Napredki v tehnologiji: Od mesa iz 3D-tiskalnika do kvantnega interneta
Napredki v tehnologiji dobivajo nove razsežnosti. Zamisel o mesu, sintetiziranem s tridimenzionalnim tiskanjem, je bila tema špekulativne fikcije. Podobno so bili nekoč na področju domišljije tudi vsadki, namenjeni odpravljanju paralize. Tudi umetno gojeni človeški organi so spadali v domeno spekulativne fikcije. Kljub temu je napredek na področju znanstvenih raziskav spremenil to, kar je bilo nekoč čista domišljija, v bližajočo se resničnost. Redni preboji se nadaljujejo, leto 2022 pa se je izkazalo za izjemno pomembno za najsodobnejšo tehnologijo. Velik del teh novih inovacij obravnava pomembne globalne izzive, kot so podnebne spremembe, pomanjkanje energije in pomanjkanje hrane. Vendar pa so nekateri tehnološki dosežki, ki izstopajo zgolj zaradi svoje inovativnosti.
Eden od dejavnikov, ki prispevajo k porastu inovacij, so raziskovalci, ki iščejo nove načine uporabe obstoječih tehnologij. Ta sposobnost ponovne uporabe tehnologij je močno spodbudila nedavni razcvet inovacij. Orodja, kot sta tridimenzionalno tiskanje in napredna umetna inteligenca, so spodbudila velik tehnološki preboj. Upravičeno lahko trdimo, da je preteklo leto zaznamovalo veliko obetavnih raziskovalnih publikacij. Te publikacije izpostavljajo tehnologije, ki lahko v prihodnjih letih temeljito spremenijo vsakdanje izkušnje številnih posameznikov. Tukaj je kratek povzetek nekaterih najbolj izjemnih primerov.
3D-tiskano meso
Povečanje zanimanja za nadomestke mesa je posledica dejavnikov, kot so koristi za zdravje posameznika in manjši vpliv na okolje. Center za prehransko politiko je pripravil podrobne informacije o teh spremembah. Pomembna kritika, ki se tradicionalno nanaša na te nadomestke mesa, je njihova nezmožnost natančnega posnemanja pristne izkušnje uživanja živalskega mesa. To je zlasti očitno v smislu okusa in teksture. Vendar pa je ta pomanjkljivost morda na robu zastarelosti. Nastaja tehnologija v obliki 3D-tiskanega mesa, ki obljublja bolj realistično upodobitev.
Med pionirji na tem inovativnem področju je izraelsko podjetje Redefine Meat, ki je že leta 2020 začelo ponujati 3D-natisnjene zrezke. Oktobra 2022 je podjetje razkrilo novo distribucijsko zavezništvo z velikim uvoznikom mesa. Cilj je omogočiti večjo dostopnost izdelka na več evropskih lokacijah. To pomeni pomemben korak za širitev podjetja. Hkrati je blagovna znamka napovedala vzpostavitev novega proizvodnega obrata na Nizozemskem. Metoda, ki jo uporablja podjetje Redefine Meat, vključuje mešanico sojinih in grahovih beljakovin, dopolnjeno z drugimi rastlinskimi sestavinami, za proizvodnjo potiskanih zrezkov.
Antibakterijska in neprepustna tkanina z nanotehnologijo
Nanotehnologija, ki se hitro razvija, se uporablja na različnih področjih, od zdravstva do industrijske proizvodnje. Relativno nepredvidena uporaba te tehnologije se je pojavila v tekstilni industriji. Z uporabo nanovlaken ali obdelav z nanodelci številna podjetja izboljšujejo inherentne lastnosti tekstilnih materialov, ne da bi pri tem izgubila njihovo taktilno kakovost ali estetsko privlačnost. Raziskovalni članek v znanstveni reviji Nanomaterials podrobno opisuje ta napredek in poudarja vključitev hidrofobnih molekularnih struktur, ki lahko odbijajo širok nabor tekočih snovi.
Ta tehnološka inovacija je obetavna ne le za proizvodnjo vodoodpornih oblačil, temveč tudi za odpornost proti bolj zapletenim tekočinam, kot so vino, kava ali gorčica. Če takšne snovi ne bi mogle prodreti v tkanino, bi bila oblačila praktično imuna na madeže, kar bi olajšalo skrbi tistih, ki so nagnjeni k naključnemu razlitju. Poleg tega so študije pokazale, da imajo ti nanopovlaki protimikrobne lastnosti, saj zavirajo razmnoževanje bakterij. Takšna lastnost ne bi le podaljšala občutka čistoče in zmanjšala neprijetnih vonjav za potrošnika, temveč bi se lahko uporabljala tudi v kliničnih okoljih.
Napredek v tehnologiji baterij za električna vozila
V zadnjih letih se je med potencialnimi kupci avtomobilov razširilo zavedanje o potekajoči preobrazbi električnih vozil (EV), večina proizvajalcev pa v svojo ponudbo vključuje vsaj eno električno različico. Glavna ovira, ki preprečuje širšo uporabo električnih vozil, so omejitve obstoječe tehnologije baterij, za katero so značilni velika teža, okornost in dolgotrajno polnjenje v primerjavi s tradicionalnimi vozili na bencinski pogon. Trenutna raziskovalna prizadevanja so osredotočena na izpopolnjevanje zasnove baterij za električna vozila za povečanje deleža aktivnega materiala v bateriji, ki lahko zadrži polnjenje, ter na optimizacijo fizičnega položaja baterij v vozilu, kar lahko privede do znatnega povečanja dosega v realnem svetu.
Takšne spremembe fizične strukture baterij električnih vozil sicer lahko povečajo doseg vozila, vendar verjetno ne bodo zmanjšale obstoječih dolgih obdobij polnjenja. Študija, ki so jo oktobra 2022 objavili raziskovalci na državni univerzi v Pensilvaniji, kaže na pomemben napredek. Trdijo, da so razvili metodo za hitro polnjenje avtomobilske baterije v 10 minutah. Poleg tega ta nova baterijska tehnologija vključuje cenejše redke zemeljske materiale. Tako bi se lahko stroški električnih vozil bolj približali stroškom njihovih bencinskih ekvivalentov. Čeprav je trenutno v poskusni fazi, si menda prizadevajo, da bi ta inovativna zasnova v bližnji prihodnosti prešla iz prototipa v proizvodnjo.
Kvantni internet
Kvantno računalništvo uporablja kubite za izvajanje izračunov, ki so veliko hitrejši od običajnih računalnikov. To omogoča hitro reševanje zapletenih problemov. Kljub prehodu kvantnega računalništva iz spekulativne teorije v oprijemljivo resničnost je koherentno medsebojno povezovanje kvantnih računalnikov do nedavnega ostalo nedosegljiv dosežek. Februarja 2022 so znanstveniki kalifornijskega tehnološkega inštituta predstavili prelomno študijo primera. Izdelali so kubite iz iterbijevega iona, ki so predstavljali kvantno omrežje. Ta redkozemeljski element je pomenil pomemben korak naprej.
V zgodnji fazi je cilj tehnologije zgraditi kvantni internet s hitrostmi, podobnimi kvantnim računalnikom. S tem bi povezali stroje in povečali njihovo skupno procesno moč. Omenjena študija s Caltecha kaže, da bi ta inovacija lahko omogočila varno komunikacijo s pomočjo kvantne kriptografije. Vendar pa je njena izvedba zunaj laboratorijskih okolij trenutno negotova.
Baterije, sestavljene iz peska
Zmanjšanje svetovne odvisnosti od fosilnih goriv je ključnega pomena pri preprečevanju podnebnih sprememb. Kljub temu prehod na obnovljive vire energije prinaša vrsto izzivov, med katerimi je nenazadnje sporadičnost proizvodnje obnovljive energije. Primeri vključujejo omejeno zmožnost sončnih kolektorjev, da proizvajajo električno energijo v odsotnosti sončne svetlobe. To se dogaja na določenih geografskih lokacijah, kjer je v zimskih mesecih sončne svetlobe bistveno manj. Skupina inženirjev na Finskem je pred kratkim predlagala novo rešitev – uporabo baterije na osnovi peska, ki je sposobna dolgotrajno zadrževati toploto.
V obdobjih, ko je zelene energije v izobilju, jo pridobiva iz omrežja, pri čemer uporovni grelec dvigne temperaturo peska na več kot 600 °C. Toplota se na tej ravni ohranja dlje časa. Inovacija uporablja nizkokakovostni pesek, ki je prej veljal za neprimernega za gradbeništvo, skupaj z ventilatorjem, ki ogrevan zrak usmerja v daljinske toplovode. V primerjavi z običajnimi litij-ionskimi baterijami gre za bolj rudimentarno zasnovo, ki omogoča znatne prihranke pri stroških. Za to tehnologijo stoji podjetje Polar Night Energy. Trdijo, da 8MWh peščena baterija stane 200 000 USD, kar je veliko manj kot litij-ionska baterija, ki stane 1 600 000 USD. Trenutno se ta izum uporablja predvsem za dolgoročno shranjevanje toplote v krajih, kjer že delujejo sistemi daljinskega ogrevanja. Kljub temu je cilj tekočih raziskav pretvoriti shranjeno toploto nazaj v električno energijo, ki bi prispevala k električnemu omrežju.
Obrat poškodb hrbtenjače
Poškodbe hrbtenjače pogosto prinesejo pomembne spremembe v življenje posameznika. Zaradi poškodbe živcev je pogosta posledica paraliza. Ti živci nadzorujejo spodnji del trupa. V Švici so nevroznanstveniki dosegli preboj. S pomočjo napredne tehnologije so trem paraliziranim osebam pomagali hoditi. Ta inovacija jim je omogočila avtonomno hojo. V znanstvenem članku, objavljenem v reviji Nature, je opisan postopek, pri katerem so bile vsadljene elektrode, ki simulirajo električne ukaze možganov različnim delom telesa.
Ti vsadki so povezani s programsko opremo umetne inteligence, ki reproducira potrebne signale, da lahko osebe stojijo in se premikajo. Kot poroča El Pais, so bolniki za hojo sprva potrebovali pasove. Na koncu pa je bil eden od njih sposoben samostojne hoje. Čeprav je bil predhodni preizkus uspešen, je tehnologija v začetni fazi in nadaljnji klinični poskusi so predvideni do leta 2023. Uspeh v teh preskušanjih bi lahko v naslednjih letih privedel do komercialne dostopnosti.
Ustvarjanje delov telesa z biološkim tiskom
Francozinja, ki je leta 2013 zaradi raka izgubila nos in pozneje neuspešno rekonstruirala nos, je postala prva oseba, ki je na svoji roki vzgojila nov nos. Ta avantgardna operacija je vključevala 3D-natisnjeno strukturo nosu, ki so ji jo vsadili na podlaket, sčasoma pa je zrasla koža in bila presajena na obraz. Po poročanju portala 3D Printing Industry je strukturo izdelalo podjetje CERHUM, specializirano za kostne presadke, pri čemer je uporabilo biokompatibilno biokeramiko z nastavljivo poroznostjo.
To je omogočilo razvoj 3D-tiskane oblike, ki je bila podobna pacientkinemu odsotnemu nosu, s čimer se je povečala verjetnost, da jo bo telo sprejelo in ponovno naselilo. Po uspešni rasti in presaditvi je bolnikovo stanje ugodno, čeprav sta bila potrebna pooperativna hospitalizacija in antibiotiki. Ta pionirski postopek nakazuje možnosti za več biotiskanih delov telesa v prihodnosti.
Razvoj avtonomnih zračnih taksijev
Koncept letečih avtomobilov se ohranja že dlje časa, kar upravičuje previden optimizem glede napredka na tem področju. Kljub temu je kitajski avtomobilski proizvajalec XPeng na dogodku v Dubaju predstavil svoj premierni leteči avtomobil X2, ki ga namerava v prihodnjih letih proizvesti. Izdelan je iz ogljikovih vlaken za zmanjšanje teže, z enim polnjenjem pa lahko prevaža dva potnika na razdalji 21 milj. Predstavnik podjetja je inovacijo omalovaževal in jo primerjal s helikopterji.
X2 vključuje umetno inteligenco za avtonomno navigacijo med destinacijami brez sodelovanja uporabnika. Visoki uradnik Uprave ZAE za civilno letalstvo je izrazil pripravljenost države, da sprejme ta novi prevoz, če bo uspešno certificiran in bo zagotovljena varnost. Komercialna uporaba bi se lahko začela do leta 2025.
Napoved jedrske fuzijske energije
Jedrska fuzija je potencialno neomejen vir energije, ki je predmet obsežnih raziskav že od petdesetih let prejšnjega stoletja. Čeprav je še daleč od komercialne izvedbe, je bil dokumentiran pomemben preboj z reakcijo, ki je dala več energije, kot se je porabilo, čeprav v strogo nadzorovanih laboratorijskih okoliščinah. Po poročanju časopisa The Washington Post podrobnosti ostajajo nerazkrite.
Če bi bilo to mogoče razširiti, bi to lahko bistveno pripomoglo k reševanju svetovne energetske krize, ki jo je izvedlo ameriško ministrstvo za energijo. Kljub temu trenutne ogromne finančne in tehnološke zahteve ter tveganje uničenja opreme pomenijo, da je dostopna energija iz jedrske fuzije še vedno oddaljena možnost. Z nenehno podporo se lahko fuzijske elektrarne sčasoma uresničijo.
Vir Foto: Pexels (Fotografija je simbolna)