TOP 10 CÔNG NGHỆ MỚI NỔI NĂM 2023 (PHẦN 1)
Mỗi năm, Diễn đàn Kinh tế Thế giới công bố danh sách Top 10 công nghệ mới nổi hàng đầu thế giới, nhằm giúp chuyên gia trong các lĩnh vực và ngành công nghiệp nắm bắt được các công nghệ tiềm năng, hiểu được ý nghĩa của chúng và nhanh nhạy trong việc định hình ngành và ứng dụng phục vụ xã hội. Báo cáo năm nay quy tụ hơn 90 chuyên gia ở 20 nước trên toàn thế giới, đã lựa chọn ra 10 công nghệ mới nổi hàng đầu dựa trên những tiêu chí đánh giá khắt khe như độ mới, khả năng ứng dụng, khả năng phát triển, tiềm năng đột phá...
ẮC QUY DẺO - Các công nghệ cấp điện cho thiết bị có thể đeo được cho lĩnh vực chăm sóc sức khỏe và dệt may điện tử
Từ màn hình máy tính có thể cuộn lại cho đến quần áo “thông minh”, tương lai của điện tử dường như ngày càng phát triển theo hướng mềm dẻo. Sự phát triển thần tốc của những thiết bị đeo được, linh kiện điện tử mềm dẻo và màn hình có thể uốn cong đòi hỏi cần có nguồn điện phù hợp với sự mềm dẻo của các hệ thống này. Loại pin tiêu chuẩn, cứng ngắc có thể sớm trở nên lỗi thời khi những loại pin mỏng, mềm dẻo - được làm bằng vật liệu nhẹ có thể dễ dàng xoắn, uốn cong hoặc kéo dãn - có mặt trên thị trường.
Hiện tại có một số loại pin dẻo đã có mặt trên thị trường. Những loại pin này có thể được sạc lại và bao gồm các hệ thống lithiumion hoặc kẽm-carbon được đặt trên một bộ gom điện polymer. Trong một số trường hợp, chất phụ gia làm tăng độ dẫn điện và mềm dẻo. Các điện cực của pin dẻo có thể được phủ - hoặc thậm chí được in trên các chất nền dẻo, bao gồm cả những vật liệu dựa trên carbon như graphene, sợi carbon hoặc vải.
Pin dẻo ngày càng có ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm các thiết bị y tế và cảm biến y sinh có thể đeo được, màn hình dẻo và đồng hồ thông minh. Ứng dụng liên quan đến y tế được chạy bằng những loại pin này có khả năng truyền dữ liệu không dây tới các nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe, tạo điều kiện cho việc điều trị từ xa. Hơn nữa, ắc quy dẻo tích hợp vào vải áo khoác, áo sơ mi hoặc loại trang phục khác sẽ rất cần để cấp điện cho các thiết bị điện tử dựa trên vải dệt mới xuất hiện gần đây, có nhiều công năng như từ hệ thống sưởi ấm tích hợp đến theo dõi sức khỏe.
Một thế hệ pin mềm dẻo mới cho phép tích hợp liền mạch công nghệ vào vải và quần áo.
Thị trường pin dẻo dự kiến sẽ phát triển nhanh chóng trong những năm tới. Một nghiên cứu dự báo rằng thị trường pin dẻo toàn cầu sẽ tăng trưởng tới 240,47 triệu USD từ 2022 đến 2027, với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 22,79% trong giai đoạn này. Dự kiến các động lực thúc đẩy phát triển là nhu cầu về các thiết bị đeo được và xu hướng thu nhỏ và làm mềm dẻo các thiết bị điện tử ngày càng tăng.
Một số công ty đang tích cực phát triển và thương mại hóa công nghệ pin dẻo, bao gồm LG Chem, Samsung SDI, Apple, Nokia, Front Edge Technology, STMicroelectronics, Blue Spark Technologies và Fullriver Battery New Technology. Tuy nhiên, lĩnh vực này vẫn còn nhiều tiềm năng đổi mới sáng tạo và những người chơi mới có thể gia nhập thị trường khi công nghệ phát triển. Giống như tất cả các loại pin, một trở ngại cần vượt qua là việc xử lý và tái chế an toàn chúng, để khiến công nghệ này và các ứng dụng kèm theo mang tính tuần hoàn. Những tiến bộ mang tính cách mạng của các công nghệ pin dẻo và các ngành công nghiệp kèm theo được dự kiến sẽ phát triển mạnh trong những năm tới.
TRÍ TUỆ NHÂN TẠO TẠO SINH: Mở rộng ranh giới nỗ lực của con người.
AI tạo sinh có thể tổng hợp những gì nó học từ các tập hợp dữ liệu khổng lồ
để tạo ra và nắm bắt thông tin mới theo những cách mới lạ.
Trí tuệ nhân tạo tạo sinh (AI) là một dạng AI mạnh có thể tạo nội dung mới và nguyên bản bằng cách học các mẫu trong dữ liệu, sử dụng các thuật toán phức tạp và phương pháp học tập lấy cảm hứng từ não bộ con người. Mặc dù AI tạo sinh hiện vẫn đang tập trung vào sản xuất văn bản, lập trình máy tính, hình ảnh và âm thanh, thì công nghệ này có thể được áp dụng cho nhiều mục đích khác nhau, bao gồm cả thiết kế thuốc, kiến trúc và kỹ thuật. Ví dụ, những công bố đầu tiên về việc tạo ra các phân tử ứng viên thuốc nhắm vào các loại bệnh cụ thể và về việc tạo ra hình ảnh của các tòa nhà tưởng tượng hoặc tạo ra thiết kế nội thất. Các kỹ sư NASA hiện đang nghiên cứu các hệ thống AI có thể chế tạo các thiết bị bay vũ trụ hạng nhẹ, giảm thời gian phát triển xuống gấp 10 lần đồng thời cải thiện hiệu suất cơ cấu. Các công nghệ AI tạo sinh có thể thậm chí tác động đến ngành công nghiệp thực phẩm và thiết kế đồ vật hàng ngày, từ đồ nội thất đến các thiết bị gia dụng. Trong nghiên cứu khoa học, các mô hình tạo sinh có thể tạo thuận lợi cho đột phá bằng cách cải tiến thiết kế thử nghiệm, xác định mối quan hệ giữa các yếu tố dữ liệu và tạo ra những lý thuyết mới. Ví dụ, các thuật toán AI được phát triển gần đây có thể dịch một công thức toán học sang tiếng Anh đơn giản hoặc phân tích dữ liệu hoạt động của não bộ để tạo ra các bản vẽ những vật thể mà người tham gia nghiên cứu đang nghĩ tới trong đầu.
Học sinh trung học và đại học thường xuyên sử dụng AI tạo sinh, với tình trạng một số tổ chức giáo dục cấm sử dụng chúng trong khi những trường khác lại tích hợp các mô hình tạo sinh vào hoạt động giảng dạy hoặc thậm chí còn đào tạo học sinh sử dụng thành thạo những công cụ này. Được sử dụng đúng cách, AI tạo sinh có thể tạo ra những giáo trình được cá nhân hóa được điều chỉnh phù hợp với kỹ năng và tiến bộ học tập của học sinh đồng thời khuyến khích tư duy phản biện, khơi dậy tính sáng tạo và khai thác các ý tưởng mới.
Tại nơi làm việc, việc sử dụng các mô hình ngôn ngữ dựa trên AI như ChatGPT phổ biến gần đây hoặc những công cụ kế nhiệm của nó có thể làm tăng năng suất và cải thiện chất lượng đầu ra, tái cơ cấu nhiệm vụ của con người theo hướng tạo và chỉnh sửa ý tưởng trái ngược với việc soạn thảo thô sơ. Các công nghệ AI tạo sinh đặc biệt mang lại lợi ích cho người lao động có năng lực thấp và có thể tăng mức độ hài lòng về công việc và hiệu quả của bản thân. Trước tiềm năng tăng năng suất nhờ áp dụng những công nghệ mới này, điều quan trọng là phải sớm nhận thức được khả năng dịch chuyển công việc. Như vậy, rất cần có các chính sách và các chương trình hỗ trợ người lao động với nỗ lực nâng cao và đào tạo lại kỹ năng để đảm bảo lợi ích của đổi mới công nghệ được chia sẻ rộng rãi và người lao động được trang bị những kỹ năng cần thiết để phát triển trong thị trường việc làm đang thay đổi.
Những tiến bộ mới nhất liên quan đến các hệ thống AI tự trị có thể đưa ra những quyết định hoặc thực hiện những hành động quan trọng. Ví dụ: AutoGPT là một ứng dụng AI tự động sử dụng mô hình ngôn ngữ GPT-4. AutoGPT có thể tự động thực hiện mục tiêu do người dùng xác định bằng cách chia mục tiêu này thành các nhiệm vụ nhỏ hơn và sử dụng các công cụ như tìm kiếm internet hoặc công nghệ chuyển văn bản thành giọng nói. Tích hợp ngày càng tăng các công nghệ AI tạo sinh, đặc biệt là AI tự trị, vào nhiều khía cạnh cuộc sống đời thường của người dân, đang khiến cho cộng đồng vừa phấn khích lẫn lo lắng.
Để xây dựng niềm tin của công chúng vào AI tạo sinh, các ứng dụng phải đáp ứng các tiêu chuẩn chuyên môn và đạo đức đã được thống nhất. Các hệ thống AI tạo sinh đại diện cho dữ liệu mà chúng được đào tạo trên đó còn các quy ước thì quản lý xã hội lúc ấy. Cần quan tâm giảm thiểu sai lệch AI dựa trên dữ liệu đào tạo, tập trung vào dữ liệu “ngoại lai” và các quy ước xã hội mới. Hơn nữa, các quy trình ra quyết định của một ứng dụng phải dễ hiểu, và các mục tiêu của ứng dụng phải được công bố rõ ràng cho người vận hành và người dùng cuối, còn quyền riêng tư cá nhân cần được tôn trọng.
Các hướng dẫn đạo đức và cơ cấu quản lý phải được phát triển nhằm giảm thiểu tác hại tiềm ẩn và đảm bảo rằng tiến bộ kỹ thuật được cân bằng với sử dụng có trách nhiệm. Cuối cùng, cần phải giải quyết vấn đề tôn trọng bản quyền để uy tín thích hợp được trao cho các nhà thiết kế AI, những người sáng tạo dữ liệu đào tạo và các tác giả hướng dẫn sử dụng các ứng dụng.
NHIÊN LIỆU HÀNG KHÔNG BỀN VỮNG: Chuyển dịch ngành hàng không hướng tới phát thải carbon ròng bằng không
Nhiên liệu hàng không bền vững, được sản xuất từ sinh
khối, và được kết hợp với các chiến lược khử carbon
khác, đưa thế giới tiến gần hơn tới hàng không không
phát thải.
Hàng không chiếm 2-3% lượng khí thải CO2 toàn cầu hàng năm, với lượng phát thải từ “hoạt động kinh doanh thông thường” đáng lo ngại dự kiến sẽ đạt 39 gigaton từ 2022-2050. Trong khi sử dụng xe điện cho vận tải mặt đất ngày càng tăng, thì ngành hàng không phải vật lộn với quá trình khử carbon vì nhiên liệu mật độ năng lượng cao sẽ rất cần thiết cho các chuyến bay đường dài. Ngoài ra, giá thay thế máy bay cao có nghĩa là đội tàu bay hiện tại sẽ vẫn hoạt động trong nhiều thập kỷ, còn máy bay chạy bằng điện hoặc nhiên liệu hydro có thể không khả thi cho những chuyến bay đường dài trong mọi trường hợp.
Chúng ta đang tiến tới một giải pháp không yêu cầu những thay đổi quy mô lớn đối với cơ sở hạ tầng và trang thiết bị hàng không hiện tại: nhiên liệu hàng không bền vững (SAF), được sản xuất từ các nguồn tài nguyên sinh học (ví dụ như sinh khối) và phi sinh học (ví dụ như CO2). Kết hợp với các chiến lược khử carbon khác, bao gồm hiệu quả hoạt động trên toàn hệ thống, công nghệ mới và bù đắp carbon, SAF có thể chuyển ngành hàng không hướng tới đạt mức phát thải carbon ròng bằng 0 trong thập kỷ tới.
Hiện nay, SAF chiếm chưa tới 1% nhu cầu nhiên liệu máy bay phản lực toàn cầu, nhưng con số này phải tăng lên 13-15% tới năm 2040 để đưa ngành hàng không theo hướng phát thải ròng bằng 0 vào năm 2050. Một mức tăng như vậy sẽ đòi hỏi xây dựng 300-400 nhà máy SAF mới; còn các nhà sản xuất máy bay và công ty nhiên liệu sẽ phải làm việc suốt ngày đêm để có thể đạt tới mức quy mô này. May mắn là sản xuất SAF từ nguyên liệu thô sinh học sử dụng năng lượng tái tạo đang tăng dần. Theo Hiệp hội vận tải Hàng không Quốc tế, sản lượng SAF đạt ít nhất 300 triệu (tối ưu là 450 triệu) lít vào năm 2022, gần gấp ba lần sản lượng năm 2021. Ngày càng có nhiều hãng hàng không cam kết sử dụng SAF, xu hướng này sẽ được thúc đẩy thông qua những nỗ lực toàn cầu như Sáng kiến Bầu trời sạch cho ngày mai của Diễn đàn Kinh tế Thế giới và Liên minh First Movers.
Hiệp hội Thử nghiệm và Vật liệu Mỹ (ASTM) đã phê duyệt chín loại SAF để pha trộn ở mức tỷ lệ lên tới 50% với nhiên liệu máy bay phản lực gốc dầu mỏ thông thường. Loại SAF đầu tiên, được ASTM phê duyệt vào năm 2009, được sản xuất bằng cách chuyển đổi khí tổng hợp (một hỗn hợp cacbon monoxit và hydro) thành hydrocarbon thông qua một loạt các phản ứng hóa học. Khí tổng hợp có thể được điều chế từ sinh khối hoặc chất thải hoặc tốt hơn là từ CO2 và hydro xanh thu được nhờ sử dụng năng lượng tái tạo. Loại SAF thứ hai, được phê duyệt năm 2011, được sản xuất từ dầu thực vật và mỡ động vật. Mức độ khả dụng và tập hợp nguyên liệu thô, cùng với nhu cầu về hydro xanh được sản xuất bền vững, vẫn là những thách thức chính đối với phương án này. Các vi sinh vật được thiết kế về mặt trao đổi chất có khả năng phân hủy sinh khối không ăn được, dồi dào sẽ có thể làm giảm phụ thuộc vào dầu thực vật và mỡ động vật. Trong vài năm qua, có thêm bảy loại SAF nữa đã được phê duyệt, cùng với các ứng cử viên thú vị khác vẫn đang trong quá trình phát triển tích cực. Một ví dụ là sử dụng vi khuẩn được thiết kế để cải thiện hồ sơ năng lượng của SAF. Năm nay, một nhóm nghệ sỹ ở Vương quốc Anh vừa thực hiện chuyến bay xuyên Đại Tây Dương với phát thải ròng bằng 0 đầu tiên bằng cách chỉ sử dụng nhiên liệu hàng không bền vững, chứng tỏ tiềm năng phát triển mạnh của công nghệ này và đưa thế giới gần hơn tới hàng không không phát thải.
THỂ THỰC KHUẨN THIẾT KẾ: Biến đổi virus để tăng cường sức khỏe con người, động vật và thực vật
Số lượng vi sinh vật sống trên và trong cơ thể con người phù hợp, và thậm chí có thể vượt quá, số lượng tế bào của con người. Cộng đồng vi khuẩn mà một sinh vật chứa chấp được gọi là hệ vi sinh vật và hệ vi sinh vật của con người, động vật và thực vật đóng vai trò quan trọng đối với sức khỏe của những sinh vật này. Những tiến bộ gần đây cho phép biến đổi hệ vi sinh vật này để mang lại lợi ích cho sức khỏe con người và làm tăng năng suất nông nghiệp. Chìa khóa của kỹ thuật này là các thể thực khuẩn - virus lây nhiễm có chọn lọc các loại vi khuẩn cụ thể. Khi bị nhiễm, một thể thực khuẩn sẽ tiêm thông tin di truyền của nó vào vi khuẩn. sử dụng các công cụ sinh học tổng hợp, thông tin di truyền của thể thực khuẩn có thể được lập trình lại để vi khuẩn bị nhiễm thực hiện một loạt những hướng dẫn di truyền được biến đổi về mặt sinh học.
Với các thể thực khuẩn được biến đổi sinh học, các nhà khoa học có thể thay đổi chức năng của vi khuẩn, khiến nó tạo ra một phân tử trị liệu hoặc ví dụ như trở nên nhạy với một loại thuốc nào đó. Vì các thể thực khuẩn thường chỉ lây nhiễm một loại vi khuẩn, nên có thể nhắm tới từng loại vi khuẩn trong một hệ vi sinh vật phức tạp.
Virus được thiết kế có thể cho phép thực hiện các
liệu pháp siêu mục tiêu, tác động có chọn lọc tới
những vi khuẩn cụ thể.
Các thể thực khuẩn thiết kế cho thấy tiềm năng điều trị các bệnh liên quan đến hệ vi sinh vật như như hội chứng tan máu tăng urê huyết (HUS) - một bệnh hiếm gặp nhưng hiểm nghèo ảnh hưởng đến thận và chức năng đông máu, gây ra bởi một số loại vi khuẩn E. coli. Các nhà khoa học đã biến đổi vật liệu di truyền của một thể thực khuẩn nhiễm E. coli để mã hóa những “chiếc kéo” di truyền có thể cắt các gen của E. coli gây bệnh HUS. Nghiên cứu trên động vật chứng tỏ rằng quản lý những thể thực khuẩn thiết kế này làm giảm đáng kể sự hiện diện của chủng vi khuẩn E. coli gây ra bệnh HUS trong hệ vi sinh vật và làm giảm những triệu chứng HUS. Cách tiếp cận này gần đây đã được nhận giấy phép thuốc mồ côi của Cơ quan Thuốc và Thực phẩm Mỹ, sẵn sàng cho thử nghiệm cho lâm sàng. Các thể thực khuẩn cũng đang được thiết kế làm thực phẩm bổ sung để tăng cường sinh trưởng của vật nuôi, điều trị một số bệnh thực vật và loại bỏ vi khuẩn nguy hiểm trong chuỗi cung ứng thực phẩm, phù hợp với giải pháp “One Health” của Tổ chức Y tế Thế giới.
Những kết quả ban đầu đầy hứa hẹn của các liệu pháp thể thực khuẩn thiết kế đang thu hút nguồn vốn đầu tư mạo hiểm tương đối lớn sẽ giúp để tạo điều kiện thuận lợi cho việc thử nghiệm lâm sàng những thể thực khuẩn thiết kế. Các ứng dụng tiềm năng của thể thực khuẩn thiết kế rất nhiều và đa dạng. Locus Biosciences đang sử dụng các thể thực khuẩn thiết kế để chống lại vi khuẩn nhờn kháng sinh, còn Eligo Biosciences đang theo đuổi phương pháp tiếp cận tương tự để khiến một số vi khuẩn ít gây bệnh hơn. Trong số 44 thử nghiệm lâm sàng liên quan đến thể thực khuẩn với liệu pháp điều trị có chủ ý, 29 thử nghiệm đã được công bố kể từ đầu 2020. Các liệu pháp dựa trên thể thực khuẩn liên quan đến cả thể thực khuẩn tự nhiên lẫn thiết kế sẽ tiếp tục nổi lên như một phương pháp hiệu quả để thiết kế các vi sinh vật, nâng cao sức khỏe của con người, động vật và thực vật.
METAVERSE CHO SỨC KHỎE TINH THẦN: Không gian ảo chia sẻ để cải thiện sức khỏe tinh thần
Thời gian sử dụng màn hình và phương tiện truyền thông xã hội quá nhiều có thể làm sức khỏe tinh thần giảm sút, nhưng chúng cũng có thể nâng cao sức khỏe nếu sử dụng có trách nhiệm. Thời gian sử dụng màn hình dành cho việc tạo dựng những kết nối trong những không gian ảo chia sẻ có thể giúp chống lại những vấn đề khủng hoảng sức khỏe tâm thần ngày càng tăng thay vì khiến chúng trầm trọng hơn.
Không gian chia sẻ ảo là môi trường kỹ thuật số nơi mọi người có thể tương tác trong công việc và trong xã hội. Tương lai của những không gian này thường được gọi là metaverse, có thể bao gồm không gian chia sẻ ảo được tăng cường bằng tính năng thực tại ảo hoặc tăng cường (AR/VR). Giống như nhiều nền tảng ảo chia sẻ hiện đang tồn tại, có thể sẽ có nhiều metaverse, khác nhau về mục đích và cấp độ nhập vai.
Khủng hoảng sức khỏe tâm thần tồn tại trước Đại dịch COVID-19 kể từ đó đã tăng đến mức độ chưa từng có, tạo điều kiện chín muồi cho phương pháp điều trị sức khỏe tâm thần được metaverse hỗ trợ. Số lượng nhà cung cấp dịch vụ chăm sóc sức khỏe tâm thần không đủ để đối phó với cuộc khủng hoảng đang leo thang, và ở Mỹ, các dịch vụ chăm sóc sức khỏe tâm thần từ xa đang được thực hiện để giải quyết tình trạng thiếu hụt này. Lý tưởng nhất là cơ sở hạ tầng dựa trên công nghệ lấy sức khỏe tâm thần làm trung tâm sẽ hỗ trợ mọi mặt của sức khỏe tâm thần: phòng ngừa, chẩn đoán, điều trị, giáo dục và nghiên cứu.
Nền tảng chơi game đã được tận dụng để điều trị sức khỏe tâm thần. Những nền tảng như vậy không chỉ làm tăng sự tham gia của bệnh nhân mà còn giúp xóa bỏ các vấn đề sức khỏe tâm thần. Ví dụ, DeepWell Therapeutics đã tạo ra những video game để điều trị chứng trầm cảm và lo lắng; Ninja Theory của Xbox có trụ sở tại Vương quốc Anh đã kết hợp nhận thức sức khỏe tâm thần vào các game thị trường đại chúng và có kế hoạch mở rộng sang lĩnh vực điều trị với Dự án Insight của họ; còn TRIPP đã tạo ra Mindful Metaverse nhằm nâng cao sức khỏe thông qua hướng dẫn chánh niệm và thiền định được VR.30 hỗ trợ.
Các công nghệ giao diện trưởng thành có thể tiếp tục tăng cường kết nối xã hội và cảm xúc giữa người tham gia ở xa. Ví dụ: Emerge Wave 1 là một thiết bị để bàn sử dụng sóng siêu âm để mô phỏng cảm ứng, nâng cao trải nghiệm xã hội của người dùng. Công nghệ thần kinh không xâm lấn thậm chí có thể cung cấp phản hồi phù hợp với trạng thái cảm xúc của người dùng. Ví dụ, bộ headset Neurable sử dụng các điện cực để đo cảm xúc và từ đó điều chỉnh âm nhạc cho phù hợp. Cuối cùng, metaverse cũng sẽ kết nối với các công nghệ thần kinh trị liệu, chẳng hạn như kích thích não trực tiếp để điều trị căn bệnh trầm cảm khó chữa. Tận dụng metaverse để đáp ứng nhu cầu chăm sóc sức khỏe tâm thần có thể mang lại lợi ích kép. Không chỉ có bệnh nhân mới được hưởng lợi, mà từ một metaverse trong một ứng dụng thực tế, cần thiết cũng có thể thúc đẩy sự xuất hiện không gian ảo tiên tiến này./.