۱۰ تکنولوژی برتر در آینده/

۱۰ تکنولوژی برتر در آینده/

مقاله از مهندس حسین جمالی
مدرس دانشگاه
کارشناس ارشد مدیریت فناوری اطلاعات وارتباطات
دانشجوی رشته حقوق قضایی
از دیارگیل و دیلم سیاهکل
گیلان
ایران

بنام خالق یکتا

احتمالاً تا به حال چیزهایی در مورد کریسپر، کوانتوم، گرافن، گرد و غبار دیجیتال، دوقلوی دیجیتالی، متاورس و غیره شنیده‌اید. شاید قبلاً مطالبی در مورد این تکنولوژی‌ها خوانده و یا حتی آن‌ها را به چشم دیده باشید. شما در خانه یا محل کار درباره‌ی این تکنولوژی‌ها صحبت کرده‌اید و حالا همکاران شما برای پرسیدن سوالاتی در حیطه فناوری‌های آینده، دائماً به سراغ‌تان خواهند آمد.
تکنولوژی دائماً در حال تغییر کردن است، بنابراین دانش ما نیز باید به طور مداوم مدیریت و بروز شود. من در مقاله‌ی امروز یک لیست از ۱۰ تکنولوژی برتر آینده را برای شما فراهم آورده‌ام که مطمئناً بعدها سروصدای زیادی خواهند کرد.
1. پروجکشن‌های لیتوگرافی دو فوتونی
چاپ سه بعدی یک راهکار برای حل مشکلات است اما در دهه گذشته نتواسته مخاطب مورد نظر خودش را پیدا کند. چاپگرهای سه بعدی هنوز برای مردم عادی گران هستند و برای شرکت‌های بزرگ تولیدی، به اندازه کافی سریع و پیشرفته به شمار نمی‌آیند.
این مسئله ممکن است در چند سال آینده تغییر کند. محققان روشی را توسعه داده‌اند که در آن با استفاده از لیزر، میلیون‌ها نقطه به طور همزمان شکل سه بعدی پیدا خواهند کرد. این روش دیگر مانند روش‌های قدیمی روی چاپ یک نقطه در هر لحظه تمرکز ندارد. آن‌ها در برندسازی ضعیف عمل کردند و اسم آن را پروجکشن‌های لیتوگرافی دو فوتونی یا به اختصار FP-TPL گذاشته‌اند. برای اینکه FP-TPL را بهتر درک کنید، بیایید تصور کنیم که می‌خواهیم به جای استفاده از یک سوزن، از میلیون‌ها سوزن گرمادیده برای ذوب کردن استراتژیک یک قطعه موم استفاده کنیم. چاپ کردن ساختارهای بسیار کوچک با استفاده از این روش بسیار سریع‌تر انجام خواهند گرفت. این روش روی کیفیت چیزهای چاپ شده تاثیر منفی نخواهد داشت.
چگونه دنیا را متحول خواهد کرد؟
تیم‌هایی که تا به حال روی این نوآوری مشغول به کار بودند، معمولاً روی ساخت قطعات الکترونیکی منعطف و میکرو-اپتیک‌ها تمرکز داشته‌اند. با اکتشافات سریعی که در زمینه مواد (چه مایع و چه جامد) صورت گرفته، محققان بر این باورند که در آینده می‌توانیم سازه‌های کوچک اما حیرت‌انگیزی را خلق کنیم. اگر بتوان کیفیت را در مقیاس‌های بالاتر کنترل کرد، به راحتی می‌توانیم از این تکنولوژی برای ساخت نانوربات‌های مرتبط با مراقبت‌های بهداشتی استفاده کنیم؛ نانوربات‌هایی که به درمان بسیاری از بیماری‌ها در سطح مولکولی کمک خواهند کرد.
2. LiFi
۳. هدف این تکنولوژی، استفاده از نور برای انتقال اطلاعات از مکان A به مکان B است. این تکنولوژی با کدنویسی داده‌های دیجیتالی و روشن خاموش کردن لامپ‌های LED کار می‌کند. نور ارسالی به سمت گیرنده رفته و داده‌ها را به فرکانس‌های رادیویی (WiFi، 4G، 5G، …) رمزگشایی و ترجمه می‌کند.
استفاده از این روش مزایای زیادی را به همراه خواهد داشت. سرعت انتقال اطلاعات با استفاده از نور بسیار بالا خواهد رفت. اگر از نور برای انتقال استفاده کنیم، از لحاظ تئوری می‌توانیم اطلاعاتی تا سقف ۱۰۰ گیگابیت بر ثانیه را منتقل کنیم. این یعنی ما می‌توانیم کارهای خود را ۵ برابر سریعتر از 5G انجام دهیم. با بالاتر رفتن لامپ‌های LED در اطراف ما، نقاط دسترسی برای دریافت این داده‌ها بیشتر خواهد شد. امواج‌های نوری را می‌توان پایه‌های تکنولوژی LiFi دانست اما این امواج نمی‌توانند از دیوار عبور کنند. خطر هک شدن با این روش نیز خیلی کمتر از WiFi است.
برای استفاده کردن از LiFi باید به منبع نور نزدیک باشید، بنابراین محدوده آن بسیار کوچک خواهد بود. از سوی دیگر وجود نورهای طبیعی در اطراف ما می‌تواند باعث تداخل در این نورها شود.
چگونه دنیا را متحول خواهد کرد؟
این تکنولوژی در ۵ سال گذشته سروصدا کرده و بسیار درخشیده است. اندازه و قیمت گیرنده‌های نوری، یکی از موانع موجود در استفاده‌ی عمومی از این تکنولوژی است. بنابراین تمرکز کلیدی در استفاده از این تکنولوژی بیشتر روی بیمارستان‌ها، هواپیماها، عملیات‌های نظامی و سایر مواردی است که توسط هک شدن یا تداخلات الکترومغناطیسی تهدید می‌شوند.
محققان در صورت دموکراتیزه شدن بیشتر این تکنولوژی، می‌خواهند برای ارتباط برقرار کردن با ماشین‌های هوشمند نیز از آن استفاده کنند. استفاده در زیردریایی‌های بدون سرنشین و سرویس‌دهی به شهروندان نیز در دستور کار آن‌ها قرار دارد.
3. آجرهای ذخیره‌کننده انرژی
ما قرن‌هاست که از آجرها برای ساخت و ساز استفاده می‌کنیم. حالا محققان با استفاده از یک روش، موفق به ذخیره انرژی در این آجرها شده‌اند. این پروسه به دو دلیلِ متخلخل بودن آجر و وجود هَمِاتیت در آن صورت می‌گیرد. هماتیت همان ماده‌ای است که باعث قرمز شدن آجرها می‌شود. برای ذخیره‌سازی و آزاد کردن انرژی این آجرها، محققان آن‌ها را تا ۱۶۰ درجه حرارت داده و سطح آن‌ها را با اسیدکلریدریک تبخیر می‌کنند. اسیدکلریدریک استفاده شده در این مرحله با یک ترکیب آلی به نام EDOT ترکیب شده است. وقتی این ترکیب با هماتیت تماس پیدا کند، یک واکنش شیمیایی رخ می‌دهد که باعث به وجود آمدن یک پوشش نانوالیاف پلاستیکی جدید به نام PEDOT می‌شود. این پلیمر در سطح متخلخل آجر حبس شده و یک لایه‌ی پیوسته و رسانای الکتریکی را در هر دو سمت آجر تشکیل می‌دهد. حالا ساختمان می‌تواند به عنوان یک اسفنج یونی برای ذخیره و هدایت الکتریسیته عمل کند.
مقدار انرژی ذخیره شده در این آجرها هنوز کم است، اما همین مقدار کم هم می‌تواند موفقیت این ایده را ثابت کند. ما با ۶۰ آجر می‌توانیم یک لامپ کوچک را به مدت ۵۰ دقیقه روشن نگه داریم. شاید این مقدار برای شما ناچیز به نظر برسد اما باید بدانید که این آجرها هر ۱۳ دقیقه دوباره شارژ می‌شوند. این فناوری طول عمر بسیار بالایی دارد زیرا پس از ۱۰ هزار دوره‌ی ذخیره و آزادسازی، آجرها هنوز ۹۰ درصد از ظرفیت اولیه خود را حفظ می‌کنند.
چگونه دنیا را متحول خواهد کرد؟
مزیت اصلی این تکنولوژی زمانی به کار می‌رود که در خانه‌ای مجهز به پنل‌های خورشیدی استفاده شود. سپس آجرها می‌توانند الکتریسیته‌ی بلااستفاده را ذخیره کرده و این انرژی تجدیدپذیر را جبران کنند. با استفاده از این تکنولوژی، خانه‌های ما از لحاظ انرژی خودکفا شده و وابستگی‌های کمتری به کابل‌های برق یا باتری‌های لیتیومی خواهیم داشت. در حال حاضر مذاکراتی با چندین شرکت در اروپا و آمریکا صورت گرفته تا این تکنولوژی را وارد تجارت کنند. آن‌ها می‌خواهند ظرفیت انرژی در نسل بعدی آجرها را تا ۵۰ درصد افزایش دهند.
4. زنبورهای رباتیک
همانطور که همه می‌دانیم، آب و هوا در چند دهه گذشته بسیار تغییر کرده است. این مسئله باعث از بین رفتن زنبورها خواهد شد. ما برای بدست آوردن غذا و زنده ماندن به زنبورها احتیاج داریم. مسئولیت مهم گرده افشانی به عهده زنبورهاست. آیا برای نجات زنبورها می‌خواهیم تغییرات آب و هوایی را متوقف کنیم؟ مشخصا انسان‌ها چنین کاری نخواهند کرد. Walmart می‌خواهد زنبورهای رباتیک را جایگزین زنبورهای واقعی کند. این زنبورهای رباتیک می‌توانند دقیقا مانند زنبورهای واقعی گرده افشانی کنند.
جزئیات اندکی در مورد این تکنولوژی وجود دارد اما محققان حدس می‌زنند که این زنبورها عمل گرده افشانی را با کمک موهای اسب متصل به یک پهپاد بسیار کوچک انجام می‌دهند. این موها با یک ژل یونی پوشیده شده‌اند و گرده‌ها را از گلی به گل دیگر منتقل می‌کنند. محققان دانشگاه هاروارد مدت‌هاست که با استفاده از همین تکنیک‌ها مشغول کار بر روی «RoboBees» هستند. Walmart طیف گسترده‌ای از حسگرها، دوربین‌ها و هوش مصنوعی را برای شناسایی و گرده افشانی محصولات مورد نظر به کار گرفته است.
چگونه دنیا را متحول خواهد کرد؟
اگر هزینه‌های استفاده از این تکنولوژی همچنان کاهش پیدا کند، در سال‌های آینده شاهد گرده افشانی حشرات اتوماتیک در مزارع خواهیم بود. این تکنولوژی می‌تواند زندگی هزاران کشاورز را نجات داده و سلامت محصولات آن‌ها را تضمین کند.
با این حال من کمی با این موضوع مشکل دارم. کشاورزان کوچک هرگز نمی‌توانند از عهده خریداری چنین زنبورهای رباتیکی برآیند. در ضمن ما نمی‌دانیم که این زنبورها به طور کلی چه تاثیری در دنیای درون و بیرون مزرعه خواهند داشت. به همین دلیل بهتر نیست زنبورهای واقعی را زودتر نجات دهیم؟
5. تکنولوژی شبکه‌های عصبی پویای بدون نام
شبکه عصبی از لایه‌های مخفی برای تجزیه اطلاعات (تصاویر ورودی، صدا، ویدیوها و غیره) به بخش‌های کوچک و قابل فهم استفاده می‌کند. این کار به کامپیوتر اجازه می‌دهد تا اطلاعاتی را در مورد ماهیت ورودی مذکور بدست آورد. این موضوع به کمک مجموعه گسترده‌ای از داده‌های آموزشی و مدل‌های ریاضی صورت می‌گیرد. این تکنولوژی درست مانند مغز ما عمل می‌کند، به همین خاطر چنین اسمی را برای آن انتخاب کرده‌اند. این مسئله خیلی چیز جدیدی نیست، اما علم داده همیشه به دنبال روش‌های سریع‌تر و کارآمدتر برای استفاده از شبکه‌های عصبی در اینترنت اشیاست.
اختراع ۱۰۴۱۰۱۱۷ روشی برای ذخیره داده‌های آموزشی و مدل‌های ریاضی را در لایه‌های پنهان شبکه پیشنهاد می‌دهد. این اطلاعات ذخیره شده یک کتابخانه را تشکیل می‌دهند که می‌توان از آن برای آموزش یک دستگاه دیگر استفاده کرد. این موضوع ما را خیلی به نحوه‌ی عملکرد مغز نزدیک خواهد کرد.
چگونه جهان را متحول خواهد کرد؟
این تکنولوژی منابع رایانشی مورد نیاز CPU را کاهش داده و هزینه‌های مراکز داده را پایین می‌آورد. حتی می‌تواند هزینه‌های زیست محیطی این مراکز را نیز کاهش دهد. اگر سرعت، دقت و مصرف برق این شبکه‌های عصبی را بهینه‌سازی کنیم، شاهد بهبود اوضاع در حیطه‌های نظارت، ماشین‌های خودران، هواپیماهای بدون سرنشین، واقعیت افزوده و مجازی، آنالیز صوتی، اینترنت اشیا و غیره خواهیم بود.
6. سوخت آب دریا
وقتی از انرژی صحبت می‌کنیم، دریا یک منبع بسیار بزرگ است. طبق تحقیقات انجام شده، به زودی می‌توان از آب دریا به عنوان سوخت مناسب برای کشتی‌ها استفاده کرد.
این فرآیند از یک کاتالیزور کاربید مولیبدن پتاسیمی برای استخراج کردن دی اکسید کربن از آب دریا و تبدیل آن به مونوکسید کربن استفاده می‌کند. این تبدیل با کمک واکنش معکوس تغییر آب و گاز صورت می‌گیرد. مونوکسید کربن از طریق سنتز فیشر-تروپس می‌تواند به هیدروکربن تبدیل شود. سپس کشتی‌ها می‌توانند به جای حمل سوخت‌های قدیمی از این هیدروکربن‌ها استفاده کنند.
چگونه دنیا را متحول خواهد کرد؟
امروزه سوخت استفاده شده در کشتی‌ها بسیار آلوده‌کننده است. تبدیل دی اکسید کربن به مواد شیمیایی یا سوخت‌های با ارزش افزوده می‌تواند گازهای گلخانه‌ای آن‌ها را به طرز چشمگیری در درازمدت کاهش دهد.
اگرچه قبل از استفاده از این روش باید به چند مسئله رسیدگی کرد. غلظت دی اکسید کربن در هر لیتر از آب دریا حدود ۱۰۰ میلی‌گرم است. بنابراین برای تامین کردن نیروی یک کشتی تفریحی به مدت یک هفته، ما به چیزی حدود ۴۵ میلیون متر مکعب آب نیاز داریم. هرچه بیشتر از این آب استفاده کنیم، زندگی‌های دریایی بیشتری را از زنجیره غذایی حذف خواهیم کرد. در ضمن شما حتی با این روش نیز کربن را وارد هوا خواهید کرد.
7. آب ۲۰ دقیقه‌ای
این دستور بیشتر برای کشورهای در حال توسعه کاربرد دارد. این روش می‌تواند جان ۳۰ هزار کودکی را نجات دهد که هر ساله در سراسر جهان به دلیل بیماری‌هایی مثل وبا، تیفوئید و هپاتیت جان خود را از دست می‌دهند. این مسئله به ۲.۲ میلیارد آدمی که سیستم تصفیه فاضلاب ندارند هم کمک خواهد کرد.
برخلاف سایر نوآوری‌های ذکر شده در مقاله، به سختی می‌توان از این مورد اشکال گرفت. بسیار ارزان قیمت است. مقدار نقره‌ای که در نانوسیم‌ها بکار گرفته شده، بسیار ناچیز بوده و برق مورد نیاز را هم می‌توان به راحتی با یک پنل خورشیدی کوچک یا چند باتری ماشین ۱۲ ولتی تامین کرد. فیلتر باعث کشته شدن باکتری‌ها می‌شود، بنابراین می‌تواند دارای منافذ بزرگ‌تری باشد تا آب با سرعت بیشتری از آن عبور کند. اگر بخواهم دقیق بگویم، این روش ۸۰ هزار بار سریع‌تر از فیلترهای معمولی موجود در بازار است.
8. اثبات دانش صفر
دانشمندان کامپیوتر مشغول تکمیل کردن یک ابزار رمزنگاری هستند که با کمک آن می‌توانیم یک چیز را بدون افشا شدن اطلاعات اثبات کنیم. شاید به نظر شما باورکردنی نباشد، اما مطمئناً غیرممکن نیست.
بگذارید با یک مثال ساده این مفهوم را توضیح دهم. فکر کنید مردی به نام جان، یک دوست نابینا به نام جین دارد. جان دو سنگ مرمر با رنگ‌های مختلف دارد اما شکل و اندازه آن‌ها یکسان است. جین دو سنگ مرمر را پشت خودش مخفی می‌کند و یکی از آن‌ها را به جان نشان می‌دهد. سپس دوباره این کار را انجام می‌دهد. او یا سنگ را تغییر داده و یا همان قبلی را به جان نشان می‌دهد و از او می‌پرسد که آیا این سنگ همان سنگ قبلی بوده یا نه. اگر جان یکسان بودن یا نبودن آن‌ها را حدس بزند، هنوز ۵۰ درصد احتمال شانسی انتخاب کردن دارد. به همین دلیل جین بارها این کار را انجام می‌دهد. از آنجایی که جان می‌تواند رنگ سنگ‌ها را ببیند، هر بار درست جواب خواهد داد و احتمال شانسی جواب دادن او کاهش پیدا می‌کند. حالا جین می‌داند که جان سنگ مرمر اصلی (و رنگ آن) را می‌داند، بدون اینکه حتی خودش (جین) از رنگ هر یک از آن‌ها با خبر باشد. به این اثبات دانش صفر گفته می‌شود.
چگونه دنیا را متحول خواهد کرد؟
از این تکنولوژی می‌توان در بخش‌های جالبی استفاده کرد. مثلاً یک برنامه‌ی پرداختی می‌تواند بدون دانستن مقدار مبلغ، احتمال موفق بودن تراکنش را با چک کردن حساب شما بررسی کند. ما با این روش حتی می‌توانیم یک شخص را بدون دانستن روز تولد او شناسایی کنیم. ما با آن می‌توانیم یک تراکنش رمزارز را بدون فاش شدن مقدار آن اثبات کنیم.
9. YOLOv5
تشخیص real-time آبجکت‌ها یک روش برای تعیین آبجکت‌ها از ویدیو است. این تکنولوژی به عنوان یک زیربنا در بیشتر فناوری‌های آینده به کار گرفته شده است؛ از ماشین‌های خودران تسلا گرفته تا فروشگاه‌های بدون صندوق‌دار در آمازون. مدل‌های YOLO به برخی از پرکاربردترین و مشهورترین مدل‌های تشخیص و برچسب‌گذاری آبجکت‌ها اشاره دارد.
آخرین نسخه (V5) از این مدل به چند دلیل ارزش نام برده شدن در این لیست را دارد. با فریمورک PyTorch نوشته شده که همین باعث ساده‌تر شدن روند توسعه آن در موبایل‌ها خواهد شد. بسیار سریع است و می‌تواند دقت خودش را کاملاً حفظ کند. YOLOv5 تقریباً ۹۰ درصد از YOLOv4 کوچک‌تر است و به همین دلیل بهتر روی موبایل‌ها پیاده‌سازی خواهد شد.
چگونه دنیا را متحول خواهد کرد؟
این نوآوری بسیار اهمیت دارد چون نویدبخش آینده‌ای است که در آن می‌توانیم آنالیزهایی را در آنِ واحد انجام دهیم. ما به کمک آن می‌توانیم ویدیوها را ۱۴۰ بار در ثانیه تشخیص داده و برچسب‌گذاری کنیم. نسخه‌های قبلی برای رسیدن به ۱۰ فریم بر ثانیه تلاش می‌کردند اما این نسخه ۱۴۰ فریم بر ثانیه است. با چنین سرعتی می‌توانید از هوش مصنوعی در ویدیوها استفاده کنید. بکار گرفتن این تکنولوژی در ماشین‌های خودران باعث تشخیص فوری موانع و کاهش احتمال تصادفات خواهد شد.
10. چاپ ۴ بعدی
شاید اسم چاپگرهای ۴ بعدی برای شما کمی گیج‌کننده باشد. منظورم از ۴ بعدی این نیست که بشر توانسته به بعد چهارم دسترسی پیدا کند. یک محصول چاپ شده به روش ۴ بعدی، یک شی چاپ شده ۳ بعدی است که در صورت اعمال یک محرک خاص می‌تواند خصوصیات خودش را تغییر دهد. بنابراین بعد چهارم، زمان مورد نیاز برای مرتبط بودن محرک در نظر گرفته می‌شود.
چالش اصلی ما در این تکنولوژی، پیدا کردن مواد هوشمندی است که بتوان در همه زمینه‌ها از آن استفاده کرد. اقداماتی در این زمینه صورت گرفته اما ما هنوز آماده‌ی عرضه‌ی عمومی آن نیستیم چون باید تغییرات برگشت‌پذیر مواد خاص را تحت کنترل داشته باشیم.
چگونه دنیا را متحول خواهد کرد؟
برنامه‌هایی برای استفاده از این تکنولوژی در دستور کار بوده که بسیار امیدوارکننده است. مثلا در صنعت مراقبت‌های بهداشتی مشغول ساخت قرص‌هایی هستیم که با بالا رفتن دمای بدن فعال می‌شوند. در صنعت مد و فشن مشغول ساخت لباس‌هایی هستیم که با سرد شدن دمای هوا تنگ‌تر می‌شوند.
همیشه تمام این نوآوری‌ها به شهرت نخواهند رسید. با این حال ما هرگز نباید از شناختن آن‌ها دست بکشیم. با داشتن درک درستی از تکنولوژی‌های جدید می‌توانیم از ظهور تکنولوژی‌های مخرب جلوگیری کنیم
زنده باد ایران
پاینده باد دیارگیل و دیلم
مهندس حسین جمالی
کارشناس ارشد فناوری اطلاعات و ارتباطات
مدرس دانشگاه