او به همشهری می‌گوید: من در آبان 1349 در یک خانواده فرهنگی متولد شدم. در سال 1367 در رشته مهندسی مکانیک با گرایش جامدات در دانشگاه صنعتی شریف پذیرفته شدم و4 سال بعد با درجه عالی در تمام گرایشات فارغ‌التحصیل شدم و همان سال به‌عنوان دانشجوی برتر مهندسی مکانیک از ریاست‌جمهوری وقت (هاشمی رفسنجانی) جایزه گرفتم.
در آزمون کارشناسی‌ارشد با رتبه یک رقمی در همین دانشگاه در رشته مهندسی مکانیک گرایش طراحی کاربردی قبول شدم و در سال 74 با درجه عالی و به‌عنوان شاگرد اول دانشکده مکانیک و شاگرد دوم دانشگاه در مقطع کارشناسی ارشد، مدرک خود را اخذ کردم و به همین دلیل از وزیر علوم وقت نیز (دکتر معین) جایزه نفیس دیگری دریافت کردم و به خاطر علاقه به این رشته و پشتکار زیاد از یکی از دانشگاه‌های آمریکا با بورس کامل در مقطع دکترا پذیرفته شدم و مهندسی مکانیک را ادامه دادم و در1997 میلادی (دی‌ماه 1377) موفق به اخذ مدرک دکترا با درجه ممتاز a+ شدم و بلافاصله در دانشگاه ایالتی ایلینویز به‌عنوان استاد‌یار آموزشی دانشکده مهندسی مکانیک در سن 25 سالگی به‌کارگرفته شدم. پس از یک سال و نیم و به‌دلیل موفقیت‌های علمی کسب شده به دانشگاه کلمسون آمدم و هم‌اکنون دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک و رئیس گروه دینامیک و کنترل دانشکده و مدیر تحقیقاتی آزمایشگاه مواد هوشمند و نانو هستم.
- در حال حاضر روی چه پروژه‌ای در حال کار هستید؟ درباره نتایج آن توضیح بفرمایید.
من به‌طور تخصصی روی مواد هوشمند کار می‌کنم. از چند سال پیش فعالیت اصلی من بر مطالعه و تحقیق روی این مواد متمرکز بوده است. این تحقیقات و دستاورد‌های حاصل از آن در تشخیص بسیاری از مواد شیمیایی و بیولوژیکی مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و حتی DNA کاربرد وسیعی دارد. ما با استفاده از مهندسی مکانیک و بهره‌گیری از روش‌های فوق پیشرفته آنالیز ارتعاشاتی و کنترل این مواد می‌توانیم ذرات بسیار کوچک را تشخیص دهیم که این ذرات می‌تواند طیف وسیعی از باکتری‌ها مانند ایکلای باشد که در مواد غذایی و روده انسان به‌وفور یافت می‌شود.
همچنین در حال حاضر مشغول انجام تحقیقاتی هستیم تا این مواد و ربات‌های بسیار کوچک را با دقت کنترل کنیم و از آنها در جابه‌جایی DNA و حتی تغییر ماهیت آن و در نتیجه تغییر ماهیت سلولی استفاده کنیم. ما در آینده نزدیک با استفاده از ربات‌های بسیار کوچک در ابعادی حدود یک‌هزارم قطر موی انسان که با چشم غیرمسلح قابل مشاهده نیستند و فرستادن آنها به داخل بدن و کنترل دقیق آنها از خارج از بدن انسان، قادر خواهیم بود
جراحی‌های فوق‌العاده مهم و پیشرفته را بدون بازکردن محل جراحی با موفقیت انجام دهیم و آنها را در جراحی‌هایی مانند باز کردن رگ‌های قلب و حتی خُردکردن برخی تومور‌ها مانند تومور مغزی به کار بگیریم. بنابراین بیشترین کاربرد نتایج پروژه من در پزشکی است ولی هم‌اکنون بخش اصلی پایه‌ای تحقیق یعنی درک و فهم رفتار‌های مواد هوشمند در حال انجام است تا با کنترل دقیق حرکت، آنها در همان مسیری حرکت کنند که مد نظر ما است وهمان کاری را در آن نقطه به‌خصوص انجام دهند که ما می‌خواهیم و این مهم‌ترین بخش کار است که نیاز به تحقیق زیادی در زمینه مهندسی مکانیک هم از لحاظ دینامیک مواد و هم کنترل آنها دارد.
- شما قرار است در یک کنفرانس بین‌المللی در تهران صحبت کنید، سخنرانی شما در باره چه موضوعی است؟
در27 اردیبهشت ماه امسال هفدهمین کنفرانس سالانه بین‌المللی مؤسسه مکانیک که در دانشگاه تهران برگزار می‌شود من به‌عنوان سخنران کلیدی درباره ماهیت و چگونگی جابه‌جایی و حرکت مواد هوشمند در ابعاد نانو صحبت خواهم کرد.
- مواد هوشمند چیست؛ چرا با اینکه توسط انسان کنترل می‌شوند به این مواد هوشمند می‌گویند؟
مواد هوشمند به موادی اطلاق می‌شود که بتوانند به تحریک‌های خارجی مثل میدان‌های الکتریکی پاسخ‌دهند به‌طوری که ما بتوانیم با استفاده از این پاسخ‌ها رازهای نهفته درون آنها را کشف کنیم. بنابر این، این مواد قابلیت شناسایی تحریکات خارجی را دارند؛ عاملی که باعث می‌شود اینها به تحریک‌های خارجی پاسخ دهند جفت کردن میدان‌های مختلف مثل میدان الکتریکی، مغناطیسی و مکانیکی است.
ساختار کریستالی این مواد به‌گونه‌ای است که نیروی وارد شده از طرف یک میدان خارجی باعث تغییر شکل و ایجاد میدان الکتریکی توسط ساختار کریستالی جدید می‌شود، این میدان الکتریکی جریان الکتریکی را به‌وجود می‌آورد که به‌عنوان پاسخ این مواد قابل مشاهده است. بنابراین به این مواد هوشمند می‌گویند؛ چون در برابر نیروی وارده از طرف ما، جواب مناسبی می‌دهند یا به زبان خود با ما سخن می‌گویند. تفاوتی که این مواد با بقیه مواد (غیرهوشمند) دارند این است که در این مواد به نوعی هوشمندی طبیعی نهفته است که می‌توانند مثل موجود زنده به تحریک خارجی پاسخ مناسب بدهند.
همانطور که اگر شما بخواهید یک موجود زنده را وادار به حرکت کنید عکس‌العمل نشان می‌دهد و حتی مقاومت می‌کند، این مواد هم در برابر تحریکات خارجی وارد شده (که به‌صورت مکانیکی، مغناطیسی و الکتریکی است) واکنش‌های مناسبی از خود بروز می‌دهند. این مواد با تبدیل 2میدان مختلف مکانیکی و مغناطیسی به میدان الکتریکی پاسخ و واکنش خود را در برابر تحریکات به ما نشان می‌دهند و این پاسخ معمولا به‌صورت تغییر و جابه‌جایی یا ایجاد جریان الکتریکی است که ما می‌توانیم با اندازه‌گیری میزان جابه‌جایی یا جریان الکتریکی یا میزان خمیدگی آنها بفهمیم این مواد چه میزان حرکت کرده‌اند و میزان پاسخ آنها چه مقدار بوده است. تحلیل و پردازش این اطلاعات می‌تواند به ما کمک کند تغییر و جابه‌جایی آنها را به‌صورت کنترل شده و مورد دلخواه انجام دهیم.
مواد هوشمند شامل 3بخش اصلی است:1- سنسور یا حسگر که تحریک را حس می‌کند 2- بخش عملگر یا اکتیوژن که می‌تواند حرکت را انجام دهد 3- بخش مهم آنکه پردازشگر است و مغز مواد هوشمند را تشکیل می‌دهد که با پردازش عملکرد بخش حسگر و عملگر، هماهنگی مناسبی را از نظر کارایی برای آنها رقم می‌زند.
- یعنی این مواد به‌طور طبیعی دارای حافظه هستند؟
حافظه پردازشگر در خود این مواد نهفته است. کوارتزها از جمله این مواد هستنند که خواص آنها بیش از 2قرن پیش شناخته شد ولی تا‌کنون در زمینه کاربردی کردن آنها کار زیادی صورت نگرفته است. چون این مواد در ابعاد بسیار کوچک و نانو هستند. آلیاژهای مثبت نیز جزء مواد هوشمند محسوب می‌شوند؛ زیرا با تغییر حرارت می‌توانند تغییر شکل بدهند و این ویژگی کاربردهای زیادی در دانش‌های مختلف دارد. اینها موادی هستند که حافظه دارند و می‌توانند زمان تحریک وارد شده و نیز زمان تغییرحرکت صورت گرفته خود را به نوعی ثبت و نگهداری کنند وما با استفاده ازتحلیل این حافظه می‌توانیم رفتار آنها را کشف کنیم و در دانشی مانند پزشکی به کار بگیریم؛ یعنی همان کاری که در قالب یک پروژه بزرگ تحقیقاتی به من سپرده شده است تا با مطالعه رفتار این مواد، آنها را به خدمت انسان درآوریم.
- آیا فقط مواد خاصی دارای ویژگی هوشمندی هستند، اصولا مواد هوشمند چه تفاوتی با سازه هوشمند دارد؟
باید توجه داشت که سازه هوشمند متفاوت از ماده هوشمند است. مواد هوشمند به‌طور طبیعی دارای این خاصیت هستند مانند بعضی نمک‌های ساحلی، برخی آلیاژها و سنگ‌ها و کوارتز، در حالی که سازه‌های هوشمند توسط انسان و از مواد هوشمند ساخته می‌شوند. یعنی سازه هوشمند باید در بخشی از خود علاوه بر مواد و ترکیبات دیگر مواد هوشمند داشته باشد. البته موادی مصنوعی هم وجود دارند که تحت فرایندهای خاصی هوشمندی در آنها ایجاد می‌شود مانند مواد پی‌ایزوالکتریک یا مواد هوشمند سنتتیک که در اثر جریان الکتریکی بسیار بالا این خاصیت در آنها ایجاد می‌شود. به عبارت بهترمواد خاصی اگر در مدت زمان زیادی تحت‌تأثیر شوک الکتریکی قرار گیرند مواد مصنوعی هوشمند را به‌وجود می‌آورند که کاربردهای زیادی هم دارد و معمولا بیشتر از مواد هوشمند طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- شما برای چه مدت روی این پروژه بزرگ کار کرده‌اید و بودجه تحقیقاتی اختصاص یافته به آن چقدر بوده است؟
بنیاد علوم آمریکا 6 سال پیش(2003 ) این پروژه را به من واگذار کرد. بودجه تحقیقاتی بالایی به آن اختصاص یافت به‌گونه‌ای که در مرحله اول در آغاز کار نیم‌میلیون دلار (500 هزار دلار) و 2سال بعد نیز نیم میلیون دلار دیگر به آن تزریق شد و به‌طور کلی تا‌کنون حدود 5/1میلیون دلار بودجه صرف تحقیقات و تامین تجهیزات اندازه‌گیری حرکت این مواد، شده است.(یک سوم این بودجه به تامین تجهیزات آزمایشگاهی اختصاص یافته است.)
- آیا در کشور‌های دیگر هم روی نانوربات‌ها کار شده است؟
بله، در اروپا و ژاپن. ولی کاری که ما در بخش حرکت و کنترل آنها انجام داده‌ایم و نوآوری‌هایی که در این بخش ما به آن دست یافته‌ایم در حال حاضر در دنیا منحصر به فرد است. ما از نوع خاصی از مواد هوشمند و کنترلرهای ویژه‌ای برای این ربات‌ها در سیستم خود استفاده می‌کنیم که از این نظر از گروه‌های تحقیقاتی دیگر جلوتر هستیم.
- در سال 2009 چه میزان بودجه تحقیقاتی در آمریکا در نظر گرفته شده است؟
برای بنیاد علوم آمریکا که بزرگ‌ترین بودجه تحقیقاتی محض را به‌خود اختصاص می‌دهد 10 تا 12 میلیارد دلار بودجه در نظر گرفته می‌شود این بنیاد تحقیق صرف انجام می‌دهد و تحقیقات کاربردی در مراکز و سازمان‌های دیگری مانند وزارت دفاع و وزارت انرژی و سلامت انجام می‌شود. که بودجه تحقیقاتی جداگانه‌ای دارند. به‌طور کلی در بخش پژوهش‌ها و تحقیقات پایه‌ای حدود 25 تا 30 میلیارد دلار و 2برابر این مبلغ در بخش پژوهش‌های کاربردی بودجه اختصاص می‌یابد.
- شما در ایران تحصیل کرده‌اید و طی سال‌های اخیر نیز به ایران آمده و در دانشگاه‌های مختلف حضور داشته‌اید. به اعتقاد شما چه تفاوتی میان پروژه‌های تحقیقاتی، نحوه انجام و نیز بودجه‌های اختصاص یافته به آن در ایران و آمریکا وجود دارد؟ چرا در ایران تحقیقات کاربردی کم است یا تحقیقات کمتر به مرحله کاربردی می‌رسند؟
من دانشگاه‌های صنعتی‌شریف، تهران، امیرکبیر و بعضی دانشگاه‌های شهرستان‌ها را بازدید و مشاهده کرده‌ام که محدودیت‌های زیادی برای انجام پروژه‌های تحقیقاتی وجود دارد. البته شاید همین محدودیت‌ها در برخی موارد باعث نوآوری‌هایی شده و مثلا با بودجه‌های کمتری تحقیقات پایه‌ای خوبی صورت گرفته است ولی زمانی که تحقیق به مرحله کاربردی شدن می‌رسد باید تجهیزات مورد نیاز وجود داشته باشد یا برای تامین آن بودجه مناسبی در نظر گرفته شود که در این مرحله متأسفانه به خاطر بودجه‌های کم، کار به کندی و سرعت پایین پیش می‌رود و نتایج آن بسیار دیر نمایان می‌شود یا اصلا متوقف می‌شود.
به عبارت بهتر انجام تحقیقات کاربردی در ایران بسیار مشکل است در حالی که در پروژه‌هایی که پایه‌ای و محض است و نیازی به تجهیزات خاصی ندارد استادان و دانشجویان ایرانی بسیار خوب درخشیده‌اند و پا به‌پای دانشجویان در آمریکا پیش می‌روند. به هر حال عملیاتی کردن پروژه‌ها با محدودیت همراه است که مانع بزرگی بر سر راه پیشرفت و توسعه ایران است.
باید سیستم پیوسته‌ای وجود داشته باشد تا یک تحقیق کاربردی شود. در غیراین صورت حاصل تحقیق فقط چاپ مقاله و فارغ‌التحصیل شدن دانشجو خواهد بود و هیچ مشکلی از جامعه رفع نخواهد کرد. یک تفاوت دیگر این است که در آمریکا نیاز جامعه، اساس و پایه پروژه‌های تحقیقاتی را شکل می‌دهد تا دانشگاهیان با کار روی آنها نیاز جامعه را برآورده کنند، پروژه تحقیقاتی صرفا یک ایده دانشجویی یا عضو هیئت علمی نیست که بعد از انجام تحقیقات و صرف بودجه ندانند آن را در کجا به‌کار بگیرند.
بنابراین ابتدا بنیادهای مختلف موجود مثل بنیاد علوم، در جامعه نیازسنجی می‌کنند و با اولویت‌بندی نیاز‌ها، آنها را به‌صورت پروژه‌هایی با بودجه‌های مناسب در اختیار پژوهشگران در دانشگاه‌ها قرار می‌دهند. به‌عنوان مثال جراحی بدون باز کردن و شکافتن بدن انسان یک نیاز مهم در جامعه است که به‌عنوان پروژه تحقیقاتی تعریف و در اختیار من قرار گرفته است. به‌طور کلی کاربردی کردن یک تحقیق نیاز به یک زنجیره به هم پیوسته دارد که در اینجا حلقه‌های زنجیر یکی بعد از دیگری وارد عمل می‌شوند و به همین دلیل تحقیقات تقریبا به سرعت کاربردی و به صورت محصول نهایی وارد جامعه می‌شود.
در ایران این زنجیره به خاطر حلقه‌های مفقود شده از هم گسسته است و بنابراین بسیاری از تحقیقات خوب فقط تا مرحله چاپ مقاله پیش می‌روند و به نتیجه نمی‌رسند. من که عضو هیئت تحریریه 2مجله معتبر علمی ( مجله مهندسان مکانیک آمریکا که مطالب آن در زمینه دینامیک و کنترل است و مجله مهندسان برق و الکترونیک که به چاپ مقاله در رشته مکاترونیک می‌پردازد) هستم مقالات علمی بسیار ارزشمندی از ایران دریافت می‌کنم ولی نتیجه این مقالات در جامعه ایران مشاهده نمی‌شود چون اصلا به مرحله بهره برداری نمی‌رسد.
- چرا تبادل تجربیات و انتقال دانش نخبگان ایرانی خارج از کشور با ایران بسیار کم است؟
زیرا این امر مهم اصلا سازمان یافته و ارگانیزه شده نیست به‌عنوان مثال من به خاطر علاقه‌ای که به دانشجویان تشنه آموختن ایرانی دارم به جز 2سفر اخیر با هزینه شخصی آمده‌ام و از دانشگاه‌های مختلف دیدن کرده‌ام و تبادلاتی با آنها داشته‌ام ولی در اینجا دانشمندان ایرانی زیادی هستند که به دلایل مختلف فرصت انتقال تجربیات و اطلاعات به آنها داده نمی‌شود یعنی سیستم خاص یا پایگاه‌های اطلاعاتی وجود ندارد که این افراد نخبه خارج از ایران و قابلیت‌هایشان به‌طور رسمی شناسایی و از آنها دعوت به همکاری شود و سفرهای مطالعاتی و تحقیقاتی با تسهیلات بیشتری صورت گیرد.
اگر سیستم یکپارچه مدیریتی مناسبی وجود داشته باشد که زمانی که این استادان و متخصصان در ایران هستند در یک چارچوب مشخص و با پرداخت هزینه مناسب از دانش آنها استفاده شود یا دعوت به تدریس شوند دانشجویان مستعد و متخصصان و استادان ایرانی از دانش هموطنانشان در خارج از کشور بهره‌مند خواهند شد و این انتقال اطلاعات صورت خواهد گرفت.
اگر این ارتباط به‌صورت رسمی و از بالا و به‌طور منظم انجام گیرد باعث افزایش ارتباطات علمی با ایرانیان خارج از کشور می‌شود که نتیجه بسیار خوبی در پی خواهد داشت. این کار نیاز به مدیریت خوب دارد نه سرمایه زیاد. فکر می‌کنم در میان مسئولان رده بالا یا حتی بخش خصوصی باید همت زیادی به‌وجود‌آید تا این ارتباط افزایش و به‌طور مرتب و منظم تداوم یابد و از پراکندگی و غیرمتمرکز بودن آن جلو‌گیری شود.
