10 đột phá công nghệ năm 2018

Net Power, một nhà máy điện thí điểm ở ngoại ô Houston, trung tâm của ngành công nghiệp dầu mỏ và tinh luyện của Mỹ, đang thử nghiệm một công nghệ có thể biến năng lượng sạch từ khí thiên nhiên trở thành hiện thực. Với kế hoạch sản xuất 50 megawatt, công ty điều hành nhà máy tin rằng họ có thể sản xuất ra nguồn năng lượng rẻ như của các nhà máy khí đốt tự nhiên tiêu chuẩn mà không sản sinh ra phác thải carbon, khắc phục được những nhược điểm như chi phí xây dựng tốn kém của các nhà máy năng lượng hạt nhân và nguồn cung không ổn định của năng lượng tái tạo.

Nhà máy này sẽ dùng khí CO2 siêu tới hạn - ban đầu là khí CO2 được phát thải từ quá trình đốt khí tự nhiên trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao, như “dòng chất lỏng năng động” có thể làm quay turbine được chế tạo theo cách đặc biệt. Theo cách đó, khí thải CO2 có thể được “tái chế” một cách liên tục và người ta có thể hút lấy phần còn lại không tái sử dụng được mà không mất nhiều chi phí.

Việc giảm chi phí sản xuất theo phương pháp này còn phụ thuộc vào giá bán CO2. Hiện nay, chủ yếu người ta dùng CO2 để chiết xuất dầu mỏ từ giếng dầu, do đó thị trường tiêu thụ rất hạn chế, đặc biệt không thân thiện với môi trường. Tuy vậy Net Power vẫn hy vọng vào nhu cầu CO2 của ngành sản xuất xi măng, nhựa và các loại vật liệu liên quan đến carbon trong tương lai.

Tuy chưa thể giải quyết được tất cả các vấn đề về khí tự nhiên, đặc biệt là ở khía cạnh khai thác nhưng Net Power là một trong những công nghệ hứa hẹn sẽ giảm mạnh lượng khí thải carbon trong tương lai.

Trong tương lai, các em bé sẽ được cấp những tấm thẻ thông tin DNA khi mới chào đời. Những tấm thẻ này sẽ cung cấp các dự đoán về nguy cơ mắc bệnh tim hoặc ung thư, mức độ dễ nghiện thuốc lá, hoặc thậm chí đưa ra dự báo về mức độ thông minh của đứa trẻ.

Cú đột phá này là nhờ những nghiên cứu di truyền trên quy mô lớn, trong đó, một số nghiên cứu lấy dữ liệu của hơn một triệu người. Những nghiên cứu này chỉ ra rằng các căn bệnh phổ biến nhất cùng với nhiều hành vi và đặc điểm, bao gồm cả trí thông minh, là kết quả của không phải chỉ một hay một vài gene mà là nhiều gene hoạt động kết hợp lại. Sử dụng dữ liệu từ các nghiên cứu di truyền liên tục và có quy mô lớn, các nhà khoa học đã đề xuất ra “các điểm rủi ro đa gene”.

Mặc dù những xét nghiệm DNA mới đưa ra tầm suất, chứ chưa phải chẩn đoán, nhưng chúng có thể rất hữu ích cho y học. Ví dụ, nếu một người phụ nữ được dự đoán có nguy cơ bị ung thư vú cao sẽ cần phải chụp X quang vú thường xuyên hơn, còn những người được dự đoán nguy cơ thấp thì không cần chụp thường xuyên. Các công ty dược phẩm cũng có thể sử dụng những chỉ số dự đoán này trong các thử nghiệm lâm sàng về thuốc phòng ngừa cho những căn bệnh như bệnh Alzheimer hoặc bệnh tim. Bằng cách chọn các tình nguyện viên được dự đoán có nguy cơ bị bệnh cao, họ có thể kiểm tra chính xác hơn mức độ hiệu quả của thuốc.

Tuy nhiên, vẫn còn một số lo ngại về những dự đoán cũng như các chỉ số đa gene, ví dụ như mức độ chính xác của các dự đoán cũng như cách sử dụng thông tin từ các chỉ số đa gene này trong quá trình nuôi dưỡng và giáo dục đứa trẻ.

Triển vọng tạo ra các máy tính lượng tử siêu mạnh thế hệ mới luôn đi kèm với một bài toán hóc búa. Đó là, những chiếc máy tính này sẽ có năng lực tính toán siêu việt hơn rất nhiều so với chiếc máy tính hiện tại, nhưng cho tới giờ chúng ta vẫn chưa thể mường tượng được sẽ sử dụng siêu năng lực đó như thế nào?

Một khả năng dễ xảy ra và hấp dẫn đó là thiết kế chính xác các phân tử.

Các nhà hóa học đã mường tượng ra các protein mới cho các loại thuốc hiệu quả hơn, các chất điện giải mới cho pin tốt hơn, các hợp chất có thể biến ánh sáng mặt trời trực tiếp thành nhiên liệu lỏng và các tế bào năng lượng mặt trời hiệu quả hơn nhiều. Tuy nhiên, họ chưa thể tạo ra những thứ này bởi vì rất khó dựng mô hình các phân tử trên một máy tính cổ điển. Thử mô phỏng hành vi của các electron trong ngay cả một phân tử tương đối đơn giản, bạn sẽ gặp phải những phức hợp vượt xa năng lực tính toán của các máy tính ngày nay.

Nhưng đó không còn là bài toán khó đối với các máy tính lượng tử, những chiếc máy sử dụng “qubit” thay vì có các bit đại diện cho số 1 và 0. Gần đây, các nhà nghiên cứu IBM đã sử dụng một máy tính lượng tử với bảy qubit để dựng mô hình một phân tử nhỏ được tạo thành từ ba nguyên tử.

Nếu các nhà khoa học chế tạo ra những chiếc máy tính lượng tử với nhiều qubit hơn, họ có thể mô phỏng chính xác các phân tử lớn cũng như các thuật toán lượng tử tốt hơn.

Chứng minh bạn trên 18 tuổi mà không tiết lộ thông tin ngày sinh của bạn trên internet, hoặc bạn có đủ tiền trong ngân hàng để thực hiện giao dịch tài chính mà không tiết lộ số dư tài khoản hay các thông tin bảo mật khác của bạn - Những hình thức bảo mật trực tuyến hoàn hảo hạn chế nguy cơ vi phạm quyền riêng tư hoặc hành vi trộm cắp danh tính, sắp trở thành hiện thực nhờ một công cụ mới - một giao thức mã hóa mới nổi được gọi là “chứng minh không tiết lộ thông tin”. Mặc dù các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu công cụ này nhiều năm qua, nhưng công nghệ này mới chỉ thu hút sự chú ý trong một vài năm gần đây, một phần là do ảnh hưởng ngày càng tăng của các loại tiền điện tử.

Phần lớn tín dụng cho một thuật toán “chứng minh không để lộ thông tin” thực tế sẽ dưới dạng Zcash, một loại tiền kỹ thuật số được xuất hiện vào cuối năm 2016. Các nhà phát triển của Zcash đã sử dụng một phương pháp gọi là zk-SNARK (zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge) cho phép người dùng có thể giao dịch ẩn danh.

Phương pháp này thông thường không thể thực hiện ở Bitcoin và hầu hết các hệ thống blockchain công cộng khác, trong đó các giao dịch được hiển thị cho tất cả mọi người. Mặc dù các giao dịch này trên lý thuyết là ẩn danh, nhưng chúng có thể được kết hợp với các dữ liệu khác để theo dõi và thậm chí xác định ra người dùng. Vitalik Buterin, tác giả của Ethereum, mạng lưới blockchain phổ biến thứ hai trên thế giới, đã mô tả zk-SNARK là một “công nghệ thay đổi hoàn toàn luật chơi”. Đối với ngân hàng, đây có thể là một cách để sử dụng blockchains trong hệ thống thanh toán mà không phải hy sinh quyền riêng tư của khách hàng. Năm ngoái, JPMorgan Chase đã bổ sung zk-SNARK vào hệ thống thanh toán dựa trên blockchain của hãng.

Tuy vậy, zk-SNARK vẫn có nhược điểm như tính toán chậm, khá nặng và cần phải “cài đặt tin cậy”, tạo ra một khóa mã hóa có khả năng phá hủy toàn bộ hệ thống nếu nó rơi vào tay kẻ xấu. Nhưng các nhà nghiên cứu đang xem xét các giải pháp thay thế để triển khai các thuật toán chứng minh không lộ thông tin một cách hiệu quả hơn mà không cần tới khóa mã hóa như vậy.