هفت رویداد مهم حوزه فناوری در سال ۲۰۱۵
در فهرست ۷ فناوری برتر سال ۲۰۱۵ نگاهی اجمالی به قدرت نوآوری برای بهبود کیفیت زندگی، صنایع و حفاظت از سیاره‌مان می‌اندازیم.
۱. خودروی سبز هیدروژنی
خودروهای پیل سوختی نسبت به آنهایی که با برق و یا هیدروکربن کار می‌کنند چندین برتری دارند. این فناوری در حال حاضر به مرحله‌ای رسیده است که شرکت‌های خودروسازی در حال برنامه‌ریزی برای راه اندازی خط تولید آن هستند. در حالیکه قیمت اولیه آن تقریبا ۷۰۰۰۰ دلار برآورد شده است اما با تولید انبوه، قیمت آن به اندازه قابل ملاحظه‌ای کاهش خواهد یافت.
بر خلاف باتری‌ها، که باید توسط یک منبع خارجی شارژ شوند و شارژ آنها بسته به نوع خودرو و شارژر تقریبا ۵ تا ۱۲ ساعت دوام می‌آورد، پیل‌های سوختی با استفاده از هیدروژن یا گاز طبیعی به طور مستقیم برق تولید می‌کنند. در عمل، پیل‌های سوختی و باتری‌ها با هم ترکیب می‌شوند. به این صورت که در زمان رانندگی پیل سوختی برق تولید می‌کند و باتری آن را برای تغذیه موتور ذخیره می‌کند. به همین دلیل این نوع خودروها هیبریدی هستند. همچنین در این خودروها از ترمز احیا کننده استفاده می‌شود تا گرمای تلف شده بازیابی شود و درنتیجه بازده انرژی در این خودروها بالا است.
خودروهای پیل سوختی بر خلاف خودروهای الکتریکی رنج کروز طولانی‌تری در حد ۶۵۰ کیلومتر دارند. پر کردن مخزن سوخت این خودروها که معمولا گاز هیدروژن فشرده است تنها حدود سه دقیقه طول می‌کشد. همچنین هیدروژن تمیز می‌سوزد؛ به این معنی که فقط بخار آب تولید می‌کند و هیچ نوع گاز سمی منتشر نمی‌کند، بنابراین به کاهش آلودگی هوا کمک می‌کند.
۲. ربات خانگی خود را چاپ کنید
تصور دنیایی که در آن ربات‌ها همه امور روزمره را انجام دهند امروزه به واقعیت بسیار نزدیک شده است. پیشرفت در تکنولوژی رباتیک همکاری انسان و ماشین را به یک امر اجتناب‌ناپذیر تبدیل کرده است. سنسور‌های دقیق‌تر و ارزان‌تر ربات‌ها را قادر به «درک» و «پاسخ به محیط اطراف» کرده‌اند. از طرفی طراحان با الهام از انعطاف‌پذیری فوق‌العاده و چابکی ساختارهای بیولوژیکی پیچیده، مانند دست انسان، بدنه ربات‌ها را سازگار و انعطاف‌پذیرتر از قبل ساخته‌اند. امروزه با بهره‌گیری از انقلاب «رایانش ابری» ربات‌ها به صورت از راه دور به دستورات و اطلاعات دسترسی دارند، و دیگر به یک واحد کاملا مستقل برای برنامه‌ریزی آنها نیاز نیست.
در رباتیک نسل جدید، مانند گوشی‌های هوشمند از سیستم ناوبری GPS استفاده می‌شود و به این ترتیب از ربات‌های نسل جدید در کشاورزی، کاشت و برداشت دقیق محصولات استفاده می‌شود. در ژاپن ربات‌هایی به عنوان پرستار ساخته شده‌اند که به بیماران و قربانیان سکته مغزی در بدست آوردن مجدد کنترل اندام‌هایشان کمک می‌کنند. ربات‌های کوچکتر و چالاک‌تری، مانند دکستر، باکستر و LBR iiwa طراحی شده‌اند که به راحتی برنامه‌ریزی می‌شوند، ۲۴ ساعت از شبانه روز را با هزینه‌ای کمتر از کارگران کار می‌کنند و مسئولیت رسیدگی به امور ساخت و تولیدی را بر عهده دارند که برای کارگران پرزحمت و یا غیرایمن است.
ربات انسان‌نمای PLEN2، که به صورت سه بعدی چاپ می‌شود و قادر به راه رفتن، برداشتن اشیای کوچک، رقص، و تقلید رفتارهای انسان است در اوایل سال ۲۰۱۵ و با قیمت بالایی در حد ۸۹۹ دلار ساخته شد. پس از ساخت این ربات ژاپنی، شرکتی در آفریقای جنوبی ربات انسان‌نمای PLENZA را به صورت سه بعدی و با هزینه‌ای در حدود ۱۳۲ دلار چاپ کرد که تمام قابلیت‌های PLEN2 را دارد و می‌توان گفت نسخه کاملا ارزان PLEN2 است.
۳. همه وسایل بازیافت می‌شوند!
پلاستیک‌ها یا گرمانرم هستند و یا گرماسخت. اولی را می‌توان چندین بار ذوب کرد و به شکل دلخواه درآورد، مانند اسباب بازی‌ها. این نوع پلاستیک‌ها قابل بازیافت هستند. اما پلاستیک گرماسخت را تنها یک بار می‌توان ذوب و شکل‌دهی کرد، به این دلیل که مولکول‌های آن شکل خود را حفظ می‌کنند و در برابر گرما و فشار شدید نیز مقاوم هستند. دوام این نوع پلاستیک‌ها آن را به بخش جدایی‌ناپذیر دنیای مدرن ما تبدیل کرده است. آنها در همه چیز، از تلفن‌های همراه و برد مدار‌ها تا صنعت هوافضا استفاده می‌شوند. اما همین ویژگی که آنها را متمایز ساخته در عین حال باعث شده است که غیر قابل بازیافت باشند. در نتیجه، بسیاری از پلیمرهای گرماسخت نهایتا به زباله تبدیل می‌شوند. نیاز مبرم برای بازیافت این نوع پلاستیک‌ها پیشرفت‌های بسیاری در سال ۲۰۱۵ را در پی داشت. یکی از این نوآوری‌ها پلیمرهای PHT هستند که در اسیدهای قوی حل می‌شوند و زنجیرهای پلیمری آنها به اجزای کوچکتر مونومر شکسته می‌شوند پس از آن می‌توان برای تولید محصولات جدید با همان درجه از سختی و مقاومت، مونومرها را دوباره به هم وصل کرد.
۴. از دستکاری ژن‌های گیاهان تا انسان
مهندسی ژنتیک هر چند وقت یکبار جنجالی در حوزه فناوری به پا می‌کند. در حال حاضر تکنیک‌هایی در حال ظهور هستند که به ما اجازه «ویرایش» مستقیم کد‌های ژنتیکی گیاهان را می‌دهند، تا بتوانیم گیاهان مغذی‌تر و سازگار با هر نوع تغییرات آب و هوایی را پرورش دهیم.
از چند وقت قبل دانشمندان از نوعی گال طوقه باکتریایی (اگروباکتریوم تومه‌فاسینس) برای انتقال DNA مورد نظر به ژنوم هدف در محصولات کشاورزی استفاده می‌کردند. این روش ثابت شده و قابل اعتماد بود و بر خلاف ترس عمومی، دانشمندان اطمینان داشتند موجوداتی که ژن آنها با استفاده از این روش اصلاح شده است، هیچ خطری ندارند. در حالی که آگروباکتریوم روشی مفید است، تکنیک‌های ویرایش ژنوم دقیق‌تر و متنوع‌تری در سال گذشته میلادی توسعه پیدا کردند.
از جمله این روش‌ها می‌توان ZFNs ،TALENs و سیستم جدید CRISPR-Cas9 را نام برد. سیستم CRISPR-Cas9 از مولکول‌های RNA برای هدف قرار دادن DNA، و برش آن به یک توالی مناسب در ژنوم هدف استفاده می‌کند. با این قابلیت می‌توان یک ژن ناخواسته را غیر فعال کرد و یا آن را طوری تغییر داد که مانند یک جهش طبیعی رفتار کند. همچنین این سیستم با استفاده از روش «نوترکیبی همولوگ» می‌تواند توالی‌های جدید DNA یا حتی ژن‌های کاملی را به طور دقیق وارد ژنوم کند. این نوآوری می‌تواند نویدبخش درمان بیماری‌ها، از سرطان تا ایدز باشد.
۵. ساخت افزودنی؛ از اندام‌های قابل چاپ تا لباس‌های هوشمند
همانطور که از نامش پیداست، «ساخت افزودنی» در مقابل «ساخت کاهشی» قرار دارد. در ساخت کاهشی که همان روش تولید سنتی است، لایه‌ها از یک قطعه بزرگتر ماده (چوب، فلز، سنگ، و غیره) جدا می‌شوند و شکل مورد نظر ایجاد می‌شود. اما در ساخت افزودنی از مواد سست، مانند مایع یا پودر استفاده می‌شود، و این مواد با استفاده از قالب‌های دیجیتال به یک لایه واحد به شکل سه بعدی تبدیل می‌شود.
محصولات سه بعدی برخلاف کالاهای تولید انبوه می‌توانند به سفارش و مطابق میل کاربر ساخته شوند. یک نمونه از کاربردهای چاپ سه بعدی، در پروتزهای دندان مصنوعی است که با استفاده از تصویر رایانه‌ای دندان‌های بیمار می‌توان پروتز مناسب فک او را ظرف چند دقیقه چاپ کرد. از این روش ساخت می‌توان برای چاپ مستقیم سلول‌های انسانی و بافت‌های زنده نیز استفاده کرد که در غربالگری ایمنی مواد دارویی، ترمیم و بازسازی بافت‌ها بسیار مفید است. یک نمونه از روش «چاپ زیستی»، چاپ لایه‌های سلولی کبد Organovo است که در اواسط سال ۲۰۱۵ و با هدف آزمایش مواد دارویی و در نهایت پیوند عضو توسعه داده شد. چاپ زیستی در حال حاضر برای تولید پوست، استخوان و همچنین قلب و بافت آوندی استفاده می‌شود که پتانسیل عظیمی در پزشکی آینده به حساب می‌آید.
گام بعدی ساخت افزودنی، چاپ سه بعدی قطعات مجتمع الکترونیکی، مانند بردهای مدار است. ساخت قطعات نانومقیاس رایانه‌ها، مانند پردازنده‌ها به روش چاپ سه بعدی دشوار است به دلیل اینکه قطعات الکترونیکی از مواد مختلف ساخته می‌شوند و ترکیب کردن آنها چالش بزرگی است که پژوهشگران با آن دست و پنجه نرم می‌کنند.
به تازگی نسل جدیدی از محصولات ساخت افزودنی معرفی شده‌اند که به صورت چهار بعدی چاپ می‌شوند و می‌توانند در پاسخ به تغییرات محیطی مانند گرما و رطوبت خود را تغییر دهند. فناوری جدید «چاپ چهار بعدی» می‌تواند در لباس‌ها، کفش‌ها و همچنین محصولات مراقبت از سلامت، مانند ایمپلنت‌های طراحی شده برای تغییر در بدن انسان استفاده شود. این تکنولوژی نوپا، با برنامه‌های کاربردی مخصوص آن در خودروها، صنعت هوافضا و بخش پزشکی استفاده خواهد شد.
۶. رایانه‌ای که یاد می‌گیرد
هوش مصنوعی (AI) به عبارت ساده علم انجام کارها توسط رایانه است، البته منظور کارهایی است که یک انسان از پس انجامشان برمی‌آید. این علم و فناوری‌های مرتبط با آن در سال‌های اخیر، به خصوص در سال ۲۰۱۵، به طور قابل توجهی پیشرفت کرده است. بسیاری از ما در حال حاضر از گوشی‌های هوشمندی استفاده می‌کنیم که می‌توانند گفتار انسان را تشخیص دهند و یا از کانترهایی در فرودگاه‌ها عبور کرده‌ایم که با استفاده از تکنولوژی تشخیص چهره قادر هستند هویت مسافر را در مدت چند ثانیه تایید کنند. خودروهای خودران و پرنده‌های بدون سرنشینی که همچنان در حال توسعه هستند و ماشین‌هایی که در رابطه با وظایف یادگیری و حافظه، در مواردی حتی بهتر از انسان عمل می‌کنند، همه از نمونه دستاوردهای این فناوری هستند.
هوش مصنوعی، نه تنها یک ماشین را قادر می‌کند که محیط در حال تغییر اطرافش را درک کند و به آن پاسخ دهد، بلکه به تازگی گام را فراتر گذاشته و به ماشین این امکان را می‌دهد که با دریافت و تحلیل حجم زیادی از اطلاعات به طور خودکار رفتارهای انسان را یاد بگیرد. به عنوان مثال«نل»، پروژه یادگیری بی‌انتهای زبان از دانشگاه کارنگی ملون، یک سیستم رایانه‌ای است که نه تنها حقایق را از طریق صدها میلیون صفحه وب می‌خواند بلکه تلاش می‌کند خواندن و درک خود را برای بهبود عملکردش در آینده ارتقا دهد.
مانند رباتیک نسل بعدی، هوش مصنوعی نیز به پیشرفت‌های بسیاری در سال گذشته میلادی منجر شده است. شواهد نشان می‌دهند که خودروهای خودران که فاقد اشتباهات بشر مانند از دست دادن تمرکز و نقص در دید هستند، سرعت برخورد در تصادفات را کاهش می‌دهند و از مرگ و میر و جراحات ناشی از حمل و نقل جاده‌ای جلوگیری می‌کنند. ماشین‌های هوشمند، دسترسی سریع‌تری به بانک بسیار بزرگی از اطلاعات دارند و می‌توانند بدون تعصبات و احساسات انسانی پاسخ دهند، همچنین ممکن است بهتر از متخصصان پزشکی بیماری‌ها را تشخیص دهند. به عنوان مثال می‌توان به سیستم «واتسون» اشاره کرد. واتسون که یک سیستم رایانه‌ای هوش مصنوعی است، سال‌ها قبل بهترین رقیب انسان در مسابقه تلویزیونی جئوپاردی شناخته شد و توانست دو رقیب انسانی خود را شکست دهد. این سیستم در حال حاضر به استخدام واحد تومورشناسی درآمده است تا به تشخیص و انتخاب گزینه‌های درمانی برای بیماران مبتلا به سرطان کمک کند.
۷. حمله بی‌سرنشین‌ها
ربات‌های پرنده یا همان پرنده‌های بدون سرنشین (پهپادها) یکی از خبرسازترین محصولات تکنولوژی هستند. از ارسال بسته‌های پستی به مقصد توسط پهپادها گرفته تا نظارت بر خطوط نیرو و یا بررسی میزان خسارات وارده رخدادهای طبیعیی و غیرطبیعی با استفاده از پرنده‌های بدون سرنشین چندملخه و کاربردهای دیگر خبرهایی هستند که در سال ۲۰۱۵ به گوش رسید. پهپادها در کشاورزی، تصویربرداری و فیلمبرداری، مراقبت و نظارت هوایی و … کاربرد دارند و به همین دلیل از کاربردی‌ترین ابزارهای تکنولوژیک قرن به حساب می‌آیند. گاهی پیش آمد که در خبرها به اشتباه این پرنده‌های بدون سرنشین را، بدون خلبان عنوان کردند ولی پهپادها هم خلبان دارند؛ خلبان‌هایی که روی زمین و با استفاده از سامانه‌های کنترل از راه دور، پرنده را می‌رانند. در سال گذشته اما خبر توسعه فناوری پهپادهای کاملا خودکار هم به عنوان نسل جدید پهپادها به گوش رسید. این پهپادها در بخش یا تمام مسیر پروازی خود دیگر نیازی به خلبان ندارند و به اصطلاح به آنها خلبان خودکار نیز گفته می شود. در چنین پهپادهایی، مشخصات مسیر پرواز در رایانه ثبت می‌شود و پهپاد با برنامه‌ریزی قبلی به صورت کاملا اوتوماتیک ماموریتش را انجام می‌دهد. این پهپادها در آینده نزدیک حتی می‌توانند هر نوع مانع یا حادثه‌ای را تشخیص دهند و آمادگی مواجهه با شرایط مختلف را داشته باشند.
مزیت اصلی استفاده از پهپادها این است که آنها توانایی مدیریت و کنترل مناطق پرخطر و یا باقابلیت دسترسی کم یا حتیی غیرقابل دسترسی را به انسان هدیه می‌کنند. فرض کنید در یک محیط که بر اثر سانحه دچار آلودگی‌های خطرناک زیست محیطی شده، به جای انسان که در برابر این آلودگی‌ها ضعیف و ناتوان است، ربات‌های پرنده به انجام ماموریت یا جمع‌آوری اطلاعات بپردازند. از پهپادها در مناطق جنگی یا ناحیه‌هایی از زمین که امکان حضور انسان کم است نیز استفاده می‌شود.
پهپادها برای یافتن مسیر درست از GPS یا دیگر سامانه‌های ناوبری و موقعیت‌یابی استفاده می‌کنند ولی هنوز نمی‌توانند کاملا قابل تکیه و اطمینان باشند. شرایط بد جوی یا خطاهای انسانی یا عدم عملکرد یا بد کارکردن هوش مصنوعی می‌تواند کل ماموریت را تحت الشعاع قرار دهد. برای همین اتفاقات تکنولوژیکی دیگری باید به وقوع بپیوندد تا این ربات‌های پرنده، کم نقص‌تر از گذشته عمل کنند. امسال هم حتما خبرهایی در این زمینه خواهیم شنید.
منبع:علمنا
No tags for this post.
