به گزارش CNN فارسی، بشر در سال ۲۰۲۱ نیز همچنان با بحران شیوع گسترده ویروس کرونا مواجه بود و تعداد زیادی از دانشمندان برای کشف درمان این ویروس سخت در تلاش بودند، اما با این وجود بسیاری از محققان توانستند طی سال ۲۰۲۱ اختراعات مهمی را به ثبت برسانند که می‌تواند زندگی بشر را متحول سازد. در ادامه شما را مهمترین اختراعات بشر در سال ۲۰۲۱ به انتخاب مجله پاپیولار ساینس آشنا خواهیم کرد.
معرفی مهمترین اختراعات بشر در سال۲۰۲۱
درمان پیری زودرس در کودکان
در صدر لیست مهمترین اختراعات بشر در سال ۲۰۲۱ درمان پیری زودرس در کودکان قرار دارد. پیری زودرس یا پروگریا (Progeria) یک وضعیت بسیار نادر ژنتیکی محسوب می‌شود که به واسطه آن در سنین بسیار کم علائم و نشانه‌های پیری نمایان خواهد شد. گفتنی است پیری زودرس را با نام سندرم هاچینسون-گیلفورد پروگریا و سندرم هاچینسون-گیلفورد نیز می‌شناسند.
کودکان مبتلا به این اختلال ژنتیکی معمولا در ابتدای نوجوانی به دلیل بیماری قلبی فوت می‌کنند، اما محققان توانستند در سال ۲۰۲۱ داروی زوکینوی (Zokinvy) را به عنوان نخستین داروی تایید شده توسط سازمان غذا و دارو آمریکا برای پیری زودرس به ثبت برسانند.
نتایج آزمایش‌ها حاکی از آن است که کودکان مبتلا به پیری زودرس با مصرف داروی زوکینوی (Zokinvy) توانستند به شکل متوسط ۲٫۵ سال بیشتر عمر کنند. هرچند این اختلال ژنتیکی موروثی نبوده، اما از جهش ژنتیکی ناشی می‌شود و باعث تجمع مضر در سلول‌های پروتئینی به نام پروگرین خواهد شد، ولی اکنون داروی زوکینوی می‌تواند از تجمع این پروتئین جلوگیری می‌کند.
اولین تست خانگی کرونا
تست خانگی کرونا یکی از مهمترین اختراعات بشر در سال ۲۰۲۱ محسوب می‌شود. هرچند واکسن‌ها در کاهش ابتلا و انتشار ویروس کرونا نقش دارند، اما بهترین راهکار محسوب نمی‌شوند. تست کرونا در خانه Ellume به عنوان نخستین تست خانگی کرونا است که توسط سازمان غذا و دارو آمریکا تایید و به بازار عرضه شد. مصرف‌کنندگان با تهیه این تست می‌توانند بدون مراجعه به پزشک از ابتلا به کرونا مطلع شوند.
این تست کرونا یک سواپ بینی، یک قطره چکان، مایع پردازش و یک آنالیزور را شامل می‌شود. همچنین شرکت سازنده یک برنامه نیز برای راهنمایی استفاده از این تست را برای کاربران ارائه کرده است. در واقع کاربران می‌بایست آنالیزور را از طریق بلوتوث متصل کرده و بعد از آن مایع پردازش را در قطره چکان قرار دهند. در ادامه سواپ بینی را در هر دو حفره بینی قرار داده و بعد از آن سواپ را به قطره چکان وصل کنند. کاربران باید ۵ قطره را روی آنالیزور قرار دهند و برای نتیجه آزمایش ۱۵ دقیقه منتظر بمانند.
سی تی اسکن هوشمند
پزشکان با تهیه سی تی اسکن می‌توانند از داخل بدن انسان تصاویر دقیقی را تهیه کنند و بیماری و آسیب در فرد را تشخیص دهند. اسکنرهای معمولی با ترکیب انرژی حاصل از چندین اشعه ایکس تصاویری را از بدن فرد تهیه می‌کنند، اما به واسطه آن قسمتی از انرژی حاصل از اشعه ایکس از بین می‌رود که همین موضوع باعث کاهش وضوح تصاویر خواهد شد. در همین راستا شرکت آلمانی نامی زیمنس یک اسکنر هوشمند Naeotom Alpha را اختراع کرد که با برخورداری از آشکارسازهای ویژه می‌تواند فوتون‌هایی که برای اندازه‌گیری ذرات نوری وارد بدن می‌شوند را محاسبه کند که نتیجه آن ثبت تصاویر واضح‌تر با کنتراست بالاتر از درون بدن فرد خواهد بود.
ردیاب هوشمند اپل
شرکت اپل در سال ۲۰۲۱ یک دستگاه ردیابی ویژه را با نام ایرتگ (AirTag) معرفی و به بازار عرضه کرد. ایرتگ به گونه‌ای طراحی شده تا همانند کلیدیاب به کمک فناوری پهنای باند فوق سریع می‌توان آن را در برنامه Find My به سادگی پیدا کرد. اپل این دستگاه را برای ردیابی مواردی چون کلیدها، کیف پول و سایر لوازمی که به سادگی گم می‌شوند طراحی کرده است.
نسل سوم حلقه هوشمند اورا
نسل سوم حلقه هوشمند شرکت اورا (Oura) به قابلیت ردیابی خواب و میزان سلامت باروری مجهز شده است. حلقه هوشمند اورا قادر به جمع‌آوری اطلاعاتی فیزیولوژیکی نظیر ضربان تنفس، الگوهای خواب، ضربان قلب در حال استراحت، تغییر ضربان قلب و درجه حرارت بدن بوده که آن را به یک گجت هوشمند برای پایش سلامتی تبدیل کرده است.
همچنین این گجت قادر به بررسی فعالیت، سلامت و خواب کاربر بوده و تمامی این اطلاعات را نیز از طریق یک اپلیکیشن روی گوشی هوشمند به کاربر ارائه می‌دهد. نسل سوم این حلقه قادر است با استفاده از نوساناتی که در گرمای بدن کاربران رخ می‌دهد زمان شروع قاعدگی آنها را تا ۳۰ روز قبل از شروع قاعدگی پیش‌بینی کند.
سمعک‌هایی با قابلیت تنظیم صدا
اخیرا یک سمعک هوشمند توسط سازمان غذا و دارو آمریکا به ثبت رسیده که کاربر قادر است صدا را بر اساس نیاز خود تنظیم کند. شرکت بوز (Bose) این سمعک را تولید کرده و کاربران با آن می‌توانند تنظیمات سمعک را در زمان واقعی از طریق یک اپلیکیشن موبایل انجام دهند. مالوینا ایدلمن (Malvina Eydelman)، مدیر بخش چشم و گوش سازمان غذا و دارو آمریکا عنوان کرد کاهش قدرت شنوایی یک موضوع مهم در حوزه سلامت عموم به ویژه در افراد مسن محسوب می‌شود.
این سمعک جدید موفق به دریافت تاییدیه قانونی شده و بزرگسالان کم‌شنوا به کمک آن می‌توانند بدون مراجعه به پزشک میزان قدرت شنوایی خود را افزایش دهند. همچنین برای این سمعک قابلیت SoundControl نیز ارائه شده که به کمک آن بزرگسالانی که دچار کم شنوایی خفیف تا متوسط هستند می‌توانند میزان صدا را به آسانی افزایش دهند.
پایش سلامت زنان باردار
شون روان از دانشکده پزشکی و پزشکی ناباروری دانشگاه ویرجینیای غربی برای نظارت بر سلامت کلی زنان باردار دستگاه ویژه‌ای را به تولید رساند. طبق اعلام پزشکان، بسیاری از زنان در زمان بارداری در خصوص نحوه ایمن بودن و سالم نگه داشتن خود و همچنین تناسب اندام در دوران بارداری اطلاعات کاملی ندارند، اما این گجت قادر است اطلاعات مناسبی را در اختیار زنان باردار قرار دهد.
دستگاه پوشیدنی WHOOP می‌تواند اطلاعاتی در مورد سلامت کلی کاربر مانند نرخ تنفس، اطلاعات خواب، نوسان در ضربان قلب، ضربان قلب در حالت استراحت را جمع‌آوری کرده و در اختیار کاربر قرار دهد. این گجت پوشیدنی به راحتی روی مچ دست کاربر قرار می‌گیرد. البته WHOOP به سایر گجت‌های پوشیدنی شباهت دارد، اما قابلیت تعیین نوسان در ضربان قلب یک ویژگی منحصربه‌فرد در آن محسوب می‌شود.
سیستم موشکی با قابلیت استفاده مجدد
نسل جدید موشک استارشیپ را باید یکی از مهمترین اختراعات بشر در سال ۲۰۲۱ دانست. در واقع موشک غول پیکر استارشیپ به عنوان آینده شرکت اسپیس ایکس محسوب می‌شود. استارشیپ یک پرتابگر فوق سنگین دو مرحله‌ای با قابلیت استفاده مجدد است. این موشک که از فولاد ضد زنگ با ارتفاع حدود ۱۶۵ فوت ساخته شده قصد دارد انسان را به مدار زمین، ماه و حتی مریخ ببرد. این موشک به شکل عمودی فرود می‌آید و از قابلیت استفاده مجدد نیز بهره می‌برد.
اسپیس ایکس قصد دارد استارشیپ را به شکل انبوه تولید کند تا به واسطه آن رویای سفر انسان به سیارات دیگر و همچنین انتقال محموله در منظومه شمسی محقق شود؛ برای تحقق این رویا به موشک‌های چند بار مصرف نیاز است که استارشیپ نیز دقیقا از همین ویژگی بهره می‌برد.
گفتنی است اسپیس ایکس به دنبال تبدیل سکوهای نفتی بلااستفاده به سکوی پرتاب برای موشک‌های استارشیپ است. در همین زمینه ایلان ماسک اعلام کرد در سراسر جهان چنین سکوهایی وجود دارند و سال آینده قصد داریم تعدادی از آنها را مورد استفاده قرار دهیم. استارشیپ‌ها به شکل ویژه برای سفر به ماه نیز ساخته شدند و قرار است طی قراردادی که اسپیس ایکس با ناسا به امضا رسانده در قالب برنامه آرتمیس بار دیگر انسان را به ماه بفرستد.
آموزش خلبانان جنگنده با واقعیت افزوده
ارتش‌ها خلبانان نظامی را با استفاده از شبیه‌سازهای مستقر روی زمین و هواپیماهای واقعی در آسمان آموزش می‌دهند، اما شرکت Red ۶ فناوری جدیدی را توسعه داده و طی آن این دو روش را با یکدیگر ترکیب کرده است. یک خلبان جنگنده قادر است به کمک سیستم واقعیت افزوده تاکتیکی هوابرد یا آتارس (ATARS) و پوشیدن یک کلاه ایمنی ویژه در هنگام پرواز واقعی روی صفحه درون کلاه دشمنان مجازی یا دوستان خود را مشاهده کند. استفاده از این سیستم برای خلبانان بسیار واقعی‌تر از روش‌های متداول آموزشی خواهد بود.
جمع‌آوری زباله فضایی با فضاپیما
یکی دیگر از مهمترین اختراعات بشر در سال ۲۰۲۱ فضاپیمای جمع‌آوری‌کننده زباله‌های فضایی به‌شمار می‌رود. در حال حاضر زباله‌های فضایی به عنوان یکی از مشکلات جدی در فضا محسوب می‌شود. افزایش بقایای ماهواره‌های از کار افتاده و قطعات جدا شده از فضاپیما باعث شده تا مدار زمین برای فضاپیماهای فعال به محیطی خطرناک تبدیل شود. طی سال‌های گذشته برای حل این مشکل چندین راهکار نظیر دستگاهی برای افزایش کشش جوی روی ماهواره‌ها یا دستگاه جمع‌آوری کننده زباله‌ها پیشنهاد شده است. البته یکی از مشکلات اساسی در این بخش این است که ماهواره‌ها یا سایر قطعات فضایی دارای هیچ نوع برقی نبوده و در واقع هیچ کنترلی روی آنها وجود ندارد.
فضاپیمای شرکت خصوصی استرو اسکیل (Astroscale) که برای جمع‌آوری زباله‌های فضایی طراحی شده برای نخستین بار توانست به صورت شبیه‌سازی در مدار زمین زباله‌های فضایی را جمع‌آوری کند. فضاپیمای آزمایشی شرکت استرو اسکیل از یک ماژول ۱۷۵ کیلوگرمی تشکیل شده که می‌تواند به کمک سیستم مغناطیسی زباله‌های فضایی را جمع‌آوری کند.
این فضاپیما در ۲۲ مارس سال ۲۰۲۱ از پایگاه فضایی بایکونور به فضا فرستاده شد و در مدار ۵۵۰ کیلومتری از سطح زمین استقرار پیدا کرد. این فضاپیما در حال حاضر در فاز ۳a آزمایش قرار داشته و توانست توانایی‌های خود در جمع‌آوری و رهاسازی مکرر شبیه‌ساز زباله فضایی را به اثبات برساند. این فضاپیما به‌زودی وارد فاز ۳b خواهد شد. شرکت استرو اسکیل پس از پایان تمام مراحل آزمایشی قصد دارد این پروژه را وارد فاز عملیاتی کند.
سوخت‌گیری در آسمان با پهپاد
پهپاد بوئینگ برای نخستین بار موفق شد سوخت هواگرد دیگری را در حال پرواز در آسمان تامین کند. طی این آزمایش هواپیمای بدون سرنشین MQ-۲۵ T۱ بوئینگ عملیات سوخت‌گیری هوایی را با موفقیت به انجام رساند و سوخت را به هواگرد اف/ای-۱۸ سوپر هورنت نیروی دریایی آمریکا انتقال داد. بعد از این که بوئینگ توانست برنده قرارداد ۸۰۵ میلیون دلاری نیروی دریایی آمریکا شود، پهپاد MQ-۲۵ T۱ در تاسیسات بوئینگ در سنت لوئیس میسوری را تولید کرد. گفتنی است این پهپاد را در نیروی دریایی آمریکا با نام Stingray می‌شناسند.
ایستگاه فضایی جدید چین
ایستگاه فضایی تیانگونگ چین نیز هم‌اکنون در فضا به دور زمین در حال چرخش است. چین ماژول اصلی ایستگاه فضایی تیانگونگ به نام کاخ آسمانی را در ۲۹ آوریل ۲۰۲۱ به فضا فرستاد. چین برای رقابت با ایستگاه فضایی بین‌المللی نخستین بخش اصلی ایستگاه فضایی خود را به مدار نزدیک زمین فرستاد. در این ایستگاه فضایی در حال حاضر ۳ خدمه حضور دارند. این ایستگاه فضایی به مدت ۱۰ سال در فضا مستقر خواهد بود و در سال ۲۰۳۰ به کار خود پایان خواهد داد.
مشاهده ساختار پروتئین‌ها با هوش مصنوعی
هوش مصنوعی به عنوان یکی از مهمترین فناوری‌ها در حوزه‌های مختلفی به کار گرفته شده و هم‌اکنون کاربرد آن برای مقابله با کرونا بسیار چشمگیر بوده است. هوش مصنوعی قادر است ساختار پروتئین‌های مهمی که باعث ورود و تکثیر ویروس می‌شوند را پیش‌بینی کند. محققان به کمک پیش‌بینی‌های انجام شده می‌توانند به سرعت داروهای موثری را بسازند.
در همین راستا الگوریتم AlphaFold بر پایه هوش مصنوعی توانسته ساختارهای پروتئینی که در کشف و ارائه دارو تاثیر چشمگیری دارند را پیش‌بینی کند. برنامه دیگری با نام DeepTracer نیز با استفاده از شبکه‌های عصبی عمیق می‌تواند ساختار پیچیده پروتئین خوشه‌ای کرونا را مورد بررسی قرار دهد. مهندسان زیستی و پزشکان به کمک این الگوریتم قادرند ساختار هزاران پروتئین DNA انسان را ببینند.
تحول در خنک سازی
هم‌اکنون ۱۰ درصد از برق جهان توسط سیستم‌های تهویه هوا و فن‌ها استفاده می‌شود. پیش‌بینی‌ها حاکی از آن است که استفاده از سیستم‌های تهویه هوا تا سال ۲۰۵۰ به سه برابر افزایش پیدا خواهد کرد که همین موضوع در افزایش مصرف انرژی نیز بسیار تاثیرگذار خواهد بود، اما پنل‌های اسکای کول (SkyCool) به کمک فناوری نانو و پنل‌های پشت بامی که منعکس‌کننده نور هستند می‌توانند در کاهش مصرف انرژی تاثیر زیادی داشته باشند.
این پنل‌های آلومینیومی که لایه‌های متعددی از نوارهای نوری آنها را پوشانده‌اند، تشعشعات را در طول موج‌های بین ۸ تا ۱۳ میکرومتر منعکس خواهند کرد. این فرایند دمای پنل را تا ۱۵ درجه فارنهایت کاهش خواهد داد. این سیستم یک سیستم خنک‌کننده بدون انتشار نیز محسوب می‌شود. مدل اولیه این سیستم در پاییز سال قبل در یک فروشگاه مواد غذایی مورد آزمایش قرار گرفت که توانست لوله‌های آب زیر پنل‌ها را خنک کند که همین موضوع باعث خنک شدن سیستم تبرید فروشگاه شد و سرانجام صرفه‌جویی ۶۰۰۰ دلاری در قبض برق را به همراه داشت.
ربات معدنکار
ربات معدنکار بدون شک یکی از مهمترین اختراعات بشر در سال ۲۰۲۱ به‌شمار می‌رود. در واقع معدن‌کاری را باید یکی از خطرناک‌ترین کارهای جهان دانست و البته در این بین افرادی که مجبورند تونل‌ها را منفجر کنند، در معرض خطر بیشتری قرار دارند؛ چرا که اثر فعالیت‌های لرزه‌ای یا ریزش سنگ حین انفجار باعث آسیب‌های شدیدی به آنها خواهد شد. در همین راستا ربات آواتل (Avatel) امکانی را فراهم می‌کند تا بتوان بدون به خطر انداختن جان معدن‌کاران، فرایند معدن‌کاری برای دسترس به طلا، مس و سنگ آهن را به انجام رساند.
در واقع کارگران از داخل یک کابین محافظت شده قادرند یک جفت بازوی این ربات را برای قرار دادن مواد منفجره در بخش‌های خاصی هدایت کنند. همزمان مهندسان و زمین‌شناسان نیز در اتاق کنترل و از راه دور با تغییر شرایط می‌توانند بلافاصله توصیه‌های لازم را ارائه دهند. پس از این که کارها به خوبی به انجام رسید، از را دور سیگنال انفجار به شکل بی‌سیم ارسال خواهد شد.
قاتل پهپادها
امروزه حمله پهپادی به عنوان جدیدترین و بزرگ‌ترین مسئله در جنگ‌ها محسوب می‌شود. البته کشورها نیز برای جلوگیری از هجوم آنها سیستم‌های پیشرفته‌ای را طراحی کردند. در همین راستا به تازگی مهندسان سیستمی را به نام THOR مورد آزمایش قرار دادند که از سیستم جدید سلاح مایکروویو نیز بهره می‌برد. گفتنی است بسیاری از کارشناسان این سلاح را به عنوان قاتل پهپادها نیز معرفی کردند.
آزمایشگاه تحقیقاتی نیروهای مسلح (AFRL) به تازگی آزمایش مدل اولیه سیستم پاسخگوی عملیاتی تاکتیکی با قدرت بالا (THOR) را به انجام رساند و قصد دارد مدل‌های پیشرفته‌تری از آن را برای سرنگونی انبوه پهپادها توسعه دهد. سیستم THOR یک کانتینر قابل حمل و نقل با یک دیش ماهواره‌ای در بالای آن را شامل می‌شود. این سیستم می‌تواند به شکل انتخابی پهپادها را نابود کند و با برق محلی کار خواهد کرد.
