10 phát minh tưởng chừng “chỉ có trong phim” đang trở thành hiện thực!
Những công nghệ tưởng chừng chỉ có trong phim khoa học viễn tưởng đang dần trở thành hiện thực. Từ máy tính lượng tử, công nghệ chỉnh sửa gen cho đến áo choàng tàng hình – hãy cùng Techie khám phá thế giới tương lai năm 2050!
1. Công nghệ y học nano: chỉnh sửa cơ thể ở mức độ phân tử
Hoạt động ở kích thước siêu nhỏ – tính bằng nanomet – công nghệ nano mở ra những tiềm năng to lớn trong lĩnh vực y học. Để dễ hình dung, một sợi tóc người có đường kính dao động từ 80.000 đến 100.000 nanomet.
Khác với hình ảnh thường thấy về những “robot tí hon” thực hiện phẫu thuật trong mạch máu, ứng dụng thực tế của công nghệ nano tập trung vào việc tận dụng các đặc tính vật lý và sinh học độc đáo ở cấp độ siêu vi này. Nhờ đó, thuốc có thể được vận chuyển một cách chính xác đến vị trí cần điều trị, không chỉ giảm thiểu tác dụng phụ lên các cơ quan khác mà còn tránh được sự can thiệp của hệ miễn dịch, giúp thuốc phát huy hiệu quả tối đa.
Ngày nay, công nghệ nano đã được tích hợp vào nhiều loại thuốc hiện đại, tiêu biểu như công nghệ lipid nano trong vắc-xin mRNA được sử dụng rộng rãi trong đại dịch COVID-19.
Trong tương lai, công nghệ nano hứa hẹn mang đến những đột phá mang tính cách mạng. Khả năng vượt qua hàng rào máu não sẽ mở ra phương pháp điều trị trực tiếp cho các bệnh lý như Alzheimer thông qua các hạt nano đặc biệt.
Tương tự, các loại thuốc hóa trị liệu ung thư có thể được “thiết kế” để chỉ tác động lên vùng có khối u, thay vì gây tổn hại cho toàn bộ cơ thể. Bên cạnh đó, các hạt nano oxit sắt còn có khả năng tăng cường độ tương phản trong hình ảnh cộng hưởng từ (MRI), hỗ trợ bác sĩ chẩn đoán bệnh lý một cách chính xác hơn.
>>Đọc thêm: Nanobot: Bí quyết giúp con người sống qua ngưỡng 120 tuổi?
2. Khai phá không gian: Ngành kinh doanh tỷ đô đang hình thành
Ý tưởng khai thác tài nguyên từ Mặt Trăng và các tiểu hành tinh đã không còn là viễn tưởng. Tính khả thi về mặt kỹ thuật đã được các nhà khoa học chứng minh, và tiềm năng lợi nhuận là vô cùng hấp dẫn.
Đơn cử, Mặt Trăng có thể ẩn chứa trữ lượng heli-3 (là đồng vị hiếm của nguyên tố heli, được sử dụng trong phản ứng tổng hợp hạt nhân) gấp 10 lần Trái Đất. Chất này lại nằm gần bề mặt Mặt Trăng, có thể dễ dàng tiếp cận.
Với các tiểu hành tinh, dù hành trình có thể xa xôi hơn, nhưng việc khai thác tài nguyên từ chúng đang được xem xét là một nhiệm vụ khả thi. Nguồn tài nguyên tiềm năng ở đây là các kim loại quý hiếm, đặc biệt là những kim loại đóng vai trò then chốt trong ngành công nghiệp điện tử. Tuy nhiên, cũng không thể bỏ qua rủi ro: một “mỏ vàng” tiểu hành tinh có thể gây ra sự dư thừa nguồn cung, dẫn đến sự sụt giảm giá trị trên thị trường.
Tiến sĩ Andrew May, tác giả cuốn “The Space Business”, nhận định: “Về mặt lý thuyết, khai thác tiểu hành tinh là một mục tiêu kỹ thuật có thể đạt được. Nhưng từ góc độ kinh doanh, đây là một thách thức không nhỏ, khi các doanh nghiệp có thể mất cả thập kỷ, thậm chí lâu hơn, để hoàn vốn đầu tư.”
Tuy nhiên, ông cũng gợi mở rằng con người có thể tập trung vào một nguồn tài nguyên vũ trụ khác dễ khai thác hơn, đó là năng lượng Mặt Trời. Trái ngược với hiệu suất hạn chế của các tấm pin mặt trời trên Trái Đất do bầu khí quyển cản trở, việc thu thập năng lượng Mặt Trời trực tiếp trong không gian và truyền về Trái Đất bằng sóng vi ba có thể tạo ra một nguồn năng lượng sạch, dồi dào và hoạt động liên tục.
Công nghệ đầy hứa hẹn này đã được thử nghiệm ở quy mô nhỏ từ năm 2023. Hiện tại, Trung Quốc đang đặt mục tiêu đưa trạm năng lượng Mặt Trời không gian vào vận hành trước năm 2050.
3. Công nghệ pin thế hệ mới thay thế pin hóa học
Biến đổi khí hậu đang thúc đẩy nhu cầu cấp thiết về việc loại bỏ nhiên liệu hóa thạch. Trong lĩnh vực giao thông, công nghệ pin vẫn là nút thắt lớn nhất. Mặc dù pin lithium-ion đang chiếm ưu thế, nhưng dung lượng, tốc độ sạc, độ bền và đặc biệt là tính an toàn của chúng vẫn còn nhiều hạn chế khi ứng dụng cho xe điện.
Đến năm 2050, một cuộc cách mạng pin toàn diện có thể diễn ra, với sự thay thế hoàn toàn các thành phần cốt lõi. Cả điện cực và vật liệu điện hóa đóng vai trò trung gian sẽ được tái cấu trúc.
Tiến sĩ John-Joseph Marie từ Viện Faraday nhận định: “Nhiều công nghệ pin đột phá đang được nghiên cứu và có tiềm năng ứng dụng rộng rãi vào năm 2050. Đối với các thiết bị điện tử đòi hỏi mật độ năng lượng cao, điện cực silicon sẽ cho phép thu nhỏ kích thước pin mà vẫn duy trì hiệu suất.”
Bên cạnh đó, các công nghệ pin tiên tiến như pin dòng (flow battery) và pin kim loại – không khí (metal-air battery) đang nổi lên như những giải pháp lưu trữ năng lượng dài hạn đầy hứa hẹn.
Một hướng phát triển khác đầy tiềm năng cho xe điện là siêu tụ điện (supercapacitor). Khác với cơ chế lưu trữ năng lượng dựa trên phản ứng hóa học của pin, siêu tụ điện tích lũy điện tích trực tiếp trên bề mặt điện cực. Siêu tụ điện được cải tiến bằng cách bổ sung cấu trúc đặc biệt vào điện cực, tạo ra một lớp điện tích kép, giúp tăng cường đáng kể khả năng lưu trữ năng lượng.
Điều này có nghĩa là, siêu tụ điện có khả năng sạc đầy chỉ trong vài giây. Trong khi pin lithium-ion chỉ chịu được vài nghìn chu kỳ sạc, siêu tụ điện có tuổi thọ ấn tượng lên đến nửa triệu chu kỳ.
4. Trải nghiệm “Iron Man” trong tầm tay
Một trong những viễn cảnh khoa học viễn tưởng vẫn còn dang dở là sự thay thế của các giao diện máy tính 2D truyền thống bằng những màn hình ba chiều sống động – tương tự như công nghệ mà Tony Stark đã sử dụng trong loạt phim Iron Man.
Hiện tại, lĩnh vực điện toán không gian (spatial computing), với các đại diện như Google Glass hay Apple Vision Pro, đang dần thu hẹp khoảng cách giữa thực tế vật lý và không gian kỹ thuật số. Dù các thiết bị này đã có khả năng theo dõi ánh mắt và nhận diện giọng nói, chúng vẫn còn những hạn chế về tính thẩm mỹ, sự thoải mái khi đeo và chi phí, khiến việc tiếp cận người dùng đại trà còn nhiều thách thức.
Tuy nhiên, sự tiến bộ công nghệ đang diễn ra với tốc độ chóng mặt. Từ khả năng đơn thuần theo dõi hướng nhìn, các nhà phát triển đang tập trung vào việc tích hợp khả năng nhận diện biểu cảm khuôn mặt, hứa hẹn một phản hồi tự nhiên như tương tác giữa người với người. Bên cạnh đó, công nghệ theo dõi cử động tay cũng sẽ được cải thiện đáng kể, cho phép người dùng tương tác trực tiếp và trực quan với thế giới số được phủ lên trên thực tế.
Rào cản lớn nhất hiện tại nằm ở trải nghiệm đeo thiết bị. Việc mang một headset nặng nề suốt cả ngày là điều khó chấp nhận. Dù vậy, hãy nhìn lại sự phát triển vượt bậc của điện thoại di động chỉ trong hai thập kỷ qua: từ những thiết bị cồng kềnh và chức năng hạn chế, chúng đã trở thành những công cụ nhỏ gọn, thông minh và mạnh mẽ.
Theo đó, việc tiến bước xa hơn, từ iPhone lên “eye phone” đến năm 2050 là một điều hoàn toàn khả thi.
5. Bác sĩ sẽ gặp “phiên bản kỹ thuật số” của bạn
Nghe có vẻ như một dạng deepfake mới, nhưng “digital twin” – bản sao kỹ thuật số – lại là một ý tưởng đầy tiềm năng, hứa hẹn một cuộc cách mạng trong y học.
Khác với các mô phỏng thông thường chỉ tái hiện hành vi của một đối tượng, bản sao kỹ thuật số thu thập dữ liệu thời gian thực từ chính đối tượng gốc, cho phép mô phỏng chính xác và liên tục tình trạng thực tế của nó.
Ý tưởng này ban đầu được NASA phát triển và nhanh chóng lan rộng sang nhiều lĩnh vực khác, từ giám sát các nhà máy điện hạt nhân đến dự đoán nguy cơ sự cố.
Đến năm 2050, có lẽ ứng dụng phổ biến nhất của bản sao kỹ thuật số sẽ là… chính chúng ta. Với sự hỗ trợ của đồng hồ thông minh và các thiết bị đeo theo dõi nhịp tim, huyết áp và nhiều chỉ số sức khỏe khác, bản sao kỹ thuật số của mỗi người có thể sử dụng dữ liệu này để đánh giá tình trạng sức khỏe và “ddi tư vấn bác sĩ” ngay cả trước khi chúng ta nhận ra có vấn đề.
6. CRISPR bắt đầu “biên tập” bộ gen người
Trong hàng thập kỷ, giấc mơ về một cuộc cách mạng chỉnh sửa gen, hứa hẹn khả năng cá nhân hóa hoàn toàn các phương pháp điều trị, đã được ấp ủ. Và trong vòng 25 năm tới, viễn cảnh đó có thể trở thành hiện thực.
Công cụ tiên phong hiện nay chính là CRISPR, một công nghệ mang tính đột phá cho phép can thiệp và thay đổi ADN một cách chính xác.
Năm 2015, các nhà khoa học Trung Quốc đã thực hiện thử nghiệm đầu tiên trên phôi người, sử dụng CRISPR để sửa chữa một gen gây ra bệnh beta-thalassaemia. Dù các phôi này không có khả năng phát triển, thí nghiệm này đã khơi dậy nhiều tranh luận về đạo đức và phần lớn không đạt được kết quả như mong đợi.
CRISPR hiện cũng đang được tích cực nghiên cứu để điều trị nhiều bệnh truyền nhiễm và các loại ung thư khác nhau. Kể từ năm 2019, công nghệ này đã bước vào giai đoạn thử nghiệm lâm sàng, nhưng vẫn còn tồn tại những thách thức đáng kể về an toàn và các vấn đề đạo đức liên quan.
Tiến sĩ Nessa Carey, tác giả của Hacking the Code of Life, dự đoán: “Đến năm 2050, chỉnh sửa gen sẽ trở thành một phương pháp điều trị phổ biến cho các bệnh di truyền và một số dạng ung thư nhất định. Tôi tin rằng việc chỉnh sửa phôi từ các gia đình có tiền sử bệnh di truyền cũng sẽ dần được chấp nhận, đặc biệt là khi không còn các lựa chọn điều trị nào khác. Mặc dù kỹ thuật có thể phát triển trước, nhưng những rào cản về đạo đức sẽ là thách thức cuối cùng cần vượt qua.”
7. Công nghệ “tàng hình” sắp thành hiện thực?
Một trong những vật liệu đơn giản nhưng đầy tiềm năng là bê tông tự phục hồi. Lấy cảm hứng từ các cơ chế sinh học, công nghệ này cho phép vật liệu có khả năng “tự lành” tương tự như mô sống. Ví dụ, vi khuẩn được sử dụng để tạo ra canxi khi có sự xâm nhập của nước, hoặc các vi nang chứa chất trám tự động sẽ được giải phóng khi bê tông bị nứt.
Trong thế giới điện ảnh, chúng ta từng chứng kiến những vật liệu có khả năng biến đổi hình dạng ấn tượng (như người máy T-1000 trong “Terminator 2”). Trong thực tế, vật liệu lập trình được hứa hẹn mang đến nhiều ứng dụng thiết thực, chẳng hạn như sân vận động có khả năng điều chỉnh ghế ngồi theo yêu cầu của khán giả. Dù hiện tại công nghệ này mới chỉ khả thi ở quy mô nhỏ, nhưng nghiên cứu về sự thay đổi pha rắn – lỏng đang được đẩy mạnh để ứng dụng rộng rãi trong vòng 25 năm tới.
Một đột phá đầy hứa hẹn khác là vật liệu siêu cấu trúc (metamaterial) – loại vật liệu được thiết kế đặc biệt để khai thác các hiệu ứng lượng tử độc đáo. Chúng có tiềm năng tạo ra những điều tưởng chừng như không thể, từ việc cải thiện hiệu suất của mũ bảo hiểm đến việc hiện thực hóa “áo choàng tàng hình”. Bằng cách bẻ cong ánh sáng, vật liệu này có thể khiến các vật thể trở nên “vô hình” trước mắt người quan sát.
Hiện tại, công nghệ này mới chỉ hoạt động hiệu quả trên các vật thể nhỏ và trong phạm vi ánh sáng hồng ngoại. Tuy nhiên, với tốc độ phát triển hiện tại, đến năm 2050, chúng ta hoàn toàn có thể chứng kiến khả năng làm “biến mất” các vật thể nhỏ ngay cả dưới ánh sáng thường.
8. Máy tính lượng tử: Bước nhảy vọt cho trí tuệ nhân tạo
Mặc dù vẫn còn tồn tại những thách thức về độ ổn định và lỗi, các thuật toán lượng tử đang được tích cực phát triển, hứa hẹn khả năng tìm kiếm dữ liệu vượt trội so với máy tính cổ điển. Dự kiến đến năm 2050, máy tính lượng tử có thể đạt đến độ ổn định cần thiết cho các ứng dụng hàng ngày, đặc biệt trong các lĩnh vực đòi hỏi khả năng tìm kiếm và phân tích phức tạp.
Mặc dù công nghệ máy tính lượng tử hiện tại vẫn yêu cầu môi trường phòng thí nghiệm với nhiệt độ cực thấp, tốc độ tiến bộ nhanh chóng cho thấy rào cản này hoàn toàn có thể được khắc phục trong vài thập kỷ tới.
Ngay cả khi trí tuệ nhân tạo tổng quát (AGI) vẫn còn là một mục tiêu dài hạn, AI lượng tử có khả năng cung cấp những giải thích rõ ràng về “quy trình suy nghĩ” của nó. Điều này sẽ giúp người dùng xây dựng niềm tin lớn hơn khi AI đưa ra các quyết định quan trọng trong các lĩnh vực nhạy cảm như y tế hay tài chính.
9. “Vệ sinh” không gian vũ trụ
Không gian quỹ đạo Trái Đất đang ngày càng trở nên tắc nghẽn và nguy hiểm. Với hàng nghìn vệ tinh được phóng lên, đặc biệt là từ dự án Starlink của SpaceX, lượng rác thải vũ trụ đang gia tăng với tốc độ đáng báo động.
Từ các mảnh vỡ, từ những lớp sơn bong tróc cho đến tàn tích của tên lửa đẩy. Theo ước tính của NASA, với tốc độ va chạm trung bình lên tới 36.000 km/h – một mảnh vụn nhỏ chỉ 1cm cũng có khả năng gây ra thiệt hại tương đương với một quả bóng bowling va chạm ở vận tốc 500 km/h.
Hiện tại, có hơn 25.000 vật thể có kích thước lớn hơn 10cm đang trôi nổi trong quỹ đạo Trái Đất. Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) thường xuyên phải thực hiện các thao tác điều chỉnh quỹ đạo để tránh những vụ va chạm tiềm ẩn.
Tùy thuộc vào độ cao quỹ đạo, các mảnh rác vũ trụ có thể mất từ vài năm đến hàng thế kỷ để tự rơi trở lại bầu khí quyển Trái Đất. Các vệ tinh địa tĩnh thường được di chuyển đến “quỹ đạo nghĩa trang” ở độ cao cao hơn để nhường chỗ cho các vệ tinh mới. Đến năm 2050, các công nghệ tiên tiến như sử dụng lưới thu gom, tàu vũ trụ chuyên dụng hoặc thậm chí laser để làm chậm và loại bỏ rác vũ trụ dự kiến sẽ được triển khai. Tuy nhiên, sự thiếu phối hợp giữa các quốc gia và các công ty tư nhân hoạt động trong lĩnh vực vũ trụ có thể trở thành một rào cản đáng kể cho những nỗ lực làm sạch này.
10. Năng lượng hạt nhân nhiệt hạch
Chúng ta đã nghe lời hứa về năng lượng nhiệt hạch suốt hàng chục năm: sạch hơn, an toàn hơn, không phát thải. Rất có thể đến năm 2050, điều đó sẽ thành hiện thực.
Khác với phân hạch (tách nguyên tử), nhiệt hạch tạo năng lượng bằng cách hợp nhất các hạt nhân nguyên tử – tương tự cơ chế hoạt động của Mặt Trời. Nhiệt hạch tạo ra ít chất thải phóng xạ hơn, không gây nguy cơ nổ và dùng nhiên liệu dễ tìm hơn. Các lò phản ứng có thể hoạt động bằng cách nung plasma ở nhiệt độ cực cao hoặc dùng tia laser ép nhiên liệu thành dạng siêu đặc.
Mặc dù các thí nghiệm về nhiệt hạch đã bắt đầu từ những năm 1950, kỳ vọng về việc công nghệ này sớm hòa vào lưới điện toàn cầu vẫn chưa thành hiện thực. Tuy nhiên, trước áp lực ngày càng gia tăng từ biến đổi khí hậu, khả năng chúng ta khai thác được năng lượng nhiệt hạch ở quy mô thương mại vào năm 2050 đang trở nên rất hứa hẹn.
Kết lại
Bức tranh công nghệ năm 2050 hứa hẹn mang đến những thay đổi sâu rộng vượt ngoài sức tưởng tượng hiện tại. Dĩ nhiên, không phải tất cả lời hứa đều thành hiện thực, và sẽ luôn có những thách thức đạo đức, xã hội, chính trị song hành. Tuy nhiên, nếu nhìn lại hành trình phát triển của nhân loại trong vài thập kỷ qua, có thể tin rằng tốc độ tiến bộ công nghệ sẽ chỉ ngày càng nhanh hơn.
>>Xem thêm: Chỉ một bức ảnh selfie đơn giản cũng có thể tiết lộ tuổi sinh học của bạn!