Catatan editor: Hari ini Forum Ekonomi Dunia Meta-Dewan Emerging Technologies, salah satu jaringan organisasi masyarakat ahli yang membentuk Global Agenda Dewan, dirilis 10 Daftar nya Emerging Technologies untuk 2015. Bernard Meyerson, petugas inovasi kepala IBM dan penulis esai berikut, adalah ketua Meta-Dewan. Scientific American editor-in-chief Mariette DiChristina melayani sebagai wakil ketua.
Teknologi mungkin adalah agen terbesar perubahan di dunia modern. Meskipun tidak pernah tanpa risiko, terobosan teknologi berjanji solusi terhadap tantangan global yang paling mendesak dari waktu kita. Dari mobil nol-emisi didorong oleh hidrogen untuk chip komputer meniru otak manusia, tahun ini 10 Emerging Technologies daftar-kompilasi tahunan dari Forum Ekonomi Dunia (WEF) -Penawaran sekilas hidup dari kekuatan inovasi untuk meningkatkan kehidupan, mentransformasi industri dan menjaga planet kita.
Untuk mengkompilasi daftar ini WEF Meta-Dewan Emerging Technologies, sebuah panel 18 ahli, mengacu pada keahlian kolektif berbagai komunitas Forum untuk mengidentifikasi tren teknologi yang paling penting. Dengan demikian, Meta-Dewan bertujuan untuk meningkatkan kesadaran potensi mereka dan berkontribusi untuk menutup kesenjangan dalam INVESTASI, regulasi dan pemahaman publik yang begitu sering menggagalkan kemajuan.
1. kendaraan sel-Fuel
Mobil nol emisi yang berjalan pada hidrogen
Kendaraan sel bahan bakar telah lama dijanjikan beberapa keunggulan besar atas yang didukung oleh listrik atau hidrokarbon. Teknologi ini hanya sekarang mulai mencapai tahap di mana perusahaan otomotif berencana meluncurkan bagi konsumen, namun. Harga awal cenderung berada di kisaran US $ 70.000 tetapi harus turun secara signifikan karena volume meningkat dalam beberapa tahun mendatang.
Tidak seperti baterai, yang harus diisi dari sumber eksternal dan dapat mengambil dari lima sampai 12 jam tergantung pada mobil dan charger, sel bahan bakar menghasilkan listrik langsung, menggunakan hidrogen atau gas alam. Dalam prakteknya, sel bahan bakar dan baterai digabungkan, dengan sel bahan bakar pembangkit listrik dan baterai menyimpan sampai dituntut oleh motor yang mendorong kendaraan. Oleh karena itu sel bahan bakar kendaraan hibrida dan kemungkinan akan juga menyebarkan pengereman regeneratif, yang pulih energi dari limbah panas, kemampuan kunci untuk memaksimalkan efisiensi dan jangkauan.
Tidak seperti kendaraan listrik bertenaga baterai, yang sel bahan bakar bertenaga memiliki panjang daya jelajah hingga 650-kilometer per tangki (bahan bakar biasanya dikompresi gas hidrogen); isi ulang bahan bakar hidrogen hanya membutuhkan waktu sekitar tiga menit. Hidrogen bersih-pembakaran, hanya menghasilkan uap air sebagai limbah, sehingga kendaraan sel bahan bakar menggunakan hidrogen akan menjadi nol-emisi, merupakan faktor penting mengingat kebutuhan untuk mengurangi polusi udara.
Ada sejumlah cara untuk menghasilkan hidrogen tanpa menghasilkan emisi karbon. Paling jelas, sumber terbarukan listrik dari sumber angin dan surya dapat digunakan untuk electrolyze air meskipun efisiensi energi secara keseluruhan dari proses ini adalah mungkin cukup rendah. Hidrogen juga dapat dibagi dari air di reaktor nuklir suhu tinggi atau yang dihasilkan dari bahan bakar fosil seperti batu bara atau gas alam, dengan karbon dioksida yang dihasilkan ditangkap dan diasingkan daripada dilepaskan ke atmosfer.
Serta produksi hidrogen murah dalam skala besar, tantangan yang signifikan adalah kurangnya infrastruktur distribusi hidrogen yang akan diperlukan untuk paralel dan akhirnya menggantikan pompa bensin dan diesel mengisi. Transportasi jarak jauh dari hidrogen, bahkan dalam keadaan terkompresi, tidak dianggap layak secara ekonomis saat ini. Teknik penyimpanan hidrogen yang inovatif, seperti operator cair organik yang tidak memerlukan penyimpanan bertekanan tinggi, namun, akan segera menurunkan biaya transportasi jarak jauh dan meringankan risiko yang terkait dengan penyimpanan gas dan rilis sengaja.
Massa-pasar kendaraan sel bahan bakar merupakan prospek yang menarik karena mereka akan menawarkan jangkauan dan memicu kenyamanan diesel saat ini dan kendaraan bertenaga gas sambil memberikan manfaat keberlanjutan dalam transportasi pribadi. Pencapaian manfaat ini akan, bagaimanapun, memerlukan produksi yang handal dan ekonomis hidrogen dari seluruhnya sumber karbon rendah serta distribusi untuk armada pertumbuhan kendaraan, diharapkan ke nomor di jutaan dalam satu dekade.
2. robotika Generasi
Bergulir dari jalur produksi
Imajinasi populer telah lama meramalkan dunia di mana robot mengambil alih segala macam tugas sehari-hari. MASA DEPAN robot ini telah keras kepala menolak untuk terwujud, namun, dengan robot masih terbatas pada jalur perakitan pabrik dan tugas terlarang lainnya. Meskipun banyak digunakan (dalam industri otomotif, misalnya), robot ini besar dan berbahaya untuk manusia rekan kerja; mereka harus dipisahkan oleh kandang keselamatan.
Kemajuan teknologi robotika membuat manusia-mesin kolaborasi realitas sehari-hari. Sensor yang lebih baik dan lebih murah membuat robot lebih bisa "memahami" dan menanggapi lingkungannya. Tubuh robot menjadi lebih adaptif dan fleksibel, dengan desainer mengambil inspirasi dari fleksibilitas yang luar biasa dan ketangkasan dari struktur biologis yang kompleks, seperti tangan manusia. Dan robot menjadi lebih terhubung, manfaat dari revolusi cloud-computing dengan mampu mengakses instruksi dan informasi jarak jauh, daripada harus diprogram sebagai unit otonom sepenuhnya.
Usia baru robotika membutuhkan mesin ini jauh dari lini perakitan manufaktur besar dan menjadi berbagai macam tugas. Menggunakan teknologi GPS, seperti smartphone, robot mulai digunakan dalam pertanian presisi untuk pengendalian gulma dan panen. Di Jepang robot sedang mencoba dalam peran keperawatan. Mereka membantu pasien dari tempat tidur, misalnya, dan mendukung korban stroke dalam mendapatkan kembali kontrol dari anggota badan mereka. Lebih kecil dan lebih tangkas robot, seperti Dexter Bot, Baxter dan LBR iiwa, dirancang untuk menjadi mudah diprogram dan untuk menangani tugas-tugas manufaktur yang melelahkan atau tidak nyaman bagi pekerja manusia.
Memang, robot yang ideal untuk tugas-tugas yang terlalu repetitif atau berbahaya bagi manusia untuk melakukan, dan dapat bekerja 24 jam sehari dengan biaya lebih rendah daripada pekerja manusia. Pada kenyataannya, generasi baru mesin robot cenderung untuk berkolaborasi dengan manusia daripada menggantinya. Bahkan mempertimbangkan kemajuan dalam desain dan kecerdasan buatan, keterlibatan manusia dan pengawasan akan tetap penting.
Masih ada risiko bahwa robot dapat menggantikan manusia dari pekerjaan, meskipun gelombang sebelumnya otomatisasi cenderung menyebabkan produktivitas yang lebih tinggi dan pertumbuhan, dengan manfaat di seluruh perekonomian. Puluhan tahun kekhawatiran robot jaringan kehabisan kontrol dapat menjadi lebih menonjol sebagai robot generasi terkait dengan Web, tapi pada saat yang sama mereka akan menjadi lebih akrab sebagai orang MEMPEKERJAKAN robot domestik untuk melakukan pekerjaan rumah tangga. Tidak diragukan lagi, namun, generasi berikutnya dari robotika menimbulkan pertanyaan baru tentang hubungan manusia dengan mesin.
LIHAT JUGA:
Energi & Keberlanjutan: Ibu Tanaman Beritahu Bibit mereka Kapan Sprout | Evolution: Apakah kemakmuran Spur Kebangkitan modern Agama? | Kesehatan: Mixed Kemajuan Membatasi bawaan makanan Patogen di AS | Pikiran & Otak: Bagaimana Memori Anda untuk Presiden Stack Up? | Space: Jalur Science dari Mitos ke multiverse | Lebih Sains: Mengapa Beberapa Hewan Hidup Lebih Lama Dari Lainnya?
3. plastik termoset didaur ulang
Sebuah jenis baru dari plastik untuk mengurangi limbah TPA
Plastik dibagi menjadi termoplastik dan termoset plastik. Mantan dapat dipanaskan dan dibentuk berkali-kali dan di mana-mana di dunia modern, terdiri dari segala sesuatu dari mainan anak-anak ke tempat duduk toilet. Karena mereka dapat dilebur dan dibentuk kembali, termoplastik umumnya didaur ulang. Plastik termoset, bagaimanapun, hanya dapat dipanaskan dan dibentuk sekali, setelah itu perubahan molekul berarti mereka "sembuh," mempertahankan bentuk dan kekuatan bahkan ketika mengalami panas yang hebat dan tekanan mereka.
Karena daya tahan ini plastik termoset adalah bagian penting dari dunia modern kita. Mereka digunakan dalam segala hal dari ponsel dan papan sirkuit untuk industri kedirgantaraan. Tapi karakteristik yang sama yang telah membuat mereka penting dalam manufaktur modern juga membuat mereka tidak mungkin untuk mendaur ulang. Akibatnya, sebagian besar polimer termoset berakhir sebagai TPA. Mengingat tujuan akhir keberlanjutan, telah lama ada kebutuhan mendesak untuk daur ulang plastik di termoset.
Pada tahun 2014 kemajuan penting dilakukan di daerah ini dengan publikasi kertas tengara di Ilmu mengumumkan penemuan kelas baru polimer termoset yang didaur ulang. Disebut poli (hexahydrotriazine) s, atau PHTs, ini dapat dilarutkan dalam asam kuat, berantakan rantai polimer menjadi monomer komponen yang kemudian dapat disusun kembali menjadi produk baru. Seperti termoset unrecyclable tradisional, ini struktur baru yang kaku, tahan terhadap panas dan tangguh, dengan aplikasi potensial sama dengan pendahulu unrecyclable mereka.
Meskipun tidak ada daur ulang 100 persen efisien, inovasi-apakah ini banyak digunakan-harus mempercepat langkah menuju ekonomi melingkar, dengan pengurangan besar dalam timbunan sampah dari plastik. Kami berharap polimer termoset didaur ulang untuk menggantikan termoset unrecyclable dalam waktu lima tahun, dan menjadi mana-mana dalam barang-barang yang baru diproduksi tahun 2025.
4. teknik genetik rekayasa Precise
Sebuah terobosan menawarkan tanaman yang lebih baik dengan lebih sedikit kontroversi
Rekayasa genetika konvensional telah lama menimbulkan kontroversi. Sekarang teknik-teknik baru yang muncul yang memungkinkan kita untuk langsung "edit" kode genetik tanaman untuk membuat mereka, misalnya, lebih bergizi atau lebih mampu mengatasi perubahan iklim; kami percaya manfaat, dan ketepatan dalam "editing," bisa meredakan kekhawatiran, yang menyebabkan adopsi yang lebih luas.
Saat ini, rekayasa genetika tanaman bergantung pada agrobacterium bakteri tumefaciens untuk mentransfer DNA yang diinginkan ke target genom. Teknik ini terbukti dan dapat diandalkan dan, meski ada kekhawatiran publik luas, ada konsensus dalam komunitas ilmiah bahwa organisme yang dimodifikasi secara genetis menggunakan teknik ini adalah tidak lebih berisiko daripada memodifikasi mereka menggunakan pemuliaan konvensional. Sedangkan agrobacterium berguna, teknik genom-editing yang lebih tepat dan bervariasi telah dikembangkan dalam beberapa tahun terakhir.
Ini termasuk ZFNs, Talens dan, baru-baru ini, sistem CRISPR-Cas9, yang berkembang pada bakteri sebagai mekanisme pertahanan terhadap virus. CRISPR-Cas9 menggunakan molekul RNA target DNA, memotong ke diketahui, urutan user-dipilih dalam target genom. Kemampuan ini dapat menonaktifkan gen yang tidak diinginkan atau memodifikasinya dengan cara yang secara fungsional dibedakan dari mutasi alami. Menggunakan "rekombinasi homolog," CRISPR juga dapat digunakan untuk memasukkan urutan DNA baru atau bahkan seluruh gen dalam genom dengan cara yang tepat.
Aspek lain dari rekayasa genetik yang muncul siap untuk kemajuan besar adalah penggunaan interferensi RNA (RNAi) pada tanaman. RNAi efektif terhadap virus dan jamur patogen dan juga dapat melindungi tanaman terhadap hama serangga, mengurangi kebutuhan pestisida kimia. Gen virus telah digunakan untuk melindungi tanaman pepaya terhadap cincin tempat virus, misalnya, dengan tidak ada tanda-tanda perlawanan berkembang di lebih dari satu dekade penggunaan di Hawaii. RNAi juga dapat mengambil manfaat tanaman pokok-makanan utama, melindungi gandum terhadap karat batang, beras terhadap ledakan, kentang terhadap hawar dan pisang terhadap layu fusarium.
Banyak dari inovasi ini akan sangat bermanfaat bagi para petani kecil di negara-negara berkembang. Dengan demikian, rekayasa genetika mungkin menjadi kurang kontroversial sebagai orang mengakui efektivitasnya untuk mendorong pendapatan dan meningkatkan pola makan jutaan orang. Selain itu, editing genom yang lebih tepat mungkin meredakan kekhawatiran publik, terutama jika tanaman atau hewan yang dihasilkan tidak dianggap transgenik karena ada bahan genetik asing diperkenalkan.
Secara bersama-sama, teknik ini berjanji untuk memajukan pertanian berkelanjutan dengan mengurangi penggunaan input di beberapa daerah, dari air dan tanah untuk pupuk, sementara juga membantu tanaman untuk beradaptasi dengan perubahan iklim.
5. Aditif manufaktur
FUTURE membuat hal-hal, dari organ dicetak ke pakaian cerdas
Seperti namanya, manufaktur aditif adalah kebalikan dari manufaktur subtraktif. Yang terakhir adalah bagaimana manufaktur secara tradisional telah dilakukan: Lapisan dikurangi, atau dihapus dari sepotong besar bahan (kayu, logam, batu, dan sebagainya), meninggalkan bentuk yang diinginkan. Manufaktur aditif bukan dimulai dengan material lepas, baik cair atau bubuk, dan kemudian membangun itu menjadi bentuk tiga dimensi menggunakan template digital, satu lapisan pada suatu waktu.
Produk tiga dimensi dapat sangat disesuaikan untuk pengguna akhir, tidak seperti barang yang diproduksi secara massal diproduksi. Contohnya adalah perusahaan Invisalign, yang menggunakan pencitraan komputer gigi pelanggan untuk membuat kawat gigi dekat-terlihat disesuaikan dengan mulut mereka. Aplikasi medis lainnya mengambil pencetakan 3-D di arah yang lebih biologis: Mesin dapat langsung mencetak sel-sel manusia, sehingga menciptakan jaringan hidup yang dapat menemukan aplikasi potensial dalam skrining keamanan obat dan, pada akhirnya, memperbaiki jaringan dan regenerasi. Contoh awal bioprinting ini dicetak lapisan sel-hati Organovo, yang ditujukan untuk pengujian obat dan akhirnya dapat digunakan untuk membuat organ transplantasi. Bioprinting telah digunakan untuk menghasilkan kulit dan tulang serta jantung dan jaringan pembuluh darah, yang menawarkan potensi yang sangat besar di FUTURE obat-obatan pribadi.
Tahap berikutnya yang penting dalam pembuatan aditif akan menjadi cetak 3-D dari komponen elektronik yang terintegrasi, seperti papan sirkuit. Bagian komputer nano, seperti prosesor, sulit untuk memproduksi dengan cara ini karena tantangan menggabungkan komponen elektronik dengan orang lain yang terbuat dari beberapa bahan yang berbeda. Di daerah lain pencetakan 4-D sekarang menjanjikan untuk membawa generasi baru produk yang dapat mengubah diri mereka dalam menanggapi perubahan lingkungan, seperti panas dan kelembaban. Ini dapat berguna dalam pakaian atau sepatu, misalnya, serta produk perawatan kesehatan, seperti implan yang dirancang untuk mengubah dalam tubuh manusia.
Seperti manufaktur didistribusikan, manufaktur aditif berpotensi sangat mengganggu proses konvensional dan rantai pasokan. Tapi itu tetap menjadi teknologi baru lahir hari ini, dengan aplikasi terutama di otomotif, kedirgantaraan dan sektor medis. Pertumbuhan yang cepat diharapkan selama dekade berikutnya sebagai lebih banyak kesempatan muncul dan inovasi dalam teknologi ini membawa lebih dekat ke PASAR massa.
No comments:
Post a Comment