أفضل 10 تقنيات ناشئة ستغير العالم التطورات التكنولوجية التي يمكن أن تحدث ثورة في الزراعة والصحة والفضاء المحاصيل ذاتية التخصيب ، و تصنيع الأدوية عند الطلب ، وتشخيصات استشعار التنفس ، والمنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد من بين التقنيات المدرجة في القائمة
يسرد إصدار الذكرى السنوية العاشرة لتقرير أفضل 10 تقنيات ناشئة الصادر عن المنتدى الاقتصادي العالمي تقنيات جديدة مهيأة للتأثير على العالم في السنوات الثلاث إلى الخمس القادمة.
يسلط الخبراء الذين عقدهم المنتدى الاقتصادي العالمي ومجلة Scientific American الضوء على التطورات التكنولوجية التي يمكن أن تحدث ثورة في الزراعة والصحة والفضاء.
المحاصيل ذاتية التخصيب ، وتصنيع الأدوية عند الطلب ، وتشخيصات استشعار التنفس ، والمنازل المطبوعة ثلاثية الأبعاد من بين التقنيات المدرجة في القائمة.
في COP26 ، التزمت البلدان بأهداف جديدة وطموحة للحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري هذا العقد. سيعتمد الوفاء بهذه الوعود على تطوير وتوسيع نطاق التقنيات الخضراء.
اثنان من هذه التقنيات – إنتاج الأمونيا “الخضراء” والمحاصيل المهندسة التي تصنع الأسمدة الخاصة بها – تهدف كلاهما إلى جعل الزراعة أكثر استدامة ، مما جعلها على قائمة التكنولوجيا الناشئة لهذا العام.
أفضل 10 تقنيات ناشئة
من مستشعرات التنفس التي يمكنها تشخيص الأمراض إلى الشحن اللاسلكي للأجهزة منخفضة الطاقة ، تمتلئ قائمة هذا العام لأفضل التقنيات الناشئة بالتطورات الملهمة المتعلقة بالبيئة والصحة والبنية التحتية والاتصال.
قام الخبراء بتقليص عشرات الترشيحات لمجموعة مختارة من التطورات الجديدة مع القدرة على تعطيل الوضع الراهن وتحفيز التقدم الحقيقي.
إزالة الكربون – تقليل انبعاثات الكربون
بعد قرن من الزمان اقترح العلماء أن زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي للأرض من شأنه أن يتسبب في احتفاظه بالحرارة والتسبب في ارتفاع درجة حرارة كوكب الأرض
يجري بذل جهد عالمي لدفع عملية إزالة الكربون في جميع جوانب الحياة اليومية. لقد قدمت الحكومات والصناعات التزامات أساسية للحد من انبعاثات الكربون.
سيتطلب الوفاء بهذه الالتزامات ، على مدى السنوات الثلاث إلى الخمس القادمة ، ابتكارات غير مسبوقة والتوسع إلى المستويات الصناعية للتكنولوجيات الناشئة
مثل: تخزين الطاقة الشامل ، ومصادر كيميائية منخفضة / معدومة الكربون ، وتنشيط النقل بالسكك الحديدية ، وعزل الكربون ، والزراعة منخفضة الكربون ، والصفر. مركبات الانبعاثات ومصادر الطاقة ، بالإضافة إلى مراقبة الامتثال المتفق عليها على نطاق عالمي.
المحاصيل التي تصنع الأسمدة الخاصة بها
يستخدم العالم اليوم أكثر من 110 مليون طن من الأسمدة النيتروجينية لتعزيز إنتاج المحاصيل سنويًا. ماذا لو تمكنت المحاصيل من التقاط النيتروجين من تلقاء نفسها وتثبيته على نفسها في صورة أمونيا كما تفعل البقوليات مثل فول الصويا والفاصوليا؟
لكونها واحدة من أفضل التقنيات الناشئة ، يهدف الباحثون الآن إلى إقناع المحاصيل الأخرى مثل الذرة والحبوب الأخرى بالتخصيب الذاتي أيضًا.
في أحد الأساليب ، يعمل الباحثون على محاكاة الاتصال الجزيئي التكافلي بين البقوليات والبكتيريا لإنشاء عقيدات جذرية – مصانع الأسمدة الطبيعية للبقوليات.
في حالة أخرى ، يتم تعليم بكتيريا التربة التي تستعمر جذور الحبوب بشكل طبيعي (ولكنها لا تنشئ عقيدات عادةً) لإنتاج النيتروجين ، وهو مكون رئيسي يحول النيتروجين في الغلاف الجوي إلى أمونيا متوافقة مع النبات.
تشخيص الأمراض عن طريق نفخة في التنفس
اكتشاف المرض عن طريق التنفس
قريبًا ، يمكن أن يكون اختبار المرض بسيطًا على المرضى مثل الزفير. يمكن لأجهزة استشعار التنفس الجديدة تشخيص الأمراض عن طريق أخذ عينات من تركيزات أكثر من 800 مركب موجود في تنفس الإنسان.
على سبيل المثال ، تشير الكميات المرتفعة من الأسيتون في أنفاس الإنسان إلى الإصابة بداء السكري. تبحث المستشعرات عن التغيرات في المقاومة الكهربائية حيث تتدفق مركبات التنفس على أشباه موصلات من أكسيد معدني. ثم تقوم الخوارزميات بتحليل بيانات المستشعر.
صنع الأدوية حسب الطلب
تُصنع الأدوية اليوم بشكل عام على دفعات كبيرة ، في عملية متعددة الخطوات مع أجزاء مختلفة منتشرة في مواقع حول العالم.
قد يستغرق إكمال العملية شهورًا ، بما في ذلك مئات الأطنان من المواد ، مما يخلق بعض التحديات في الاتساق والإمداد الموثوق.
إن التقدم في الموائع الدقيقة وتصنيع الأدوية حسب الطلب يتيح الآن إنتاج عدد صغير ولكن متزايد من الأدوية الشائعة حسب الحاجة.
تسمى أيضًا التصنيع بالتدفق المستمر ، تنقل العملية المكونات عبر الأنابيب إلى غرف تفاعل صغيرة. يمكن صنع الأدوية في أجهزة محمولة في مواقع بعيدة أو مستشفيات ميدانية ، بجرعات مخصصة للمرضى الفرديين ، ويتمثل التحدي المتبقي في تقليل التكلفة العالية لهذه التكنولوجيا الناشئة.
الطاقة من الإشارات اللاسلكية
يتكون إنترنت الأشياء (IoT) من مليارات الأجهزة الإلكترونية التي تستفيد من الاتصال بالإنترنت لبعض جوانب وظائفها.
تمثل مستشعرات إنترنت الأشياء ، التي غالبًا ما تكون عبارة عن أجهزة منخفضة الطاقة للغاية تقدم بيانات مهمة لحياتنا اليومية ، تحديًا للحفاظ على الشحن ، نظرًا لأن عمر البطاريات محدود ومحلي بمجرد نشرها
قد لا تسمح البيئات في كثير من الأحيان بالاتصال الجسدي.
مع ظهور تقنية 5G التي توفر الآن إشارات لاسلكية ذات طاقة كافية ، يمكن لهوائي صغير داخل مستشعرات إنترنت الأشياء تجميع الطاقة من هذه الإشارات.
لطالما تم استخدام مقدمة لهذه التقنية الناشئة في “العلامات” الآلية التي يتم تشغيلها بواسطة إشارات الراديو المنبعثة عندما يمر السائقون عبر محطات الرسوم.
سوف تساعد تقنية 5G في تشغيل إنترنت الأشياء
هندسة فترة صحية أطول
تتوقع منظمة الصحة العالمية أن النسبة المئوية لسكان العالم الذين تبلغ أعمارهم 60 عامًا أو أكثر ستتضاعف تقريبًا ، من 12 إلى 22 بالمائة ، بين عامي 2015 و 2050.
ترتبط الشيخوخة بكل من الأمراض الحادة والمزمنة مثل السرطان والسكري من النوع 2 والخرف وأمراض القلب.
أظهر الباحثون فهمًا مبكرًا للآليات الجزيئية للشيخوخة ، والتي يمكن أن تساعدنا على عيش حياة ليست أطول فحسب ، بل أكثر صحة أيضًا.
باستخدام تقنيات omics التي يمكن أن تحدد في وقت واحد كل نشاط الجينات أو تركيز جميع البروتينات في الخلية ، على سبيل المثال والرؤى من علم التخلق ، يمكن للباحثين تحديد العلامات البيولوجية التي تنبئ بقوة بالمرض – تقديم أهداف للعلاجات الاستباقية.
تتحول الأمونيا إلى اللون الأخضر
لإطعام العالم ، غالبًا ما تتطلب المحاصيل الأسمدة المنتجة من الأمونيا – الكثير منها. يتضمن تصنيع الأمونيا للأسمدة طريقة كثيفة الاستهلاك للطاقة تسمى عملية هابر بوش
والتي تتطلب إمدادًا هائلاً من الهيدروجين. يتم إنتاج الكثير من الهيدروجين اليوم عن طريق التحليل الكهربائي ، أو تقسيم جزيئات الماء باستخدام الطاقة الكهربائية ، أو عن طريق تكسير الهيدروكربونات بدرجة حرارة عالية.
الطاقة اللازمة لتشغيل كلتا الطريقتين تؤدي حاليًا إلى إطلاق كميات هائلة من غازات الدفيئة.
مع انتشار مصادر الطاقة المتجددة الآن ، يتم إنشاء نوع أخضر من الهيدروجين دون إطلاق غازات الدفيئة. بالإضافة إلى التخلص من فائض الكربون في الغلاف الجوي ، فإن الهيدروجين الأخضر خالٍ من المواد الكيميائية الملوثة التي يمكن دمجها عند استخدام الوقود الأحفوري كمصدر ، وهذا النقاء يتيح تحفيزًا أكثر كفاءة لتعزيز إنتاج الأمونيا.
أجهزة Biomarker تصبح لاسلكية
أجهزة استشعار العلامات الحيوية اللاسلكية
لا أحد يحب الإبر. ومع ذلك ، تتطلب العديد من الحالات الحادة والمزمنة الشائعة سحب دم متكرر كبير وصغير لمراقبة المؤشرات الحيوية المهمة في تتبع التقدم في علاجات السرطان والسكري والحالات الأخرى.
إن التقدم في الاتصالات اللاسلكية منخفضة الطاقة ، بالإضافة إلى تقنيات الاستشعار الكيميائي الجديدة التي تستخدم كل من المجسات البصرية والإلكترونية ، تمكن من المراقبة المستمرة وغير الغازية للمعلومات الطبية الهامة.
قامت أكثر من 100 شركة بنشر أو تطوير أجهزة استشعار العلامات الحيوية اللاسلكية عبر مجموعة من التطبيقات ، مع التركيز على مرض السكري نظرًا لانتشاره العالمي.
يضيف الاتصال اللاسلكي ميزة توفر البيانات على الفور ، إذا لزم الأمر ، حتى يتدخل أخصائي طبي موجود عن بُعد.
منازل مطبوعة بمواد محلية
يشهد تصنيع المنازل باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد واسعة النطاق بالفعل انتشارًا محدودًا في الولايات المتحدة والدول المتقدمة الأخرى.
في العالم النامي ، حيث تجعل البنية التحتية المحدودة شحن المواد تحديًا ، تقفز العروض التوضيحية الأخيرة باستخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد من خلال استخدام مواد محلية المصدر والطين والرمل والألياف المحلية لطباعة الهياكل
مما يلغي ما يقرب من 95 ٪ من المواد التي تتطلب النقل إلى منطقه بناء.
يمكن أن توفر هذه التكنولوجيا الناشئة الملاجئ الوعرة في المناطق النائية ، حيث تكون احتياجات الإسكان ماسة ولا توجد شبكات نقل قابلة للتطبيق. قد تكون النتيجة تغييرًا لقواعد اللعبة بالنسبة للدول التي غالبًا ما تُترك وراءها.
الفضاء يربط العالم
يمكن لأجهزة الاستشعار في إنترنت الأشياء (IoT) تسجيل المعلومات الحيوية والإبلاغ عنها حول الطقس وظروف التربة ومستويات الرطوبة وصحة المحاصيل والأنشطة الاجتماعية ومجموعات بيانات قيّمة أخرى لا حصر لها.
مع ظهور عدد لا يحصى من السواتل الصغيرة منخفضة التكلفة في مدار أرضي منخفض وقادرة على التقاط مثل هذه البيانات عالميًا وتنزيلها إلى المرافق المركزية للمعالجة
ستتيح إنترنت الأشياء مستويات غير مسبوقة من الفهم العالمي – بما في ذلك المناطق النامية التي كان يتعذر الوصول إليها سابقًا وخالية من البنية التحتية التقليدية للإنترنت.
لا تزال هناك تحديات مثل روابط البيانات الآمنة منخفضة الطاقة ومسألة الأقمار الصناعية قصيرة العمر في مدار أرضي منخفض ، لكن التقدم المطرد يبشر بالانتشار العالمي في السنوات الثلاث إلى الخمس القادمة.