۵ پیشرفت مهم در سال ۲۰۲۴ که سنگ‌بنای فناوری‌های آینده هستند
ارتباط فردا: وقتی به آلبرت اینشتین فکر می‌کنید، احتمالا اولین چیزی که به ذهن‌تان خطور می‌کند نظریه نسبیت است که او نقشی کلیدی در توسعه آن ایفا کرد. بنابراین ممکن است تعجب‌برانگیز باشد که بدانیم این چیزی نیست که او جایزه نوبل را به خاطرش دریافت کرد. افتخار دریافت جایزه نوبل برای کشف اثر فوتوالکتریک نصیب او شد. ممکن است نام این اثر را نشنیده باشید، اما تاثیر آن را هر روز می‌بینید و این کشف، زیربنای صفحات خورشیدی گرفته تا تصویربرداری پزشکی و دوربین‌های دیجیتال امروزی است.
به نقل از فورس، بسیاری از فناوری‌هایی که امروزه به آنها تکیه می‌کنیم، از پیشرفت‌های کوچک‌تر در علم و مهندسی ناشی می‌شوند که سال‌ها یا دهه‌ها قبل اتفاق افتاده است. در سرتاسر جهان، دانشمندان و مهندسان دائما در حال جابجایی مرزها و اکتشافات جدید هستند که ممکن است روزی آینده را شکل دهد. در اینجا به پنج نوآوری اینچنینی در سال ۲۰۲۴ می‌پردازیم.
یک گام نزدیک‌تر به رایانه‌های مبتنی بر دی‌ان‌ای
از دهه ۱۹۹۰، محققان در حال بررسی امکان استفاده از دی‌ان‌ای برای انجام محاسبات بوده‌اند، که از نظر تئوری مزایایی در مورد نیاز به برق، پردازش موازی و ذخیره داده‌ها را فراهم می‌کند.
به عنوان مثال، یک گرم دی‌ان‌ای می‌تواند حدود ۱۰ میلیون ساعت ویدئو را در خود نگه دارد. چیزی که در حال حاضر به یک سرور کامل نیاز دارد. رایانه مبتنی بر دی‌ان‌ای هنوز دور از دسترس است، اما در سال جاری پیشرفت‌های جالبی وجود داشته است که می‌تواند ما را چند قدم به آن نزدیک‌تر کند.
در ماه اوت، یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه جان هاپکینز و دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی مقاله‌ای را منتشر کردند که اساسا اولین رایانه دی‌ان‌ای در نوع خود را نشان می‌داد که نه تنها قادر به محاسبه بود، بلکه دسترسی، افزودن و تغییر داده‌ها را ممکن می‌کرد. محققان توانستند از نمونه اولیه خود برای حل مسائل ساده در بازی‌هایی مانند شطرنج و سودوکو استفاده کنند.
یک پیشرفت جالب دیگر برای محاسبات دی‌ان‌ای نیز در سال جاری اتفاق افتاد. در ماه اکتبر، محققان دانشگاه پکن مقاله‌ای را منتشر کردند که نشان می‌دهد از دی‌ان‌ای برای ذخیره اطلاعات در کد دودویی استفاده کرده‌اند و آن را با زبان‌های برنامه‌نویسی معمولی سازگارتر کرده‌اند. کاربرد عملی‌تر این روش چیست؟ این کار، نیاز به محققان آموزش دیده و تجهیزات تخصصی که معمولا برای این نوع محاسبات مورد نیاز است را از بین میبرد و دی‌ان‌ای را به یک وسیله ذخیره‌سازی ساده برای کار کردن تبدیل می‌کند.
دانشمندان یک نسخه واقعی از مایع تار مرد عنکبوتی ساختند
در کتاب داستان‌های تصویری، مایع تار مرد عنکبوتی یک ماده فوق العاده و همه کاره است که می‌تواند به صورت مایع ذخیره شود، به اشیا بچسبد و بتواند وزنه‌های سنگین را حمل کند. در ماه اکتبر، محققان دانشگاه تافتز با استخراج الیاف از پیله پروانه ابریشم و افزودن مواد افزودنی شیمیایی برای ایجاد مایعی که وقتی از سوزن به شکل فشرده خارج می‌شود و در معرض هوا قرار می‌گیرد، سفت و سخت شود، یک نسخه واقعی از این ماده را توسعه دادند. این ماده چسبنده قادر است به اجسام بچسبد و بیش از ۸۰ برابر وزن خود را تحمل کند.
گام بعدی برای محققان بهبود استحکام ماده است که برای مثال ابریشم عنکبوت واقعی حدود ۱۰۰۰ برابر قوی‌تر از آن است. اما به طور بالقوه می‌توان از آن برای انواع کاربردهای مختلف استفاده کرد.
تولید دارو در فضا و بازگرداندن آنها به زمین
در ماه مارس سال جاری، استارت‌آپ وردا اسپیس(Varda Space Industries) مستقر در کالیفرنیا مقاله‌ای منتشر کرد که نشان می‌داد داروی اچ‌آی‌وی(HIV) به نام ریتوناویر را با موفقیت در یک آزمایشگاه کوچک و خودکار در فضا تولید کرده است. این شرکت همچنین با موفقیت داروها را به زمین بازگرداند و این نقطه عطفی در نشان دادن آن بود که داروهای ایجاد شده در محیط ریزگرانش هنوز در زمان بازگشت به زمین پایدار هستند.
ساخت داروها در مدار امکان کنترل دقیق‌تری بر فرآیند کریستالیزاسیون را فراهم می‌کند که در تعداد داروهای ساخته شده مشترک است. این سطح از کنترل می‌تواند بین تبدیل دارو به قرص یا تحویل آن به صورت وریدی تفاوت ایجاد کند، به همین دلیل است که غول‌های دارویی آزمایش‌های مشابهی را در ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام داده‌اند.
فضاپیمای واردا مزیتی نسبت به ایستگاه فضایی بین‌المللی دارد زیرا خودکار هستند و نیازی به حضور فضانوردان ندارند. رئیس این شرکت در اوایل سال جاری گفت، این بدان معناست که آنها به برنامه پرواز فضانوردان ناسا وابسته نیستند، که به طور قابل توجهی هزینه‌های مربوطه را کاهش می‌دهد.
ترسیم فرآیند سلولی می‌تواند منجر به درمان‌های جدید برای بیماری‌ها شود
یک دهه طول کشید، اما در ماه اکتبر، دانشمندان مرکز تنظیم ژنومی بارسلون، نقشه‌ای از «اسپلایسئوسوم» یا پیرایشگر انسانی را منتشر کردند. این بخشی از سلول است که دی‌ان‌ای فرد را برای ایجاد پروتئین‌های مختلف می‌خواند و ویرایش می‌کند. بیش از ۹۰ درصد از ژن‌های افراد از طریق این مکانیسم ویرایش می‌شوند، که به طور قابل توجهی پیچیده‌تر از آن چیزی است که قبلا تصور می‌شد.
این طرح‌ها برای یکی از حیاتی‌ترین فرآیندهای سلولی، گامی عظیم به سوی ساخت داروهای جدید است. خطاهای اسپلایسوم با طیف گسترده‌ای از بیماری‌ها از جمله اختلالات عصبی مانند پارکینسون، اختلالات ژنتیکی و بسیاری از انواع سرطان مرتبط است. اکنون که دانشمندان به نقشه دقیق نحوه عملکرد هر جزء از آن دسترسی دارند، ممکن است بتوان اهداف جدیدی برای توسعه دارو پیدا کرد.
باتری بعدی خودروی برقی شما ممکن است تا حدی از زغال سنگ ساخته شده باشد
یکی از مهم‌ترین اجزای باتری‌های لیتیوم یون، گرافیت است، ماده‌ای که انتظار می‌رود در دهه ۲۰۳۰ به دلیل تقاضای خودروهای الکتریکی با کمبود مواجه شود. در حال حاضر، جهان به چین وابسته است که نزدیک به ۸۰ درصد از این مواد را تولید می‌کند. این کشور هم معادن و هم امکانات تولیدی دارد که می‌تواند گرافیت را به صورت مصنوعی تولید کند که در حال حاضر فرآیندی پرهزینه است.
در ماه دسامبر، محققان آزمایشگاه ملی Oak Ridge راه حلی برای جلوگیری از این کمبودهای احتمالی پیدا کردند. آنها دو فرآیند جدید را توسعه داده‌اند که می‌تواند زغال سنگ را به گرافیت تبدیل کند.
یک فرآیند اشکال جامد زغال سنگ را به خود می‌گیرد و از یک واکنش الکتروشیمیایی برای تبدیل آن استفاده می‌کند. دیگری یک شکل مایع از زغال سنگ به نام دوغاب را فیلتر می‌کند، سپس آن را به صورت الکتروشیمیایی پردازش می‌کند تا گرافیت بسازد. در هر دو مورد، این فرآیند انرژی کمتری را نسبت به روش‌های مرسوم مصرف می‌کند، که آنها را به یک جایگزین بالقوه کم‌هزینه تبدیل می‌کند.
این پیشرفت نویدبخش آینده‌ای امیدوارکننده برای مکان‌هایی است که زغال‌سنگ همچنان بر اقتصاد آنها حاکم است، زیرا جهان در حال گذار به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر است.
انتهای پیام
