فناوری‌های اثرگذار تا ۲۰۳۰ در پزشکی، انرژی، رباتیک و فضا

از پیش‌بینی فناوری تا دگرگونی زندگی روزمره گزارش «چشم‌اندازهای کلان فناوری ۲۰۳۰» مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE)، مجموعه‌ای از ۳۰ فناوری را در پنج حوزه سلامت، انرژی، فضا، سامانه‌های فیزیکی و فناوری‌های دیجیتال بررسی می‌کند. در تدوین این گزارش، ۱۶۶ متخصص از ۳۸ کشور مشارکت داشته‌اند. آن‌ها فناوری‌ها را بر پایه عواملی مانند احتمال موفقیت، اثر بر زندگی انسان، میزان بلوغ، پذیرش بازار و زمان احتمالی فراگیرشدن ارزیابی کرده‌اند. چنین گزارش‌هایی نقشه‌ای قطعی از آینده نیستند؛ بیشتر شبیه پیش‌بینی هواشناسی بلندمدت‌اند. آن‌ها روندهایی را نشان می‌دهند که اکنون نشانه‌هایی از رشد دارند، اما تحققشان به سرمایه‌گذاری، قانون‌گذاری، پذیرش اجتماعی و حل مسائل فنی وابسته است. ارزش این ارزیابی در آن است که توجه را از یک اختراع منفرد به ارتباط میان حوزه‌ها جلب می‌کند: پیشرفت پزشکی به ابزارهای آزمایشگاهی و تولید وابسته است، توسعه صنعت به انرژی نیاز دارد و فناوری فضایی نیز بدون ارتباطات، مواد و سامانه‌های پرتاب قابل گسترش نیست. ## پزشکی ژنتیکی؛ درمان بر پایه ویژگی‌های هر فرد در پزشکی شخصی‌سازی‌شده (Personalized medicine)، تشخیص و درمان با توجه به ویژگی‌های زیستی هر بیمار انتخاب می‌شود. این ویژگی‌ها ممکن است شامل تفاوت‌های ژنتیکی، وضعیت سلول‌ها یا پاسخ بدن به دارو باشد. برای مثال، دو بیمار مبتلا به یک نوع سرطان ممکن است تغییرات مولکولی متفاوتی در تومور داشته باشند؛ بنابراین درمانی که برای یکی مؤثر است، لزوماً برای دیگری بهترین گزینه نیست. مهندسی ژنتیک (Genetic engineering) به تغییر هدفمند ماده ژنتیکی سلول گفته می‌شود. ژن‌درمانی (Gene therapy) نیز روشی درمانی است که با واردکردن، حذف‌کردن یا اصلاح اطلاعات ژنتیکی، می‌کوشد علت زیستی برخی بیماری‌ها را هدف بگیرد. گزارش پیش‌بینی می‌کند که این روش‌ها در چند سال آینده در حوزه‌های درمانی بیشتری به کار گرفته شوند. بااین‌حال، تغییر ژن‌ها مانند اصلاح یک جمله کوتاه در کتاب نیست؛ ژن‌ها در شبکه‌ای پیچیده از واکنش‌های سلولی فعالیت می‌کنند. تغییر یک بخش ممکن است اثرهای ناخواسته‌ای در بخش‌های دیگر داشته باشد، ازاین‌رو بررسی ایمنی و پیگیری بلندمدت بیماران ضروری است. گزارش همچنین از حرکت تشخیص زودهنگام بیماری‌ها از محیط پژوهشی به مراقبت روزمره پزشکی سخن می‌گوید. هرچه بیماری زودتر شناسایی شود، فرصت بیشتری برای پیشگیری یا درمان مؤثر وجود دارد؛ اما آزمایش دقیق باید در دسترس، قابل اعتماد و از نظر هزینه مناسب باشد. ساخت پروتئین‌های مصنوعی ساده نیز از مسیرهای مورد توجه است. پروتئین‌ها مولکول‌هایی هستند که کارهای گوناگونی در بدن انجام می‌دهند؛ از واکنش‌های شیمیایی تا شناسایی عوامل بیماری‌زا. پروتئینی که از ابتدا برای انجام وظیفه‌ای مشخص طراحی شود، شاید بتواند به هدف‌گیری تومور یا جایگزینی آنزیمی کمبوددار کمک کند. تبدیل این امکان آزمایشگاهی به درمانی ایمن، به پژوهش و آزمون‌های بالینی گسترده نیاز دارد. ## انرژی؛ زیرساختی که باید همگام شود رشد مراکز داده، شبکه‌های ارتباطی و تجهیزات محاسباتی، نیاز به برق را افزایش می‌دهد. برق‌رسانی به این زیرساخت‌ها تنها مسئله تولید انرژی نیست؛ شبکه باید بتواند تغییرات سریع مصرف را مدیریت کند و برق را با پایداری لازم به مراکز مصرف برساند. نیروگاه‌ها و شبکه‌های انتقال معمولاً با زمان‌بندی و محدودیت‌هایی روبه‌رو هستند که توسعه آن‌ها را کندتر از افزایش تقاضا می‌کند. یکی از راه‌های کاهش این فاصله، ذخیره‌سازی انرژی (Energy storage) است. باتری‌ها می‌توانند برق تولیدشده در زمان کم‌مصرف یا هنگام دسترسی بیشتر به انرژی‌های تجدیدپذیر را ذخیره و در زمان نیاز آزاد کنند. گزارش افزایش چشمگیر ظرفیت ذخیره‌سازی را در کشورهای توسعه‌یافته طی چند سال آینده محتمل می‌داند. اهمیت این فناوری فراتر از پشتیبانی از مراکز داده است: ذخیره‌سازی می‌تواند به پایداری شبکه و استفاده بهتر از انرژی خورشیدی و بادی نیز کمک کند. بااین‌حال، افزایش بازده به‌تنهایی تضمین نمی‌کند که مصرف کل کاهش یابد. اگر استفاده از فناوری ارزان‌تر یا کارآمدتر شود، ممکن است کاربرد آن گسترش پیدا کند و مجموع مصرف بالا برود؛ پدیده‌ای که به «پارادوکس ژوونز» (Jevons paradox) معروف است. بنابراین سیاست انرژی باید هم‌زمان به بهره‌وری، میزان مصرف، ظرفیت شبکه و پیامدهای زیست‌محیطی توجه کند. ## ربات‌ها و گسترش حس لامسه ربات‌های صنعتی معمولاً برای انجام حرکت‌های تکراری و دقیق به کار می‌روند. گام بعدی، سامانه‌هایی است که علاوه بر حرکت، بتوانند اطلاعات بیشتری از محیط دریافت کنند. حسگرهای لمسی و بازخورد لمسی (Haptic feedback) به ربات اجازه می‌دهند فشار واردشده یا تماس با جسم را تشخیص دهد و نیروی گرفتن را تنظیم کند. این توانایی برای جابه‌جایی اشیای شکننده، مونتاژ قطعات ظریف یا کار در محیط‌های خطرناک اهمیت دارد. پوست مصنوعی و حسگرهای الهام‌گرفته از زیست‌شناسی نیز می‌توانند اطلاعاتی درباره فشار، تماس و گاهی دما فراهم کنند. نمونه ساده‌ای از اهمیت این حسگرها را می‌توان در گرفتن یک لیوان تصور کرد: نیروی بسیار کم باعث افتادن آن می‌شود و نیروی بیش از حد ممکن است آن را بشکند. رباتی که بتواند تماس را اندازه بگیرد، بهتر می‌تواند میان این دو حالت تعادل برقرار کند. در عین حال، گسترش ربات‌ها به محیط‌های کاری نیازمند معیارهای ایمنی روشن، ارزیابی خطر و آموزش نیروی انسانی است. ## فضا؛ از پرتاب تا زیرساخت مداری فناوری فضایی تنها به اکتشاف سیاره‌ها محدود نیست. ارتباطات ماهواره‌ای، ساخت تجهیزات در مدار، پرتابگرهای قابل استفاده مجدد و مدیریت پسماند فضایی نیز بخشی از این حوزه‌اند. موشک‌های بازاستفاده‌پذیر می‌توانند با کاهش نیاز به ساخت وسیله پرتاب تازه برای هر مأموریت، هزینه دسترسی به فضا را پایین بیاورند؛ هرچند تعمیر، بازرسی و ایمنی آن‌ها همچنان چالش‌برانگیز است. گزارش همچنین به ساخت برخی قطعات نیمه‌رسانا با استفاده از امکانات فضایی و احتمال تجاری‌شدن جمع‌آوری زباله‌های مداری اشاره می‌کند. محیط مداری ویژگی‌هایی مانند ریزگرانش دارد، اما تولید در فضا به تجهیزات تخصصی، انتقال مواد و بازگرداندن محصول وابسته است. از سوی دیگر، زباله‌های فضایی می‌توانند با ماهواره‌های فعال برخورد کنند و زنجیره‌ای از خطرهای تازه بسازند؛ پس پایش و پاک‌سازی مدار، بخشی از ایمنی زیرساخت فضایی آینده خواهد بود. ## آینده به انتخاب‌های امروز وابسته است روندهای مطرح‌شده در گزارش، از پزشکی ژنتیکی تا ذخیره‌سازی انرژی و رباتیک، فرصت‌هایی واقعی اما مشروط‌اند. دسترسی عادلانه به درمان، امنیت و ایمنی فناوری، آموزش نیروی کار و آمادگی زیرساخت‌ها تعیین می‌کنند که منافع این پیشرفت‌ها تا چه اندازه به جامعه برسد. همکاری دانشگاه‌ها، صنایع و دولت‌ها می‌تواند فاصله میان پژوهش و کاربرد را کاهش دهد؛ اما تصمیم‌گیری مسئولانه باید هم‌زمان هزینه‌ها، محدودیت‌ها و پیامدهای اجتماعی را نیز بسنجد.