Καθώς ο 21ος αιώνας μπαίνει στο δεύτερο τέταρτό του, είναι σαφές ότι ζούμε μια χρυσή εποχή επιστημονικών ανακαλύψεων. Από την κατανόησή μας για το Σύμπαν έως την αναμόρφωση των εργαλείων της καθημερινής ζωής, το BBC Science ζήτησε από κορυφαίους επιστήμονες να επισημάνουν τις πρωτοποριακές ανακαλύψεις που κάποτε θεωρούνταν αδύνατες και διαμορφώνουν τον κόσμο γύρω μας τα τελευταία 25 χρόνια. Οι 21 πιο πρωτοποριακές ιδέες του 21ου αιώνα (μέχρι στιγμής).
1. Μηχανική ονείρων
Γνωρίζουμε, πια, ότι τα όνειρα αποτελούν έκφραση του υποσυνειδήτου μας και πλέον γίνονται πολλές εργασίες γύρω από αυτά – διερευνούν πώς τα όνειρα μας βοηθούν να επεξεργαστούμε αρνητικά συναισθήματα, ενώ αποτελούν συχνά και τρόπο να βρούμε νέες λύσεις σε πιεστικά προβλήματα. Η μηχανική ονείρων βασίζεται σε μυρωδιές, ήχους και υποδείξεις που χρησιμοποιούν ερευνητές για να «οδηγήσουν» τα όνειρά μας.
2. Ενας νέος τύπος βλαστοκυττάρων
Πριν από το 2006, οι ερευνητές που ήθελαν να εργαστούν με ανθρώπινα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα έπρεπε να το κάνουν με ανθρώπινα έμβρυα, υπολείμματα θεραπειών γονιμότητας. Ο καθηγητής Σίνια Γιαμανάκα (Νομπέλ Ιατρικής 2012) επινόησε έναν τρόπο για να δημιουργήσει εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα από κύτταρα του δέρματος με ειδική διαδικασία, ώστε να μπορούν να μετατραπούν σε πολλούς άλλους τύπους κυττάρων. Πλέον χρησιμοποιούνται συστηματικά για τη δοκιμή νέων φαρμάκων και θεραπειών, αλλά πιο συναρπαστικά, στον τομέα της αναγεννητικής ιατρικής – π.χ. μια νέα ομάδα καρδιακών κυττάρων μεταμοσχεύεται στην καρδιά του ασθενούς για να την επιδιορθώσει, χωρίς τον κίνδυνο απόρριψης του ιστού.
3. Εμβόλια mRNA
Η χρήση του mRNA σε ιατρικές εφαρμογές βρίσκεται σε εξέλιξη εδώ και δεκαετίες. Ωστόσο, με την πανδημία Covid-19 έγινε για πρώτη φορά αισθητός ο αντίκτυπος αυτής της τεχνολογίας. Τα επόμενα χρόνια θα έχουμε μια σειρά από νέα εμβόλια mRNA για άλλους ιούς που αλλάζουν τακτικά, όπως η γρίπη, καθώς και για ιούς που δεν έχουν ανταποκριθεί καλά στην προηγούμενη τεχνολογία εμβολίων.
4. Το ανθρώπινο γονιδίωμα
Το 1990, οι επιστήμονες άρχισαν να φτιάχνουν την αλληλουχία του ανθρώπινου γονιδιώματος. Ολοκληρώθηκε το 2022. Αυτό το επίτευγμα έχει αλλάξει ριζικά τη βιοϊατρική επιστήμη – π.χ. η χρήση του CRISPR για την τροποποίηση γενετικών ασθενειών. Γνωρίζοντας το γονιδίωμά μας, είναι δυνατό να βρούμε αλλαγές σε γονίδια που σχετίζονται με, ή ακόμα και προκαλούν, διάφορες ασθένειες. Ετσι αυξάνεται η ικανότητά μας για διάγνωση και θεραπεία.
5. Επίλυση του προβλήματος «Αϊνστάιν»
Μία από τις πιο σημαντικές μαθηματικές ανακαλύψεις αυτού του αιώνα είναι η λύση στο μακροχρόνιο πρόβλημα «Αϊνστάιν» που ρωτά αν υπάρχει ένα σχήμα το οποίο μπορεί να καλύψει μια άπειρη οριζόντια επιφάνεια, με τρόπο ώστε το μοτίβο να μην επαναλαμβάνεται ποτέ. Λαμπρά μυαλά έψαχναν επί δεκαετίες για τέτοια σχήματα. Το 2022, ο συνταξιούχος Ντέιβιντ Σμιθ με τη βοήθεια του καθηγητή Κρεγκ Κάπλαν στο Πανεπιστήμιο Ουότερλου του Καναδά κατέληξαν στο σχήμα που πληροί όλους τους όρους αυτού του προβλήματος.
6. Η θεραπεία για τον HIV
Υπήρξε μια εποχή που ο ιός HIV αποτελούσε θανατική καταδίκη. Στη συνέχεια, εμφανίστηκαν τα αντιρετροϊκά φάρμακα και οι προοπτικές βελτιώθηκαν. Το 2007, ένας οροθετικός άνδρας, ονόματι Τίμοθι Ρέι Μπράουν, έλαβε μεταμόσχευση μυελού των οστών για τη λευχαιμία του. Ο γιατρός του, Γκέρο Χάτερ, πίστευε ότι έτσι θα μπορούσε να θεραπεύσει τον καρκίνο του, αλλά κατανόησε ότι αν μπορούσε να βρει έναν δότη που ήταν γενετικά ανθεκτικός στον HIV, δηλαδή είχε τη μετάλλαξη CCR5, υπήρχε πιθανότητα η ίδια θεραπεία να θεραπεύσει και τον HIV του ασθενούς. Τον εντόπισε, η μεταμόσχευση προχώρησε και λίγα χρόνια αργότερα, οι ερευνητές δεν μπόρεσαν να βρουν ίχνος HIV στο σώμα του Μπράουν. Εκτοτε, τουλάχιστον έξι ακόμη άτομα με καρκίνο έχουν θεραπευτεί πλήρως από τον HIV.
7. Μετασχηματιστές και μεγάλα γλωσσικά μοντέλα
Η νέα εποχή της τεχνητής νοημοσύνης προαναγγέλθηκε με την έλευση της «βαθιάς μάθησης» γύρω στο 2005, η οποία καθοδηγήθηκε από τη φθηνή υπολογιστική ισχύ και τα άφθονα δεδομένα για την «εκπαίδευση» νευρωνικών δικτύων. Αρχίσαμε να βλέπουμε εντυπωσιακές εφαρμογές. Το 2017, μια ομάδα της Google ανακοίνωσε τη λεγόμενη «αρχιτεκτονική μετασχηματιστών». Η πρώτη πραγματική υπόδειξη ότι μπαίναμε σε μια νέα εποχή ήταν η κυκλοφορία του GPT-3 τον Ιούνιο του 2020. Η πρωτοφανής επιτυχία των Μεγάλων Γλωσσικών Μοντέλων (LLM) όπως το ChatGPT έστρεψαν τις μεγαλύτερες εταιρείες του κόσμου στην προσπάθεια να ενσωματώσουν αυτή τη νέα τεχνολογία σχεδόν παντού.
8. Εμβόλιο HPV
Στις αρχές του αιώνα, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι ο καρκίνος του τραχήλου της μήτρας προκλήθηκε από τον Ιό των Ανθρώπινων Θηλωμάτων (HPV), δύο στελέχη του οποίου ευθύνονται για πάνω από το 70% των περιπτώσεων καρκίνου του τραχήλου της μήτρας. Ολα άλλαξαν με την εισαγωγή του εμβολίου κατά του HPV, το οποίο πλέον γίνεται σε περισσότερες από 100 χώρες.
9. Ψηφιακή αντισύλληψη
Η μη ορμονική ψηφιακή αντισύλληψη έχει φέρει επανάσταση στον οικογενειακό προγραμματισμό συνδυάζοντας πληροφορίες που βασίζονται σε δεδομένα και φιλική προς τον χρήστη τεχνολογία. Εφαρμογές όπως το Natural Cycles και το Clue δίνουν τη δυνατότητα στις γυναίκες να παρακολουθούν τους κύκλους της εμμήνου ρύσεως και να χρησιμοποιούν τα δεδομένα για την πρόληψη ή την επίτευξη εγκυμοσύνης, προσφέροντας εναλλακτική λύση στα παραδοσιακά αντισυλληπτικά. Αυτές οι εφαρμογές χρησιμοποιούν αλγορίθμους που αναλύουν μοτίβα στη θερμοκρασία του σώματος, τους κύκλους ωορρηξίας και άλλους φυσιολογικούς δείκτες, παρέχοντας στις χρήστες προβλέψεις σε πραγματικό χρόνο για το παράθυρο γονιμότητας στον κύκλο τους.
10. Μηχανική ιστών
Μπορούμε να καλλιεργήσουμε πραγματικά δόντια στο εργαστήριο από τα βλαστοκύτταρα ενός ατόμου και να τα εμφυτεύσουμε πίσω στο στόμα του; Η μηχανική ιστών είναι μια πρωτοποριακή τεχνολογία που χρησιμοποιείται ήδη για την ανάπτυξη ανθρώπινου ιστού, μέσω της «τεχνολογίας ικριωμάτων» – πορώδη υλικά που υποστηρίζουν τα βλαστοκύτταρα καθώς αναπτύσσονται σε νέους ιστούς. Τεχνητά αφτιά, τραχεία και οστά έχουν αναπτυχθεί με αυτόν τον τρόπο και έχουν εμφυτευτεί με επιτυχία σε ασθενείς. Τεχνητά νεφρά, χόνδρος γονάτου, ακόμη και καρδιές αναπτύσσονται επίσης με αυτόν τον τρόπο, αν και, προς το παρόν, σε εργαστηριακά πειράματα.
11. Υλικά που αυτοεπιδιορθώνονται
Πολλοί διαφορετικοί τύποι αυτής της τεχνολογίας κυκλοφορούν ήδη στην αγορά. Τα αυτοεπιδιορθούμενα χρώματα έχουν ρευστότητα σε θερμοκρασία δωματίου, επιτρέποντάς τους να ρέουν στις ρωγμές και να γεμίζουν τη σχισμή όταν σχηματίζονται. Το αυτοεπιδιορθούμενο σκυρόδεμα για γέφυρες και η αυτοεπιδιορθούμενη άσφαλτος για δρόμους έχουν ήδη αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια. Τα αυτοεπιδιορθούμενα ηλεκτρονικά έρχονται να μας βοηθήσουν να χτίσουμε ένα βιώσιμο μέλλον.
12. Καθολικά προγραμματιζόμενα χημικά ρομπότ
Τι θα γινόταν αν μπορούσε να πραγματοποιηθεί οποιαδήποτε χημική αντίδραση μέσω κώδικα που προγραμματίζεται; Αυτό έχει καταστεί δυνατό με τον λεγόμενο χημικό υπολογισμό – μια πρωτοποριακή πλατφόρμα ικανή να εκτελέσει οποιαδήποτε εφικτή χημική σύνθεση. Οι χημικές συνθέσεις μεταφράζονται σε εκτελέσιμες διαμορφώσεις υλικού – λειτουργώντας ουσιαστικά ως μια χημική μηχανή Turing. Η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης στην αυτοματοποιημένη σύνθεση προωθεί αυτή την καινοτομία περαιτέρω, ενισχύοντας τη λήψη αποφάσεων σε κάθε βήμα της διαδικασίας, από τον σχεδιασμό μορίων έως την ανακάλυψη φαρμάκων.
13. Το μποζόνιο Χιγκς
Ενα κομμάτι του παζλ που έλειπε από τις επιστημονικές ανακαλύψεις, από τότε που προτάθηκε για πρώτη φορά τη δεκαετία του 1960 από τον καθηγητή Πίτερ Χιγκς (και άλλους), ήταν το μποζόνιο Χιγκς, που εξηγεί πώς τα στοιχειώδη σωματίδια αποκτούν μάζα. Τον Ιούλιο του 2012 πειράματα στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων στο CERN οδήγησαν στην παρατήρηση του μποζονίου. Αποτέλεσε ορόσημο στη φυσική των σωματιδίων και μια απόδειξη του οφέλους από τη διεθνή συνεργασία.
14. Σκοτεινή ύλη
Το μεγαλύτερο μέρος του Σύμπαντος είναι αόρατο, αποτελούμενο από τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, και η φυσική δεν είναι προς το παρόν σε θέση να εξηγήσει την προέλευση καμίας από τις δύο. Τα τελευταία 25 χρόνια, τα στοιχεία για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης έχουν γίνει πιο πειστικά. Χρησιμοποιώντας βαρυτικά φαινόμενα για να συμπεράνουμε πού και πόσο υπάρχει, έχουμε δημιουργήσει χάρτες που αποκαλύπτουν έναν διάχυτο και αόρατο ιστό. Μετά την ανίχνευση του μποζονίου Χιγκς από το CERN το 2012, υπήρχε η πεποίθηση ότι θα εντοπιστεί το άπιαστο σωματίδιο σκοτεινής ύλης, αλλά ακόμα δεν έχει βρεθεί. Σε συνδυασμό με τις αναβαθμίσεις στο CERN, η ελπίδα για την εύρεσή του είναι πλέον έντονη.
15. Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb
Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb (JWST), που εκτοξεύτηκε τα Χριστούγεννα του 2021, αποτελεί τεχνολογικό θαύμα. Ενισχύοντας και βελτιώνοντας τον ρόλο που καθιέρωσε το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, το JWST μελετά από τα πρώτα αστέρια και τον αρχικό σχηματισμό γαλαξιών, έως την ανίχνευση εξωπλανητών. Τον Δεκέμβριο του 2022, το JWST ανακάλυψε τους πιο μακρινούς, και επομένως πρώτους, γαλαξίες που έχουν παρατηρηθεί ποτέ.
16. Εξωπλανήτες
Αν και ανακαλύφθηκαν επίσημα περίπου το 1995, τα περισσότερα από όσα γνωρίζουμε για τους εξωπλανήτες, δηλαδή πλανήτες σαν τη Γη – με το ίδιο μέγεθος και σε απόσταση από το μητρικό τους αστέρι που επιτρέπει την ύπαρξη νερού και άρα ίσως και ζωής – έχουν προέλθει πρόσφατα. Εχουμε πλέον εντοπίσει πάνω από 5.000 από αυτούς και οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ο αριθμός τους θα αυξηθεί σημαντικά τα επόμενα χρόνια.
17. Βαρυτικά κύματα
Τα βαρυτικά κύματα αποτελούν σημαντικό φυσικό φαινόμενο που μας λέει για τη φύση της βαρύτητας, επιβεβαιώνοντας μια περαιτέρω συνέπεια της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων (LIGO) ήταν μια τεράστια τεχνική πρόκληση επειδή το αναμενόμενο πλάτος αυτών των κυμάτων είναι πολύ μικρό και πρέπει να ανιχνευθεί σε μεγάλη απόσταση – αυτό που αναζητούμε είναι σαν το πάχος μιας τρίχας στην απόσταση ενός κοντινού αστέρα. Το LIGO ανίχνευσε ένα ζευγάρι μαύρων τρυπών περίπου 50 φορές τη μάζα του Ηλιου που συγκρούονται μεταξύ τους σε σύντομο χρονικό διάστημα από την ενεργοποίησή τους.
18. Μονοκυτταρική γονιδιωματική
Το ανθρώπινο σώμα αποτελείται από σχεδόν 40 τρισεκατομμύρια κύτταρα που χωρίζονται σε περίπου 200 κυτταρικούς τύπους. Πριν από την έλευση της μονοκυτταρικής γονιδιωματικής, οι τεχνολογίες μας μελετούσαν τα κύτταρα μαζικά. Ομως, χωρίς να κατανοήσουμε την πολυπλοκότητά τους, είναι αδύνατο να προσδιορίσουμε πώς οι υποπληθυσμοί των κυττάρων σε διαφορετικά όργανα σχετίζονται μεταξύ τους και πώς μπορεί να τροποποιηθούν από ασθένειες. Περισσότεροι από 3.000 επιστήμονες σε όλο τον κόσμο δημιουργούν έναν Ατλαντα Ανθρώπινων Κυττάρων (HCA), δηλαδή τον πλήρη χάρτη μονοκυττάρων όλων των οργάνων του ανθρώπινου σώματος – θα αποτελέσει τη βάση για την κατανόηση των μηχανισμών που οδηγούν σε ασθένειες.
19. Το «Curiosity Rover» της NASA
Από το 2012, όταν προσεδαφίστηκε στον πλανήτη Αρη το «Curiosity Rover» της NASA έχει κάνει πρωτοποριακές ανακαλύψεις στον Αρη που βοηθούν στη δημιουργία μιας πιο λεπτομερούς εικόνας του περιβάλλοντος του πλανήτη. Βρήκε χημικές ουσίες και μέταλλα στον κρατήρα Gale που υποδεικνύουν την παρουσία υγρού νερού στο παρελθόν, καθώς και οργανικά μόρια που χρησιμεύουν ως δομικά στοιχεία για τη ζωή. Ανίχνευσε επίσης, μια εποχική απελευθέρωση μεθανίου από το υπέδαφος. Η μακροζωία του «Curiosity» και τα εξαιρετικά επιστημονικά του αποτελέσματα ενισχύουν σημαντικά την κατανόησή μας για τον Αρη, ανοίγοντας τον δρόμο για μελλοντικές επανδρωμένες αποστολές και την αναζήτηση εξωγήινης ζωής.
20. Η αποστολή DART της NASA
Στις 26 Σεπτεμβρίου 2022, η αποστολή Double Asteroid Redirection Test (DART) της NASA συγκρούστηκε με τον αστεροειδή Δίμορφος. Η σύγκρουση κατέστρεψε εντελώς το διαστημόπλοιο και μετατόπισε την τροχιά του αστεροειδούς – όλα σκόπιμα. Το DART ήταν μια πρωτοποριακή δοκιμή της ικανότητάς μας να αλλάξουμε την τροχιά ενός μικρού αστεροειδούς, σε περίπτωση που εντοπίσουμε έναν σε πορεία σύγκρουσης με τη Γη – και πέτυχε θεαματικά. Τα επιτεύγματα του DART εκτείνονται πέρα από την πλανητική άμυνα. Η αποστολή έχει παράσχει κρίσιμα δεδομένα σχετικά με τη σύνθεση των αστεροειδών και τη μηχανική πρόσκρουσης.
21. Οι επαναχρησιμοποιήσιμοι πύραυλοι της SpaceX
Επί δεκαετίες, το μεγαλύτερο εμπόδιο στην εξερεύνηση του Διαστήματος ήταν το κόστος εκτόξευσης αντικειμένων και ανθρώπων στο Διάστημα. Η αλλαγή των όρων ήταν η εισαγωγή του επαναχρησιμοποιήσιμου πυραύλου Falcon 9 της SpaceX το 2015. Με έναν ενισχυτή πρώτου σταδίου που θα μπορούσε να επιστρέψει στη Γη και να προσγειωθεί σε όρθια θέση, το κόστος εκτόξευσης ανθρώπων, προμηθειών και τεχνολογίας στο Διάστημα άρχισε να μειώνεται. Επέτρεψε έτσι συχνότερες εκτοξεύσεις, αναδιαμορφώνοντας την παγκόσμια αεροδιαστημική βιομηχανία.
Πηγή: tanea.gr
