علمی، پژوهشی و فناوری

ده فناوری نوظهور که تا سال ۲۰۲۵ دنیا را متحول می‌کنند

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : آخرین گزارش مجمع جهانی اقتصاد با عنوان «۱۰ فناوری نوظهور برتر»، فناوری‌هایی را بررسی می‌کند که در نقطه عطف بین پیشرفت علمی و تأثیر در دنیای واقعی قرار دارند.

در حوزه‌هایی از هوش مصنوعی گرفته تا فناوری نانو و انرژی، فناوری‌های ذکر شده در این گزارش قرار است در سه تا پنج سال آینده تأثیرگذار باشند.

همگرایی فناوری، رویکردی یکپارچه‌تر و مبتنی بر سیستم‌ها را به فناوری شکل می‌دهد و برخی از بزرگترین چالش‌های ما را برطرف می‌کند.

از واترمارک کردن محتوای تولیدی هوش مصنوعی گرفته تا روشی سبزتر برای تولید کود، گزارش ۱۰ فناوری نوظهور برتر سال ۲۰۲۵ مجمع جهانی اقتصاد، فناوری‌هایی را بررسی می‌کند که قرار است تأثیر قابل توجهی بر زندگی ما داشته باشند.

این گزارش که در نشست سالانه قهرمانان جدید (یا داووس تابستانی که معمولاً شناخته می‌شود) ارائه شد، نگاهی به فناوری‌های پیشرفته‌ای می‌اندازد که در نقطه عطفی قرار دارند، جایی که پیشرفت علمی شروع به تأثیرگذاری در دنیای واقعی می‌کند.

هر یک از این ۱۰ فناوری امسال به دلیل تازگی، سطح توسعه و پتانسیل آنها برای ارائه مزایای اجتماعی معنادار انتخاب شده‌اند.

با شناسایی فناوری‌ها در نقطه عطف خود - جایی که دستاورد‌های علمی با پتانسیل عملی تلاقی می‌کنند - به رهبران دولت، تجارت و علم بینش‌های لازم را برای تصمیم‌گیری‌های آینده‌نگرانه در چشم‌اندازی که به سرعت در حال تحول است، ارائه می‌دهد.

چهار روند برای رصد کردن

در میان فناوری‌های نوظهور تا سال ۲۰۲۵، چهار روند پدیدار شد:

اعتماد و امنیت در دنیای متصل

نسل بعدی بیوتکنولوژی‌ها برای سلامت

طراحی مجدد پایداری صنعتی

ادغام انرژی و مواد

این گزارش همچنین روند رو به رشد همگرایی فناوری را برجسته می‌کند. برای مثال، ترکیب هوش مصنوعی با سیستم‌های بیولوژیکی یا نقش مواد جدید در پیشبرد انرژی پاک را در نظر بگیرید.

با توجه به اینکه انتظار می‌رود این فناوری‌ها در سه تا پنج سال آینده به تأثیر واقعی خود در دنیای واقعی دست یابند، طولی نخواهد کشید که آنها شروع به پرداختن به خطرات قابل توجه جهانی، از اطلاعات نادرست گرفته تا آلودگی و تنش‌های اقلیمی، کنند.

ده فناوری نوظهور برتر سال ۲۰۲۵

۱. کامپوزیت‌های باتری ساختاری

در حالی که باتری‌های لیتیوم-یونی سازه‌های جامدی هستند که به فضای مخصوص به خود نیاز دارند، کامپوزیت‌های باتری ساختاری (SBC) یک ماده تحمل‌کننده وزن - مانند فیبر کربن یا رزین اپوکسی - هستند که می‌توانند انرژی الکتریکی را نیز ذخیره کنند. این فناوری می‌تواند وسایل نقلیه الکتریکی را سبک‌تر و کارآمدتر کند و همچنین می‌تواند در هواپیما‌ها نیز به کار رود، زیرا کاربرد‌های بالقوه آن شامل بدنه هواپیما‌ها می‌شود.

SBC‌ها به دلایل مختلف هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته‌اند، اما اگر مقررات و استاندارد‌های ایمنی برای پشتیبانی از استفاده گسترده تدوین شوند، می‌توانند تأثیر قابل توجهی از نظر زیست محیطی و اقتصادی داشته باشند.

۲. سیستم‌های قدرت اسمزی

چه می‌شد اگر می‌توانستید از اختلاف شوری دو منبع آب، برق تولید کنید؟ این همان چیزی است که سیستم‌های برق اسمزی با پتانسیل تولید برق پاک، تجدیدپذیر و کم‌اثر، نوید می‌دهند.

اگرچه این ایده اولین بار در سال ۱۹۷۵ مطرح شد، اما پیشرفت‌های اخیر در مواد و طراحی سیستم‌ها، این ایده را به واقعیت نزدیک‌تر کرده است. دو نوع سیستم تولید برق اسمزی وجود دارد: اسمز معکوس با فشار (Pressure Retarded Osmosis)، که از یک غشای نیمه‌تراوا برای انتقال آب از شوری کم به شوری زیاد استفاده می‌کند؛ و الکترودیالیز معکوس (Reverse Electrodialysis) که از غشا‌های تبادل یونی برای انتقال بار‌های مثبت و منفی بین دو طرف غشا استفاده می‌کند و در این فرآیند بار الکتریکی ایجاد می‌کند.

برنارد میرسون، مدیر ارشد اطلاعات بازنشسته در IBM، این موضوع را به طور ساده‌تری در پادکست اخیر رادیو داووس بیان کرد: «به طور طبیعی، زمین سعی می‌کند به تعادل برسد، که به نوعی بیان فانتزی آن است، اگر مقدار زیادی آب اضافی در یک طرف و مقدار زیادی آب شور اضافی در طرف دیگر داشته باشید، آب به سمتی که نمک دارد مهاجرت می‌کند تا آن را رقیق کند، تا زمانی که در هر دو طرف مقادیر مساوی - شوری برابر - داشته باشیم. با انجام این کار، فشار ایجاد می‌شود، زیرا آب در سراسر غشاء حرکت می‌کند.»

۳. فناوری‌های پیشرفته هسته‌ای

نویسندگان در توضیح این فناوری می‌نویسند: «موج تازه‌ای از نوآوری‌های تکنولوژیکی در زمینه انرژی هسته‌ای اکنون در جریان است.» پس از یک دوره رکود نسبی در ساخت نیروگاه‌های هسته‌ای جدید، تولید در حال افزایش است.

از سوخت‌های خنک‌کننده جایگزین گرفته تا راکتور‌های مدولار کوچک (SMR)، پیشرفت‌های تکنولوژیکی متعددی با هدف کاهش هزینه‌ها، ساده‌سازی طرح‌ها و افزایش تولید برق از انرژی هسته‌ای در کشور‌های مختلف جهان وجود دارد.

هدف نهایی دستیابی به همجوشی هسته‌ای - ترکیب اتم‌های هیدروژن برای آزادسازی مقادیر عظیمی از انرژی - چیزی است که پروژه بین‌المللی ITER در فرانسه سال‌هاست روی آن کار می‌کند. در صورت دستیابی به این هدف، «یک راه‌حل متحول‌کننده برای چالش‌های جهانی انرژی ما» ارائه خواهد شد.

۴. درمان‌های زنده مهندسی‌شده

دانشمندان امیدوارند با تبدیل باکتری‌های مفید به کارخانه‌های کوچک داروسازی، بتوانند بیماری‌ها را از درون بدن درمان کنند. تأثیر؟ مراقبت طولانی‌مدت ارزان‌تر و مؤثرتر.

این کار با وارد کردن کد ژنتیکی، که حاوی دستورالعمل‌هایی برای تولید مواد درمانی است، به سیستم‌های پروبیوتیک زنده، مانند میکروب‌ها، سلول‌ها و قارچ‌ها، انجام می‌شود. این سیستم‌ها همچنین می‌توانند با کلید‌هایی برنامه‌ریزی شوند تا تولید را بر اساس تقاضا کنترل کنند.

حذف نیاز به تولید دارو در آزمایشگاه به معنای کاهش ۷۰ درصدی هزینه‌های تولید است. علاوه بر این، این رویکرد، درمان پایدار و طولانی‌مدتی را برای بیمارانی فراهم می‌کند که معمولاً به تزریق منظم دارو نیاز دارند - مانند درمان دیابت.

ماریت دی کریستینا، رئیس دانشکده دانشگاه بوستون، در پادکست رادیو داووس می‌گوید: «تصور کنید اگر درمان‌های زنده، این کارخانه‌های زیستی کوچک را در درون خود مهندسی می‌کردید، می‌توانستند گلوکز مورد نیاز بدن را تأمین کنند. این بیشتر شبیه کاری بود که بدن شما به طور طبیعی انجام می‌داد اگر آن بیماری را نداشتید.»

۵. GLP-۱‌ها برای بیماری‌های نورودژنراتیو

یک دسته از دارو‌های اخیراً توسعه‌یافته که در ابتدا برای مدیریت دیابت نوع ۲ و چاقی ساخته شده بودند - که از نظر فنی به عنوان آگونیست‌های گیرنده پپتید-۱ شبه گلوکاگون یا GLP-۱ RA شناخته می‌شوند - در درمان بیماری‌های مرتبط با مغز مانند آلزایمر یا پارکینسون نویدبخش بوده‌اند.

نشان داده شده است که گیرنده‌های GLP-۱ التهاب مغز را کاهش داده و حذف پروتئین‌های سمی را تشویق می‌کنند. در صورت عدم درمان، هر دو با ایجاد شرایط فوق مرتبط هستند. بیش از ۵۵ میلیون نفر در سراسر جهان با زوال عقل زندگی می‌کنند، بنابراین مزایای اجتماعی و همچنین اقتصادی قابل توجهی برای چنین دارو‌هایی وجود دارد. به عنوان مثال، همانطور که دی کریستینا می‌گوید: "به مراقبان و زمانی که باید صرف [مراقبت]کنند فکر کنید، زمانی که شاید می‌توانستند صرف انواع دیگری از کار‌های تأییدکننده زندگی نیز بکنند. 

۶. حسگر بیوشیمیایی خودکار

این دستگاه‌ها پارامتر‌های بیوشیمیایی خاص - مثلاً نشانگر‌های بیماری یا تغییرات شیمیایی در آب را برای تشخیص آلودگی در نظر بگیرید - را به صورت خودکار و مداوم تشخیص و تعیین کمیت می‌کنند. با ارتباط بی‌سیم و منابع تغذیه خودکفا، آنها امکان نظارت مداوم و بلادرنگ را فراهم می‌کنند.

این فناوری پیش از این در کاربرد‌های خاص، به‌ویژه در یک مانیتور پوشیدنی گلوکز برای مدیریت دیابت، موفقیت‌هایی را تجربه کرده است. با این حال، به لطف پیشرفت‌ها در تعدادی از زمینه‌ها، این فناوری اکنون شروع به پرداختن به اهداف و کاربرد‌های دیگری مانند مراقبت‌های یائسگی و ایمنی مواد غذایی کرده است.

۷. تثبیت نیتروژن سبز

تثبیت نیتروژن، نیتروژن موجود در جو را در مقیاس بزرگ به آمونیاک تبدیل می‌کند. این برای تولید کود مورد نیاز است که به نوبه خود حدود ۵۰٪ از تولید مواد غذایی جهان را پشتیبانی می‌کند. تثبیت نیتروژن سبز جدید با هدف کاهش تأثیر عظیم زیست‌محیطی این فرآیند، که در حال حاضر حدود ۲٪ از انرژی جهانی را مصرف می‌کند، ارائه شده است.

این روش‌های جدید، سیستم‌های موجود را با سیستم‌های زیستی یا الهام‌گرفته از زیست، مانند استفاده از باکتری‌ها و آنزیم‌های مهندسی‌شده برای تثبیت نیتروژن، و همچنین نور خورشید یا اشکال سبز الکتریسیته برای تأمین انرژی، جایگزین می‌کنند.

۸. نانوزیم‌ها

نانوزیم‌ها، نانوموادی هستند که در آزمایشگاه تولید و ساخته می‌شوند و خواصی شبیه به آنزیم دارند. با این حال، در مقایسه با آنزیم‌ها، که یا توسط موجودات زنده تولید می‌شوند یا به صورت مصنوعی با هزینه و پیچیدگی قابل توجهی تولید می‌شوند، نانوزیم‌ها بسیار پایدارتر، ارزان‌تر و ساده‌تر برای تولید هستند.

آنها مانند کاتالیزور عمل می‌کنند و از همان واکنش‌های شیمیایی آنزیم‌ها پشتیبانی می‌کنند، اما به دلیل اینکه قوی‌تر هستند، می‌توانند در طیف وسیع‌تری از شرایط مورد استفاده قرار گیرند. کاربرد‌ها از درمان‌ها گرفته تا تصفیه آب و ایمنی مواد غذایی را شامل می‌شوند و آزمایش‌های بالینی در حال حاضر برای درمان سرطان و بیماری‌های عصبی در حال انجام است. اما هنوز موانع فنی و اخلاقی وجود دارد که باید قبل از اینکه نانوزیم‌ها بتوانند به طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند، بر آنها غلبه شود.

۹. سنجش مشارکتی

حسگر‌های منفرد در حال حاضر در زندگی ما گسترده شده‌اند، اما پیشرفت‌های فناوری - به عنوان مثال، هوش مصنوعی - فرصت‌های جدید و شبکه‌ای را ارائه می‌دهد. این حسگر‌های متصل می‌توانند نحوه عملکرد شهر‌ها و نحوه استفاده سازمان‌ها از داده‌ها برای تصمیم‌گیری را تغییر دهند.

حمل و نقل شهری را در نظر بگیرید. چراغ‌های راهنمایی متصل می‌توانند خود را بر اساس دوربین‌های ترافیکی و حسگر‌های محیطی تنظیم کنند و به آنها اجازه دهند تا به مدیریت ازدحام و کاهش آلودگی کمک کنند. موارد استفاده دیگر شامل نقشه‌برداری در معادن، نظارت بر محیط زیست و تجزیه و تحلیل سیستم‌های طوفان است.

۱۰. واترمارکینگ مولد

در عصر جعل عمیق و رسانه‌های مصنوعی، این فناوری یک افزودنی خوشایند است. این فناوری برچسب‌های نامرئی را به محتوای تولید شده توسط هوش مصنوعی اضافه می‌کند که تشخیص واقعیت از غیرواقعی را آسان‌تر می‌کند و در نتیجه به مبارزه با اطلاعات نادرست و بهبود اعتماد آنلاین کمک خواهد کرد.

میرسون توضیح می‌دهد که چگونه این فرآیند می‌تواند با تصاویر کار کند. «در سطح پیکسل‌ها، که چشم انسان نمی‌تواند آن را تشخیص دهد، اما کامپیوتر‌ها می‌توانند... شما می‌توانید امضایی را روی تصویر بنویسید که می‌گوید «سلام، من از هوش مصنوعی هستم».

تعدادی از شرکت‌های پیشرو در حوزه فناوری به طور فزاینده‌ای در حال ادغام واترمارک هستند. با این حال، این فناوری با چالش‌هایی از جمله پذیرش ناهموار و تلاش کاربران برای حذف یا جعل واترمارک‌ها مواجه است. نگرانی‌های اخلاقی نیز فراوان است، مانند برچسب‌گذاری نادرست محتوای واقعی به عنوان محتوای تولید شده توسط هوش مصنوعی.