فيزياء: من أجل أبحاث مفتوحة المصدر في مجال تكنولوجيا النانو

جوشوا م. بيرس يطرح رؤيته عن وجوب إزالة مجموعات براءة الاختراع من أجل الدفع بالابتكار في الأبحاث على مستوى النانو.

جوشوا م. بيرس

أسلاك نانوية مصنعة من أكسيد الزنك، كما تظهر تحت مجهر المسح الإلكتروني، ويبلغ قياس قطرها نانومترات قليلة.

Credit: PEIDONG YANG/Univ. California BERKELEY/SPL

يمرّ أي مبتكِر يرغب في العمل في مجال تصنيع منتجات قائمة على أنابيب كربون نانوية وحيدة الجدار، أو في بيعها بالولايات المتحدة الأمريكية، عَبْرَ أكثر من 1600 براءة تذكر¹ تلك الاختراعات. كما يجب عليه أن يحصل على مجموعة من التراخيص فقط لاستخدام ذلك الشكل الأنبوبي من الجرافيت الموجود في الطبيعة، والمشكل من صفيحة بسمك ذرة واحدة، لأن عديدًا من براءات الاختراع تطرح ادعاءات ملكية واسعة: أنبوبة نانوية على سبيل المثال تغطي «تركيبًا من المواد يتكون حوالي 99% من وزنه على الأقل من جزيئات الكربون وحيدة الجدار». وعشرات أخرى تتداخل ادعاءات ملكيتها.
تلك المجموعات من براءات الاختراع ـ التي تشمل أقسامًا كاملة من تكنولوجيات النانو والطرق الأساسية والعلم ـ تعوق تكنولوجيا النانو، حيث يرفع الإفراط في براءات الاختراع من التكلفة، ويبطئ التطوير التقني، ويزيل من النطاق العام للمعرفة الأساسية والسيطرة على المواد على كلا المقياسين الذرّي والجزيئي (1-100 نانومتر).
تظهر مجموعات براءات الاختراع في مجالات أخرى عالية التقنية، لكن تظل العواقب في مجال تكنولوجيا النانو فاجعة، نتيجة لحداثة وإمكانات ذلك المجال. وتختنق التطورات بمختلف المجالات عند الميلاد، لأن تيار الابتكار يُنتهك في الأغلب مبكرًا عبر براءات الاختراع المتوسعة، في حين نشأت الحوسبة وعلوم الليزر والبرمجيات في بداياتها²، دون مماحكات براءات الاختراع.
وتقدم تكنولوجيا النانو أملاً في التمكن من تشكيل المواد بنفس السهولة التي تجري بها البرمجة. وأعتقد أن ذلك العمل ينبغي أن يتبنى نهج «المصدر المفتوح»³ الذي أثبت نجاحه البالغ في تطوير البرمجيات، كما ينبغي أن تتاح كل أبحاث وابتكارات تكنولوجيا النانو الممولة حكوميًّا للجميع، وبالمجان، وأن يجرى توقيف لنشاط براءات اختراع تكنولوجيا النانو وتطبيقات علوم الكمّ الأساسية التي تتفرع منها معظم التطورات.

قيود الملكية الفكرية

إن تكنولوجيا النانو عمل استثماري كبير. ووفقًا لتقرير «ساينتيفيكا للاستشارات التكنولوجية Cientifica» لعام 2011، استثمرت الحكومات حول العالم أكثر من 65 مليار دولار في مجال تكنولوجيا النانو خلال الأحد عشر عامًا الماضية. وأسهم القطاع بأكثر من 250 مليار دولار في الاقتصاد العالمي في عام 2009، ويتوقع أن يصل إلى 2.4 تريليون دولار سنويًّا بحلول عام 2015، وفقًا لأبحاث محللي شركة «لاكس ريسيرش» للاستشارات التكنولوجية. وقد استثمرت الولايات المتحدة منذ عام 2001 بالمبادرة الوطنية للتكنولوجيا الحيوية 18 مليار دولار. وسوف تضيف الموازنة الفيدرالية للولايات المتحدة إليها 1.8 مليار دولار، حيث حفز ذلك الاستثمارُ التكثيفَ الشديد لبراءات الاختراع من مجالي الصناعة والأكاديميا.
ويرتفع عدد نماذج براءات اختراع تكنولوجيا النانو المقدمة لـ«مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية الأمريكي USPTO» كل عام، وتُوُقِّع له أن يتجاوز 4000 نموذج في عام 2012. ويمكن لأي شخص يكتشف عملية، أو آلة، أو صناعة، أو تركيب مادة، أو أي تحسين جديد ومفيد أن يحصل على براءة اختراع تمنع الآخرين من استخدام ذلك التطوير، ما لم يكن لديهم إذن من مالك براءة الاختراع.
ومع زيادة تشغيل الجامعات كشركات، يضطر أعضاء هيئات التدريس لحصر الاطلاع على نتائج أبحاثهم بتحويلها إلى ملكية فكرية (IP)، برغم أن أبحاثهم يتم تمويلها بشكل كبير من خلال دافعي الضرائب. وقد مكَّن تمرير قانون «بايه ـ دولي Bayh–Dole» جامعات الولايات المتحدة في عام 1980 من إعادة حق الاحتفاظ بملكية منتجات الأبحاث المموَّلة فيدراليًّا، التي سبق أن تم منح ترخيصها بطريقة غير حصرية لأي شخص⁴.
وتعوق براءاتُ الاختراع المتوسعة ـ التي تشمل «أحجار البناء» لتكنولوجيا النانو، كالنقاط الكمية، وأسلاك النانو، والفولرينات، وأنابيب الكربون النانوية وطرق صناعتها ـ المبتكرين الأخلاقيين، الذين يجب أن يبذلوا الوقت والمال للحصول على الترخيصات الضرورية؛ من أجل تجنب الدعاوى القضائية⁵.
ومن أمثلة براءات الاختراع التي تغطي المكونات الأساسية؛ تلك المملوكة من قِبَل مُصنِّع الرقاقات متعدد الجنسيات «إنتل»، وتشمل طريقة صناعة أي تركيب نانوي بقطر أقل من 50 نانومترًا تقريبًا، وآخر مُحتجز من قبل شركة «نانو سيستمز NanoSys» لتكنولوجيا النانو في بالو آلتو بكاليفورنيا، الذي يشمل المركبات المتكونة من مصفوفة وأي شكل من أشكال التركيب النانوي، بالإضافة إلى جامعة رايس في هيوستن بتكساس، الممتلكة لبراءة اختراع تشمل «يحتوى تركيب المادة على الأقل بنسبة 99 % من وزنها على أنابيب الفوليرين النانوية».
وحاليًا، نجد أن الأغلبية العريضة لاتفاقيات ترخيصات الملكية الفكرية المعلَنة على الملأ مقنَّنة، بمعنى أن شخصًا أو كيانًا منفردًا فقط هو مَنْ يستخدم تلك التكنولوجيا، أو أي تكنولوجيا معتمدة عليها⁶، ولا شك أن ذلك يصيب المنافسة والتطوير التكنولوجي بالشلل، لأن كل المكتشفين المستقبليين يتم استبعادهم من السوق، فيمكن لاتفاقيات التراخيص الحصرية لبراءات اختراع «أحجار البناء» أن تحصر مساحات كاملة من الابتكار المستقبلي.
كانت نتيجة تقييم مجموعة براءات اختراع أنابيب الكربون النانوية في عام 2006 صدور 446 براءة اختراع لأنابيب الكربون النانوية بالولايات المتحدة، بينما أقيمت 8557 دعوى من دعاوى المطالبات، وكانت 420 من دعاوى المطالبات تلك من نوع «أحجار البناء»⁷، فتخيل ما يمكن أن تتسبب فيه براءة اختراع مكافئة لفكرة أشباه الموصلات أو البرمجة الأساسية من تضييق على الإلكترونيات والبرمجة!
وقد نتجت تلك الشبكات الكثيفة من الحقوق المتداخلة جزئيًّا بسبب الطبيعة المعقدة التي يقوم عليها العلم. ويمثل التوغل في مجموعات براءات الاختراع صعوبة للمكتشفين وفاحصي براءات الاختراع على حد سواء، بسبب الطبيعة المتداخلة للمجال، وامتداده عبر مدى واسع من الصناعات. وتستخدم علوم النانو قاموسًا غنيًّا وسريع التطور من اللغة التقنية، فعلى سبيل المثال.. نستطيع وصف أنابيب الكربون النانوية كألياف نانوية، أو لويفات، أو صفائح أو أسطوانات نانوية، أو أسلاك نانوية. وتعتبر الإتاحة غير الكاملة للمعلومات والتدريب غير الكافي مشكلة ملحوظة⁸ بالنسبة لفاحصي براءات اختراع تكنولوجيا النانو لدى «مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية الأمريكي».
وبالفعل يمكن أن تكون كلفة الحصول على التراخيص مرتفعة، لكن تكاليف التقاضي تكون أكبر، إذ أغرقت الرسوم القانونية ـ التي تصل إلى ملايين الدولارات ـ شركات تعمل في مجال تكنولوجيا النانو، مثل: «إفيدينت للتكنولوجيا Evident Technologies»، (حيث تكبدت رسومًا قانونية بلغت مليون دولار، مقارنة بـ 4 مليون دولار للممتلكات الثابتة)، و«لونا للابتكارات Luna Innovations»، (التي أمرتها هيئة المحلفين بدفع 36 مليون دولار، على الرغم من أن ممتلكاتها الثابتة تبلغ 20 مليون دولار). ولذا.. تُثْنِي تلك المخاطر الشركات الأخرى عن العمل في مجال تكنولوجيا النانو.

المصدر المفتوح كبديل

تفترض فورة الملكية الفكرية أن الحافز المالي ضروري للإبداع. وبدون «احتكار» السوق الذي تتيحه براءة الاختراع، سوف يتعثر تطوير المنتجات القابلة للتطبيق تجاريًّا، لكنْ هناك طريق آخر، كما تبين عقود من الابتكار المجاني مفتوح المصدر للبرمجيات، فالشركات الكبيرة القائمة على الإنترنت، مثل «جوجل»، و«فيسبوك» تستخدم ذلك النوع من البرمجيات، ويجني آخرون ـ مثل (ريد هات) صاحب إصدار «لينوكس» ـ أكثر من مليار دولار سنويًّا من بيع خدمات منتجاتهم التي طرحوها مجانًا.
ويترك نموذج المصدر المفتوح شركات تكنولوجيا النانو حرة في استخدام أفضل الأدوات والمواد والمعدات المتاحة. وبالفعل سوف تتوقف تكاليف التراخيص، لأن معظمها لن يكون ضروريًّا بعد ذلك. وبدون ملاذ الملكية الفكرية الاحتكاري، سيكون الإبداع ضرورةً لبقاء للشركات، فالانفتاح يختزل الحاجز الذي يعوق الكيانات الصغيرة البارعة عن دخول السوق.
ومجال تكنولوجيا النانو هو خليط من المعلومات، كمعادلة كيميائية، وبرمجيات، وأدوات تصميم ومعدات (كميكروسكوبات القوى النووية). وتستطيع جميعها أن تبني قواعد المصدر المفتوح، وقد اتخذت بالفعل بعض الخطوات في هذا الاتجاه.
وقد تأسس موقع (nanohub.org) الإلكتروني في عام 2002 بواسطة شبكة تكنولوجيا النانو الحسابية، بتمويل من «مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية NSF»، التي تشارك برامج المحاكاة القائمة على البرمجيات مفتوحة المصدر لأبحاث تكنولوجيا النانو، بالإضافة إلى المواد التعليمية، وتُستخدم محتوياتها عن طريق مئات الجامعات حول العالم، كما تنتشر أنواع أخرى من البرمجيات المجانية مفتوحة المصدر، من برامج ضبط الميكروسكوب.. إلى أدوات التصميم الجزيئي.

يعالج باحث تكنولوجيا النانو رقائق السيليكون المستخدمة في الدوائر المتكاملة من خلال فرن الانتشار.

Credit: Joe Raedle/Getty

ومن البرامج التي تتبع نهج المصدر المفتوح أيضَا، تلك التي تتشارك في خطط بناء بنود ملكية معدات علمية كبيرة وباهظة الثمن، ومنها ـ على سبيل المثال ـ فريق (SXM) بجامعة مونستر بألمانيا، تلك الجامعة التي تقدم تعليمات مجانية لبناء «ميكروسكوب مسح نفقي scanning tunnelling microscope». وقد احتفظ الفريق بحق بيع الآلة، لكنه أتاح قائمة بالمواد ومخططات الدوائر الكهربية والتعليمات الكاملة على الإنترنت (sxm4.uni-muenster.de)، بحيث يستطيع أي شخص بناءه. وتستضيف الجامعة شركة فرعية منفصلة تحقق أرباحًا بتقديم خدمات الإضافة، المشتملة على التحليلات وورشات العمل.
ويستند النقاد إلى أن المعدات والمواد التي تعتمد عليها شركات تكنولوجيا النانو في منتجاتها مختلفة كليًّا عن البرمجيات، بحيث تواجه صناعة تكنولوجيا النانو مفتوحة المصدر صعوبةً في جذب رأس المال اللازم لتوسيع نطاقها، لأن شركات المعدات مفتوحة المصدر الرائدة ـ «أدافروت Adafruit، وبيجيل بورد Beagle board، وتشامبي Chumby، وليكويدوير Liquidware، وسِيد ستوديو Seeed studio، وسبارك فَن للإلكترونيات SparkFun Electronics» ـ صغيرة وجديدة، تختبر نماذج استثمار غير مُجرَّبة.
وتجني تلك الشركات الآن وعشرات غيرها، منها «أردوينو Arduino، وميكرشيد MakerShed، وسولاربوتيكس Solarbotics» ملايين الدولارات من الأرباح سنويًّا عبر توفير ودعم المعدات مفتوحة المصدر في مناطق تكنولوجية أخرى. وقد تم اعتماد «المتحكم الميكرو مفتوح المصدر آردوينو» ـ على سبيل المثال ـ عن طريق آلاف المشاريع، بما في ذلك الطباعة ثلاثية الأبعاد، وتصنيع الطبقات المضافة. وتستخدم الطباعة بدورها في تصنيع أدوات تُستخدم في تكنولوجيا النانو وتخصصات أخرى⁹، وتقود متوالية من الابتكارات، وصفتها «الإيكونوميست» بأنها تقود إلى «ثورة صناعية ثالثة».

تلخيص

- تستخرج براءات اختراع تكنولوجيا النانو الأساسية بتوسع.
- تراخيص عديدة تحتاج إلى استخدام تقنيات «أحجار البناء».
- يختنق تيار تطوير الأفكار من أثر ذلك.
- يجب أن يتاح الوصول إلى أبحاث تكنولوجيا النانو المموَّلة من الأموال العامة.
- يجب أن يُعلَّق منح براءات الاختراع في علوم النانو الأساسية.

مسار متجه إلى الأمام

إن وقف براءات الاختراع الخاصة بتكنولوجيا النانو الأساسية سيتيح ظهور ابتكارات أكثر مما هو موجود الآن. ولا بد من تنفيذ ثلاث خطوات في سبيل الوصول إلى ذلك. الأولى: يجب أن تصر «مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية NSF» ووكالات التمويل بالدول الأخرى على أن تُدفع الضرائب العامة مرة واحدة، وأنْ تتاح النتائج المنشورة من أبحاث تكنولوجيا النانو الممولة من الأموال العامة مجانًا على الإنترنت، ثم يتبع ذلك تأسيس بروتوكولات للمصادر المفتوحة، واستخدام قواعد البيانات، مثل «آركسيف arXiv ».
وينبغي أن تقر «مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية» سياسة عمومية لأبحاث تكنولوجيا النانو بالولايات المتحدة، مشابهة لتلك الموجودة بـ «المعاهد الوطنية للصحة NIH »، التي تنص على أن كل الأبحاث الممولة من خلال «المعاهد الوطنية للصحة» تكون مجانية، ومتاحة للعموم كشرط لقبول النشر، وكذلك يجب أن تدعم المؤسسة تمويل النشر المدفوع من قِبَل المؤلف، وعلى المدى الطويل يجب أن يعدل الكونجرس اتفاقية «بايه - دول» لاستبعاد تأمين الملكية الفكرية للابتكارات المموَّلة من المال العام.
إن الوصول الحر لوثائق أبحاث تكنولوجيا النانو المموَّلة من المال العام سيختزل التوسع الزائد في استصدار براءات الاختراع، من خلال التأكد من مقدرة فاحصي براءات الاختراع على الوصول إلى تفاصيل أكثر. ويمكن أن يؤدي ذلك إلى تضاعف النشاط التجاري، عن طريق تزويد المزيد من الأكاديميين والشركات بمعلومات محدَّثة طوال الوقت، كما يمكن أن يساعد الإشراف العام على مشاريع تكنولوجيا النانو على تهدئة المخاوف من الآثار السلبية المحتملة لتكنولوجيا النانو¹⁰.
الثانية: يجب ألا تتحول كل الأفكار والابتكارات بقطاع تكنولوجيا النانو المموَّلة من المال العام إلى براءات اختراع، وفي المقابل يجب أن تظل في نطاق الملكية العامة، ويجب أن تودع تلك الأفكار بالصحف، أو على مواقع إلكترونية، مثل: (نانوهب nanohub).
الثالثة: يجب أن يُصدر «مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية الأمريكي» تعليقًا لمنح براءات الاختراع الخاصة بتكنولوجيا النانو الخاصة بالعلوم والمواد والفروض الأساسية. وببساطة، يجب ألا يكون تعريف سلوك جديد للمواد عند المقياس النانوي كافيًا، كادعاء لبراءة اختراع توقف الآخرين عن العمل على تلك المواد. ولا بد من تطبيق قانون براءة الاختراع الأمريكي الحالي على نطاق أضيق.
وما زالت الشركات والجامعات تستطيع الحصول على براءات اختراع لاكتشافات تطبيقية لتكنولوجيا النانو، يستطيعون من خلالها كسب استثمارات خاصة. وحتى إذا اختفى ربح تراخيص الجامعات للعلوم الأساسية، فإن ذلك يتم تعويضه من خلال مدفوعات النفقات العامة على الأبحاث التي تأتي من المنح المموَّلة فيدراليًّا بمعدلات غالبًا ما تفوق 50 % من دخل المنحة. ففي معهدي ـ الذي يجتذب أكثر بمرة ونصف المرّة من متوسط اتفاقات الترخيص الوطنية بالدولار ـ يزيد الدخل الكلي للمنح عن الترخيص الممنوح بمئة ضعف، ونادرًا ما يستفيد باحثون معيَّنون من امتيازات ملكية التراخيص.
إن تلك التغييرات الثلاثة لمتطلبات الأبحاث الممولة من الأموال العامة، وتفسيرات براءات الاختراع بمجال تكنولوجيا النانو تكفل سوقًا مبتكرًا، وتفعِّل استثمارات دافعي الضرائب البحثية بأفضل طريقة ممكنة.

References

1. Miller, J. C., Serrato, R. M., Represas-Cardenas, J. M. & Kundahl, G. A. The Handbook Of Nanotechnology: Business, Policy, and Intellectual Property Law (John Wiley & Sons, 2005).
2. Lemley, M. A. Stanford Law Review 58, 601–630 (2005).
3. Mushtaq, U. & Pearce, J. M. in Nanotechnology and Global Sustainability (eds Maclurcan, D. & Radywyl, N.) 191–213 (CRC, 2011).
4. Makker, A. Southern California Law Review 84, 1163–1203 (2011).
5. Heller, M. A. & Eisenberg, R. S. Science 280, 698–701 (1998).
6. Tullis, T. K. Nanotechnology Review 1, 189–205 (2012).
7. Harris, D. L. in Nanotechnology & Society (eds Allhoff, F. & Lin, P.) 163–184 (Springer, 2009).
8. Stiles, A. R. Drexel Law Review 4, 555–592 (2012).
9. Pearce, J. M. Science 337, 1303–1304 (2012).
10. Toumey, C. Nature Nanotechnol. 4, 136–137 (2009).

Affiliations

1. Open Sustainability Technology Lab, Departments of Materials Science & Engineering and of Electrical & Computer Engineering, Michigan Technological University, Houghton Michigan 49931-1295, USA

   • جوشوا م. بيرس