10 Công nghệ làm thay đổi thế giới
(bài 1)
Tạp chí Technology Review (www.technologyreview.com) vừa đưa ra danh
sách 10 công nghệ mới được đánh giá sẽ làm thay đổi cách sống và làm việc
của xã hội hiện đại. Cùng với bản danh sách, là chân dung các nhà phát minh
hàng đầu thế giới, những con người đang miệt mài, âm thầm lao động trong
phòng thí nghiệm để làm nên những thay đổi lớn lao cho nền tin học, y học,
chế tạo học, giao thông và hạ tầng năng lượng của loài người.
1. Mạng cảm biến không dây (Wireless sensor network)
Đảo Great Duck (Vịt Lớn) ngoài khơi Maine – Mỹ, có diện tích 90 hecta,
bao phủ bởi núi đá và những thảm cỏ; đây là nơi làm tổ lớn nhất trên thế giới
của loài chim báo bão Leach, và cũng là nơi tiến hành những thí nghiệm tiên
ti
ến nhất thế giới về mạng không dây. Mùa hè năm ngoái, các nhà nghiên
c
ứu đã đặt những thiết bị theo dõi nhỏ xíu vào các hang làm tổ của loài chim
này. H
ọ gọi là những "hạt bụi" (mote) do chúng có nguồn điện rất nhỏ - một
cặp pin AA – và được trang bị một bộ vi xử lý, một bộ nhớ nhỏ xíu cùng với
các cảm biến theo dõi ánh sáng, độ ẩm, áp suất và nhiệt độ. Mỗi "hạt bụi"
còn có một bộ thu-phát radio chỉ đủ mạnh để phát đi dữ liệu tới các "hạt bụi"
gần đó và chuyển tiếp thông tin nhận được từ các hàng xóm khác.
Không ch
ỉ là một nghiên cứu mới nhất về tập tính của loài chim, những "hạt
bụi" này còn mở ra tương lai của các mạng cảm biến chạy pin không dây
làm nhiệm vụ theo dõi môi trường, máy móc và thậm chí cả chính con
người. David Culler (Đa
-vít Cu-lơ), nhà khoa học máy tính tại đại học tổng
hợp Berkeley (Bếch-kơ-ly), bang California đã nghiên cứu công nghệ này
được 4 năm. Ông nói "Đây là một trong những cơ hội lớn lao của công nghệ
thông tin, các mạng cảm biến không dây năng lượng thấp sẽ dẫn đầu triển

trung tâm cảm biến nhúng nối mạng của trường ĐHTH California thuộc
bang Los Angeles, các "hạt bụi" của Culler đã trở thành một "nền móng hỗ
trợ lớn". Ông Estrin hiện đang khoan thăm dò một mỏ tự nhiên ở vùng núi
San Jacinto v
ới một mạng dày đặc các cảm biến hình ảnh và tiểu khí hậu
không dây.
Những nhà nghiên cứu khác đang tìm cách thu nhỏ các "hạt bụi" hơn nữa.
Một nhóm, do nhà khoa học máy tính Kristofer Pister (Krítx-tô-phơ Pitx-tơ)
thuộc đại học Berkeley lãnh đạo, đặt mục tiêu thu nhỏ còn 1 mm3. Với kích
thước đó, các cảm biến không dây có thể đặt v
ào mặt đường, vật liệu xây
dựng, sợi vải và thậm chí cả cơ thể con người. Nguồn thông tin cảm biến thu
được sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về môi trường xung quanh và giúp
chúng ta b
ảo vệ tổ ấm của chính mình.
2. Công ngh
ệ sản xuất mô tiêm (Injectable Tissue Engineering)
Mỗi năm, hơn 700,000 bệnh nhân tại Mỹ phải phẫu thuật thay thế khớp.
Những ca này thuộc loại đại phẫu thuật, trong đó đầu gối hay phần mông
được thay bằng bộ phận cấy ghép nhân tạo, do vậy nhiều bệnh nhân cố gắng
trì hoãn càng lâu. Jennifer Elisseeff (Gien-ni-phơ Ê-li-sép), một kỹ sư dược
phẩm sinh học tại trường đại học Johns Hopkins, kỳ vọng một liệu pháp mới
sẽ loại bỏ hoàn toàn việc phẫu thuật: mô tiêm. Bà cùng các đồng sự đã phát
tri
ển một phương pháp tiêm vào khớp một dung dịch hỗn hợp đặc biệt gồm
các polyme lỏng đặc biệt, các tế bào và chất kích thích sinh trưởng; sau khi
chiếu tia hóa liệu chúng sẽ cứng lại và hình thành nên mô khỏe mạnh.
Elisseeff nói "Chúng tôi không chỉ đang cố gắng cải tiến liệu pháp hiện
dùng, mà chúng tôi đang thực sự thay đổi ho
àn toàn nó".

thay vì phải mở lồng ngực để phẫu thuật cấy van cơ khí hay mô cơ khí, thì
ch
ỉ cần tiêm hỗn hợp tế bào và chất lỏng polyme phù hợp vào rồi dùng tia
chi
ếu hóa liệu.
Với Elisseeff và các nhà nghiên cứu khác, giới hạn tiếp theo nằm ở một công
cụ mới mạnh mẽ: các tế bào gốc. Lấy từ tủy xương hoặc phôi thai, các tế bào
g
ốc có khả năng phân tách thành nhiều loại tế bào. Elisseeff và các cộng sự
đ
ã khai thác khả năng này để nuôi đồng thời tủy và xương mới; đây là một
trong những kỹ thuật tinh vi nhất trong công nghệ sản xuất mô. Họ làm ra
các l
ớp hỗn hợp polyme-tế bào gốc, chiếu các tia hóa liệu riêng cho từng lớp
kích thích các tế bào này phát triển thành xương hoặc tủy. Dạng lai ghép như
thế sẽ đơn giản hóa các ca phẫu thuật như thay đầu gối, trong đó yêu cầu
thay phần trên của xương ống chân và phần sụn trên nó.
Vi
ệc nuôi các cơ quan nhân tạo 100% không thể làm được trong ngày một
ngày hai. Giáo sư Elisseeff hướng đích tới các tiến bộ nhỏ hơn để có thể hiện
thực hóa sản xuất mô trong vòng một thập kỷ. Và với hàng ngàn bệnh nhân
cần thay khớp mỗi năm tại Mỹ, những tiến bộ nhỏ đó cũng là quá lớn.
3. Công nghệ pin mặt trời nano (nano solar cells)
Mặt trời có lẽ là nguồn năng lượng duy nhất đủ lớn để thay thế các nguyên
li
ệu hóa thạch cho chúng ta. Nhưng việc khai thác năng lượng của nó phụ
thuộc công nghệ chip silicon. Giá thành của các chip silicon đẩy giá năng
lượng mặt trời cao gấp 10 lần so với nhi
ên liệu hóa thạch, do vậy chỉ được
dùng trong các vệ tinh và các ứng dụng cao cấp khác.

ất hơn nữa. Đầu tiên, Alivasatos và các đồng sự chuyển
sang một vật liệu nanorod mới, cadmium telluride, chất này hấp thụ nhiều
ánh sáng hơn cadmium selenide được dùng trước đó. Họ cũng đa
ng tìm cách
s
ắp xếp các nanorod thành các nhóm phân nhánh để dẫn electron hiệu quả
hơn so với các nanorod hỗn độn. Alivisatos giải thích "Đây chỉ l
à vấn đề xử
lý, không có lý do rõ ràng tại sao các pin mặt trời nano cuối cùng vẫn không
làm sao so được với
các pin silicon".
Các pin m
ặt trời nano có thể trải ra, in như mực phun hoặc thậm chí sơn vào
bề mặt do vậy "một bảng quảng cáo trên xe buýt cũng có thể là một ác-quy
m
ặt trời" – như ông Stephen Emedocles, giám đốc phát triển thương mại của
Nanosys, phát biểu. Ông dự đoán rằng những vật liệu rẻ tiền có thể sẽ tạo ra
một thị trường 10 tỷ USD mỗi năm cho pin mặt trời, và làm lung lay thị
trường pin silicon truyền thống.
Các nanorod của Alivisatos không phải là công nghệ duy nhất tìm kiếm năng
lượng mặt trời rẻ tiền. Nhưng dù cho cuối cùng hướng đi của ông có cách
mạng hóa năng lượng mặt trời được hay không, thì ông đã mang lại những