10 Công nghệ làm thay đổi thế giới
(bài 2)
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.
6. Ảnh học phân tử (Molecular Imaging)
Tại trung tâm nghiên cứu ảnh học phân tử thuộc bệnh viện đa khoa
Massachusetts (Mỹ), Umar Mahmood (U-ma Ma-mút) dùng một camera số
để quan sát một khối u đang lớn dần qua lớp da lưng một con chuột sống.
Bằng cách dùng các phần tử đánh dấu huỳnh quang and bộ lọc chuẩn, nhà
phóng x
ạ học thực sự nhìn thấy những ảnh hưởng của khối u ở cấp độ phân
tử: các enzym phá hoại do khối u tiết ra hiển thị trên màn hình máy tính của
Mahmood dưới dạng những vết đỏ, vàng, xanh. Mahmood nói, trong tương
lai những "hình ảnh phân tử" như vậy có thể giúp phát hiện sớm bệnh ở
người, v
à dẫn tới các liệu pháp hiệu quả hơn.
Ảnh học phân tử là cách gọi tắt một số kỹ thuật cho phép các nhà nghiên cứu
quan sát các gien, protêin, và các phân tử hoạt động trong cơ thể, ngày nay
công ngh
ệ này đang bùng nổ, nhờ có những tiến bộ trong sinh học tế bào, tác
nhân sinh hóa và k
ỹ thuật phân tích bằng máy tính. Các nhóm nghiên cứu
khắp thế giới đang hợp sức dùng các kỹ thuật chụp ảnh quang học, nguyên
t
ử và từ trường để nghiên cứu những tương tác phân tử đằng sau các quá
trình sinh h
ọc. Không như tia X, siêu âm và một số kỹ thuật truyền thống

một liệu pháp tối ưu cho từng bệnh nhân và sau đó kiểm tra, thí dụ như xem
thuốc có tác dụng lên phần nào. Hơn thế, ảnh học phân tử có thể dùng để
phát hiện các tín hiệu ung thư trước khi có những thay đổi về mặt giải phẫu
trước h
àng tháng hoặc hàng năm, loại bỏ việc các bác sĩ phẫu thuật phải cắt
một mảnh mô để chẩn đoán. Mahmood nói "Tới một ngày, chúng ta có thể
thay thế các mẫu thử sinh học bằng hình ảnh".
Trong phòng thí nghiệm của Mahmood, các thực nghiệm y học đang tiến
hành để chụp ảnh cộng hưởng từ của mạch máu, mạch máu to ra l
à dấu hiệu
sớm của u và các biến đổi khác. Với những kỹ thuật cao cấp hơn như trong
nghiên cứu ung thư ở chuột, thì còn hai năm nữa mới có thể thử nghiệm trên
người. Bức tranh tổng thể là: 10 năm nữa, ảnh học phân tử sẽ có thể thay thế
các bản chụp X-quang, mẫu thử, và các kỹ thuật chẩn đoán khác. Mahmood
cho rằng "Mặc dù sẽ không thể thay thế hoàn toàn phương pháp chụp ảnh
truyền thống, nhưng ảnh học phân tử sẽ có ảnh hưởng sâu sắc tới nghiên cứu
y tế cơ bản cũng như chế độ chăm sóc cao cấp cho bệnh nhân". Và như vậy,
một lĩnh vực công nghệ sinh học mới đã nảy mầm, như một con tàu đang
giong buồm ra khơi từ bến cảng ngay sát phòng thí nghiệm của Mahmood.
7. Công nghệ in nano (Nanoimprint Lithography)
Tại các phòng thí nghiệm nano trên khắp thế giới, người ta đang phát triển
nhiều loại vi cảm biến, tranzito, và lade. Những thiết bị này đem đến một
viễn cảnh công nghệ điện tử viễn thông rẻ tiền và siêu tốc. Nhưng để công
nghệ nano vượt ra khỏi phòng thí nghiệm là một chuyện rất khó khăn, do
thiếu những kỹ thuật sản xuất thích hợp. Các công cụ dùng để sản xuất hàng
lo
ạt vi chíp silicon không thể áp dụng cho công nghệ nano, còn các phương
pháp đặc biệt trong PTN lại quá đắt tiền v
à cần nhiều thời gian mới đưa vào
thực tế được. Stephen Chou (Stê-phơn Châu), kỹ sư điện tại đại học

ph
ục vụ cho các thế hệ vi chíp hiệu năng cao trong tương lai. Chou cho biết
kỹ thuật này cho phép số tranzito trên một lớp silicon lớn gấp 36 lần so với
những công cụ in silicon thương mại. Nhưng để chế tạo các con chip đa
tầng, thì phải căn lề tuyệt đối trong
suốt 30 bước in. Trong quá trình
này, s
ức
nóng có thể làm méo khuôn và lớp silicon, do vậy mỗi lượt đốt nóng và in
ph
ải thực hiện rất nhanh. Gần đây, Chou cải tiến kỹ thuật đốt nóng bằng
laze, làm giảm thời gian in từ 10 giây xuống còn dưới 1 micro-giây (10-3).
V
ới kết quả này, Chou chứng minh khả năng sản xuất các chip đa tầng cơ
bản của công nghệ in nano. Ông cho biết đối tượng tiếp theo sẽ là các vi xử
lý và chip nhớ phức tạp. Hiện tại, PTN Nanonex, một cơ sở khác do Chou
sáng lập tại Princeton - New Jersey, đang bận rộn hợp tác với các nhà chế
tạo công cụ in silicon.
Các kết quả của Chou ra đời tại chính thời điểm ngành công nghiệp sản xuất
chip đang tiêu tốn h
àng tỷ đô-la để phát triển các kỹ thuật chế tạo mới sử
dụng đủ thứ, từ tia cực tím cho tới các dòng electron. Điều này càng tôn vinh
công lao c
ủa Chou, ông đã bắt tay vào công nghệ sản xuất nano từ những
năm 1980, khi mà hầu hết các nh
à khoa học khác còn chưa nhìn ra được
triển vọng của nó. Chou tự hào phát biểu "Bây giờ thì không ai đặt câu hỏi
gì thêm về khả năng chế tạo của công nghệ in nano, và mọi nghi ngờ đột
nhiên biến mất !".
8. Bảo hiểm phần mềm (Software Assurance)

tiêu của chương trình và sau đó viết ra các lệnh ngày càng cụ thể hơn mô tả
các bước mà chương tr
ình có thể thực hiện để đạt được mục tiêu và cách
th
ức thực hiện các bước đó. Thí dụ, một hệ thống phòng tránh va chạm máy
bay, thì mô tả cấp cao có thể là khi hai máy bay bay quá gần nhau thì phải
hành động; thiết kế cấp thấp hơn có thể l
à bắt hai máy bay trao đổi thông tin
để quyết định cái nào phải hạ thấp, cái nào phải bay cao lên.
Lynch và Garland đã đưa ý tưởng này tiến xa hơn nữa. Từ nhiều năm trước,
nữ giáo sư Lynch đã phát triển một mô hình toán học để giúp các lập trình
viên d
ễ dàng kiểm tra xem liệu một bộ các mô tả tổng quát có khiến một hệ
phân tán ứng xử hợp lý hay không. Với mô hình này, bà và giáo sư Garland
đ
ã tạo ra một ngôn ngữ máy tính mà lập trình viên có thể dùng để viết "giả
mã" mô tả những gì một chương trình cần làm. Cùng với các sinh viên của
mình, giáo sư Garland cũng đã phát triển các công cụ để chứng minh rằng
các mô tả trừu tượng cấp thấp hơn tương quan đúng với các mô tả cấp cao
và để mô phỏng phản ứng của chương tr
ình trước khi nó được dịch thành
m
ột ngôn ngữ lập trình cụ thể như Java. Những công cụ này định hướng
người lập tr
ình chú ý tới nhiều tình huống có thể phát hiện lỗi hơn - mà có
th
ể kiểm tra bằng các mẫu thử phần mềm điển hình, qua đó dảm bảo phần
mềm luôn làm việc trơn tru. Một khi đã thử nghiệm phần mềm xong, thì
người lập trình có thể dễ dàng dịch mã giả sang một ngôn ngữ lập trình
chu

liệu. Và Paulson là người tiên phong phát triển các loại đường dược liệu mới
có tác dụng lên nhiều loại bệnh, từ thấp khớp cho tới sự lan rộng các tế bào
ung thư.
Đường có chức năng sống c
òn trong cơ thể, đặc biệt là trong việc điều hoà
và quy
ết định chức năng của protêin qua một quá trình gọi là dính đường
(glycosylation) trong đó các phân tử đường dính v
ào các phân tử protêin
khác, bao g
ồm cả những loại protêin mới sinh. Mặc dầu vậy vai trò này
thường bị xem nhẹ. Bằng cách tác động vào quá trình dính đường hay chính
bản thân đường, các nhà nghiên cứu hy vọng chặn đứng quá trình sinh bệnh,
tạo ra các loại thuốc mới và tăng cường các loại thuốc hiện có. Thí dụ tập
đoàn công nghệ sinh học Amgen đ
ã tăng cường loại dược phẩm bán chạy
nhất của hãng (một protêin kích thích sản sinh hồng cầu gọi là
enrythropoietin) b
ằng cách gắn thêm hai phân tử đường vào mỗi phân tử
protêin. Các hãng khác như GlycoGenesys, Progenics Pharmaceuticals và
Oxford Glycoscience đều có các loại đường dược liệu
dùng trong xét
nghi
ệm nhiều loại bệnh như bệnh Gaucher hay ung thư sắc tố.
Những nố lực nghiên cứu đường lâu nay vẫn bị lấp bóng bởi các nghiên cứu
về gien và protêin. Nhưng trong vài thập kỷ vừa qua, các nhà nghiên cứu đã
t
ừng bước khám phá những chức năng của đường. Cuối thập kỷ 1980,
Paulson và nhóm của ông đã tách một gien cho một trong các enzyme phụ
trách quá trình dính đường. Sự kiện đó mở màn cho những nghiên cứu sâu

ên mật mã lượng tử, giúp truyền
thông tin theo cách mà bất kỳ kiểu nghe lén nào đều bị phát hiện. Công nghệ
này dựa trên vật lý lượng tử, ứng dụng theo các góc độ nguyên tử: bất kỳ nỗ
lực nào nhằm quan sát một hệ lượng tử không thể không thay đổi nó. Sau 10
năm thí nghiệm, mật m
ã lượng tử đang trở nên khả thi. Richard Hughes, một
nhà tiên phong trong mật mã lượng tử tại Phòng thí nghiệm quốc gia Los
Alamos tại New Mexico, cho biết "Bây giờ chúng ta có thể nghĩ về mục đích
sử dụng thực tế của công nghệ này".
Nhà vật lý kiêm doanh nhân Gisin sẽ là người đang gánh vác nhiệm vụ đưa
công nghệ này vào thị trường. Công ty mà Gisin tách từ phòng thí nghiệm
của đại học tổng hợp Geneva năm 2001, idQuantique, đã cho ra đời hệ mật
mã lượng tử thương mại đầu tiên. Hệ thống bao gồm một bộ sinh số ngẫu
nhiên (phải có để sinh khóa giải mã) và các thiết bị phát và phát hiện từng
photon ánh sáng tạo ra tín hiệu lượng tử.
Các nhà mật mã học truyền thống tập trung phát triển các giải thuật mã hóa
m
ạnh để giữ cho thông tin khỏi rơi vào tay người khác. Nhưng thậm chí mật
mã mạnh nhất cũng thành vô dụng nếu ai đó đánh cắp được khóa. Theo
Nabil Amer, giám đốc nhóm lý tin tại trung tâm nghi
ên cứu IBM, với mật
mã lượng tử, bạn có thể chắc chắn rằng khóa giải mã là an toàn. Việc trao
đổi khóa được thực hiện dưới dạng các photon có hướng phân cực sai khác
ngẫu nhiên. Người gửi và người nhận hợp pháp so sánh hướng phân cực của
từng photon một. Bất kỳ nỗ lực nào để trích tín hiệu đều thay đổi các hướng
phân cực, mà người gửi và người nhận có cách để phát hiện ra.
Mật mã lượng tử đang đi trước thời đại của nó. Các chiến lược mã hóa phi
lượng tử như các hệ mật mã khóa công khai thường dùng trong thương mại
đến nay vẫn chưa bị phá. Nhưng tính bảo mật của các hệ mật m
ã khóa công