Những công nghệ sẽ thay đổi thế giới vào năm 2023 và xa hơn nữa

Sự phát triển về khoa học gần đây cho thấy những gì từng là tưởng tượng giờ đã gần trở thành hiện thực hơn bao giờ hết.

2022 là một năm đặc biệt thú vị đối với lĩnh vực công nghệ. Nhiều khám phá mới đã góp phần giải quyết các vấn đề cấp bách nhất của nhân loại, như khủng hoảng khí hậu, khủng hoảng năng lượng hoặc thiếu lương thực.

Một phần lý do khiến lĩnh vực này có rất nhiều phát kiến mới là do các nhà nghiên cứu đang tìm ra những cách mới để khai thác các công nghệ hiện có, với những thứ như in 3D và trí tuệ nhân tạo. Công bằng mà nói, năm vừa qua đã chứng kiến rất nhiều nghiên cứu đầy hứa hẹn được công bố về công nghệ nổi bật có thể cách mạng hóa cuộc sống hàng ngày của nhiều người trong vòng vài năm tới. Và dưới đây là một số lựa chọn nhỏ trong số những nghiên cứu tốt nhất.

Thịt in 3D

Các lựa chọn thay thế thịt đã ngày càng phổ biến trong vài năm qua, với những người ủng hộ thường cho rằng những lựa chọn thay thế này vừa tốt cho sức khỏe của người tiêu dùng vừa tốt hơn cho môi trường. Một trong những lời chỉ trích phổ biến nhất đối với các sản phẩm thay thế thịt là chúng không bao giờ có thể tái tạo thực sự trải nghiệm ăn thịt thật, vì hầu hết chúng không hoàn toàn giống thịt về kết cấu, hương vị hoặc cả hai. Tuy nhiên, điều đó có thể sớm trở thành quá khứ, vì một số công ty khởi nghiệp hiện tuyên bố đã tạo ra “thịt" in 3D thực tế hơn bao giờ hết.

Công ty Redefine Meat của Israel là một trong những công ty sớm nhất cung cấp bít tết in 3D, với sản phẩm đầu tiên ra mắt vào năm 2020. Vào tháng 10 năm 2022, thương hiệu này đã công bố hợp tác phân phối với một nhà nhập khẩu thịt lớn để đưa sản phẩm đến các cửa hàng trên khắp châu Âu, bao gồm sự ra mắt của một nhà máy in mới ở Hà Lan. Redefine Meat sử dụng hỗn hợp đậu nành và protein đậu, cùng với các nguyên liệu có nguồn gốc từ thực vật khác, để in các miếng bít tết.

Nhưng, đó không phải là phương pháp duy nhất đang được phát triển. Một công ty khởi nghiệp khác của Israel, Steakholder Foods, gần đây đã công bố thịt bò được nuôi từ tế bào STEM của bò (một dạng tế bào gốc) trong điều kiện phòng thí nghiệm. Sau khi chúng lớn lên, Steakholder có thể sử dụng mô mỡ và cơ để in bít tết theo bất kỳ kết cấu nào, cho phép người mua có thể chọn chính xác tỷ lệ phần trăm chất béo và thậm chí cả hoa văn mà mình mong muốn.

Quần áo kháng khuẩn, chống vết bẩn

Công nghệ nano hiện được phát triển để sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ y học đến sản xuất. Nhưng một trong những bước phát triển bất ngờ nhất đối với công nghệ nano lại đến từ lĩnh vực thời trang. Sử dụng lớp phủ sợi nano hoặc hạt nano, một số công ty đã phát triển các cách để cải thiện các đặc tính của vải quần áo mà không ảnh hưởng đến cảm giác và vẻ ngoài của người mặc. Theo một bài báo đăng trên tạp chí Vật liệu nano, những cải tiến này bao gồm các lớp phủ có các phân tử kỵ nước, có khả năng đẩy lùi mọi loại chất lỏng.

Trong những trường hợp đơn giản, điều này có thể giúp việc tạo ra những bộ quần áo chống thấm nước trở nên dễ dàng hơn. Nhưng công nghệ này cũng cho thấy tiềm năng đẩy lùi các chất lỏng phức tạp hơn như rượu vang, cà phê hoặc mù tạt. Nếu một chất lỏng như rượu vang không thể ngấm vào vải quần áo, thì điều này về cơ bản sẽ làm cho quần áo có khả năng chống lại hầu hết các loại vết bẩn. Lớp phủ nano cũng đã được chứng minh là có đặc tính kháng khuẩn, có thể giúp ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn. Điều này có thể giúp người mặc cảm thấy sạch hơn và quần áo có mùi tươi mát lâu hơn, đồng thời cũng có tiềm năng sử dụng trong môi trường lâm sàng.

AI trong chẩn đoán y tế

Trí tuệ nhân tạo đang được sử dụng theo nhiều cách khác nhau trong ngành chăm sóc sức khỏe, với mục đích chung là giúp việc tiếp cận dịch vụ chăm sóc sức khỏe trở nên dễ dàng và toàn diện hơn bao giờ hết. Một ví dụ về điều này là Watson Health của IBM, sử dụng máy học để tiếp thu một lượng lớn thông tin từ hồ sơ bệnh nhân, nghiên cứu các trường hợp và tạp chí y khoa. Dữ liệu này sau đó được xử lý để cung cấp cho các nhà nghiên cứu cái nhìn sâu sắc về các xu hướng hoặc mô hình, thứ mà không thể đạt được nếu chỉ phân tích con người.

Công nghệ này được so sánh với việc một bác sĩ đã đọc từng nghiên cứu, tạp chí và cơ sở dữ liệu y tế có sẵn, sau đó có thể sử dụng nó để hỗ trợ các chẩn đoán phức tạp hoặc tìm ra những cải tiến đối với quá trình thực hành y tế hiện tại. Sàng lọc lượng dữ liệu khổng lồ để tìm ra các mẫu là một trong những hạn chế chính của khoa học y tế truyền thống, nhưng với sức mạnh của AI, nghiên cứu y học thuộc loại này giờ đây có khả năng dễ dàng hơn rất nhiều so với trước đây.

Công nghệ pin xe điện mới

Cuộc cách mạng xe điện đang diễn ra và hầu hết các nhà sản xuất xe hơi hiện cung cấp ít nhất một mẫu xe điện trong dòng sản phẩm của họ. Một trong những rào cản lớn nhất ngăn cản việc tiếp tục áp dụng công nghệ này là những hạn chế của công nghệ pin hiện tại, vốn nặng nề, cồng kềnh và cần thời gian sạc lâu hơn nhiều so với một chiếc ô tô chạy bằng động cơ đốt trong.

Nhiều nghiên cứu đang được tiến hành để tối ưu hóa thiết kế của pin xe điện sao cho hầu hết mọi bộ phận của gói pin đều được làm bằng vật liệu hoạt tính, nghĩa là nó có thể sạc được. Vị trí đặt pin bên trong ô tô cũng là trọng tâm chính của các nhà nghiên cứu, với vị trí đặt pin hiệu quả hơn sẽ dẫn đến khả năng tăng phạm vi hoạt động đáng kể của xe.

Mặc dù việc thiết kế lại pin sẽ giúp ích cho phạm vi hoạt động của ô tô, nhưng nó sẽ không thay đổi thời gian sạc lại lâu. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Pennsylvania đã công bố một nghiên cứu mang tính đột phá vào tháng 10 năm 2022. Họ tuyên bố đã phát triển một cách sạc nhanh pin ô tô chỉ trong 10 phút. Loại pin mới này cũng sử dụng đất hiếm rẻ hơn, có khả năng giúp giảm giá thành của xe điện đáng kể. Hiện tại, công nghệ mới chỉ ở giai đoạn nguyên mẫu, nhưng nhóm được cho là đang tìm cách đưa thiết kế của họ vào sản xuất trong tương lai gần.

Internet lượng tử

Máy tính lượng tử sử dụng sức mạnh của các bit lượng tử (hoặc qubit) để hoạt động nhanh hơn đáng kể so với khả năng của máy tính truyền thống, cho phép chúng giải quyết các vấn đề cực kỳ phức tạp với tốc độ kỷ lục. Mặc dù việc xây dựng một máy tính lượng tử không còn là lĩnh vực khoa học viễn tưởng, nhưng cho đến gần đây, các nhà nghiên cứu vẫn không thể kết nối chúng lại với nhau theo bất kỳ cách có ý nghĩa nào. Tuy nhiên, vào tháng 2 năm 2022, một nhóm nghiên cứu tại Caltech đã công bố một nghiên cứu điển hình, trong đó họ đã sử dụng qubit được tạo ra từ ion của ytterbium - một nguyên tố đất hiếm - để tạo ra một mạng lượng tử nguyên mẫu .

Công nghệ này vẫn đang ở giai đoạn đầu, nhưng tầm nhìn của nhóm nghiên cứu là cuối cùng có thể tạo ra một mạng "internet lượng tử" có thể phù hợp với tốc độ của máy tính lượng tử, cho phép các máy được kết nối với nhau và do đó tăng sức mạnh tính toán của chúng hơn nữa. Nghiên cứu của Caltech cũng gợi ý rằng một ngày nào đó công nghệ này có thể được sử dụng để tạo ra "liên lạc an toàn không thể phá vỡ bằng mật mã lượng tử". Mặc dù vậy nó khó có thể được phát triển thành bất kỳ thứ gì khả thi ngoài điều kiện phòng thí nghiệm trong tương lai gần.

Pin làm bằng cát

Giảm sự phụ thuộc toàn cầu vào nhiên liệu hóa thạch là một trong những bước lớn nhất trong việc giải quyết vấn đề biến đổi khí hậu, nhưng việc chuyển sang các nguồn năng lượng tái tạo không phải là không có vấn đề. Một trong những vấn đề lớn nhất là năng lượng tái tạo có xu hướng không nhất quán. Ví dụ, các tấm pin mặt trời chỉ có thể tạo ra điện khi có ánh nắng mặt trời và ở nhiều nơi trên thế giới, mùa đông khiến số giờ nắng trung bình giảm mạnh. Một nhóm kỹ sư Phần Lan mới đây đã đề xuất một giải pháp, đó là những viên pin cát có thể lưu trữ nhiệt hiệu quả trong thời gian rất dài.

Sử dụng năng lượng xanh mua từ lưới điện khi nguồn cung cấp cao, các máy gia nhiệt điện trở làm nóng cát lên hơn 600 độ C và có thể duy trì ở nhiệt độ đó trong nhiều tháng. Pin sử dụng cát chất lượng thấp đã bị các nhà cung cấp xây dựng từ chối và một chiếc quạt để dẫn khí nóng đến các đường ống sưởi ấm của khu vực. Nó có thiết kế đơn giản hơn nhiều so với pin lithium-ion truyền thống và do đó, nó rẻ hơn nhiều để chế tạo. Công ty đứng sau công nghệ này, Polar Night Energy, tuyên bố rằng pin 8MWh làm từ cát có giá 200.000 USD, trong khi pin lithium-ion tương đương sẽ có giá 1.600.000 USD. Hiện tại, pin hữu ích nhất để lưu trữ nhiệt trong thời gian dài, vì vậy tính hữu dụng của nó chỉ giới hạn ở những nơi đã có hệ thống sưởi ấm. Tuy nhiên, công ty cũng đang nghiên cứu cách chuyển đổi lượng nhiệt được lưu trữ đó thành điện năng để cung cấp năng lượng cho lưới điện.

Đảo ngược chấn thương tủy sống

Chấn thương tủy sống thường có tác động rất lớn đến cuộc sống của nạn nhân, khi thường làm tổn thương các dây thần kinh quan trọng kiểm soát nửa dưới của cơ thể. Nhưng ở Thụy Sĩ, ba người bị liệt do những vết thương như vậy đã có thể đi lại độc lập nhờ một công nghệ mới mang tính đột phá do một nhóm các nhà thần kinh học phát triển. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, mô tả cách các nhà nghiên cứu cấy các điện cực bắt chước các tín hiệu điện mà não gửi đến các bộ phận cơ thể.

Những thiết bị cấy ghép này được kết nối với phần mềm AI, giúp tái tạo các tín hiệu mà đối tượng cần đứng và đi lại. Theo báo cáo rằng ban đầu, bệnh nhân chỉ có thể đi lại khi sử dụng dây nịt hỗ trợ, nhưng sau vài tháng tập luyện, một bệnh nhân đã có thể đi lại độc lập và đứng uống rượu tại quán bar. Mặc dù thử nghiệm ban đầu đã thành công, nhưng công nghệ này mới chỉ ở giai đoạn đầu và các nhà nghiên cứu đang có kế hoạch tiến hành nhiều thử nghiệm lâm sàng hơn cho đến năm 2023. Nếu những thử nghiệm đó cũng thành công, nhóm sẽ lên kế hoạch đưa công nghệ này ra thị trường vài năm sau đó.

In sinh học các bộ phận cơ thể

Sau khi bị mất mũi vì ung thư vào năm 2013 và trải qua nhiều cuộc phẫu thuật tái tạo mũi thất bại, một phụ nữ Pháp gần đây đã trở thành người đầu tiên mọc mũi mới trên cánh tay của mình. Ca phẫu thuật tiên phong đã chứng kiến một cấu trúc mũi in 3D được cấy vào cẳng tay của bệnh nhân, sau đó da sẽ phát triển và cuối cùng mũi được cấy trở lại khuôn mặt của bệnh nhân. Ngành công nghiệp in 3D báo cáo rằng cấu trúc để phát triển chiếc mũi mới được tạo ra bởi gốm sinh học, trong đó độ xốp của cấu trúc có thể được điều chỉnh.

Điều này cho phép nhóm phát triển một cấu trúc in 3D giống nhất có thể với hình dạng và cấu trúc mũi bị thiếu của bệnh nhân, giúp nó có cơ hội tốt nhất để được cơ thể chấp nhận và tái tổ hợp. Sau khi cấy thành công chiếc mũi trên cánh tay và trải qua quá trình cấy ghép, bệnh nhân được cho là "đang tiến triển rất tốt", mặc dù đã phải nhập viện và dùng một đợt kháng sinh sau thủ thuật. Đây là ca phẫu thuật đầu tiên thuộc loại này, nhưng vì đã thành công nên nó mở đường cho nhiều bộ phận cơ thể in sinh học được tạo ra trong tương lai.

Taxi bay tự lái

Ý tưởng về ô tô bay đã xuất hiện được một thời gian.Tuy nhiên, nhà sản xuất ô tô Trung Quốc XPeng gần đây đã trình diễn chiếc ô tô bay đầu tiên của mình tại một sự kiện ở Dubai, với mục đích đưa nó vào sản xuất trong vòng vài năm tới. Được gọi là X2, chiếc xe được làm bằng sợi carbon để giữ trọng lượng ở mức tối thiểu và có thể chở hai hành khách di chuyển quãng đường lên đến 30 km trong một lần sạc.

X2 được trang bị AI cho phép nó tự lái giữa các điểm đến, do đó không cần người dùng nhập dữ liệu. Một quan chức cấp cao tại Cơ quan Hàng không Dân dụng của Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất tuyên bố rằng quốc gia này đã sẵn sàng áp dụng phương thức vận tải mới này. Tuy nhiên, ông nhấn mạnh rằng những lo ngại về an toàn cần được giải quyết trước khi ô tô bay được phép sử dụng công cộng. Nếu mọi việc suôn sẻ, ông tuyên bố rằng những chiếc xe thương mại đầu tiên có thể được ra mắt ngay sau năm 2025.

Năng lượng tổng hợp hạt nhân

Phản ứng tổng hợp hạt nhân có tiềm năng trở thành một nguồn năng lượng hầu như không giới hạn và nhiều nghiên cứu đã được tiến hành từ những năm 1950 để phát triển nó. Mặc dù vẫn còn một chặng đường dài để trở nên khả thi về mặt thương mại, một báo cáo gần đây đã cho thấy một bước đột phá đã được thực hiện. Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã ghi lại một phản ứng tạo ra nhiều năng lượng hơn mức cần thiết, mặc dù trong điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát chặt chẽ.

Nghiên cứu được thực hiện bởi Bộ Năng lượng Mỹ và nếu nó có thể được nhân rộng ở quy mô lớn, đây có thể là chìa khóa để giải quyết cuộc khủng hoảng năng lượng hiện đang ảnh hưởng đến hàng tỷ người trên thế giới. Tuy nhiên, cần có hàng tỷ USD thiết bị được phát triển đặc biệt để tạo ra một phản ứng duy nhất và ứng suất tạo ra trong phản ứng đó quá cao, theo báo cáo, có nguy cơ nghiêm trọng làm hỏng hóc thiết bị. Vì vậy, có vẻ như ngày của năng lượng nhiệt hạch hạt nhân sẵn có vẫn còn rất xa, nhưng với đầy đủ sự hỗ trợ một cách liên tục, có thể một ngày nào đó các nhà máy điện nhiệt hạch sẽ trở thành hiện thực.

Tham khảo SlashGear