NHỮNG THÀNH TỰU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ NỔI BẬT TRONG NĂM 2015

By Vincent Phạm

Thế kỷ 21 đã chứng kiến những thành tựu đáng kể và những bước tiến phức tạp trong công nghệ, với việc thay đổi có tốc độ theo cấp số nhân, năm 2015 vừa qua có lẽ là năm có nhiều sự việc đáng nhớ nhất. Trước thềm năm mới, chúng ta hãy cùng nhìn lại những thành tựu khoa học công nghệ quan trọng và hữu ích nhất năm 2015.
Các thành tựu từ phòng lab
Đã hơn một thế kỷ trôi qua kể từ khi Einstein mặc nhiên công nhận thuộc tính nhị nguyên sóng/hạt của ánh sáng, nhưng mãi đến đầu năm 2015 nó mới được trực tiếp quan sát bởi các nhà nghiên cứu EPFL (Trường Đại học Bách khoa Liên bang Lausanne, Thụy Sĩ), họ đã ghi nhận lại hiện tượng bằng một kỹ thuật ghi hình điện tử tinh vi.

Ảnh chụp sóng và hạt ánh sáng.

Trên khắp Đại Tây Dương, các nhà địa hóa học đã phát hiện rằng sự sống trên Trái Đất đã xuất hiện từ hàng trăm triệu năm trước, sớm hơn nhiều so với chúng ta nghĩ ban đầu. Các kỹ sư tìm được cách tạo vật thể 3 chiều từ chất liệu graphene (vật liệu carbon có hình dạng mạng lưới lục giác nối kết các nguyên tố carbon giống tổ ong và có độ dày của một nguyên tử carbon). Hồi tháng 9, các nhà vật lý thì thiết lập một kỷ lục về khoảng cách viễn tải lượng tử qua sợi quang.
Hãng xe Audi gây nhiều chú ý với việc chế tạo diesel tổng hợp từ nước và CO2. Các nhà nghiên cứu tại UAB (Đại học Tự động hóa Barcelona, Tây Ban Nha) cũng gây xôn xao không kém với việc tạo ra lỗ sâu (wormhole) thử nghiệm đầu tiên và có thể kết nối 2 vùng không từ tính.

Lỗ sâu từ tính.

Tuy nhiên thành tựu kỳ lạ nhất mà phòng lab tạo ra trong 2015 có lẽ là việc các nhà khoa học có thể đảo ngược quá trình của một quả trứng luộc, hay ít nhất là phần lòng trắng của nó; tuy nhiên mục đích của việc này là trình diễn một kỹ thuật khôi phục các protein phân tử có giá trị một cách nhanh chóng và rẻ tiền, có ứng dụng quan trọng trong sinh hóa. Mặc khác, một nhóm các nhà khoa học tại Đại học Bang Oregon đã lai được một loại rong biển có vị như thịt xông khói khi chiên, tin tốt cho các bạn yêu thịt đây.
Các thành tựu về bộ não
Dù khả năng lập bản đồ não người là rất ít, thậm chí còn không chắc nó có khả thi hay không, thì con người đã có những bước tiến quan trọng trong việc hiểu và giả lập sự phức tạp của não trong năm 2015. Ví dụ như việc phát triển một công cụ ghi hình ảnh não có thể quan sát được mọi tế bào não cũng như các thành phần tế bào do Trường Y dược Đại học Boston và Đại học Harvard thực hiện.

Bộ não phức tạp giờ đây có thể được nghiên cứu sâu hơn nhờ kỹ thuật hình ảnh mới.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Bang Ohio đã ‘nuôi’ được một mẫu não người gần như hoàn chỉnh có kích thước và cấu trúc tương tự với thai nhi 5 tuần tuổi. Một đội ngũ nghiên cứu tại Đại học Leeds ở Anh và Bệnh viện Mount Sinai ở Toronto đã thí nghiệm thành công phương pháp tăng trí thông minh qua gen (mới thử nghiệm trên chuột thôi nhé), các nhà khoa học tại Đại học California đã thành công trong phương pháp định hướng lại sóng não giúp người bị liệt có thể đi lại được; cùng rất nhiều phương pháp tiếp cận mới trong việc chống lại các rối loạn nhận thức như bệnh Alzheimer được thử nghiệm trên toàn thế giới.

Chuột được biến đổi gen thể hiện khả năng học hỏi nhanh hơn.

50 năm sau Định luật Moore được hình thành, đã có nhiều tiến bộ trong việc sử dụng và phát triển sức mạnh máy tính, bảo đảm cho lĩnh vực này sẽ tiếp tục được đẩy mạnh theo cấp số nhân, bao gồm việc sử dụng memristor (điện trở nhớ – công nghệ được phát triển như một thay thế tiềm năng cho flash và DRAM) để tạo ra những máy tính tiến bộ có thể hoạt động như não người. Mới vài tuần trước cũng đã có thông tin về con chip máy tính đầu tiên chạy năng lượng sinh học được thực hiện thành công tại Columbia Engineering. Mục tiêu mà con người hằng mong mỏi – máy tính lượng tử có thể sử dụng trong thực tế cũng đạt được nhiều bước tiến như chip xử lý photon, ổ cứng lượng tử và cổng logic lượng tử bằng silicon.
Tiến xa vào vũ trụ
Năm 2015 chứng kiến nhiều thành tựu vĩ đại trong công cuộc khám phá không gian, nhưng có lẽ sự kiện đáng nhớ nhất của năm là chúng ta được ngắm những hình ảnh rõ, đẹp và vô giá của hành tinh lùn Sao Diêm Vương và mặt trăng của nó do tàu thăm dò New Horizon gửi về gửi cách đây 3 tỷ dặm.

Lần đầu tiên con người có thể ngắm hình ảnh Sao Diêm Vương rõ nét thế này.

Một số mốc kỷ niệm khám phá vũ trụ quan trọng cũng diễn ra trong năm 2015 như kỷ niệm 25 năm Kính viễn vọng không gian Hubble của NASA được phóng, và kỷ niệm 50 năm ngày con người đặt bước chân đầu tiên ra ngoài vũ trụ.

Tinh vân Orion, một trong những hình ảnh đẹp do Hubble chụp lại.

Nhưng sự kiện to nhất năm cũng là một thứ to nhất trong vũ trụ – một cấu trúc khổng lồ gồm 9 vụ nổ tia gamma tạo thành một vòng hình vỏ ốc cách chúng ta 7 tỷ năm ánh sáng và có kích thước 5 tỷ năm ánh sáng được phát hiện.

Hình ảnh cho thấy kiến trúc khổng lồ rộng 5 tỷ năm ánh với, các điểm sáng là 9 vụ nổ tia gamma cũng chính là 9 thiên hà.

Trong một khoảng cách gần hành tinh quê hương của chúng ta hơn thì thời đại cho các chuyến bay vũ trụ giá rẻ đã bắt đầu với việc phóng và hạ cánh thành công tên lửa Falcon 9 của SpaceX hồi tháng 12.
In ấn một tương lai khác biệt
Dù kỹ thuật in 3D đã tiến xa khỏi cái thời in đồ chơi rẻ tiền bằng nhựa, năm 2015 mới thực sự chứng kiếm tiềm năng thực thụ của nó như một quá trình trong ngành công nghiệp. Có lẽ miêu tả là “gia công bổ sung” (additive manufacturing) thì sẽ chính xác hơn trong ngữ cảnh này. Chúng ta đã chứng kiến quá trình thực hiện in 3D này tạo ra được động cơ phản lực, một phần động cơ phản lực được FAA phê duyệt, một phương tiện trên không không người lái có thể đạt tốc độ 240km/giờ. Cùng rất nhiều phần cơ thể đa dạng thể thay thế từ xương ức và khung xương sườn bằng titan, răng, tóc, nhà ở, gạch và xe hơi,… bạn hình dung được công nghệ này có thể vươn xa tới mức nào chưa?

Động cơ phản lực được chế tạo bằng phương pháp in 3D.

Chúng tôi cho rằng sản phẩm đáng kinh ngạc và đáng chú ý nhất được sản xuất bằng công nghệ in 3D là Mushtari – một thiết bị đeo trên người có thể quang hợp nhờ có vi khuẩn sống, chúng được thiết kế để có thể sản sinh ra đường và nhiên liệu sinh học khi tiếp xúc với ánh sáng. Lý tưởng cho các chuyến du hành vũ trụ lâu ngày, sản phẩm mặc lên người này sẽ đóng vai trò như một hệ cơ quan để ăn sinh khối, hấp thụ chất dinh dưỡng và thải chất thải.

Mushtari.

Sự tiến hóa của robot
Có lẽ thông tin ‘sởn gai ốc’ nhất trong lĩnh vực robot năm nay là đến từ Đại học Cambridge, nơi các nhà nghiên cứu đã chế tạo một robot người mẹ có thể tự tạo con của nó, không chỉ vậy, nó còn có thể bắt chước quá trình chọn lọc tự nhiên để tạo ra những đứa con tốt hơn những lần tiếp theo.

Robot ‘người mẹ’.

Dù tin trên có thể dấy lên lo ngại cho nhiều người, việc những robot tiên tiến nhất thế giới vẫn còn phải khổ sở để mở được cửa tại vòng chung kết DARPA Robotics Challenge (cuộc thi nhằm phát triển robot có thể làm những công việc phức tạp và nguy hiểm) cho thấy chúng ta vẫn còn nhiều việc phải làm trước khi ngày tận thế robot diễn ra – dù viễn cảnh đó cũng không phải không có khả năng. Khi mới tháng 7/2015 đã có hơn 1000 nhà nghiên cứu robot và trí tuệ nhân tạo kêu gọi Liên Hiệp Quốc cấm việc nghiên cứu và phát triển vũ khí AI.
Chúng ta cũng chứng kiến sự bắt đầu thành hình của AI ở một môi trường khác khá ngạc nhiên – tiềm năng sáng tạo của robot như là họa sĩ, nhạc sĩ, kiến trúc sư, người kể chuyện,…
Năng lượng cao
Trong năm 2015, năng lượng tái tạo được (mặt trời, gió, nhiên liệu sinh học) đã vượt qua than trong cơ cấu năng lượng của Anh. Thành phố Portland, Mỹ đã lắp đặt các ống nước để tự sản xuất điện. Các nhà khoa học tại Viện Max Planck, Đức đã xây dựng hoàn tất Wendelstein 7-x, một lò phản ứng nhiệt hạch dạng Stellarator giúp loài người tiến một bước gần hơn với năng lượng hạt nhân.

Wendelstein 7-x.

Bên cạnh đó, lĩnh vực năng lượng mặt trời với vật liệu Perovskite giá rẻ tiếp tục được cải tiến. Những đổi mới trong lĩnh vực dự trữ năng lượng cũng rất đáng được quan tâm với hệ thống trữ năng lượng cho nhà ở của Tesla, lấy năng lượng mặt trời vào ban ngày và sử dụng vào ban đêm. Hãng xe Daimler và Nissan tái sử dụng các pin trữ điện cho xe hơi điện để chế tạo các thiết bị trữ điện khác. Lĩnh vực năng lượng mặt trời và nhiều công nghệ pin mới nhiều tiềm năng cũng được chú ý như pin lithium-air, pin sạc dòng và siêu tụ điện lai có mật độ điện dung rất lớn.

PowerWall – thiết bị trữ năng lượng cho nhà ở.

Một số kỷ lục
Cuối cùng, hãy nhìn lại một số kỷ lục về khoa học công nghệ bị phá vỡ mà năm 2015 chứng kiến.
Bóng đèn mỏng nhất thế giới được tạo bằng siêu vật liệu graphene.

Với độ dày chỉ bằng 1 nguyên tử, ánh sáng nó phát ra có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Hình ảnh thiên văn lớn nhất về dải ngân hà Milky Way 46 triệu pixel.

Hình ảnh lớn tới mức phải dùng một công cụ online mới xem rõ hết được.

Trung Quốc chế tạo robot 4 chân đi 83 dặm trong 54 giờ.

Robot 4 chân XingHe No.1.

Tàu đệm từ Nhật Bản đạt vận tốc 603km/giờ.

Nhật Bản liên tiếp lập kỷ lục về tốc độ tàu của họ.

Xe điện của sinh viên trường Đại học Stuttgart đạt vận tốc 100km/giờ trong 1.779 giây.

Chiếc xe đạt vận tốc 100km/giờ gần như ngay khi xuất phát.

Vận động viên Canada lập kỷ lục đạt vận tốc 137.9 km/giờ bằng phương tiện chạy sức người.

Vật màu trắng trong hình là AeroVelo, phương tiện chạy sức người giúp lập nên kỷ lục.

Dĩ nhiên, chúng tôi chỉ đề cập mỗi chút ít về các thành tựu trong bài viết này mà thôi. Với những bước tiến trong năm 2015, chúng tôi rất mong chờ những điều lớn lao mà năm 2016 sẽ mang lại. Rất cảm ơn bạn đọc gần xa đã ủng hộ chúng tôi trong năm qua, chúc các bạn một năm mới vui vẻ và nhiều thành công nhé!

Theo Gizmag