تقنيات تغيير الأشياء

إن روبوتات الكلاب الكبيرة ، والبالونات المقترنة بتكنولوجيا LTE التي تطفو حول طبقة الستراتوسفير ، والطابعات ثلاثية الأبعاد التي تنتج الخلايا الحية ، وآلة تحول مياه الصرف الصحي إلى مياه شرب ، كلها ابتكارات ، ولكنها ليست تلك التي يجب أن تأتي في 20 سنة.

على العكس من ذلك ، كل هذا موجود اليوم وله تأثير بالفعل على العلوم والطب والتكنولوجيا.

ما الذي يمكن أن يفعله كلب روبوت أو كرة الإنترنت للعالم؟

سنتحدث اليوم عن الكيفية التي توصل بها العلماء والمهندسون إلى هذه التقنيات الأربعة الرائعة ولماذا يعتقدون أن هذه الابتكارات ستساعد الملايين من الناس على العيش بشكل أفضل وقيادة نمط حياة أكثر صحة.

 

 

ما هو أكثر شيء مفيد يمكن للطابعة ثلاثية الأبعاد أن تنشئه ؟ الجيتار؟ ربما زوج من الأحذية؟

ماذا عن الأنسجة البيولوجية أو الأوعية الدموية التي يمكن أن تؤدي إلى ظهور الأعضاء الاصطناعية والأجزاء السبرانية في الجسم؟

في حين أن الطابعات ثلاثية الأبعاد المبكرة استخدمت في الغالب سبائك معدنية ومعدنية ، فإن العلماء اليوم يمزجون ويطابقون مواد مختلفة ، بعضها يعيش.

في العام الماضي ، على سبيل المثال ، قامت جينيفر أ. لويس ، عالمة المواد بجامعة هارفارد ، بطباعة أنسجة بيولوجية بشبكة الأوعية الدموية التي تساعد على إبقاء الخلايا حية بعد خروجها من الطابعة.

للقيام بذلك ، قامت لويس وفريقها البحثي بتطوير طابعة يمكنها إعادة إنتاج الهياكل بدقة بمكونات بحجم ميكرومتر واحد ، وفقًا لتقرير MIT Technology Review .

تم تصميم جميع الأحبار المستخدمة في مختبر لويس للحفاظ على خصائصها قبل وأثناء وبعد عملية الطباعة ، حيث تتعرض لضغوط مختلفة ، وكذلك تأثير المواد الحية وغير الحية.
 

تظهر هذه الصورة الفلورية شبكة شعرية من أربع طبقات مطبوعة من خلال تطبيق أربعة أحبار PDMS بشكل تسلسلي ، كل منها ملطخ بفلور مختلف.
 
لا يزال العلماء بعيدون عن طباعة عضو حي ، لكن قدرة فريق لويس على طباعة الأنسجة المعقدة باستخدام أنظمة الأوعية الدموية الصحية هي خطوة حيوية في العملية.

في النهاية ، يأمل المجتمع الطبي أن تكون الأنسجة البيولوجية المطبوعة قادرة على تسريع اختبار الأدوية (الآن قد يستغرق ذلك عقودًا) وستوفر فرصة لاستبدال الأعضاء التالفة.
 

قال لويس لـ C&EN: "من خلال القدرة على طباعة الأنسجة الوظيفية مباشرة ، يمكنك الحصول على نهج أكثر شمولًا لفحص الأدوية الصيدلانية بالإضافة إلى هندسة الأنسجة".

 
طبع العلماء في جامعة برينستون أذنًا مصنوعة من مكونات إلكترونية وأنسجة بيولوجية ، بينما طبع زملاؤهم من جامعة كامبريدج خلايا شبكية. يأمل الباحثون أن تؤدي هذه التقنيات في نهاية المطاف إلى اختراق في الطب.
 

 

---

 
 

 

يعرف الكثير منا أن الروبوتات يمكنها الآن القيام بمهام دنيوية مختلفة ، مثل الغسيل وخدمة نزلاء الفنادق وملء الرفوف في المستودعات.

معظمنا لا يعرف حتى الآن (وربما ليس مستعدًا بعد لمعرفة ذلك) أن العلماء والمهندسين ينشئون مثل هذه الروبوتات المتقدمة التي يمكنهم القيام بمهام لا يمكننا أو لا نجرؤ على إكمالها بسبب المخاطر الجسدية.
لا تقلق ، هذه الروبوتات لم يتم إنشاؤها لتدمير الناس أو جعلنا زائدة عن الحاجة. إنها مصممة لمساعدتنا.
 

 
هكذا هو الحال من بوسطن ديناميكس ، روبوت 160 رطلًا بأربعة أرجل يشبه الكلب. ومع ذلك ، لن يغفو بجانبه ولن يطلب منه خدش معدته.

بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام الروبوتات الفورية أثناء عمليات البحث والإنقاذ أو في الإغاثة من الكوارث بفضل أرجلها الهيدروليكية وأجهزة استشعار التوازن للرأس والتصحيح الذاتي ، والتي تتيح لها التعافي من الخطوات الخاطئة والتغلب على العقبات.

لا يمكن أن تتحرك تصميمات الروبوتات القديمة على العجلات على الأسطح غير المستوية ، لذلك من المثير للاهتمام أن نرى كيف تعمل Spot على الأرض المسطحة وعلى التلال وتتعافى بسرعة من بعض الركلات الجيدة من المراقبين من مجلس الإدارة.

في المستقبل ، من السهل تخيل كيف تجد الروبوتات مثل Spot السياح الضائعين على المسارات الصعبة أو تساعد في التخلص من المواد الخطرة.
 

---

 
 

 
في جميع أنحاء العالم ، ليس لدى 4.3 مليار شخص اتصال إنترنت موثوق به.

ولكن ماذا لو كانت البالونات غير مكلفة نسبيًا ستسمح لمزيد من الأشخاص الذين يعيشون في المناطق النائية بالوصول إلى الإنترنت؟

هذا مشروع يعمل عليه مهندسو Google منذ عام 2012 ، عندما أطلقت الشركة كرات اختبار مجهزة بالتكنولوجيا في كاليفورنيا.

منذ ذلك الحين ، تم تطوير كرات أكثر تقدمًا عبرت العالم كله. البالونات الصغيرة أرخص في التصنيع والتشغيل من أنظمة الأقمار الصناعية.

لإعطاء مليارات الأشخاص إمكانية الوصول إلى الإنترنت ، طوّرت Google أسطولًا من البالونات القابلة للنفخ مع إلكترونيات بداخلها مدعومة بألواح شمسية.
 

يغطي كل بالون 40 كم وهو قادر على التقاط إشارة الإنترنت من الأرض وإرسالها إلى المستخدمين البعيدين.الطيران
 
فوق 20 كيلومترًا فوق الستراتوسفير ، وهو أعلى بكثير من ارتفاع طيران الطائرات التجارية ، يتم توصيل بالونات لون عبر شبكات الراديو بشبكات الاتصالات الحالية لتوفير إنترنت عالي السرعة ( يوفر اتصالًا ثابتًا على مسافة تصل إلى 40 كم) للأجهزة التي قد تكون بعيدة عن متناول الإشارة.

أنشأت Google خوارزميات تحسب مكان وضع بالوناتها في طبقة الستراتوسفير بحيث يمكنها التحرك بمساعدة الريح. يمكن للمهندسين تتبع الطائرات باستخدام GPS.

تم استخدام كرات Loon بالفعل من قبل مزودي الاتصالات الرئيسيين في البرازيل ونيوزيلندا وأستراليا.

في حين بقيت البالونات الأولى في السماء لبضعة أيام فقط ، إلا أنها قادرة اليوم على الطيران لأكثر من 100 يوم ويمكنها التجول حول العالم.
 

في ملعب تدريب خارج كرايستشيرش ، نيوزيلندا.
 

---

 
 

 
بعد تركه الرئيس التنفيذي لشركة Microsoft في عام 2000 ، تحول بيل جيتس تدريجيًا إلى العمل الخيري المستمر مع زوجته ميليندا ، حيث أنشأ مؤسسة بيل وميليندا جيتس ، التي دفعت ما يقرب من 4 مليارات دولار من المنح في العام الماضي.

نادرا ما تكون المشاريع الممولة من غيتس ، مثل الشخص الذي سميت جزئيا باسمه ، تقليدية.
بدلاً من ذلك ، عادةً ما تكون حلولًا رائعة للمشكلات غير السارة: على سبيل المثال ، تصميم محسّن لزيادة الوقت الذي تستخدم فيه الواقي الذكري ؛ الأبقار المحصنة مسبقًا التي تشم رائحة البشر لجذب البعوض ؛ المراقبة عن بعد لمنع تلف اللقاح.
 

 
مشروع غيتس الجديد هو آلة تحول مياه الصرف الصحي إلى مياه نظيفة.

Omniprocessor عبارة عن آلة تم تصميمها وبناؤها بواسطة Janicki Bioenergy. وظيفتها هي امتصاص الحمأة وغليها ، لفصل بخار الماء عن الجسيمات الصلبة التي يتم تغذيتها في النار وتحويلها إلى بخار ، والذي بدوره يغذي المعالج ويولد فائضًا من الكهرباء.

كيف تخرج مياه الشرب النظيفة من عملاق التكنولوجيا هذا؟

يقوم المعالج متعدد الاستخدامات بتصفية بخار الماء الناتج أثناء الغليان من خلال نظام تنقية يسحب مياه الشرب النظيفة.

لماذا لا تبني مجاري؟ في العالم النامي ، فهي مكلفة وغير فعالة للطاقة.

والنتيجة هي نفايات يتم نقلها بالشاحنات إلى المحيطات ، أو حرقها باستخدام الغاز الطبيعي ، أو إرسالها إلى إمدادات المياه. يموت ما يقرب من 700000 طفل كل عام بسبب أمراض تسببها ظروف غير صحية.

تتوقع مؤسسة غيتس ، التي تخضع حاليًا للتجربة في السنغال ، في نهاية المطاف إدارة النفايات من 100000 شخص وتحويلها إلى 86000 لتر من مياه الشرب النظيفة و 25 كيلووات من الكهرباء النظيفة يوميًا ، تتوقع مؤسسة جيتس.
 

يمكن للمعالج الجامع تحويل مياه الصرف الصحي إلى مياه شرب نظيفة