Tổng hợp 10 đột phá công nghệ năm 2018 trích trên tạp chí MIT Technology Review
10 ĐỘT PHÁ CÔNG NGHỆ 2018
Chào mừng bạn đến với danh sách 10 tiến bộ công nghệ trích trên tạp chí MIT Technology Review mà dientutuonglai nghĩ rằng chúng sẽ tạo ra nhiều đột phá và thay đổi ở mọi lĩnh vực trong tương lai.
Với các phát minh mới kể từ năm 2001, tạp chí đã chọn lọc và tổng hợp hợp 10 Công nghệ đột phá. Mọi người thường hỏi, chính xác thì đột phá là gì? Câu hỏi rất hợp lý. Một số lựa chọn chưa được sử dụng rộng rãi, trong khi những cái khác có thể đang rất phổ biến trên thị trường. Những gì chúng tôi mong muốn là tìm kiếm một công nghệ, hoặc thậm chí là một bộ công nghệ, sẽ có ảnh hưởng sâu sắc đến cuộc sống của chúng ta.
Cùng điểm qua một số thành tự nổi bật trong năm nay. Một kỹ thuật mới trong trí tuệ nhân tạo có tên GANs mang lại cho máy móc khả năng suy nghĩ. Phôi nhân tạo, mặc dù có tranh cãi về vấn đề đạo đức, tuy nhiên nó đang mở ra cánh cửa mới giúp chúng ta có thể nghiên cứu vào những khoảnh khắc đầu tiên của cuộc sống con người. Một nhà máy thí điểm ở trung tâm ngành công nghiệp hóa dầu của Texas đang cố gắng tạo ra năng lượng hoàn toàn sạch từ khí tự nhiên có lẽ là nguồn năng lượng chính cho tương lai gần. Những công nghệ này và phần còn lại của danh sách sau đây chắc chắn bạn sẽ không thể rời mắt.
Mặc dù in 3-D đã xuất hiện trong nhiều thập kỷ, nhưng nó vẫn chủ yếu sử dụng đối với những người có sở thích và nhà thiết kế sản phẩm nguyên mẫu. Và in các vật thể bằng bất cứ thứ gì khác ngoài nhựa. Thậm chí là in vật thể kim loại, tuy nhiên nó rất rất đắt đỏ và chậm kinh khủng
Tuy nhiên bây giờ nó đã trở nên rẻ và dễ dàng hơn để có thể tiến hành sản xuất các bộ phận máy móc. Nếu được áp dụng rộng rãi, nó có thể thay đổi cách chúng ta sản xuất hàng loạt nhiều sản phẩm.
Trước mắt, các nhà sản xuất sẽ không cần phải duy trì lượng hàng tồn kho lớn mà họ có thể chỉ cần in một vật thể, chẳng hạn như một bộ phận thay thế cho một chiếc xe cũ, bất cứ khi nào ai đó cần.
Về lâu dài, các nhà máy lớn sản xuất hàng loạt một số bộ phận có thể được thay thế bằng các nhà máy nhỏ hơn để tạo ra sự đa dạng, thích ứng với nhu cầu thay đổi của khách hàng.
Công nghệ này có thể tạo ra các bộ phận nhẹ hơn, bền hơn và hình dạng phức tạp hơn so với phương pháp chế tạo kim loại thông thường. Nó cũng có thể giúp kiểm soát tốt hơn các cấu trúc vi mô của kim loại. Vào năm 2017, các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore tuyên bố họ đã phát triển phương pháp in 3 chiều để tạo ra các bộ phận bằng thép không gỉ bền gấp đôi so với các sản phẩm truyền thống.
Cũng trong năm 2017, Công ty in 3D Markforged, một công ty khởi nghiệp nhỏ nằm ngoài Boston đã phát hành máy in 3D kim loại đầu tiên với giá chưa đến 100.000 USD
Một công ty khởi nghiệp khác ở Boston, Desktop Metal, đã bắt đầu xuất xưởng máy tạo mẫu kim loại đầu tiên vào tháng 12 năm 2017. Họ dự định bắt đầu bán các máy lớn hơn, được thiết kế để sản xuất nhanh hơn 100 lần so với các phương pháp in kim loại cũ.
Việc in các bộ phận kim loại cũng trở nên dễ dàng hơn. Desktop Metal hiện cung cấp phần mềm chuyên thiết kế cho in 3-D. Người dùng chỉ cần cung cấp cho chương trình biết các thông số kỹ thuật của đối tượng họ muốn in và phần mềm sẽ lo tất cả phần còn lại.
GE, which has long been a proponent of using 3-D printing in its aviation products (see “10 Breakthrough Technologies of 2013: Additive Manufacturing”), has a test version of its new metal printer that is fast enough to make large parts. The company plans to begin selling the printer in 2018.
Công ty GE củ Mỹ, từ lâu đã là người đề xuất sử dụng in 3-D trong các sản phẩm hàng không của mình đã có phiên bản thử nghiệm máy in kim loại mới đủ nhanh để tạo ra các bộ phận lớn. Công ty có kế hoạch bắt đầu bán máy in vào năm 2018.
Một bước đột phá mới trong việc định nghĩa lại cách tạo ra sự sống, các nhà phôi học làm việc tại Đại học Cambridge ở Anh đã phát triển phôi chuột trông giống như thật chỉ sử dụng tế bào gốc. Không có trứng. Không có tinh trùng. Chỉ cần các tế bào lấy từ một phôi khác.
Các nhà nghiên cứu đặt các tế bào cẩn thận trong một khung giàn ba chiều và quan sát. Họ mê mẩn khi chúng bắt đầu giao tiếp và xếp thành hình dạng của phôi chuột vài ngày tuổi.
Zernicka-Goetz, người đứng đầu nhóm đã nói với một người phỏng vấn rằng “Chúng tôi biết rằng các tế bào gốc có tiềm năng rất mạnh mẽ nhưng chúng tôi đã không ngờ rằng chúng có thể tự tổ chức một cách đẹp đẽ, hoàn hảo như vậy”.
Zernicka-Goetz nói rằng phôi tổng hợp của cô ấy có lẽ không thể phát triển thành chuột. Tuy nhiên, chúng là một ý tưởng cho thấy chúng ta sẽ sớm có những động vật có vú được sinh ra mà không cần trứng.
Cô muốn nghiên cứu làm thế nào các tế bào của một phôi thai sớm bắt đầu đảm nhận vai trò chuyên biệt của chúng. Bước tiếp theo, cô cố gắng tạo ra một phôi nhân tạo từ tế bào gốc của con người. Đó là công việc mà cô đang theo đuổi tại Đại học Michigan và Đại học Rockefeller.
Phôi tổng hợp của con người sẽ giúp ích rất nhiều cho các nhà khoa học, cho phép họ tác động sớm vào phôi chẳng hạn như chỉnh sửa gen để nghiên cứu chúng khi chúng phát triển.
Tuy nhiên, việc tạo ra phôi nhân tạo cũng đặt ra những câu hỏi về đạo đức cần phải được giải quyết trước khi có thể tiến hành những bước nghiên cứu sâu hơn.
Nhiều chương trình xây dựng thành phố thông minh đang rơi vào trì hoãn hoặc cắt giảm các mục tiêu để tiết kiệm chi phí đầu tư nhằm nhanh chóng áp dụng vào thực tiễn. Quayside - một dự án mới ở Toronto, được hy vọng sẽ làm thay đổi điều đó bằng cách áp dụng các công nghệ kỹ thuật số mới nhất để tái thiết đô thị. Phòng thí nghiệm Sidewalk của Alphabet, công ty có trụ sở tại thành phố New York, sẽ là đối tác với Chính phủ Canada trong dự án công nghệ cao này.
Một trong những mục tiêu của dự án là đưa ra những quy định về thiết kế, chính sách và công nghệ dựa trên thông tin từ một hệ thống cảm biến rộng lớn có khả năng thu thập dữ liệu về mọi hoạt động trong thành phố, từ chất lượng không khí, mức độ tiếng ồn đến các hoạt động của con người.
Phòng thí nghiệm Sidewalk sẽ tạo quyền truy cập vào phần mềm và hệ thống mà họ tạo ra để các công ty khác cũng có thể cùng xây dựng dịch vụ như cách thiết kế các ứng dụng cho điện thoại di động. Họ cũng dự kiến sẽ giám sát chặt chẽ cơ sở hạ tầng công cộng mặc dù việc này làm dấy lên những lo ngại về quản trị dữ liệu và quyền riêng tư. Để giảm bớt lo lắng này, công ty sẽ kết hợp với cộng đồng và chính quyền địa phương trong điều hành và bảo mật dữ liệu.
Nhiều thành phố khác tại Bắc Mỹ như San Francisco, Denver, Los Angeles và Boston đều sẵn sàng trở thành đối tác của Sidewalk.
Cho đến nay, trí tuệ nhân tạo (AI) chủ yếu vẫn là “thứ xa xỉ” của các công ty công nghệ lớn như Amazon, Baidu, Google và Microsoft, hay một số công ty khởi nghiệp. Đối với nhiều công ty và nhiều lĩnh vực khác của nền kinh tế, các hệ thống AI quá đắt đỏ và khó có thể áp dụng vào thực tiễn.
Vậy giải pháp là gì? Các công cụ machine-learning (học máy) dựa trên nền tảng công nghệ điện toán đám mây đang đưa AI đến gần với cộng đồng hơn. Cho đến nay, Amazon đang điều khiển đám mây AI bằng công cụ bổ trợ AWS. Google cũng đang chinh phục lĩnh vực này bằng TensorFlow, một dạng thư viện AI nguồn mở có thể được sử dụng để xây dựng các phần mềm học máy khác. Gần đây, Google công bố Cloud AutoML, một bộ các hệ thống được “đào tạo”để có thể sử dụng trí tuệ nhân tạo một cách đơn giản hơn.
Hãng Microsoft sở hữu Azure - một nền tảng đám mây được AI hỗ trợ, đang bắt tay với Amazon để tạo ra công nghệ Gluon, một dạng thư viện deep-learning (học sâu) nguồn mở. Gluon sẽ giúp việc xây dựng các mạng lưới thần kinh - một công nghệ then chốt trong AI để có thể bắt chước một cách thô sơ quá trình học hỏi trong bộ não người, trở nên dễ dàng như thiết kế một ứng dụng điện thoại thông minh.
Hiện nay, AI được sử dụng chủ yếu trong ngành công nghệ, nhưng nhiều doanh nghiệp và ngành công nghiệp khác cũng đang nỗ lực tận dụng lợi thế của AI. Nếu áp dụng AI sẽ tạo ra những chuyến biến mạnh mẽ trong các lĩnh vực như y học, chế tạo và năng lượng. Tuy nhiên, hầu hết các công ty thường không đủ nhân lực có khả năng sử dụng đám mây có hỗ trợ AI. Nếu công nghệ đám mây đưa AI tới đời sống, cuộc cách mạng AI thực sự sẽ bùng nổ.
AI rất giỏi xác định đối tượng, chẳng hạn trong một triệu bức ảnh, nó có thể ngay lập tức tìm ra chính xác bức ảnh có người đi bộ đang băng qua đường. Hạn chế của AI là không có khả năng “nghĩ” ra các hình ảnh của người đi bộ. Nếu làm được điều này, nó sẽ có thể tạo ra các bối cảnh thực tế thay vì các bức ảnh tổng hợp, nhờ vậy giúp ích cho quá trình tự học trở nên tốt hơn. Tuy nhiên, đến bây giờ đây vẫn còn là vấn đề phức tạp.
Giải pháp đầu tiên đã được Ian Goodfellow, nghiên cứu sinh tiến sỹ tại trường Đại học Montreal nêu trong một cuộc tranh luận năm 2014. Cách tiếp cận này được gọi là GAN – một mạng lưới tự phát sinh đối kháng gồm hai mạng lưới thần kinh của các mô hình toán học đơn giản hóa não người được củng cố thêm bằng kỹ thuật học máy hiện đại và để chúng đọ sức với nhau trong một trò chơi mèo đuổi chuột kỹ thuật số.
Công nghệ này đã trở thành một trong những tiến bộ hứa hẹn nhất của AI trong thập kỷ qua, có thể giúp máy móc đánh lừa được cả người, ví dụ GAN đã được sử dụng để tạo ra bài phát biểu có âm thanh và hình ảnh ảo như thực (photorealistic fake imagery).
Các nhà nghiên cứu của tập đoàn sản xuất chip Nvidia đã đưa những bức ảnh người nổi tiếng cho một hệ GAN để tạo ra hàng trăm khuôn mặt như thật của những người không tồn tại. Một nhóm nghiên cứu khác đã tạo ra những bức tranh giả như thật giống với những tác phẩm của Van Gogh. Xa hơn nữa, GAN có thể tái tạo các hình ảnh theo nhiều cách khác nhau, ví dụ như tạo ra con đường đầy nắng có tuyết rơi hoặc biến ngựa thành ngựa vằn. Tuy nhiên, kết quả không phải lúc nào cũng hoàn hảo.
GAN tạo ra hình ảnh và âm thanh giống hệt như thật, nên một số chuyên gia cho rằng dường như các hệ GAN bắt đầu hiểu cấu trúc cơ bản của thế giới mà chúng nhìn và nghe thấy. Điều đó có nghĩa là AI có thể đạt tới khả năng tưởng tượng, hay chí ít là khả năng tự hiểu được những gì nó thấy trên thế giới.
Trong cuốn tiểu thuyết khoa học viễn tưởng kinh điển “Bí kíp quá giang vào dải ngân hà”, người ta chỉ cần “lắp” một con cá Babel màu vàng vào tai là có thể lập tức hiểu được mọi ngôn ngữ. Hay trong truyện Doreamon, chỉ cần ăn bánh mì chuyển ngữ là bạn có thể hiểu được tất cả mọi ngôn ngữ trong vũ trụ này. Còn trong thế giới thực, Google vừa tung ra một cặp tai nghe Pixel Buds trị giá 159 USD theo cơ chế: một người đeo tai nghe, còn người kia thì cầm điện thoại. Người đeo tai nghe nói bằng ngôn ngữ của mình, ứng dụng dịch lại lời nói và phát to lên trên điện thoại. Người cầm điện thoại trả lời và được dịch rồi phát qua tai nghe. Cặp tai nghe này kết hợp với điện thoại thông minh Pixel và ứng dụng Google Translate sẽ tạo ra bản dịch theo thời gian thực.
Trên thực tế, Google Translate đã có tính năng trò chuyện. Ứng dụng trên iOS, Android của hãng cho phép hai người nói ngôn ngữ khác nhau có thể trò chuyện. Tuy nhiên, Google Translate cũng có nhiều nhược điểm như tiếng ồn xung quanh có thể khiến cho ứng dụng khó hiểu được những gì hai người đang nói và khó tìm ra thời điểm khi một người ngừng nói và đến lúc bắt đầu dịch.
Pixel Buds khắc phục được những nhược điểm này bởi vì người đeo tai nghe sẽ giữ và ấn một ngón tay lên tai nghe bên phải khi nói chuyện. Tách sự tương tác giữa điện thoại và tai nghe cho phép mỗi người có thể điều khiển được chiếc microphone và giúp người nói duy trì liên lạc mà không phải di chuyển chiếc điện thoại qua lại.
Mặc dù Pixel Buds mới ở phiên bản giá rẻ, không thể trượt vào trong tai như con cá Babel và khó hoạt động tốt với một chiếc điện thoại, nhưng phần cứng Clunky có thể được sửa chữa và nâng cấp hứa hẹn đưa Pixel Buds trở thành công cụ thông dịch giữa các ngôn ngữ theo thời gian thực.
Khí đốt tự nhiên là một trong những nguồn năng lượng chính mà chúng ta đang sử dụng ngày nay. Giá rẻ và có sẵn, nó hiện chiếm hơn 30 phần trăm điện của Hoa Kỳ và 22 phần trăm điện thế giới. Và mặc dù nó sạch hơn than, nhưng nó vẫn là một nguồn phát thải carbon lớn.
Net Power, một nhà máy điện thí điểm ở ngoại ô Houston, trung tâm của ngành công nghiệp hóa dầu và tinh luyện của Mỹ, đang thử nghiệm một công nghệ có thể biến năng lượng sạch từ khí thiên nhiên trở thành hiện thực. Với kế hoạch sản xuất 50 MW, công ty điều hành nhà máy tin rằng họ có thể sản xuất ra nguồn năng lượng rẻ như của các nhà máy khí đốt tự nhiên tiêu chuẩn mà không sản sinh ra khí thải carbon, khắc phục được những nhược điểm như chi phí xây dựng tốn kém của các nhà máy năng lượng hạt nhân và nguồn cung không ổn định của năng lượng tái tạo.
Nhà máy này sẽ dùng khí CO2 siêu tới hạn - ban đầu là khí CO2 được phát thải từ quá trình đốt khí tự nhiên trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao làm quay turbine được chế tạo theo cách đặc biệt. Theo cách đó, khí thải CO2 có thể được “tái chế” một cách liên tục và người ta có thể hút lấy phần còn lại không tái sử dụng được mà không mất nhiều chi phí.
Việc giảm chi phí sản xuất theo phương pháp này còn phụ thuộc vào giá bán CO2. Hiện nay, chủ yếu người ta dùng CO2 để chiết xuất dầu mỏ từ giếng dầu, do đó thị trường tiêu thụ rất hạn chế, đặc biệt không thân thiện với môi trường. Tuy vậy Net Power vẫn hy vọng vào nhu cầu CO2 của ngành sản xuất xi măng, nhựa và các loại vật liệu liên quan đến carbon trong tương lai.
Tuy chưa thể giải quyết được tất cả các vấn đề về khí tự nhiên, đặc biệt là ở khía cạnh khai thác nhưng Net Power là một trong những công nghệ hứa hẹn sẽ giảm mạnh lượng khí thải carbon trong tương lai.
Chứng minh bạn trên 18 tuổi mà không tiết lộ thông tin ngày sinh của bạn trên internet, hoặc bạn có đủ tiền trong ngân hàng để thực hiện giao dịch tài chính mà không tiết lộ số dư tài khoản hay các thông tin bảo mật khác của bạn - Những hình thức bảo mật trực tuyến hoàn hảo hạn chế nguy cơ vi phạm quyền riêng tư hoặc hành vi trộm cắp danh tính, sắp trở thành hiện thực nhờ một công cụ mới - một giao thức mã hóa mới nổi được gọi là “chứng minh không tiết lộ thông tin”. Mặc dù các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu công cụ này nhiều năm qua, nhưng công nghệ này mới chỉ thu hút sự chú ý trong một vài năm gần đây, một phần là do ảnh hưởng ngày càng tăng của các loại tiền điện tử.
Phần lớn tín dụng cho một thuật toán “chứng minh không để lộ thông tin”. Có có dạng Zcash, một loại tiền kỹ thuật số được xuất hiện vào cuối năm 2016. Các nhà phát triển của Zcash đã sử dụng một phương pháp gọi là zk-SNARK (zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge) cho phép người dùng có thể giao dịch ẩn danh.
Phương pháp này thông thường không thể thực hiện ở Bitcoin và hầu hết các hệ thống blockchain công cộng khác, trong đó các giao dịch được hiển thị cho tất cả mọi người. Mặc dù các giao dịch này trên lý thuyết là ẩn danh, nhưng chúng có thể được kết hợp với các dữ liệu khác để theo dõi và thậm chí xác định ra người dùng. Vitalik Buterin, tác giả của Ethereum, mạng lưới blockchain phổ biến thứ hai trên thế giới, đã mô tả zk-SNARK là một “công nghệ thay đổi hoàn toàn luật chơi”. Đối với ngân hàng, đây có thể là một cách để sử dụng blockchains trong hệ thống thanh toán mà không ảnh hưởng đến quyền riêng tư của khách hàng. Năm ngoái, JPMorgan Chase đã bổ sung zk-SNARK vào hệ thống thanh toán dựa trên blockchain của hãng.
Tuy vậy, zk-SNARK vẫn có nhược điểm như tính toán chậm, khá nặng và cần phải “cài đặt tin cậy”, tạo ra một khóa mã hóa có khả năng phá hủy toàn bộ hệ thống nếu nó rơi vào tay kẻ xấu. Nhưng các nhà nghiên cứu đang xem xét các giải pháp thay thế để triển khai các thuật toán chứng minh không lộ thông tin một cách hiệu quả hơn mà không cần tới khóa mã hóa như vậy.
Trong tương lai, các em bé sẽ được cấp những tấm thẻ thông tin DNA khi mới chào đời. Những tấm thẻ này sẽ cung cấp các dự đoán về nguy cơ mắc bệnh tim hoặc ung thư, mức độ dễ nghiện thuốc lá, hoặc thậm chí đưa ra dự báo về mức độ thông minh của đứa trẻ.
Cú đột phá này là nhờ những nghiên cứu di truyền trên quy mô lớn, trong đó, một số nghiên cứu lấy dữ liệu của hơn một triệu người. Những nghiên cứu này chỉ ra rằng các căn bệnh phổ biến nhất cùng với nhiều hành vi và đặc điểm, bao gồm cả trí thông minh, là kết quả của không phải chỉ một hay một vài gene mà là nhiều gene hoạt động kết hợp lại. Sử dụng dữ liệu từ các nghiên cứu di truyền liên tục và có quy mô lớn, các nhà khoa học đã đề xuất ra “các điểm rủi ro đa gene”.
Mặc dù những xét nghiệm DNA mới đưa ra tầm suất, chứ chưa phải chẩn đoán, nhưng chúng có thể rất hữu ích cho y học. Ví dụ, nếu một người phụ nữ được dự đoán có nguy cơ bị ung thư vú cao sẽ cần phải chụp X quang vú thường xuyên hơn, còn những người được dự đoán nguy cơ thấp thì không cần chụp thường xuyên. Các công ty dược phẩm cũng có thể sử dụng những chỉ số dự đoán này trong các thử nghiệm lâm sàng về thuốc phòng ngừa cho những căn bệnh như bệnh Alzheimer hoặc bệnh tim. Bằng cách chọn các tình nguyện viên được dự đoán có nguy cơ bị bệnh cao, họ có thể kiểm tra chính xác hơn mức độ hiệu quả của thuốc.
Tuy nhiên, vẫn còn một số lo ngại về những dự đoán cũng như các chỉ số đa gene, ví dụ như mức độ chính xác của các dự đoán cũng như cách sử dụng thông tin từ các chỉ số đa gene này trong quá trình nuôi dưỡng và giáo dục đứa trẻ.
Triển vọng tạo ra các máy tính lượng tử siêu mạnh thế hệ mới luôn đi kèm với một bài toán hóc búa. Đó là, những chiếc máy tính này sẽ có năng lực tính toán siêu việt hơn rất nhiều so với chiếc máy tính hiện tại, nhưng cho tới giờ chúng ta vẫn chưa thể mường tượng được sẽ sử dụng siêu năng lực đó như thế nào?
Một khả năng dễ xảy ra và hấp dẫn đó là thiết kế chính xác các phân tử.
Các nhà hóa học đã mường tượng ra các protein mới cho các loại thuốc hiệu quả hơn, các chất điện giải mới cho pin tốt hơn, các hợp chất có thể biến ánh sáng mặt trời trực tiếp thành nhiên liệu lỏng và các tế bào năng lượng mặt trời hiệu quả hơn nhiều. Tuy nhiên, họ chưa thể tạo ra những thứ này bởi vì rất khó dựng mô hình các phân tử trên một máy tính cổ điển. Thử mô phỏng hành vi của các electron trong ngay cả một phân tử tương đối đơn giản, bạn sẽ gặp phải những phức hợp vượt xa năng lực tính toán của các máy tính ngày nay.
Nhưng đó không còn là bài toán khó đối với các máy tính lượng tử, những chiếc máy sử dụng “qubit” thay vì có các bit đại diện cho số 1 và 0. Gần đây, các nhà nghiên cứu IBM đã sử dụng một máy tính lượng tử với bảy qubit để dựng mô hình một phân tử nhỏ được tạo thành từ ba nguyên tử.
Nếu các nhà khoa học chế tạo ra những chiếc máy tính lượng tử với nhiều qubit hơn, họ có thể mô phỏng chính xác các phân tử lớn cũng như các thuật toán lượng tử tốt hơn.
Trên đây là 10 đột phá công nghệ 2018 trích trên tạp chí MIT Technology Review. Và chúng ta cùng chờ xem nó sẽ tác động như thế nào đến cuộc sống con người trong những năm tiếp theo nhé.
Hotline: 0979 466 469