأثیرگذاری چون احمد حسن بیش از پیش نمایان است. او با ترکیب اصول مهندسی نرم افزار، هوش مصنوعی و داده کاوی، به دنبال ارتقای کیفیت نرم افزار، افزایش امنیت داده ها و بهره برداری بهینه از اطلاعات عظیم در سامانه های دیجیتال است. این پژوهشگر، مطالعات خود را حول محور کاوش مخازن نرم افزاری (MSR) بنا کرده است. این حوزه مطالعاتی، بررسی داده های نرم افزاری موجود را با استفاده از الگوریتم های پیشرفته یادگیری ماشین امکان پذیر می سازد و به توسعه دهندگان نرم افزار کمک می کند تا از روندهای گذشته درس بگیرند و تصمیمات بهینه تری برای توسعه سیستم های آینده اتخاذ کنند.

در مسیر جریان های بزرگ
احمد حسن در سال 1976 در مصر متولد شد. او تحصیلات خود را تا دوران دبیرستان در کشور خود ادامه داد و سپس، مادرش با مهاجرت به کانادا، او را با یک محیط زندگی کاملا جدید روبرو ساخت. مادر او مترجم تلویزیونی در مصر بود و در آن زمان همسرش را از دست داده بود. مسئولیت بزرگ کردن فرزندانش از یک سمت و از سمت دیگر محدودیت شغلی در کانادا، چالش های بزرگی را برایش ایجاد می کردند؛ اما او همه سختی ها را برای پیشرفت دو پسرش به جان خرید. احمد دوره کارشناسی اش را در دانشگاه واترلو گذراند و بعد از آن به آمریکا رفت تا در San Jose برای پروژه IBM کار کند. از آن جایی که به دست گرفتن هدایت پروژه های تحقیقاتی، به مدارک بالاتری از کارشناسی نیاز داشت، احمد باید خود را به سطوح برتری می رساند. در همین راستا به کانادا بازگشت و دوره کارشناسی ارشد را گذراند.

از بازی تا رشد
احمد در دوران کودکی به سر می برد که اولین جرقه مسیر علمی اش به واسطه عمو و زن عمو یش زده شد. آن ها کامپیوتری را برای سرگرمی او خریدند؛ کامپیوتری بزرگ و قدیمی که کار کردن با آن به مطالعه دفترچه راهنما نیاز داشت. احمد که پیش از این از چنین سیستمی استفاده نکرده بود، کنجکاوانه در تلاش بود تا بیشتر در موردش بداند. از آن جایی که این روند، منطقی و مبتنی بر ریاضی بود و او از همان ابتدا به این رشته علاقه داشت، مسیر علمی خود را از ریاضی به سمت علوم کامپیوتر تغییر داد. با گذشت زمان و بزرگ تر شدن این پژوهشگر، علاقه او به این زمینه بیشتر شد. توجه احمد به پیشرفت زیاد فراعنه و جهان قدیم اسلام نسبت به میزان پیشرفت انسان ها در وضعیت فعلی، انگیزه حرکت رو به جلو او را دوچندان کرد. به نظر این پژوهشگر، مصر و جهان اسلام باید فاصله ایجاد شده را جبران کنند و به موقعیت قبلی شان در گذشته بازگردند.

مقصد افتخار
احمد حسن مسیر علمی و حرفه ای خود را در زمینه کامپیوتر و مهندسی نرم افزار ادامه داد و خیلی زود به پژوهشگری برجسته در این شاخه تبدیل شد. او در حال حاضر استاد دانشگاه کوئینز و مدیر آزمایشگاه هوش مصنوعی و تحلیل های نرم افزار این دانشگاه است. در کنار این مسئولیت ها، حسن به عنوان مدیر بخش تحقیقات صنعتی در شورای تحقیقات مهندسی و علوم طبیعی کانادا نیز فعالیت می کند. پیشرفت علمی او باعث شده است تا عضو برگزیده مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک و انجمن ماشین های محاسباتی شود. همچنین جامعه کامپیوتری و مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک، او را مبدع رشته MSR می دانند. حسن به دلیل فعالیت هایش در زمینه MSR و مهندسی نرم افزار، جوان ترین برگزیده جایزه مصطفی(ص) 2023 شد و این جایزه را یک قدردانی جهانی از تلاش هایش می داند. علاوه بر این، او اختراعات متعددی در کشورهایی چون کانادا، ایالات متحده، هند، اروپا و ژاپن به ثبت رسانده است.

تشکیل جامعه تحقیقاتی
یکی از دستاوردهای مهم احمد حسن، تشکیل یک جامعه تحقیقاتی گسترده در زمینه کاوش مخازن نرم افزاری است. او کارگاهی تخصصی راه اندازی کرد که امروز به عنوان دومین کنفرانس بزرگ در مهندسی نرم افزار شناخته می شود. او معتقد است که تشکیل چنین جامعه ای برای پیشرفت در این زمینه بسیار مهم و ضروری است و این شرایط، به توسعه دهندگان کمک می کند تا از تجربیات یکدیگر استفاده کنند. یکی از اساتید دانشگاه در حوزه مهندسی کامپیوتر، درباره چشم انداز این فناوری می گوید: «بشر هرگز نمی تواند نرم افزاری کاملا بدون ایراد تولید کند.» با افزایش نیازهای کاربران، سیستم های نرم افزاری پیچیده تر خواهند شد؛ بنابراین، وجود چنین روش هایی می تواند به توسعه دهندگان کمک کند تا نرم افزارهای بهینه تری بسازند.

در مدار همکاری
به عقیده احمد حسن ارتباطات بخش عمده ای از روند رشد و پرورش جامعه استخراج مخازن نرم افزاری در سراسر دنیا را تشکیل می دهد. افزون بر آن، متقاعد کردن مدیران و سازمان های تامین کننده منابع مالی نیز بخش مهمی از این روند رشد هستند. حسن با تلاش برای غلبه بر درونگرایی خود، توانست این مسیر را پیش بگیرد و پژوهش هایش را به ثمر برساند. به گفته او: «ارتباط برای هر دانشمندی از اهمیت بالایی برخوردار است.» یکی از عوامل موفقیت حسن، ارتباط قوی او با شرکت های بزرگ فناوری مانند Microsoft، Google، BlackBerry، IBM و Nortel است. این همکاری ها به او اجازه داده اند تا روش های مهندسی نرم افزار خود را در مقیاس جهانی پیاده سازی کند. او معتقد است که ارتباط میان دانشگاه ها و صنایع سبب می شود که تحقیقات علمی از حد تئوری فراتر رفته و در محصولات و خدمات واقعی تأثیرگذار باشند.

کانون توجه
حسن در مطالعات خود بر چند محور اساسی تأکید دارد؛ از جمله مهندسی نرم افزار داده محور که در آن با استفاده از روش های آماری و یادگیری ماشین، الگوهای بهینه در توسعه نرم افزار استخراج می شود. همان طور که پیش تر ذکر شد، او همچنین به کاوش مخازن نرم افزاری می پردازد، به طوری که با تحلیل داده های گذشته، رفتار نرم افزار را درک کرده و عملکرد آن را بهبود می بخشد. از دیگر زمینه های مورد توجه او، افزایش امنیت سیستم های نرم افزاری است که با به کارگیری هوش مصنوعی، تهدیدات امنیتی شناسایی و راهکارهایی برای مقابله با آن ها ارائه می شوند. افزون بر این، حسن بر خودکارسازی فرایند توسعه نرم افزار نیز تأکید دارد و در این راستا ابزارهایی طراحی می کند که برنامه نویسی را ساده تر و کارآمدتر می کنند.
مسیر علمی احمد حسن نشان می دهد که موفقیت در فناوری های پیشرفته، تنها به مهارت فنی محدود نمی شود. دیدگاه های بلندمدت، پاسخ گویی به نیازهای نوظهور، توانمندی در ایجاد ارتباط میان افراد و حوزه های مختلف علم، از عوامل کلیدی پیشرفت در این زمینه هستند. آینده مهندسی نرم افزار بدون شک نیازمند چنین رهبرانی خواهد بود؛ رهبرانی که علم را درک کنند و آن را به کار گیرند.
 

سفری در تکامل نرم افزار
کاوشگر مخازن نرم افزاری
سال ها قبل، زمانی که کامپیوتر ها فقط وسیله ای برای محاسبه معادلات ریاضی شناخته می شدند، مخترعانی که خستگی ناپذیر برای آوردن کامپیوتر به جهان کار می کردند، باید متوجه می شدند که آنچه آن ها خلق می کنند چیزی بیش از یک ماشین حساب است. در ابتدای دهه نود میلادی، اولین ماشین های محاسبه مانند ماشین تحلیلی چارلز بابیج، از کارت های پانچ برای ورود متن برنامه ها، داده ها به سامانه و ذخیره سازی اطلاعات استفاده می کردند. در این روش وجود سوراخ در بخش تعیین شده به معنای مقدار یک در جبر بولی بود. استفاده گسترده از کارت های پانچ تا سال 1950 ادامه پیدا کرد، به طوری که در سال 1937، شرکت IBM روزانه 10 میلیون از این کارت ها را تولید می کرد. با این حال هر کدام از کارت های پانچ تنها قادر به ذخیره سازی 70 بایت داده بود. از این رو تمام آن ها با هم، تنها می توانستند 679 مگابایت داده را ذخیره کنند.

شکست محدودیت ها
در دنیای امروز، حجم اطلاعات یک شرکت نرم افزاری ساده به طور میانگین می تواند بین چند ترابایت تا چند ده ترابایت باشد! در واقع به نظر می رسد پیشرفت هوش مصنوعی به بهبود های مستمر در زمینه حافظه و ذخیره سازی کامپیوتر کمک شایانی کرده است. وقتی تکنولوژی حافظه به سطحی رسید که توانست داده های عظیم را به سرعت و با کارایی بالا پردازش و ذخیره کند، الگوریتم های پیچیده یادگیری ماشین و به ویژه شاخه ای به نام یادگیری عمیق دچار انفجار رشد شدند. در واقع در گذشته، محدودیت های حافظه مانع از اجرای مدل هایی با میلیاردها پارامتر می شدند. با بهبود این بخش، توان پردازش داده های بزرگ فراهم و مرزهای نوآوری در هوش مصنوعی گسترش یافت. افزایش سرعت دسترسی به حافظه، ارتقای ظرفیت ذخیره سازی و کاهش تأخیر، در کنار استفاده روزافزون از فناوری های مدرنی مانند حافظه های نسل جدید DRAM و درایوهای NVMe، شرایطی را فراهم کرد که کامپیوترها بتوانند محاسبات زیاد و سنگین را به طور همزمان انجام دهند. از این رو، همزمانی پیشرفت های سخت افزاری و الگوریتمی، عامل اصلی تحول سریع در هوش مصنوعی بوده است.

پشت صحنه کدها
مهندسی نرم افزار، علم و هنر ایجاد سیستم های نرم افزاری پیچیده است و رویکردی ساختاریافته برای طراحی، توسعه، آزمایش، استقرار و نگهداری این سیستم ها به حساب می آید. به عبارتی، این رشته تلاش می کند تا با اعمال اصول مهندسی، نرم افزارهایی تولید کند که هم از نظر کیفیت و عملکرد و هم از نظر قابلیت نگهداری و توسعه در آینده، استانداردهای بالایی داشته باشند. در نتیجه فناوری ها و خدمات این شاخه، به کاربران برای بهبود و بهره وری یاری می رساند. احمد حسن به عنوان یک پژوهشگر مطرح در این زمینه، مهندسی نرم افزار را وسیله ای می داند که افراد زیادی را گرد هم آورد تا چیزی عالی و نوآورانه خلق کنند. نکته مهم، جمع کردن افراد در کنار هم و پیچیدگی مربوط به مدیریت آن ها است؛ زیرا مهندسی نرم افزار تنها جنبه های فنی کامپیوتر را در بر نمی گیرد. جنبه های فنی با بعدهای مدیریتی و همین طور بخش های مربوط به کاربران کامپیوتر ادغام می شوند و با هم کار می کنند تا محصولی را خلق کنند که مطمئنا تأثیر مشهودی بر جامعه دارد.

از داده تا دانایی
کاوش مخازن نرم افزار (MSR)، یک حوزه جدید، در صدد تحلیل و بررسی داده های غنی در دسترس است تا اطلاعاتی جالب توجه و البته مستند از مخازن نرم افزاری مانند مخازن کنترل نسخه، آرشیو لیست پست های الکترونیکی، سیستم ردیابی باگ ها و… درباره ی سیستم نرم افزاری ما کشف کند. همچنین این حوزه، بر آشکار کردن وابستگی ها و نظام داده های مرتبط تمرکز دارد. مخازن نرم افزاری در واقع یک پایگاه با حجم داده بالا برای نگهداری سوابق است که داده های مربوط به محصولات یک شرکت کامپیوتری را ذخیره می کند. اصولا مخازن نرم افزاری دو بخشی است؛ داده ها در یک سیستم کنترل نسخه یا کنترل منبع ذخیره می شوند و متادیتا -درباره تغییرات مربوط به هر کدام از آن داده ها- در بخش دوم نگهداری می شوند. برخی، استخراج آرشیوهای نرم افزاری را به عنوان فرایندی برای به دست آوردن مدارک اولیه از طریق استخراج داده از مخازن نرم افزاری تعریف می کنند. علاوه بر این، بعضی افراد منابع داده را به عنوان مصنوعات محصول محور مانند کد مبدا، مستندات نیازمندی ها یا آرشیوهای نسخه تعریف می کنند؛ به این معنی که این منابع، مستندات خودساخته ای بر اساس فرایند ساخت خود محصولات هستند. آن ها ادعا می کنند که این منابع تحت تاثیر واقع نشدند اما با این وجود، هنوز شامل اختلال بوده و ناقص به شمار می آیند.
از تکنیک های MSR می توان به آنالیز تغییرات جفت اشاره کرد. ایده ی تحلیل تغییرات جفت بر این مبنا استوار است که توسعه دهندگان به طور مکرر برای رفع خطا ها یا معرفی ویژگی های جدید، موجودیت های کدی را به صورت همزمان تغییر می دهند. این ارتباطات میان اجزای کد، اغلب در داخل کد یا سایر مستندات به طور صریح ذکر نمی شوند. به ویژه، توسعه دهندگان تازه وارد به پروژه ممکن است ندانند که کدام موجودیت ها باید به طور همزمان تغییر کنند. هدف آنالیز تغییرات جفت، استخراج این ارتباطات از سیستم کنترل نسخه پروژه است. با بررسی تغییرات ثبت شده در موقعیت های مختلف (commit) و زمان بندی تغییرات، ممکن است بتوان موجودیت هایی که به طور مداوم با هم تغییر می کنند را شناسایی نمود. این اطلاعات، پس از آن می توانند به توسعه دهندگان نزدیک به تغییر یکی از این موجودیت ها ارائه شوند تا در تغییرات پیش رو از آن پشتیبانی گردد.
از دیگر تکنیک های کاوش مخازن نرم افزاری می توان به آنالیز موقعیت های ثبت شده در فرایند تولید نرم افزار اشاره کرد که به commit معروف است. در سیستم های کنترل نسخه، انواع مختلفی از commit ها مانند commit های مربوط به رفع خطا ها، اضافه کردن ویژگی های جدید، مستندسازی و غیره وجود دارند. برای اتخاذ تصمیمات مبتنی بر حقایق بر اساس commit های گذشته که منجر به نتایج دقیق تری بشود، لازم است زیرمجموعه هایی از commit ها مربوط به بخش مورد نظر انتخاب شوند و غنی سازی اطلاعات صورت بگیرد. تولید آمار و مستندات نیز از دیگر تکنیک های این حوزه است؛ به این شکل که امکان تولید مستندات مفید از طریق استخراج داده های موجود در مخازن نرم افزاری را می دهد. به عنوان مثال با محاسبه آمارهای مصرف، به تازه واردان کمک می کند تا بخش های پرکاربرد را به سرعت شناسایی کنند. استخراج اصلی داده ها از سیستم های کنترل نسخه به دست می آیند.
پژوهش های احمد حسن در مهندسی نرم افزار، سرعت بخشی قابل توجهی در پیشرفت حوزه های برنامه نویسی و نرم افزار دارد. او معتقد است: «ایده کلی گردآوری این حجم داده ها به حوزه گسترده و موفقی از پژوهش در سراسر دنیا تبدیل شده است و امروزه شرکت های بزرگ بسیاری از جمله گوگل، مایکروسافت و آمازون این روش را در بستر های تولید و توسعه خود ادغام کرده و کیفیت نرم افزار های خود را افزایش داده اند.» می توان گفت پژوهش کاوش مخازن نرم افزاری به عنوان یک راهنمای تجربی، باعث دلگرمی برنامه نویسان است و آن ها را از افزونگی و تکرار اشتباهات باز می دارد. خوشبختانه با حضور پژوهشگرانی مانند حسن، این راهنما در شرکت های مطرح جهان حضور دارد و ما را به پیشرفت هوشمندانه تر و سریع تر فناوری امیدوار می کند.

 

در مقیاس نانو، در وسعت زندگی
تولد یک انگیزه
“به گونه ای زندگی کنید که بعد از مرگ نام و کارتان جاویدان باشد” نصیحتی که پدر امید فرخ زاد، آن را به فرزندانش گوشزد می کرد. نتیجه پرورش و تربیت خانواده ای اهل مطالعه، دانشمند برجسته ای در حوزه نانوپزشکی است. پشتوانه رشد این دانشمند، پدری اهل مطالعه است، که کتاب جزئی از روح زندگیش بود و این عادت نیک را به فرزندانش نیز می آموخت. تاثیر این پدر بر زندگی او به قدری است که همواره در تلاش برای تحقق انتظاراتش است. امید، فرزند چهارم خانواده ای متوسط، در 18 فوریه 1969 (29 بهمن 1347) متولد شد. دوران کودکیش در تهران گذشت و در همان سال های ابتدایی مدرسه، به ساختن مدارهای الکترونیکی و مشاهده چیزهای مختلف در زیر میکروسکوپ علاقه نشان می داد اما علاقه او به علوم پزشکی کمی دیرتر شکوفا شد. او این علاقه را مدیون دو عامل می داند. اولین جرقه، جنگ هشت ساله بود که حضور در صحنه های دلخراشش و مشاهده نقش مهم جامعه پزشکی در آن شرایط، تاثیر عمیقی بر او گذاشت. عامل دوم، ادامه تحصیلش در یک محیط جدید بود؛ او به تحصیل در رشته زیست شناسی دانشگاه ماساچوست پرداخت و افزون بر فارغ التحصیلی در آن، مدرک دوره فرعی شیمی نیز دریافت کرد. در این مقطع بود که امید فرخ زاد به تحصیل در رشته پزشکی مصم م تر شد تا برای ارتقای موقعیت اجتماعی به دانشگاه بوستون برود. او در این رشته کارشناسی ارشد دریافت کرد.

پازلی از علوم مختلف
در طی تحصیل در رشته پزشکی، فرخ زاد برای گذارندن دوره تکمیلی تخصص به مؤسسه ملی سرطان آمریکا رفت. او پس از اتمام تحصیل پزشکی، دوره پسادکتری در مؤسسه فناوری ماساچوست را شروع کرد و در آزمایشگاه مهندسی شیمی به سرپرستی رابرت لانگر (Robert Langer) مشغول به تحقیق شد. با اینکه او در حوزه زیست شناسی مولکولی کار می کرد اما در آزمایشگاهی بود که باید مهارت و علوم دیگری مانند زیست مواد و مهندسی را یاد می گرفت. وی معتقد است این چالش ها و آموزش های چند جانبه، اساس پژوهش هایش در آینده شد. این پژوهشگر در سال 2001، بر روی پروژه جهت دهی و کنترل آزادسازی نانوذرات لیپوزومی متمرکز شد؛ ذراتی بسیار ریز که می توانند دارو را با دقت بالا به نقاط خاصی از بدن برسانند. در این پروژه برای هدفمند کردن، به جای استفاده از آنتی ژن به عنوان مولکول پروتئینی رایج و استفاده از قاعده قفل و کلید، از مولکول های دیگری به نام آپتامر با ساختار اسیدنوکلئیکی بهره برد که مزایای بیشتری نسبت به استفاده از آنتی ژن داشتند. نتیجه تلاش او در این پروژه، مقاله ای شد که بدون دریافت هیچ گونه بازخورد منفی از سوی داوران علمی، برای انتشار در ژورنال تخصصی مطالعات سرطان پذیرفته شد. فرخ زاد بعد از طی این مسیر و پایان دوره پسادکتری، آموزش بالینی را در دانشکده پزشکی هاروارد در بیمارستان بریگهام (Brigham) شروع کرد و در سال 2004 عضو هیأت علمی هاروارد شد.
فرخ زاد بیان می کند که از همان ابتدا به شدت به علم علاقه مند بوده و بیشتر به پژوهش و کمتر به کار بالینی می پرداخت تا در نهایت به طور کامل بر پژوهش متمرکز شد. در زمانی که کاربرد نانو در درمان و پزشکی هنوز ناشناخته بود، این دانشمند نوآور آزمایشگاه نانوپزشکی و زیست مواد (Nanomedicine and Biomaterials) را تاسیس کرد. او بعد از یک دهه آن را توسعه و به مرکز نانوپزشکی تبدیل کرد و نانوزیست فناوری بنیان کارهایش شد. اولویت این مرکز، توسعه بسترها و فناوری هایی بود که به جای درمان یک بیماری خاص، طیف وسیعی از چالش ها را برطرف کنند. علاوه بر آن، این مرکز در انتشار مقالات و ثبت اختراعات بسیار فعال بود. پس از آن فرخ زاد به دانشکده مدیریت اسلوم، دانشگاه فناوری ماساچوست (MIT Sloan School of Management) رفت و در زمینه MBA به تحصیل پرداخت. تسلط او بر علوم مختلف مانند پزشکی، زیست شناسی مولکولی، زیست مواد، شیمی، مهندسی و تجارت، تاثیر زیادی بر حرفه او داشت. فرخ زاد موفقیت های خود را علاوه بر اساتید دیگرش، مدیون استاد رابرت لانگر (Robert Langer) و همسرش می داند. او در کنار لانگر آموخت که می تواند در کنار کار در دانشگاه، کارآفرین نیز باشد. این دو ویژگی در کنار هم نه تنها تناقضی ندارند، بلکه می تواند افراد را تشویق کند تا به جامعه خدمت کنند و از پژوهشگران جوان حمایت کنند.

ضربه به زمین، پرش به آسمان
مقاومت و انعطاف پذیری، فلسفه برجسته زندگی فرخ زاد است. او این تشبیه را به کار می برد که هرچه توپ بسکتبال محکم تر به زمین برخورد کند، بیشتر اوج می گیرد و این درسی برای زندگی ما است. این پژوهشگر در سال 2006 با استفاده از کمک هزینه موسسه ملی سلامت، اولین شرکتش را با نام BIND، برای اجرایی کردن کار پسادکتری اش احداث کرد. باوجود این که در ابتدا ایده های او غیرعملی به نظر می رسید اما وی همان انعطاف پذیری و سرسختی را به کار گرفت و با ایجاد تغییراتی در طراحی نانوحامل، توانست اولین محصول شرکتش را تولید کند. او می گوید: «وقتی اولین نانوذرات هدفمندی که تولید کرده بودیم وارد بدن انسان شد، برای هفته ها خبر آن، تیتر خبرگزاری ها بود. یکی از افراد حاضر در فاز کارآزمایی بالینی پروژه ما، خانمی مبتلا به سرطان دهانه رحم بود که روش های درمانی دیگر روی او جواب نداده بودند اما پس از کارآزمایی بالینی داروی ما، سرطان او درمان شده بود.» در فاز دوم کار، شرکت دچار افت در بورس شد و در نهایت فایزر، BIND را خرید؛ اما هرچه ضربه خوردن توپ به زمین شدیدتر باشد، اوج آن نیز بیشتر خواهد بود.

از نانوذرات تا درمان نقرس
استفاده از نانوذرات برای تحمل ایمنی به عنوان ImmTOR شناخته می شود و پیش از آن روش های موجود برای ایجاد تحمل ایمنی با استفاده از پپتیدها یا پروتئین های آنتی ژنی نتوانستند نتایج مطلوبی را در آزمایش های بالینی به دست آورند. این شیوه ها عمدتاً به دلیل پیچیدگی زیاد آنتی ژنی و مولکولی بیماری های خودایمنی سودمند نبودند. بیماری های خودایمنی، ناشی از واکنش های پیچیده سیستم ایمنی بدن علیه سلول ها، بافت ها یا اندام های خاص خودی هستند. در این میان فناوری نانو، پیشرفت های جدیدی را ارائه داده است که قادر به تنظیم پاسخ های ایمنی است. نانوذرات می توانند سیستم ایمنی را فعال یا آن را سرکوب کنند. در سال 2008 فرخ زاد اقداماتی برای بهبود نقرس انجام داد. درمان نقرس به آنزیمی به نام Uricase نیاز دارد. این آنزیم سیستم ایمنی را تحریک می کند و بنابراین برای این که بیمار بتواند این آنزیم را دریافت کند، بدن باید آن را به عنوان پروتئینی از خود فرد در نظر بگیرد. اینجا است که ImmTOR با همراهی آنزیم Uricase اهمیت پیدا می کند. از چالش های مهم این مسیر جلوگیری از ایجاد پاسخ ایمنی به نانوذرات تزریق شده بود. برای حل این مشکل، همکاری ای بین فرخ زاد، لانگر و Ulrich H. Von Andrian شکل گرفت و منجر به تاسیس شرکت Selecta Biosciences شد. این شرکت در تلاش است نانوداروهای تعدیل کننده ایمنی را برای درمان و پیشگیری بیماری توسعه دهد و این نوع فناوری ها را از اکتشافات آکادمیک به آزمایشات بالینی برساند.

انقلابی در دستان نانوذرات
در سال 2011 فرخ زاد و همکاران، اولین نانوذرات هدفمند با رهاسازی کنترل شده را از کشف به آزمایشات بالینی انسانی رساندند. او در همین سال شرکت سوم را با نام Tarveda Therapeutics تاسیس کرد. مسئله دیگر این بود که با تزریق نانوذرات به بدن، اطراف آن ها پوشش پروتئینی ایجاد می شد و بر عملکردشان تاثیر می گذاشت؛ اما این مشکل مانعی برای کارهای فرخ زاد نشد و حتی سازنده ایده ای جدید برای او بود. او دریافت که می تواند با نانوذرات، از پروتئوم یا همان مجموع تمام پروتئین های یک موجود زنده نمونه برداری کند. این ایده تمرکز اصلی شرکت seer است که ابزارهایی دقیق برای بررسی پروتئین ها به روش های نوین ارائه می دهد. توانایی پیونددادن داده های ژنومی به پروتئومی بسیار محدود است و علت این اتفاق عقب ماندن دسترسی به پروتئوم در مقایسه با ژنوم است. تلاش های فرخ زاد در این مسیر، به دانشمندان این امکان را می دهد که به سرعت به این اطلاعات دست یابند. باوجود ریسک بالای این کار، اگر این ایده عملی شود، نتایج چشمگیری به همراه خواهد آورد.
در سال 2018 فرخ زاد از سمت خود در هاروارد به عنوان استاد دانشگاه استعفا داد تا شرکت seer را احداث و این ایده را عملی کند. اکنون این ایده به وقوع پیوسته است. محصول این شرکت به پژوهشگران و دانشمندان این امکان را می دهد تا نمونه های زیستی مانند خون انسان را دقیق تر و سریع تر بررسی کنند و به پروتئین هایی که تا پیش از این قابل شناسایی نبودند دست یابند. این امر برای کشف های نوین و درک بهتر از سامانه های زیستی اهمیت دارد. این محصول حتی برای تشخیص زودهنگام سرطان نیز قابل استفاده است، زیرا پروتئوم فرد سالم با بیمار متفاوت است. سه سال پس از تاسیس شرکت، اولین دستگاه به نام Proteograph ساخته شد. استفاده از نانوذرات در درمان، قدمت طولانی دارد و به 1980 زمانی که داروها در لیپوزوم یا نانوذرات لیپیدی قرار داده می شد، برمی گردد. تلاش های جامعه علمی اکنون بر کنترل نرخ آزادسازی دارو و حتی رساندن هدفمند آن به نقطه ای خاص از بدن است. این تلاش ها برگرفته از پژوهش های فرخ زاد در انتقال داروهای ضدسرطان تنظیم شده و جهت دار است، به گونه ای که فقط سلول های سرطانی تحت تاثیر دارو قرار بگیرند.
در میان این فعالیت ها، فرخ زاد جوایز متعددی نیز دریافت کرد. در سال 2016 برنده مدال افتخار جزیره الیس و در سال 2014 برنده جایزه Golden Door شد. سال 2012 جایزه کارآفرین سال Ernst&Young New England را از آن خود کرد و در سال بعد برنده جایزه RUSNANOPRIZE شد. در سال 2015 نیز نام وی در لیست صد دانشمند منتخب مجله Scientific American قرار گرفت که در زمینه زیست فناوری پیشگام و تاثیرگذارند. همچنین سال 2018 بود که این دانشمند در آکادمی ملی مخترعان مشغول به کار شد. از سال 2014 تا 2023م، Thomson Reuters او را به عنوان یکی از پژوهشگران پراستناد انتخاب کرد و مجله Boston Globe از او به عنوان یکی از نوآوران برجسته ماساچوست نام می برد. همچنین مجله Boston Business این پژوهشگر را یکی از قهرمانان بهداشت و درمان انتخاب کرد. فرخ زاد در مجلات گوناگونی همچون ACS Nano، Future Medicine، Precision Nanomedicine، Advanced Thrapeutics و Drug Delivery در جایگاه هیات تحریریه فعالیت داشته است و بیش از 185 مقاله و 200 اختراع ثبت شده و در حال ثبت دارد.
فناوری هایی که توسط فرخ زاد و همکارانش توسعه یافته اند، مبنای راه اندازی چند شرکت دیگر نیز قرار گرفتند. در این میان می توان به PrognomiQ اشاره کرد که در سال 2020 تأسیس شد و بر توسعه محصولاتی برای تشخیص و درمان زودهنگام بیماری ها تمرکز دارد. همچنین Placon Therapeutics با هدف درمان سرطان و Blend Therapeutics، فعال در توسعه داروهای نوآورانه نیز از شرکت های دیگر هستند.
امید فرخ زاد با تلفیق علوم مختلف، نشان داده است که مرزهای علم همواره قابل گسترش هستند. او با توسعه فناوری های نوین در حوزه نانوپزشکی، مسیرهای تازه ای را برای درمان بیماری های پیچیده باز کرده است. فعالیت های او در کنار تلاش های دیگر پژوهشگران این زمینه، به پیشرفت دانش و فناوری های کاربردی در سال های اخیر کمک کرده است و همچنان بخشی از تحولات آینده این عرصه خواهد بود.

 

امید نو در نانو
دشمن با لباس های مبدل در حال نفوذ است و مخفیانه گسترش می یابد؛ در این هنگام که نمی توان فرق بین دشمن و شهروند عادی را شناخت، چگونه می توان امنیت کشور را حفظ کرد؟ در این لحظات حساس و مهم، به تکاورانی نیاز داریم که آموزش های ویژه ای برای مقابله با این شرایط دیده باشند. تفاوت تکاوران با سربازان عادی، در دقت عملکرد، بازدهی بالای حمله و در نتیجه دفاع از کشور است. این داستانِ بدن ما، سرطان و نقش نانوداروها است. نانوداروها تکاوران زبده ای هستند که بدون آسیب به شهروندان عادی یا همان سلول های سالم بدن، به مبارزه مؤثر با سلول های سرطانی که دشمن ما هستند، می پردازند. با این حال هر تکاور خبره ای به فرمانده ای مقتدر نیاز دارد. فرمانده ای که درک درستی از دشمن و همچنین سربازانش داشته باشد. در علوم پزشکی و درمان، نقش فرمانده به عهده محقق و پژوهشگری است که نانوداروها را بر حسب فاکتورهای گوناگونی که سرطان از خود نشان می دهد، انتخاب می کند.

قهرمان میکروسکوپی
روش های درمانی در گذر زمان پیشرفت کرده است اما همواره برای حفظ سلامت، پیشگیری و بهبود بیماری ها، نگرانی تداوم دارد. برای ادامه پیشرفت در حوزه دارو و درمان، اکنون چشم ها به علم نانو دوخته شده اند. نانوفناوری در حوزه های مهندسی، فیزیک، شیمی و زیست فناوری رشد کرده و اکنون با پتانسیلی عظیم برای گسترش و توسعه در دهه آینده و فراتر از آن، وارد حوزه پزشکی شده است؛ البته کاربرد نانو در این زمینه همچنان در مراحل ابتدایی خود قرار دارد اما دانشمندانی که از این پتانسیل آگاه هستند، با همکاری حوزه های دیگر علوم در پیشگیری، تشخیص و درمان بیماری های انسانی و همچنین کاهش درد، گام های موثری برمیدارند و آینده هیجان انگیزی را محقق می سازند. در این میان، امید فرخ زاد یکی از دانشمندان موفق است که دارورسانی، درمان برپایه نانو و بررسی بیماری هایی مانند سرطان از حیطه های پژوهشی مورد علاقه او است و در این زمینه مقالات گوناگونی به چاپ رسانده است.

از نظریه تا عمل
نانو توانایی هایی از خود نشان می دهد که تا به امروز پزشکی قادر به آن نبوده و به همین دلیل توجه دانشمندان زیادی از جمله فرخ زاد را به خود جلب کرده است. نانودارو ها قابلیت جذب بهتری از خود نشان می دهند که موجب اثرگذاری حداکثر و سمیت حداقلی می شود و اندازه منحصربه فرد آنها (افزایش قابل توجه سطح به حجم) باعث افزایش انرژی سطح شده و واکنش پذیری ذرات را افزایش می دهد. علاوه بر آن، خواص الکتریکی، مکانیکی، نوری و مغناطیسی نانوذرات مختلف، کاربرد این مواد را افزایش داده است. همچنین انتقال هدفمند دارو و شناسایی تومورها یا نواحی عفونی با کمک این ذرات کوچک، محقق می شود. توانایی آنها در دور زدن موانع بیولوژیکی مانند سد خونی مغزی و رساندن دارو به محل مورد نظر نیز از پتانسیل های دیگر این ذرات جادویی است. در کنار تمام ویژگی های مثبت باید توجه داشت که توسعه نانو داروها به سادگی آنچه بیان می کنیم نیست. برای ساخت نانوداروی موثر، درک ماهیت فیزیوپاتولوژیک بیماری ها و برهمکنش سطح نانوذرات با محیط نزدیک آن ها در مایعات زیستی مهم است.

رویکرد میان رشته ای فرخزاد
استفاده از نانوذرات در پزشکی و درمان حاصل همکاری رشته های گوناگونی مانند مهندسی شیمی، زیست پزشکی، مهندسی مکانیک، علوم مواد، علوم دارویی، شیمی و فیزیک، زیست شناسی، بیوفیزیک و بیوشیمی و حتی مدیریت، پایش بازار و مهارت های رهبری است.
از آنجایی که امید فرخ زاد در رشته های زیست شناسی، شیمی، پزشکی و مدیریت کسب و کار به تحصیل پرداخته و در حوزه های بیومواد و مهندسی فعالیت داشته است، نگرش بین رشته ای او در توسعه و ساخت نانودارو ها کمک کرده است و در همین راستا، برای طراحی، توسعه و ارزیابی بالینی داروهای نوین بر پایه نانوذرات پلیمری جایزه مصطفی^(ص) 2023 را دریافت کرد.

سمفونی پلیمر و نانو
پیچیدگی برخی بیماری ها و همچنین سمیت ذاتی برخی داروها منجر به افزایش علاقه به توسعه و بهینه سازی سیستم های دارورسانی شده است. نانوذرات پلیمری به عنوان ابزاری کلیدی برای بهبود فراهمی زیستی دارو به شمار می آیند و تنوعشان آن ها را به طور بالقوه برای برآورده کردن نیازهای هر سیستم دارورسانی خاص، ایده آل می سازد. مواد پلیمری بیش از 40 سال است که در طیف وسیعی از محصولات دارویی و بیوتکنولوژی مورد استفاده قرار گرفته است.
در مقاله ای از فرخ زاد، مربوط به سال 2012، اشاره شده است که نسل های جدید نانوذرات پلیمری به گونه ای مهندسی شده اند تا اثر دارو به صورت هدفمند و کنترل شده اعمال شود و طراحی دقیق آن ها به همراه بهینه سازی فارماکولوژی دارو، می تواند منجر به بهبود ایمنی و اثربخشی شود. این نانوذرات پلیمری پتانسیل تبدیل به نوع جدید و بسیار متمایز از درمان را دارند.
داروسازی مدرن بر بهبود عملکرد تمرکز دارد. هدف اصلی این است که بتوان اثر داروها را کنترل کرد، ماندگاری را افزایش داد و دارو را دقیقاً به محل مورد نظر در بدن رساند. همچنین تلاش می شود مشکلاتی مانند عوارض جانبی، ناپایداری و تغییرات ناخواسته داروها برطرف شوند.
در راستای تحقق این مورد، مقاله دیگری از امید فرخ زاد به بررسی توسعه پلیمرهای زیست تخریب پذیر می پردازد. این مواد منجر به پیشرفت های قابل توجهی در تحویل دارو، مهندسی بافت و توسعه تجهیزات پزشکی می شوند. نیمه عمر کوتاه بسیاری از درمان های مدرن و سمیت داروهای کوچک مولکول، نیروی محرکه اصلی برای توسعه روش های دارورسانی پلیمری است. پلیمر ها به دلیل ویژگی های خاص خود در مقیاس مولکولی و فرامولکولی، امکان طراحی سیستم های پیشرفته تر برای انتقال دارو را فراهم می کنند که می توانند خواص دارو را بهبود ببخشند و عملکرد آن ها را بهینه کنند.
فرخ زاد در یکی از پروژه هایش به بررسی استفاده از ترکیب نانوذره-آپتامر برای درمان سرطان پروستات می پردازد. در این پروژه ابتدا پوششی از نانوذرات برای دربرگرفتن داروی مورد نظر طراحی شد. این پوشش از دو پلیمر زیست سازگار و زیست تخریب پذیر ساخته شد که استفاده از آن ها مورد تایید سازمان غذا و داروی آمریکا برای مطالعات بالینی بود. نقش این پلیمرها افزایش نیمه عمر گردش دارو در خون و کاهش جذب در سلول های غیر هدف بود.
تیم تحقیقاتی در ادامه آپتامری از جنس RNA طراحی کردند که بتواند با گیرنده اختصاصی سلول های پروستات جفت شود؛ گیرنده هایی که تعداد و میزان حضور آن ها در سلول های سرطانی شده پروستات بسیار بالاست. نتیجه نشان داد که ترکیب زیستی نانوذره-آپتامر می تواند به صورت کارآمدی سلول های مورد نظر را هدف گیری کرده و توسط آن ها جذب شود. این تیم تحقیقاتی معتقدند با بهینه کردن مدل این حامل های دارو می توان در راه درمان بسیاری از بیماری های مهم انسان گام برداشت.
از دیگر دستاوردهای فرخ زاد می توان به طراحی نانوحاملی اشاره کرد که در ایمنی درمانی کاربرد دارد. یکی از انواع روش های ایمنی درمانی، ساخت واکسن سرطان است. در این روش آنتی ژن سرطانی یا کد ژنتیکی آن به بدن فرد تزریق می شود تا سیستم ایمنی را برای مقابله با سلول های سرطانی تحریک کند. علاوه بر واکسن معمولاً ترکیباتی کمکی با نام ادجوانت (Adjuvant) را نیز همراه آن وارد بدن می کنند که از طریق ارتقای حضور و پردازش آنتی ژن و همچنین هدفمندتر کردن دارورسانی باعث تقویت پاسخ ایمنی می شود؛ اما بزرگترین معضل استفاده از ادجوانت، سمیت و عوارض جانبی آن است.
به همین دلیل یکی از چالش های اصلی توسعه واکسن، مدل سازی و استفاده بالینی از ادجوانت های قوی است.
در سال 2014 فرخ زاد به همراه گروهش، نانوحاملی طراحی کردند که آنتی ژن و ادجوانت را دربرگرفته و از آن محافظت می کند. این مطالعات نشان دادند که نانوحامل طراحی شده، باعث ارتقای پاسخ ایمنی لازم برای مقابله با سرطان و همچنین جلوگیری از تخریب واکسن توسط آنزیم های درون بدن می شود.
از جمله دستاوردهای دیگر این پژوهشگر می توان به طراحی ابزارهای نانویی دارورسانی موسوم به پهپادهای زیست فروپاش اشاره کرد که نوع مشخصی از دارو را به بدن می رسانند و موجب بهبود بیماری های مرتبط با تصلب شرایین می شوند. همچنین طراحی و توسعه نوعی برچسب کلاژن با نانوذره ها از دستاوردهای دیگر اوست که برای بیماران دچار حوادث شدید استفاده می شود. این برچسب ها می توانند آنتی بیوتیک و دیگر داروها را برای تسریع بهبود استخوان شکسته و زخم به شکلی بهتر و کنترل شده تر نسبت به رویکرد فعلی، به موضع برسانند و از عفونت و جراحی های بعدی به این دلیل جلوگیری کنند.
شاید پیش از آگاهی از علم نانوداروها، امید کمتری نسبت به درمان سرطان داشتیم؛ اما اکنون بشر در حال یادگیری روش هایی برای حمله موثرتر به این دشمن است؛ حمله هایی که برخلاف شیمی درمانی و پرتو درمانی، سلول های سالم را از بین نمی برند و اختصاصی عمل می کنند. درست مانند تربیت تکاورانی که برای سلامت کشور و شهروندان، وارد خطرناک ترین موقعیت ها می شوند. این تکاوران نانویی، با فرماندهی پژوهشگران برجسته ای مانند امید فرخ زاد، نویدبخش روزهایی هستند که سرطان دیگر دشمن شکست ناپذیر ما نخواهد بود.
 

گام هایی به سوی فردایی بهتر
زندگی هر شخص داستانی از چالش ها و پیروزی ها و حتی شکست هایی را روایت می کند که شنیدن هر کدام دنیایی از تجربه را در اختیارمان قرار می دهد. در این میان، سامیا خوری، یکی از شخصیت های علمی است که در پیچ و خم انتخاب هایش، مسیری را برگزید که نه تنها بر آینده خودش، بلکه بر زندگی دیگران نیز تأثیرگذار شد. او ماهرانه یافته های آزمایشاتش را به عرصه های انسانی منتقل می کند و با فرضیه هایش نتایج امیدبخشی را برای درمان MS ارائه می دهد. زندگی او نمونه ای از تأثیر دانش و تعهد بر حل مسائل پزشکی و اجتماعی است.

دوراهی سرنوشت ساز
سال 1975، درست وقتی که سامیا 15 ساله بود، سرزمینش لبنان گرفتار آتشی از جنس جنگ داخلی شد؛ آتشی که زندگی را در بی ثباتی و روشنایی آینده را در تاریکی غرق می کرد. تعطیلی مدارس، خون و خونریزی و آسیب جدی پدر، همه و همه شرایطی را می ساختند که در آن، هر نوجوانی در مسیر یاس و ناامیدی قدم می گذاشت اما سامیا خوری از رویای کودکیش دست نکشید. رویای پزشک شدن، رویایی بود که از 3 سالگی انتظارش را می کشید و خود را در لباس سفید رنگش تصور می کرد. قضایای پیش آمده نه تنها مانع رشد خوری نشد بلکه در جریان بمباران و نمایشی از افراد صدمه دیده، انگیزه ساخت یک ناجی را در ذهنش می پروراند.
نوری در تاریکی
با وجود اینکه تعطیلی یک ساله مدارس، زمان کسب دانش را متوقف کرده بود، خوری با حمایت پدر و مادرش، الگویی برای برادر و دو خواهر کوچک تر خود بود و در میان آشفتگی های جنگ، راهی برای شکوفایی خود پیدا کرد. او چشمان کنجکاوش را به روی کتاب ها و منابع درسی اش باز کرد و به دنیای علم و دانش پناه برد. خوری هیچ محدودیتی را مانع پیشرفت خود نمی دید و حتی در شرایط نبود برق با کمک نور شمع، پیشاپیش درس های سال بعدش را می خواند. هر صفحه از کتاب، او را یک پله به هدفش نزدیک تر می کرد و در نهایت او را به رتبه اول کنکور لبنان تبدیل کرد. برای دریافت مدرک پزشکی عمومی به دانشگاه آمریکایی بیروت رفت و از آن به عنوان سکوی پرتابی به دانشگاه هاروارد استفاده کرد. سال 1983 به عضویت انجمن پزشکی افتخاری Alpha Omega Alpha درآمد و در سال 1984 بود که پس از دریافت مدرکش، به تحصیل در حوزه تخصصی MS در هاروارد پرداخت. پس از آن دوره کارآموزی و رزیدنتی خود را تا سال 1988 در شهر کلیولند اوهایو گذراند و بعد دوره فلوشیپ عصب شناسی را در مدرسه پزشکی هاروارد طی کرد.

همسفر
سال 1980، در فضای پر رقابت دانشگاه بیروت بود که با محمد صائغ آشنا شد. هر دو دانشجوی پزشکی بودند و آنچه آن ها را به هم نزدیک تر می کرد عشق به علم و یادگیری بود که در ذاتشان شعله می کشید. در کنار یکدیگر بر روی ایده ها و پروژه های تحقیقاتی شان کار می کردند و به روابط عاطفی و حرفه ای خود عمق بیشتری می دادند. درست زمانی که خوری در دانشگاه هاروارد زیر نظر دکتر هاوارد واینر دوره ایمنی شناسی عصبی خود را می گذراند، تحقیق و آموزش بالینی در مورد MS را شروع کرد. در آن زمان هیچ درمانی برای این بیماری وجود نداشت و همین انگیزه ای شد تا خوری جدی تر به این مسئله بپردازد. او و همسرش در سال 2011 در حالی که در اوج دستاوردهای علمی و حرفه ای بودند به لبنان بازگشتند تا نتیجه سال ها تحقیق و پژوهش در هاروارد را در کشور خود پیاده کنند. خوری از همان ابتدا مصمم بود که پس از اتمام تحصیلاتش به بیروت بازگردد و خدمت رسان مردمش باشد. در این میان حمایت های همسرش انگیزه اش را دوچندان می کرد. محمد صائغ در سال 2021 با دستاوردش در زمینه اثر درمان های نوین برای بهبود نتایج آلوگرافت کلیه و قلب در حوزه پزشکی، برگزیده جایزه مصطفی(ص) شد و همین امر نیز موجب آشنایی خوری با این جایزه و اضافه شدنش به این جامعه علمی شد.

جوایز و دستاوردها
عقیده سامیا خوری در خصوص ارتباط آسیب های جسمی و روحی، موجب تأسیس مرکز چند رشته ای MS در لبنان شد. در این مرکز، تمرکز بر درمان های چند بعدی است و نه تنها از لحاظ جسمانی، بلکه افراد از منظر روح و روان نیز مورد بررسی قرار می گیرند. این رویکرد نوین خوری در درمان بیماری و تلاش هایش در راه شناسایی عوامل بیماری زا و سازوکارهای تنظیم و تحمل آن، به دریافت جایزه مصطفی(ص) 2023 منجر شد. از جوایز دریافتی دیگر توسط این دانشمند می توان به جایزه علوم کویت در سال 2007 از بنیاد پیشرفت علوم کویت به پاس تحقیقاتش در زمینه ایمنی شناسی و جایزه ملک سلمان برای پژوهش هایش در زمینه ناتوانی و معلولیت در سال 2022 اشاره کرد.
او استاد نورولوژی و ایمونولوژی، مدیر مرکز MS Nehme and Therese Tohme و مدیر Abu-Haidar Neuroscience Institute در دانشگاه آمریکایی بیروت بوده است. علاوه بر آن در طول دوره فعالیت های علمی خود در سمت های مختلفی چون معاونت دانشکده در بخش تحقیقات بالینی و کاربردی داشته و به عنوان مدیر مرکز تحقیقات MS در بوستون نیز فعالیت کرده است. همچنین مقالات متعددی از او در ژورنال های علمی منتشر شده است و از سال 2000 تا 2004 یکی از نویسندگان Journal of Immunology بوده و از 2016 تا 2021 این نقش را در ژورنال Annals of Neurology داشته است.

معنای ثروت
سامیا خوری با دغدغه کمک به هم میهنان خود، تلاش هایی جدی در راستای بهبود زندگی مردم لبنان را در دستور کار خود قرار داده است. او با پشتکار و تعهد به سلامت بیماران کم بضاعت، به جمع آوری کمک های مالی برای تأمین هزینه های درمان می پردازد و هدفش بر این است که تمامی بیماران MS فارغ از وضعیت مالی خود، سرویس های درمانی ضروری را در مرکز MS دریافت کنند.

فرزندان سفیدپوش
در مبحث علم، نقش استادان و تأثیر آن ها بر نسل های آینده بسیار مهم است. از سال 2009 تا 2013، خوری به عنوان استاد اعصاب Jack، Sadie و David Breakstone در دانشگاه پزشکی هاروارد فعالیت داشت. او با راهنمایی هایش، بسیاری از افراد را برای پیوستن به سرزمین پیچیده و زیبای عصب شناسی تشویق کرده و تأثیر بسزایی در آینده پزشکی داشته است. علاوه بر آن، دو فرزند او تحت تأثیر جو علمی حاکم بر خانه، به پزشکانی کوشا و موفق تبدیل شدند. سامیا خوری با شرکت در انجمن های معتبر علمی و ارائه یافته های خود درباره MS، به نوبه خود مرزهای علم را گسترش و بسیاری از محققین را به سمت این حوزه سوق داده است و نسل های جدیدی از پژوهشگران را به این عرصه آورده است.
او نه تنها با پژوهش هایش نویدبخش اتفاقات خوشایند پزشکی است بلکه با تربیت محققان، درخت علمی را آبیاری می کند که میوه هایش در آینده به بار خواهند نشست. قصه ی سامیا خوری یادآور آن است که تلاش های فردی می توانند تأثیرات بزرگی در مسیر شخصی و اجتماعی داشته باشند. خوری با تمرکز بر مشکلات پزشکی تلاش کرد راه حل هایی برای بهبود وضعیت بیماران پیدا کند. تلاش های او برای بهبود کیفیت زندگی بیماران، علاوه بر تأثیر در حوزه های علمی، نور امید را برای بیماران و خانواده آن ها زنده نگه می دارد و آینده ای روشن تر برای بشریت ترسیم می کند.

 

مبارزه با میلین خواری
نگاهی به تلاش های سامیا خوری در راه درمان بیماران MS
بیماری Multiple Sclerosis یا به اختصار MS، یکی از بیماری هایی است که تمام تصوراتمان را در مورد عملکرد سیستم بدن به چالش می کشد و داستان یک جنگ داخلی را روایت می کند. هرج و مرج، دنیای سیستم عصبی مرکزی را فرا می گیرد و همه سلول ها، از جمله سلول های T فعال شده تا سلول های B و حتی سیستم ایمنی ذاتی، دست به دست هم می دهند تا بدن را سرنگون کنند. میلین ها به اشتباه دشمن تلقی می شوند و یکی پس از دیگری حذف می شوند. در این میان، التهاب عملکرد سلول های بنیادی عصبی را نیز تحت تاثیر قرار می دهد و اجازه نمی دهد نورون ها و سلول های مغزی را احیا و بازتولید کنند. به مرور، مشکلات خود را نشان می دهند؛ MS آسیب های بینایی، سوزن سوزن شدن و بی حسی بدن، از بین رفتن تعادل یا سرگیجه و در آخر، در بدترین حالت، مرگ زودرس را در پیش دارد؛ اما در دل این جنگ، نور امیدی از سوی پژوهشگرانی چون سامیا خوری می درخشد.
از زمانی که MS برای نخستین بار شناخته شد، درمان ها مسیرهای متفاوتی را طی کرده اند؛ از داروهای قدیمی تر چون Rituximab گرفته تا Glatiramer acetate، Fingolimod و Ocrelizumab؛ اما هیچ کدام به پاشنه آشیل این بیماری دست نیافتند و درمان قطعی نشان ندادند. اکنون، سامیا خوری به دنبال نوآوری های جدید در این عرصه، مرکز چند رشته ای MS را در لبنان تاسیس کرده است. افراد مشغول در این موسسه، از پرستاران و داروسازها گرفته تا مددکاران اجتماعی، همگی متخصص هستند و تلاش بر این است که بیماران، تحت مراقبت های جامع قرار بگیرند. ضمن بررسی روند MS هر دو هزار بیمار حاضر در موسسه، درمان های افسردگی، برگزاری جلسات فیزیوتراپی و هر اقدام مورد نیاز برای بهبودی، با در نظر گرفتن تمام جوانب انجام می شود. این رویکرد نوین خوری در درمان بیماری و تلاش هایش در راه شناسایی عوامل بیماری زا و سازوکارهای تنظیم و تحمل آن، به دریافت جایزه مصطفی^(ص) 2023 منجر شد.
با وجود اشکال متفاوت بروز MS در افراد مختلف، به طور کلی این بیماری به سه دسته عودکننده – فروکش کننده، پیشرونده اولیه و پیشرونده ثانویه تقسیم بندی می شود اما آزمایش خاصی که داشتن بیماری را به وضوح نشان دهد وجود ندارد. به طور کلی مجموعه ای از علائم بالینی و آزمایشاتی مانند آزمایش مایع نخاعی و MRI می توانند احتمال وجود این بیماری را نشان دهند. در این راستا به منظور پیش بینی و تشخیص بهتر بیماری، پژوهش های بسیاری در حال انجام است. نگاهی به تحقیق گروه خوری بر دسته عودکننده – فروکش کننده، امیدبخش آینده ای روشن تر در این زمینه است. این دسته از بیماران، دوره هایی از علائم را تجربه می کنند که بهبود می یابد اما بعد از مدتی برخی از بیماران به شکل پیشرونده ثانویه دچار می شوند و علائم آن به تدریج وخیم می شوند. این مطالعه نشان می دهد که نازک شدن لایه شبکیه می تواند نشان دهنده این پیشرفت بیماری در نوع عودکننده – فروکش کننده باشد. بررسی این لایه از چشم با نوعی از تصویربرداری به نام توموگرافی انسجام نوری (OCT) انجام می شود و جالب اینجاست که این تغییرات می توانند تا دو سال قبل از بروز علائم بالینی قابل مشاهده، پیش بینی شوند.
همان طور که حل یک معما نیاز به پیدا کردن سرنخ هایی دارد، استفاده از مدل EAE یک روش کلیدی برای پاسخ به سوالات محققان MS است. این مدل یک بیماری شبیه سازی شده MS است که شرایطی مشابه با آن را در حیوان ایجاد می کند. با این روش، دانشمندان می توانند فعالیت های التهابی و ایمنی در بدن را بررسی کنند و به درک بهتری از علل و درمان های این بیماری برسند. سامیا خوری نیز با بهره گیری از این روش توانست به تحلیل دقیق تری از عوامل مؤثر بر ایجاد بیماری مورد مطالعه خود به ویژه عوامل محیطی دخیل در آن برسد. او با این رویکرد، رویدادهای مختلف را شبیه سازی و پیامدهای احتمالی تغییرات محیطی را پیش بینی کرد و تحولی در درک ارتباطات بین محیط و سلامت رقم زد.

استعداد ژنتیکی تنها کسری از افزایش خطر را توضیح می دهد
عوامل ایجادکننده MS هنوز به طور کامل شناخته نشده است اما تحقیقات نشان می دهند که ناشی از یک تعامل پیچیده بین عوامل ژنتیکی و محیطی مختلف است. هرچند ژنتیک در زمینه بسیاری از بیماری ها نقش کلیدی دارد اما پژوهش ها درباره MS هنوز نتوانسته اند وراثت این بیماری را به طور جامع و کامل نشان دهند. مطالعات انجام شده روی DNA افراد مبتلا به MS نشان می دهند که بیش از 200 واریانت ژنتیکی با این بیماری ارتباط دارند و می توانند احتمال ابتلا به آن را افزایش دهند؛ اما این واریانت ها به خودی خود منجر به بیماری نمی شوند. در نتیجه حتی اگر یک فرد این واریانت های خاص را داشته باشد، در صورتی که در یک محیط سالم زندگی کند، احتمال ابتلای کم تری خواهد داشت. این ارتباط بین ژنتیک و محیط همچنان موضوعی بحث برانگیز در تحقیقات است تا درک ما را از این بیماری کامل تر کرده و رویکردهای پیشگیرانه را ایجاد کند.در اینجا به بررسی چند عامل محیطی مؤثر بر MS، طبق پژوهش های خوری می پردازیم:

کمبود ویتامین D
نام ویتامین D اغلب یادآور دو کلمه کلسیم و استخوان است اما عملکرد این ویتامین محدود به فرایند جذب کلسیم و استحکام استخوان نیست. تحقیق سامیا خوری در زمینه تأثیر ویتامین D بر بیماری MS، قدمی مهم در فهم ارتباط تغذیه با سلامت سیستم عصبی است. از آنجایی که این ویتامین، مؤثر بر تنظیم پاسخ های ایمنی است، می تواند به عنوان یک محافظ در برابر التهاب و آسیب های عصبی در این بیماری عمل کند. از سوی دیگر ویتامین D با تاثیر بر تکثیر و تمایز سلول های عصبی بنیادی می تواند باعث افزایش ساخت سلول هایی با نام الیگودندروسیت شود که منشا اصلی ساخت میلین است. آزمایش ها در این مطالعه نشان دادند که بیمارانی که مقدار ویتامین D کافی ندارند، نمرات پایین تری در آزمون SDMT داشتند. در این آزمون، شرکت کننده باید در زمانی محدود نمادهایی با اعداد از پیش نمایش داده شده را به خاطر بسپرد و مجدد آن ها را با هم مرتبط کند؛ در پژوهش ذکر شده، پایین بودن نمره آن در افراد با ویتامین D ناکافی، به این معناست که سرعت پردازش مغزشان از حالت طبیعی پایین تر بود.در مرحله ای دیگر، MRI نشان داد بیمارانی که سطح کافی از این ویتامین را دریافت کردند، تغییرات قابل توجهی در حجم مغزشان به ویژه در مخچه داشتند. خوری به این نکته اشاره کرد که تأمین ویتامین D از طریق نور خورشید و یا مکمل ها، به ویژه در کشورهای خاورمیانه مثل لبنان که افراد سطح پایینی از این ویتامین را نشان می دهند، می تواند به بهبود علامت های مرتبط با MS کمک کند.البته باید توجه داشت آگاهی از نقش و تاثیرات گسترده ویتامین D نباید منجر به مصرف خودسرانه آن شود. فراموش نکنید که ویتامین D نوعی ویتامین محلول در چربی است و مصرف آن باید در صورت کمبود و حتما تحت نظر پزشک صورت بگیرد؛ چراکه مقادیر بالای آن نیز باعث بروز عوارض و مشکلات جدی در بدن می شود.

سیگار شعله MS را می افروزد
سیگار کشیدن می تواند آژیر خطری برای بیماری MS باشد. سیگاری ها در مقایسه با افرادی که هرگز سیگار نکشیده اند، وضعیت بدتری دارند و سرعت رشد بیماری در آن ها بالاتر است. علاوه بر آن در اثر این عمل، بافت مغزی با سرعت بیشتری کاهش می یابد و به تدریج عملکردهای عصبی افراد سیگاری با مشکل مواجه می شود. به طور کلی سیگار کشیدن نه تنها بر شدت بیماری تاثیر می گذارد بلکه باعث پیشرفت سریع و عوارض شدیدتر برای بیماران می شود. در نتیجه ترک سیگار می تواند یک اقدام مفید برای بهبودی سلامت این افراد باشد.

از استوا تا قطب
پژوهش های خوری بر 50 هزار بیمار نشان می دهند که عوامل جغرافیایی مانند آب و هوا، نور خورشید و حتی سنت های فرهنگی می توانند موجب ایجاد MS پیشرونده ثانویه شوند. افراد مستقر در مناطق شمالی و سرد به دلیل تأثیرات احتمالی کمبود نور و ویتامین D، بیشتر در معرض ابتلا به MS هستند؛ در حالی که افرادی که نزدیک به خط استوا هستند، احتمالا کم تر به این بیماری دچار می شوند. با درک این مسئله، جامعه می تواند اقدامات پیشگیرانه تری را در زندگی روزمره اتخاذ کند.

نگاهی ذره بینی
تحقیقات سامیا خوری حول تاثیر EBV نشان دادند که ویروس ها نیز می توانند بر MS تاثیرگذار باشند. طبق یکی از این تحقیقات، 249 بیمار مبتلا به MS با 230 فرد سالم مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که بیماران نسبت به افراد سالم، بالاترین میزان آنتی بادی های مرتبط با EBV را داشتند. این بررسی ها، فرضیه ای را مطرح کرد که لنفوسیت های B آلوده شده به این ویروس، می توانند از طریق مولکولی به نام اگزوزوم بر عملکرد سلول های ایمنی تاثیر سوء بگذارند. البته باید توجه داشت که این ویروس عامل اصلی بیماری نیست و صرفا احتمال ابتلا به بیماری را بالا می برد.

از پژوهش تا درمان
سیتوکین ها پروتئین های مهمی هستند که به تنظیم پاسخ ایمنی کمک می کنند و هرگونه اختلال در عملکرد آن ها می تواند منجر به بروز بیماری های خودایمنی از جمله MS شود. در نتیجه تعادل سطح این ماده می تواند در جلوگیری از پیشرفت این بیماری موثر باشد. خوری با تحقیق بر سیتوکین هایی از جمله TGF-β در تلاش برای بهبود وضعیت بیماران است. علاوه بر آن، پژوهش ها منجر به مطالعه بالینی با استفاده از آنتی ژن های خوراکی شدند. یکی از نتایج جالب تحقیقات، موفقیت در ایجاد تحمل خوراکی بوده است. اگر آنتی ژن های خاصی به طور خوراکی به بدن معرفی شوند، می توانند واکنش های ایمنی نادرستی که منجر به ابتلا به بیماری های خودایمنی می شوند را کاهش دهند؛ در واقع استفاده از این آنتی ژن ها در نهایت می تواند باعث شود که سیستم ایمنی، آن ها را به عنوان بخشی از بدن خود بشناسد و به آن ها حمله نکند. این فرایند با ایجاد واکنش ایمنی مطلوب در بدن، باعث کاهش علائم MS و EAE می شود.
در پایان، تحقیق های انجام شده، هم برای جامعه علمی و هم برای عموم مردم پیامدی مهم دارد و کمک می کند تا با افزایش آگاهی به مبارزه با این بیماری بپردازند. سامیا خوری با کوله باری از تجربه، نماد امید و انگیزه برای مبتلایان شده است و صادقانه در کنارشان ایستاده است. او با تلاش خود ثابت کرد که امید می تواند در تاریک ترین لحظات، روشن کننده راه باشد.
 

سفری از ایمان تا قله‌های پیشرفت
گاهی در زندگی افرادی را می بینیم که با اراده و نگاهی خلاقانه در مسیر زندگی، آینده ای بهتر را برای خود و دیگران رقم می زنند. احمد فوزی اسماعیل یکی از همین افراد است که با تمرکز بر حل مسائل پیچیده جهانی، توانسته است تأثیرات عمیقی در بهبود کیفیت زندگی انسان ها و پیشرفت فناوری های پایدار ایجاد کند. او پژوهش های خود را از تصفیه آب تا توسعه فناوری های نوین در زمینه انرژی های تجدیدپذیر و درمان بیماری های کلیوی آغاز کرد. این پژوهشگر نه تنها به عنوان یک دانشمند در این حوزه ها شناخته می شود، بلکه به عنوان یک رهبر علمی در رشد و ترویج فناوری های سبز و نوآورانه نیز موفقیت های بزرگی کسب کرده است.

جرقه ای برای شکوفایی استعدادهای علمی
اسماعیل در سال 1966 در کامبوج به دنیا آمد. از همان کودکی به علوم تجربی علاقه مند بود و در دوران نوجوانی، موفقیت هایی در مسابقات علمی منطقه ای و کشوری کسب کرد. این موفقیت ها او را به سمت انتخاب رشته مهندسی شیمی سوق داد؛ رشته ای که از طریق آن می توانست به حل مشکلاتی که در سر داشت بپردازد. اسماعیل در سال 1975 به همراه خانواده اش به کشور مالزی مهاجرت کرد. او از همان سال های ابتدایی زندگی در شهر کانترا بزرگ شد و تا دوازده سالگی در آنجا تحصیل کرد. پس از آن، اسماعیل به ایالت تاریخی ملاکا نقل مکان نمود؛ جایی که فضای فرهنگی و علمی خاص آن تأثیر عمیقی بر شکل گیری شخصیت و علایق پژوهشی او داشت.در ابتدا او تحصیلات دانشگاهی خود را در دانشگاه فناوری مالزی (UTM) گذراند و پس از فارغ التحصیلی در سال 1989، تصمیم به ادامه تحصیل در دانشگاه استراتکلاید بریتانیا گرفت و دکتری خود را در مهندسی شیمی و فناوری غشایی دریافت کرد. این دوره از زندگی اسماعیل، آغازگر پژوهش های علمی کارآمد شد. او تمرکز خود را بر بهبود فرایندهای تصفیه آب و طراحی غشاهایی با بازده بالا گذاشت و در نهایت ثمره آن، کاهش مصرف انرژی و افزایش بهره وری در این حوزه ها بود.

در سایه علم و ایمان
علاقه اسماعیل به فناوری غشاها به دوران تحصیلات کارشناسی ارشد وی بازمی گردد؛ زمانی که برای نخستین بار با مفاهیم بنیادین این فناوری آشنا شد. یکی از اساتید تأثیرگذارش، با معرفی فناوری غشایی، زمینه ای تازه برای توسعه مسیر پژوهشی وی فراهم ساخت. در همین دوره، هم زمان با بررسی پدیده های مرتبط با جداسازی آب شور و شیرین، برخی از مفاهیم مطرح شده در آیات قرآن کریم، توجه او را به خود جلب کرد؛ از جمله آیاتی از سوره الرحمن و سوره فرقان که به طرز شگفت انگیزی به وجود مرزی میان دو جریان آبی اشاره می کنند. این مفهوم در علوم مهندسی امروز به عنوان “غشا” شناخته می شود.این الهام معنوی، علاقه اسماعیل به این حوزه را بیشتر کرد و محرکی نیرومند برای تمرکز بر پژوهش های غشایی و پیگیری تحصیلات دکتری اش بود. پیوند میان الهامات قرآنی و یافته های علمی، بستری مناسب برای نوآوری و تجاری سازی ایده های وی در حوزه فناوری غشا ایجاد کرد. باور عمیق این پژوهشگر به این که مسیر علمی اش با هدایت الهی همراه بوده، همواره نقش مهمی در تداوم تلاش های او داشته است.

دستاوردهایی که به حل چالش ها کمک کرد
پژوهش های احمد فوزی اسماعیل در زمینه های مختلف علمی، پیشرفت های چشمگیری در بهبود کیفیت زندگی انسان ها و کاهش مشکلات به وجود آورده است. یکی از مهم ترین دستاوردهای او توسعه غشاهای پیشرفته برای تصفیه آب است. این فناوری به ویژه در مناطقی که با کمبود منابع آشامیدنی مواجه هستند، نقشی حیاتی در تأمین آب سالم و پایدار ایفا کرده است.علاوه بر این دستاورد ارزشمند، این پژوهشگر در زمینه انرژی های تجدیدپذیر نیز به حل یکی از معضلات در تأمین انرژی پایدار پرداخته است. او موفق به طراحی روش های نوین ذخیره سازی انرژی شده است که استفاده مطلوب از منابع پاک مانند انرژی خورشیدی و بادی را ممکن می سازد. همچنین، در زمینه پزشکی، دستاوردهای اسماعیل در طراحی غشاهای ویژه برای فرایند دیالیز، انقلابی در درمان بیماری های کلیوی به وجود آورده است. این غشاها که به طور خاص برای بهبود کارایی دیالیز طراحی شده اند، کمک زیادی به کاهش عوارض جانبی این فرایند کرده و درمان مؤثرتری برای بیماران کلیوی به ارمغان آورده اند.این پیشرفت ها علاوه بر بهبود کیفیت زندگی بیماران، هزینه های درمان را نیز کاهش داده و وابستگی به تجهیزات پیچیده و گران قیمت را کم می کنند.

گواهی بر تلاش ها
اسماعیل در طول دوران فعالیت علمی خود، موفق به کسب جوایز متعددی در سطح ملی و بین المللی شده است. برخی از مهم ترین این جوایز شامل جایزه مصطفی(ص) 2023، جایزه آکادمی علوم جهان (TWAS) در سال 2019 و جایزه علوم مهندسی و مردکا برای دستاوردهای علمی – پژوهشی برجسته در سال 2014 است. این جوایز نشان دهنده تلاش های این دانشمند در جهت ارتقای علم و فناوری است.او از سال 2013 به عنوان معاون دانشگاه فناوری مالزی (UTM) مشغول به فعالیت شد و در این مدت موفق شد این دانشگاه را به یکی از مراکز برجسته تبدیل کند. در دوران مسئولیت او، دانشگاه فناوری مالزی در حوزه هایی مانند مهندسی شیمی، فناوری غشایی و انرژی های تجدیدپذیر به دستاوردهای چشمگیر دست یافته است. او نه تنها سطح علمی دانشگاه را ارتقا داده است، بلکه با حمایت از پژوهشگران جوان، نقشی اساسی در تربیت نسل های جدید دانشمندان و مهندسان داشته است. اکنون UTM با تمرکز بر توسعه پایدار، پژوهش های کاربردی و همکاری های بین المللی، به یکی از بازیگران اصلی در میدان حل مشکلات همه گیر تبدیل شده است.احمد فوزی اسماعیل با دستاوردهای علمی خود در زمینه های تصفیه آب، انرژی های تجدیدپذیر و درمان بیماری های کلیوی، نقش برجسته ای در پیشرفت فناوری های نوین ایفا کرده است. تحقیقات او در زمینه طراحی غشاهای پیشرفته و روش های بهینه ذخیره سازی انرژی، به حل چالش های جهانی در تأمین منابع آب و انرژی پایدار کمک کرده است. با نگاهی به مسیر او می توان دریافت که پیشرفت واقعی حاصل تلاش های مداوم و تمرکز بر یافتن راه حل های مؤثر برای مسائل است.
 

از آب آلوده تا قطرات زندگی
در دنیای امروز، آب به عنوان یک منبع حیاتی و ارزشمند با چالش جدی آلودگی روبه رو است و شرایط کنونی، استفاده از فناوری های نوین برای تصفیه آب و فاضلاب را بیش از هر زمان دیگری ضروری می سازد. در همین راستا، احمد فوزی اسماعیل، برگزیده پنجمین دوره جایزه مصطفی(ص)، با ارائه نوآوری های خود در زمینه فناوری غشا، نقش مهمی در پاسخ به این نیاز جهانی داشته است. او با بهره گیری از این غشاها، روش های موثری را برای پاک سازی آب های آلوده به فاضلاب روغنی و شیرین کردن آب دریا ارائه داده است. پژوهش های او تا به امروز، تأثیرات بزرگی در صنایع مختلف و بهبود کیفیت زندگی انسان ها داشته و دستاوردهایش، الگویی برای پیشرفت های آینده در حوزه محیط زیست و فناوری های پایدار به شمار می روند.

جدایی آب از دل چربی
بدیهی است که آلودگی های روغنی یکی از بزرگ ترین مسائل در تصفیه فاضلاب های صنعتی، به ویژه در صنایع نفت و گاز هستند که روزانه حجم زیادی از این آلاینده ها را وارد منابع آب می کنند. در این میان، اسماعیل با تکیه بر علم نانو، گامی مؤثر در حل این بحران برداشته است. او با طراحی غشاهای نانویی پیشرفته که ویژگی های خاصی چون آب گریزی شدید و روغن دوستی بالا دارند، راه حل های مؤثری را برای حذف آلاینده های روغنی از آب ارائه کرده است. این غشاها به گونه ای طراحی شده اند که تنها به مولکول های روغن اجازه عبور می دهند و در نتیجه، آب را با دقت بالایی تصفیه می کنند. در این خصوص، از پژوهش های اسماعیل می توان به مقالاتی اشاره کرد که در آن تأثیر افزودنی هایی چون نانوذرات کربن و سیلیکا، بر خواص و عملکرد غشای ذکر شده بررسی شده است. این فناوری ها ضمن کارایی که در صنایع نفت و گاز دارند، در مدیریت آلودگی های زیست محیطی و تصفیه فاضلاب های شهری و صنعتی نیز کاربرد دارند.

از دریا بنوشیم
در مناطق خشک و کم آب نظیر کشورهای حاشیه خلیج فارس، برای تأمین آب آشامیدنی از دریا در مقیاس صنعتی، فناوری هایی چون اسمز معکوس و نانوفیلتراسیون نیاز است. این فناوری ها به دلیل کاهش مصرف انرژی در فرایندهای تصفیه آب و بهبود راندمان در شرایط سخت، مورد توجه قرار گرفته اند. در مقاله ای، اسماعیل به چالش های مختلف در حوزه افزایش بازده عملیات نمک زدایی و کاهش رسوب گذاری بر غشاها پرداخته است. غشاهای نانویی طراحی شده توسط اسماعیل، با ترکیب نانومواد نه تنها در برابر نمک ها پایدارتر هستند، بلکه به دلیل کاهش رسوب گیری و افزایش نفوذپذیری، انرژی کمتری مصرف می کنند. همان طور که پیش تر هم ذکر شد، این دانشمند با ترکیب نانومواد خاص مانند سیلیکا و کربن در طراحی غشاها، موفق به ارتقای ویژگی های مکانیکی و شیمیایی غشاها شده است. این غشاها می توانند مقاومت بیشتری را در برابر شرایط سخت، مانند دماهای بالا و شرایط شیمیایی خورنده نشان دهند و در نتیجه طول عمر بیشتری دارند.

یک فناوری و چندین کاربرد
توسعه غشاهای نانوفیلتراسیون، راهکاری مؤثر برای تصفیه آب های آلوده به مواد شیمیایی، فلزات سنگین و آلاینده های زیستی ارائه کرد. این غشاها با توانایی حذف ذرات بسیار ریز، قابلیت تصفیه آب را به سطح جدیدی رساندند. از جمله مزایای این غشاها می توان به کاهش مصرف انرژی، افزایش دوام و کاهش هزینه های عملیاتی اشاره کرد. غشاهای نانویی به طور خاص در مناطقی که با کمبود منابع آب سالم و مشکلات آلودگی مواجه هستند، بسیار کارآمد هستند و در تصفیه آب شهری، صنعتی و کشاورزی به کار می روند. فناوری غشاها و نانو نه تنها در تصفیه آب و فاضلاب بلکه در زمینه های گوناگون صنعتی و پزشکی نیز تأثیرات زیادی داشته است. اسماعیل با طراحی غشاهای فیبری توخالی با ویژگی انتخاب پذیری بالا برای جداسازی گازها، توانسته روشی مؤثر برای تفکیک گازهای مختلف از یکدیگر در فرایندهای صنعتی و محیط زیستی ارائه دهد. این غشاها به ویژه در فرایندهای تصفیه گازهای صنعتی و هوای آلوده کاربرد دارند. نقطه قوت این غشاها در این است که می توانند با دقت بالا و با کمترین مصرف انرژی، گازهای مختلف را از یکدیگر جدا کنند. این طرح نوین در صنایع نفت، گاز و انرژی های تجدیدپذیر کاربرد بسیاری دارد.

سهم غشاها در پزشکی
این پژوهشگر، فناوری نانوفیلتراسیون را در تصفیه خون و فرایندهای دیالیز نیز به کار برده است. نانوفیلتراسیون در این فرایندها به جداسازی مؤثر مواد زائد از خون کمک کرده و کارایی دستگاه های دیالیز را افزایش می دهد. این دستاورد، باعث بهبود درمان های پزشکی، کاهش عوارض جانبی و افزایش کیفیت زندگی بیماران مبتلا به نارسایی کلیه شده است.
از سوی دیگر، احمد فوزی اسماعیل کاتالیست های فلزی را برای بهبود فرایندهای شیمیایی صنعتی طراحی کرده است. این کاتالیست ها باعث افزایش سرعت واکنش ها و کاهش مصرف انرژی در فرایندهای شیمیایی می شوند و استفاده از آنها در صنایع مختلفی چون صنایع شیمیایی، نفت، گاز و تولید دارو، موجب کاهش هزینه های تولید و افزایش بهره وری می شود.
دستاوردهای احمد فوزی اسماعیل در زمینه توسعه فناوری غشاها، نمونه ای از حرکت علمی در پاسخ به نیازهای جوامع امروز است. پیشرفت در تصفیه آب، جداسازی گازها و کاربردهای پزشکی با استفاده از فناوری های نوین، نشان دهنده ظرفیت علم و فناوری در مواجهه با چالش ها است؛ دستاوردهایی که راهکاری برای حل بحران ها و مسیری روشن برای حرکت به سوی جهانی پایدارتر هستند.

 

گشودن افقی جدید در علم ارتباطات
ارتباطات بی سیم تحولی بزرگ در نحوه تعاملات انسانی به وجود آورده و مورات اویسال در صف نخست این حوزه ایستاده است.اویسال، به عنوان استاد دانشگاه نیویورک ابوظبی امارات، یکی از دانشمندان برجسته و بین المللی است که به نسل بعدی نوآوران ارتباطات بی سیم، انگیزه و الهام می بخشد.

روشنایی در دل تاریکی
مورات اویسال در سال 1973 در استانبول ترکیه به دنیا آمد. دوران کودکی او با چالش های بزرگی، از جمله از دست دادن پدر همراه بود. مادر مورات که در آن زمان تنها 27 سال داشت، تمام توان خود را وقف تربیت او و خواهرش کرد. این خانواده با حقوق بازنشستگی ناچیز پدربزرگ و مادربزرگش زندگی می کردند و از همان زمان با مشکلات مالی دست و پنجه نرم می کردند. مادرش همیشه می گفت: «اگر در زندگی چیزی را می خواهی، باید برایش سخت کار کنی.» این نصیحت تبدیل به شعار زندگی اویسال شد و به او انگیزه داد تا با تلاش و پشتکار به اهداف خود برسد.

جاده ای به سوی موفقیت
پس از اتمام دوره دبیرستان، اویسال وارد دانشگاه فنی استانبول شد و در سال 1995 مدرک کارشناسی مهندسی الکترونیک و ارتباطات خود را دریافت کرد. او در طول دوره کارشناسی به صورت نیمه وقت کار می کرد و به همین دلیل نمراتش خیلی خوب نبود. با این حال، او مصمم بود تا پس از دانش آموختگی، شغلی در صنعت پیدا کند و به عنوان مهندس مشغول به کار شود؛ هرچند که سرنوشت راه دیگری را برایش در نظر داشت. در سال آخر تحصیل، زمانی که با اردال پاناییرجی (Erdal Panayirci) آشنا شد، تصمیم اویسال به کلی تغییر کرد. پاناییرجی او را با دنیای ارتباطات بی سیم آشنا کرد. او با وجود نمرات پایین اویسال، به استعدادش ایمان داشت و تشویقش کرد تا کارشناسی ارشد خود را زیر نظرش ادامه دهد. اویسال با تلاش فراوان به عنوان شاگرد اول دانش آموخته شد و نخستین مقالات آکادمیک خود را منتشر کرد. او در این باره می گوید: «من مدیون پاناییرجی هستم چون زندگیم را دگرگون کرد.»

بازگشت با بار دانش
پس از اتمام کارشناسی ارشد، اویسال برای ادامه تحصیل به آمریکا رفت. او در سال 2001 مدرک دکتری خود را تحت راهنمایی های کوستاس ن. جورجیادس (Costas N. Georghiades)، در مهندسی برق از دانشگاه Texas A&M دریافت کرد. تحصیل در یک کشور خارجی برای این پژوهشگر با چالش های زیادی همراه بود اما او این تجربه را بسیار غنی و ارزشمند می دانست. اویسال بعد از دریافت مدرکش فعالیت آکادمیک خود را به عنوان استادیار در دانشگاه واترلو در کانادا آغاز کرد و به مدت ده سال در آن جا زندگی و کار کرد. او در دانشگاه واترلو به درجه استاد تمامی دست یافت. این مرتبه به او اجازه می داد که تا زمان بازنشستگی در آن جا مشغول به کار باشد اما در سال 2011، تصمیم گرفت به ترکیه بازگردد تا به کشور خود خدمت کند و چالش های حرفه ای جدیدی را بپذیرد.

پلی از علم به صنعت
در سال 2011، اویسال به دانشگاه اوزیین در ترکیه پیوست و به عنوان رئیس گروه مهندسی برق و الکترونیک شروع به کار کرد. او در این دانشگاه توانست یک برنامه تحقیقاتی بین المللی در حوزه تئوری ارتباطات و ارتباطات بی سیم راه اندازی کند. سال 2015 بود که این پژوهشگر با یک سرمایه گذاری بزرگ دولتی، موفق به تأسیس مرکز تعالی فناوری های ارتباطات بی سیم نوری (OKATEM) شد. این نهاد، اولین مرکز علمی در ترکیه و یکی از معدود پایگاه های جهان است که به تحقیق و توسعه در زمینه ارتباطات بی سیم نوری اختصاص دارد. مرکز OKATEM به سرعت به یک مرکز معتبر بین المللی تبدیل شد و اویسال در ادامه فعالیت های آن، شرکت هایپرین تکنولوژیز (Hyperion Technologies) را تأسیس کرد. او از طریق این شرکت توانست برخی از فناوری های توسعه یافته در OKATEM را تجاری سازی کند.
پس از ده سال حضور موفق در ترکیه، اویسال در سپتامبر 2023 به دانشگاه نیویورک در ابوظبی پیوست تا تحقیقات پیشرفته خود را در این دانشگاه ادامه دهد. او اکنون یکی از دانشمندان برجسته در ارتباطات نور مرئی و به پاس تلاش هایش در همین زمینه، از برگزیدگان مقیم کشورهای اسلامی جایزه مصطفی(ص) 2023 است. بیشترین پژوهش های اویسال در زمینه تئوری ارتباطات و پردازش سیگنال، با تمرکز ویژه بر جنبه های لایه فیزیکی سیستم های ارتباطی بی سیم در باندهای فرکانس رادیویی و نوری است. فعالیت های او در حوزه ارتباطات بی سیم نوری، به طور قابل توجهی این شاخه را توسعه داده و راه را برای اجرای عملی پژوهش ها در کاربردهای مختلف هموار کرده است. اویسال با تألیف حدود 400 مقاله در مجلات و کنفرانس های علمی و دریافت بیش از 20000 استناد با شاخص 63، تأثیر به سزایی در این شاخه گذاشته است.

تا قله افتخار
مورات اویسال جوایز متعددی را برای پژوهش های خود دریافت کرده است. از جمله جوایز مهم او می توان به فلوشیپ دانشکده مارسلند در سال 2004 اشاره کرد. همچنین، این پژوهشگر در سال 2008 جایزه NSERC Discovery Accelerator و بعد از آن در سال 2010، جایزه عالی پژوهشی مهندسی دانشگاه واترلو را کسب کرد. سپس، سال 2011 بود که جایزه دانشمند جوان ممتاز آکادمی علوم ترکیه به او تعلق گرفت و در سال 2017 نیز National Instruments Engineering Impact را دریافت کرد. او در سال 2018، دو جایزه مهم دیگر، یعنی محقق برتر دانشگاه اوزیین و جایزه فناوری بنیاد Elginkan را نیز کسب کرد. پس از آن در سال 2019، اویسال موفق به دریافت جایزه بهترین مقاله مروری انجمن ارتباطات IEEE شد و سال 2021، جایزه خدمات برجسته IEEE بخش ترکیه را دریافت کرد.
مورات اویسال با پشتکار توانست از چالش های اولیه زندگی اش عبور کند و در دنیای علم ارتباطات بی سیم جایگاهی معتبر پیدا کند. مروری بر مسیر حرفه ای او، تصویری از فرایندهای دخیل در شکل گیری یک مسیر علمی را نشان می دهد؛ مسیری که از تجربه های شخصی دوران کودکی آغاز شده و به نقش آفرینی در پروژه های تحقیقاتی و صنعتی در سطح بین المللی انجامیده است. آنچه از این مسیر می توان دریافت، اهمیت استقامت، نقش اطرافیان و آمادگی برای پذیرش تغییر است. دستاوردهای او، از تأسیس مراکز پژوهشی پیشرفته تا تجاری سازی فناوری های نوین، نشان دهنده تعهد و اشتیاق او به پیشرفت دانش و فناوری است.
 

از علامت با دود تا ارتباطات بی‌سیم نوری
طلوع ارتباطاتی از جنس دیگر
مردم باستان از روش های خلاقانه ای برای انتقال پیام ها در فواصل طولانی استفاده می کردند که نقش بزرگی در توسعه ارتباطات امروزی داشت. یکی از نخستین روش ها، استفاده از دود برای ارسال پیام بود. آتش نیز در مواقع جنگ و خطر به عنوان سیگنال مورد استفاده قرار می گرفت و در مراسم مذهبی و جشن ها، مشعل ها نقش ارتباطی داشتند. همچنین در دوران باستان، نور خورشید به عنوان یک شیوه ارتباط بی سیم نوری (OWC) به کار می رفت. یونانیان و رومیان با استفاده از سپرهای صیقل داده شده، نور خورشید را منعکس و پیام های ساده ای را در طول نبردها ارسال می کردند. خورنگار یا آینه آفتابی نیز در اواخر قرن نوزدهم برای ارتباطات نظامی به کار می رفت و از آینه ها برای هدایت نور به ایستگاه های دور استفاده می شد.

آغاز عصر جدید
بل از فوتوفون به عنوان «بزرگ ترین اختراع خود» یاد می کرد و آن را دستاوردی بزرگ می دانست. هرچند که این دستگاه هرگز به صورت تجاری عرضه نشد؛ اما توجه نظامیان را به خود جلب کرد و منجر به استفاده از لامپ های قوسی برای ارتباطات صوتی در شرایط نظامی شد. امروزه، ارتباطات بی سیم نوری از لیزر یا LED به عنوان فرستنده استفاده می کند. این روش انقلابی در نحوه تعامل ما با یکدیگر ایجاد کرده است و مورات اویسال در خط مقدم این رشته هیجان انگیز قرار دارد. ارتباطات بی سیم عمدتاً از طریق فرکانس های رادیویی (RF) برقرار می شود؛ با این حال، پهنای باند و ظرفیت فرکانس رادیویی محدود است و توسط دولت ها کنترل می شود. در دنیای امروز، نیاز به داده های بی سیم روزبه روز افزایش می یابد و فشار زیادی بر طیف رادیویی وارد می شود. هنگامی که از قسمت فرکانس رادیویی طیف فراتر می رویم، به طیف نوری بسیار وسیع و بدون نظارت می رسیم.

انقلاب نوری
مورات اویسال در پژوهش های خود در زمینه ارتباطات بی سیم نوری، راهکارهایی برای مقابله با تراکم طیف رادیویی ارائه کرده است. این راهکارها شامل استفاده از باندهای نوری بدون مجوز برای ارتباطات بی سیم است که چالش های استفاده از فرکانس رادیویی را کاهش می دهد. این پژوهشگر در توسعه فناوری هایی مانند ارتباطات نور مرئی (VLC) و ارتباطات نوری فضای آزاد (FSOC) نقش مهمی داشته است. این فناوری ها می توانند در کاربردهای متنوعی از جمله اتصالات نوری در مدارهای مجتمع، ارتباطات بین ساختمان ها و ماهواره ها استفاده شوند. ارتباطات نور مرئی از پرتوهای قابل رؤیت استفاده می کند و با تغییر شدت نور LED امکان انتقال داده ها را فراهم می کند. اویسال روی طراحی لایه های فیزیکی این سیستم ها کار کرده و به بهبود کیفیت و پوشش سیستم های ارتباطی خانگی کمک کرده است. او در استانداردسازی این فناوری در سطح بین المللی نقش داشته و معتقد است که در آینده با استفاده از لامپ های LED به اینترنت متصل خواهیم شد.

مکالمه زیرآبی
یکی از آخرین مطالعات اویسال، به بررسی ارتباطات نور مرئی در فضای زیر آب پرداخته است. در این مقاله گفته می شود که با گسترش فعالیت های انسانی در زیر آب، تقاضای فزاینده ای برای سیستم های ارتباطی در آن محیط وجود دارد. این فعالیت ها شامل جمع آوری داده های علمی، پایش محیط زیستی، اکتشاف میدان نفتی، باستان شناسی دریایی، امنیت بندر و نظارت تاکتیکی است. در حال حاضر، بیشتر روش های ارتباطی زیر آب به سیگنال های صوتی متکی هستند؛ اما این سیگنال ها قادر به پاسخ گویی به نیازهای برنامه های نوظهور که به پهنای باند بالا برای انتقال تصویر و ویدئو در زمان واقعی نیاز دارند، نیستند. برای غلبه بر این چالش ها، فناوری مبتنی بر تعدیل شدت دیودهای ساطع کننده نور (LED) یا دیودهای لیزری (LDs) پیشنهاد شده است.

شهرهای هوشمند
یکی از کاربردهای این فناوری، ایجاد شهرهای هوشمند است. شهری را تصور کنید که در آن همه چیز، از چراغ راهنمایی تا سیستم های مدیریت زباله، به هم متصل هستند و ارتباطات با سرعت بالا و ایمن انجام می شود. این مفهوم شهر هوشمند است که با استفاده از فناوری اطلاعات و ارتباطات، باعث بهبود عملکرد و رفاه شهروندان می شود. بسیاری از کشورها برای بهبود کیفیت زندگی، در حال تجدیدنظر در برنامه ریزی شهری خود به منظور ایجاد زیرساخت های جامع فناوری های ارتباطی هستند. این شامل سیستم های حمل ونقل هوشمند می شود که از فناوری های پیشرفته مانند حسگرها، ارتباطات و پردازش اطلاعات برای بهبود سیستم های حمل ونقل استفاده می کنند.

وقتی چراغ ها حرف می زنند
در سال های اخیر، استفاده از LED های کارآمد در نورپردازی فضای باز، علائم راهنمایی و رانندگی، نمایشگرهای تبلیغاتی و خودروها، از جمله چراغ های ترمز و چراغ های راهنما افزایش یافته است. این حضور گسترده LED ها در فضای باز و داخل ماشین ها، امکان استفاده از ارتباطات نور مرئی را برای ارتباطات فراهم می کند. وسایل نقلیه مجهز به چراغ های جلو و عقب مبتنی بر LED می توانند از طریق این فناوری با یکدیگر و با واحدهای کنار جاده ارتباط برقرار کنند. ارتباطات نور مرئی در مقایسه با ارتباطات فرکانس رادیویی مزایای زیادی دارد. این مزایا شامل مقاومت در برابر تداخل الکترومغناطیسی، فعالیت در فرکانس های غیرمجاز و ایمنی ذاتی است که امکان استفاده مجدد بیشتری را فراهم می کند. در نتیجه، ارتباطات نور مرئی می تواند برای شبکه سازی وسایل نقلیه با استفاده از چراغ های LED نصب شده در آن ها مورد استفاده قرار گیرد. این چراغ ها می توانند برای انتقال داده هایی مانند موقعیت مکانی و سرعت به سایر وسایل نقلیه یا زیرساخت های کنار جاده تنظیم شوند. این امر می تواند ایمنی جاده ها، امکان مدیریت ترافیک و پیشگیری از تصادفات را فراهم کند. با ادامه کشف ظرفیت های این فناوری توسط پژوهشگران، می توانیم به آینده ای امیدوار باشیم که در آن خودروهای ما هوشمندتر و ایمن تر از همیشه باشند.

در خدمت سلامت و ارتباطات پیشرفته
اویسال همچنین به پتانسیل موجود در ارتباطات بی سیم نوری برای اهداف پزشکی پرداخته است. یکی از کاربردهای این فناوری در شبکه های بی سیم حسگر بدن (WBAN) است که از حسگرهای پوشیدنی برای جمع آوری اطلاعات سلامتی استفاده می کند. همچنین، اویسال در توسعه فناوری های ارتباطات نوری فضای آزاد (FSOC) نقش داشته است. این فناوری برای انتقال سریع داده ها بین دو مکان ثابت استفاده می شود و از پرتوهای لیزر باریک استفاده می کند. علاوه بر پهنای باند بسیار بالای این تکنولوژی، سرعت انتقال داده ها را افزایش می دهد و در نتیجه FSOC برای کاربردهایی مانند اتصال سازمانی، نظارت تصویری و غیره مناسب است.
ارتباطات بی سیم نوری به عنوان یک فناوری نوین، در حال تغییرات چشمگیری در جهان کنونی است. از کاربردهای آن در محیط های پزشکی تا استفاده های مختلف در شبکه های حمل ونقل و شهرهای هوشمند، این فناوری توانسته به طور مؤثری راهکارهای جدید برای نیازهای پیچیده ما ارائه دهد و با توجه به پیشرفت های پیوسته در این حوزه و ظرفیت های نامحدودی که دارد، می توان به آینده ای امیدوار بود که در آن تعاملات سریع تر و ایمن تر، همواره در دسترس باشد. این تحولات مسیر بهبود کیفیت زندگی انسان ها را هموارتر می سازند.