گرچه افراد سراسر جهان در سال ۲۰۲۱ به‌دلیل شیوع گسترده ویروس کرونا و سرک کشیدن این ویروس منحوس در سراسر جهان، سالی تقریبا ناخوشایند را سپری کردند و دانشمندان نیز به‌دنبال راهی برای نابودی ویروس کرونا بوده و هستند، اما باید گفت مسیر فناوری حتی باوجود این ویروس همچنان هموار بوده و امسال نیز همانند گذشته پژوهشگران موفق به ثبت اختراعات متنوعی شده‌اند. ماهنامه امریکایی پاپیولار ساینس اخیرا چندین اختراع برتر سال اخیر در حوزه‌های مختلف را منتشر کرده که به معرفی ۱۶ اختراع که در نوع خود می‌تواند زندگی بشر را متحول سازد، پرداخته‌ایم.

درمان پیری زودرس در کودکان

داروی زوکینوی (Zokinvy) نخستین درمان تایید‌شده توسط سازمان غذا و دارو امریکا برای پیری زودرس یا پروگریا (Progeria) که همچنین با عنوان سندروم هاچینسون-گیلفورد پروگریا و سندرم هاچینسون-گیلفورد نیز شناخته می‌شود، است. 

پیری زودرس یک وضعیت بسیار نادر ژنتیکی است که در آن علائم و نشانه‌های پیری و کهولت در سنین بسیار کم تجلی می‌نمایند. کودکان مبتلا به این اختلال ژنتیکی معمولا در اوایل نوجوانی به‌دلیل بیماری قلبی جان خود را از دست می‌دهند. این اختلال ژنتیکی موروثی نیست، اما ناشی از جهش ژنتیکی است و موجب تجمع مضر در سلول‌های پروتئینی به‌نام پروگرین می‌شود. داروی زوکینوی مانع تجمع این پروتئین می‌شود.

سی‌تی اسکن هوشمند

سی‌تی اسکن تصاویر دقیقی از داخل بدن انسان ارائه می‌دهد که به تشخیص و ردیابی بیماری و آسیب کمک می‌کند. اسکنرهای معمولی با ترکیب کل انرژی حاصل از چندین اشعه ایکس، چند تصویر ایجاد می‌کنند. طی این فرآیند، بخشی از انرژی حاصل از اشعه ایکس از دست می‌رود که این امر به وضوح کمتر تصاویر منجر می‌شود. 

اسکنر جدید شرکت آلمانی با نام زیمنس، مجهز به آشکارسازهایی است که فوتون‌هایی که برای اندازه‌گیری ذرات نوری وارد بدن می‌شوند را محاسبه می‌کند و این امر به تصاویر واضح‌تر و دارای کنتراست بالاتر از عملکرد درونی بدن منجر می‌شود.

سمعک‌هایی با قابلیت تنظیم صدا

سازمان غذا و دارو امریکا (FDA) اخیرا یک سمعک را به تایید رساند که صدای آن می‌تواند توسط خود کاربر تنظیم شود. تولید‌کننده این سمعک شرکت بوز (Bose) است و کاربران آن می‌توانند تنظیمات سمعک را در زمان واقعی و از طریق یک اپلیکیشن موبایل انجام دهند. مالوینا ایدلمن(Malvina Eydelman) مدیر بخش چشم و گوش سازمان غذا و دارو امریکا اظهار کرد از دست رفتن شنوایی مسئله‌ای مهم در حوزه سلامت عمومی به‌ویژه در میان افراد مسن است.

 این سمعک جدید تاییدیه قانونی خود را گرفته و به بزرگسالانی که کم‌شنوا هستند، این امکان را می‌دهد که بدون مراجعه به پزشک، شنوایی خود را به حد مطلوبی برسانند. این سمعک از قابلیتی موسوم به SoundControl بهره می‌برد که این قابلیت، امکان افزایش صدا را برای بزرگسالانی که کم‌شنوایی خفیف تا متوسط دارند، آسان می‌کند.

جمع‌آوری زباله‌های فضایی 

زباله‌های فضایی یکی از مشکلات جدی در فضا هستند. گسترش بقایای ماهواره‌های فرسوده و سایر موارد شناور در فضا، مدار زمین را برای فضاپیماهای فعال که با سرعت زیاد در حرکتند تبدیل به محیطی خطرناک کرده است. در سال‌های اخیر چندین پیشنهاد برای مقابله با این معضل ارائه شده است؛ از جمله این پیشنهادات می‌توان به اتصال دستگاهی برای افزایش کشش جوی روی ماهواره‌ها و دستگاه‌های جمع‌آوری‌کننده زباله فضایی اشاره کرد. یکی از مشکلات اساسی این است که ماهواره‌ها یا سایر اجسام فضایی هیچ برقی ندارند و از کنترل خارج شده‌اند.

فضاپیمای شرکت خصوصی استرواسکیل(Astroscale) که به جمع‌آوری زباله‌های فضایی می‌پردازد، برای نخستین بار موفق به جمع‌آوری شبیه‌سازی‌شده زباله‌ فضایی در مدار شد. فضاپیمای آزمایشی ELSA-d شامل یک ماژول ۱۷۵ کیلوگرمی است که به پاکسازی زباله‌های فضایی می‌پردازد و همچنین یک ماژول ۱۷ کیلوگرمی که نقش زباله فضایی را ایفا می‌کند. ELSA-d قرار است با کمک سیستم مغناطیسی خود به جمع‌آوری زباله‌های فضایی بپردازد.

عملیات سوخت‌گیری در آسمان

برای نخستین بار پهپاد بوئینگ که یک هواگرد بدون خدمه است، با موفقیت توانست سوخت هواگرد دیگری را در حالی که هر دو در آسمان در حال پرواز بودند، تامین کند. در این آزمایش هواپیمای بدون سرنشین MQ-۲۵ T۱ بوئینگ توانست عملیات سوخت‌گیری هوایی را با موفقیت انجام دهد و سوخت را به هواگرد اف/ای-۱۸ سوپر هورنت نیروی دریایی ایالات متحده منتقل کند. پس از آنکه بوئینگ قرارداد ۸۰۵ میلیون دلاری نیروی دریایی ایالات متحده را برنده شد، MQ-۲۵ T۱ که در نیروی دریایی با نام Stingray شناخته می‌شود، در تاسیسات بوئینگ در سنت لوئیس میسوری طراحی و ساخته شد. نمونه اولیه این هواپیمای بدون سرنشین نخستین پرواز مستقل خود را در فرودگاه میدامریکا سنت لوئیس در سال ۲۰۱۹ انجام داد. البته در آن زمان عملیات سوختگیری هوایی انجام نشد. طی عملیات اخیر خلبان جنگنده در نزدیکی و پشت هواپیمای بدون سرنشین شروع به پرواز کرد. در آن زمان MQ-۲۵ ابزار مخروطی شکل خود برای سوخت‌گیری را آزاد کرد. این ابزار یک مخزن قیف مانند است که در انتهای یک شلنگ بلند قرار دارد. سپس خلبان به‌گونه‌ای حرکت کرد که آن ابزار توانست با مخزن سوخت اف/ای-۱۸ سوپر هورنت جفت شود و در این هنگام سوخت از MQ-۲۵ به اف/ای-۱۸ سوپر هورنت منتقل شد.

یک ایستگاه فضایی جدید

اکنون یک ایستگاه فضایی که چین ساخته نیز به دور زمین می‌چرخد. ایستگاه فضایی چینی‌ها تیانگونگ نام دارد. چین ماژول اصلی ایستگاه فضایی تیانگونگ (کاخ آسمانی) را در ۲۹ آوریل به فضا پرتاب کرد. این کشور در تلاش برای رقابت با ایستگاه فضایی بین‌المللی با موفقیت نخستین بخش اصلی ایستگاه فضایی خود را در مدار نزدیک زمین پرتاب کرد. این ماژول ۲۲ تنی که تیانه (Tianhe) یا «هارمونی آسمان‌ها» نام دارد، اکنون محل اقامت ۳ خدمه ایستگاه فضایی چین است. تیانه از مرکز پرتاب فضایی ون‌چانگ، سوار بر موشک لانگ مارچ ۵ بی (بزرگ‌ترین موشک حامل چین) پرتاب شد. تیانه یکی از ۳ بخش اصلی نخستین ایستگاه فضایی توسعه‌یافته چین است که با ایستگاه فضایی بین‌المللی رقابت می‌کند. کار روی برنامه ایجاد این ایستگاه فضایی یک دهه پیش آغاز شد. ایستگاه فضایی چین حداقل ۱۰ سال در فضا خواهد ماند، در حالی که انتظار می‌رود ایستگاه فضایی بین‌المللی در سال ۲۰۳۰ به فعالیت خود پایان دهد. چین قصد دارد تا سال ۲۰۳۰ به قدرت اصلی فضایی تبدیل شود تا با رقبای خود از جمله ایالات متحده، روسیه و آژانس فضایی اروپا همگام شود و پیشرفته‌ترین ایستگاه فضایی را که به دور زمین می‌چرخد، ایجاد کند.

پیش‌بینی ساختار پروتئین‌ها با هوش مصنوعی

هوش مصنوعی، فناوری مهمی است که در حوزه‌های گوناگونی کارآیی دارد و در حال ‌حاضر نیز کاربرد قابل‌توجهی را در مقابله با کووید-۱۹ نشان داده است. هوش مصنوعی می‌تواند ساختار پروتئین‌های مهمی را که به ورود و تکثیر ویروس کمک می‌کنند، پیش‌بینی کند و بینش مفیدی را در زمینه آنها ارائه دهد که راه را برای ارائه دارو در زمان کوتاه هموار می‌سازد. الگوریتمی موسوم به AlphaFold می‌تواند به پیش‌بینی ساختارهای پروتئینی بپردازد که تاثیر قابل‌توجهی در کشف و ارائه دارو دارند. برنامه‌ دیگری موسوم به DeepTracer نیز شبکه‌های عصبی عمیق را به‌کار می‌گیرد تا ساختار پیچیده پروتئین خوشه‌ای کروناویروس را بررسی کند. به لطف این الگوریتم مهندسان زیستی و پزشکان اکنون می‌توانند ساختار واقعی هزاران پروتئین دی.ان.ای انسان را مشاهده کنند.

روش‌های جدید خنک‌سازی

سیستم‌های تهویه هوا و فن‌ها در حال ‌حاضر ۱۰ درصد برق جهان را مصرف می‌کنند. پیش‌بینی می‌شود استفاده از سیستم‌های تهویه هوا تا سال ۲۰۵۰، ۳ برابر شود که این امر با افزایش مصرف انرژی همراه است، اما پنل‌های اسکای کول(SkyCool) با کمک فناوری نانو و پنل‌های پشت بامی که نور را منعکس می‌کنند، در حال تغییر این روند خطرناک هستند. این پنل‌های آلومینیومی که با لایه‌های متعددی از نوارهای نوری پوشانده شده‌اند، تشعشعات را در طول موج‌های بین ۸ تا ۱۳ میکرومتر منعکس می‌کنند. با انجام این کار دمای پنل تا ۱۵ درجه فارنهایت کاهش می‌یابد.

رباتی برای معدنکاری

معدنکاری یا کانِش یکی از خطرناک‌ترین کارهای جهان است، اما کسانی که مجبور به انفجار تونل‌ها هستند، آسیب‌پذیر هستند؛ نه لزوما به این دلیل که در معرض مواد منفجره هستند، بلکه به‌دلیل اثر فعالیت‌های لرزه‌ای یا ریزش سنگ که هنگام این عملیات رخ می‌دهد. ربات آواتل(Avatel) به افراد اجازه می‌دهد به‌راحتی به طلا، مس و سنگ آهن دسترسی پیدا کنند. افرادی که در معدن کار می‌کنند از داخل یک کابین محافظت شده، یک جفت بازوی این ربات را برای قرار دادن مواد منفجره در بخش‌های خاصی هدایت می‌کنند و در همین حال مهندسان و زمین‌شناسان در اتاق کنترل از راه دور با تغییر شرایط، توصیه‌های بی‌درنگی ارائه می‌دهند. پس از تنظیم کارها، راننده این ربات را حرکت می‌دهد و به‌صورت بی‌سیم سیگنالی برای انفجار ارسال می‌کند.