Năm Sản Phẩm Mới của Khoa Học Trong Tương Lai

Tờ báo Popular Sciences số ra vào tháng 5 năm 2004 chủ đề là "What 's Next - 5 Mind-bending Concepts from the near future". Xin trình bài lại với các bạn về đề tài này. Trong bài, vì có nhiều khái niệm mới bằng tiếng Anh không tiện chuyển ngữ nên người dịch đã thêm vào cuối bài phần từ vựng lấy ra từ trang www.google.com

1. Máy tính bỏ túi:

Trong vài năm tới, các chức năng cuả PDA (personal digital assistant), sổ tay điện tử (notebook) lịch, e-mail, cell phone, ... và desktop computer sẽ được gồm chung vào thành một thiết bị cầm tay nhỏ gọi tên là "smart communicator" (SM- tạm dịch máy truyền tin thông minh). Thiết bị này sẽ hiển thị hình ảnh bằng "organic light-emitting diode(OLED - tạm dịch diod phát sáng hữu cơ). So với các thiết bị phát hình dùng LCD, OLED có nhiều ưu điểm hơn như là  nhẹ, tiêu hao ít năng lượng, góc nhìn cho phép rộng hơn, hình ít bị rung hơn (vì "refresh rate" cao hơn),  và nhất là  ... có thể được cuốn nhỏ lại (vì làm bằng chất dẻo)

Dung lượng cuả SM cũng khá đủ chừng 240 GB đủ chứa 55 cuốn phim

Dĩ nhiên thiết bị này có thể nối mạng không dây với vận tốc cao 400Kbps đủ để truyền các tín hiệu lưu ảnh với chất lượng cao

SM dùng bàn phím ảo (loại "bàn phím" này thực chất là chỉ là hình của một bàn phiếm phát ra từ 1 ống phóng hình rất nhỏ ... những cử động gõ trên bàn phím ảo này sẽ đuợc đọc và chuyển dịch lại từ một máy thu).

SM còn có các bộ cảm ứng như là bộ radio-frequency identification (RFID - nhận dạng tần số sóng âm) có thể đọc được các nhãn hiệu cuả các đối tượng và tự động dánh dấu các mẫu đã được dịnh dạng lên các ảnh mà nó kiểm soát được. Các bộ đọc chuyển động của mắt (eye scanner) trên SM sẽ cho phép bạn lật đọc các trang khi bạn "liếc" vào các menu bar . Các bộ cảm biến về ánh sáng, nhiệt độ và chuyển động cho phép thiết bị biết được khi nào bạm cầm nó trên tay, nó có thể tăng hay giảm cường độ reo khi có phone. Bộ cảm biến về độ nghiêng cũng tự động chuyển chế độ hiển thị sang màn hình dọc hay ngang. Microphone trên máy sẽ đọc biên độ tiếng ồn và  tự động điều chỉnh âm lượng phát ra trên hệ thống. GPS system cũng sẽ giúp xác định vị trí khi bạn ở gần nhà và tự động liên lạc với máy PC trong nhà để đồng bộ hoá các thông tin. Hệ thống GPS này cũng giúp bạn xác định vị trí của SM khi bạn bỏ quên nó ở đâu đó.

2. "Thư giãn" não bộ: 

Trong vòng hai thập niên tới sẽ xuất hiện loại thiết bị mới giúp làm phục hồi và phát triển chức năng làm việc cuả bộ óc. Trước tiên người được khám sẽ được thử nghiệm qua các trắc nghiệm để đo đạc các thông số phản ứng cuả bộ não. Sau đó người đó sẽ được đội một cái mũ (giống như nón bảo hộ cho người lái xe .. gắn máy) bên trong chiếc nón này đã có trang bị các cuộn cảm ứng từ và được nghỉ ngơi trong khi  các thiết bị đo sẽ thiết lập đồ hình 3 chiều cuả bộ não người đội. Sau đó các xung năng lượng sẽ phát ra và "cường dương" cái bộ não. Cuối cùng người đó sẽ nhận dược các viên thuốc tăng cường sinh lực ... não.

Hiện tại nhà thần kinh học Mark George và đồng nghiệp cuả ĐH Y Khoa  bang South Carolina đã thiết kế một loại cuộn điện từ gọn nhẹ có thể gắn lên mũ của các phi công để "tẩy sạch" sự mệt mỏi cuả người lái. Thiết bị này có tên transcranial magnetic stimulation (TMS - tạm dịch bộ xung động từ trường : thiết bị này ban đầu là dụng cụ để nghiên cứu não bộ dùng để kích thích hay ức chế các vận động cuả não người )

TMS phát ra các xung năng lượng mico-giây và sâu vài centimet vào trong não người đội tạo ra các vận động điện trong tế bào não. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các kích khởi từ xung từ trường trước khi 1 người bấm 1 nút trong việc trả lời cho một âm thanh sẽ làm tăng độ nhạy cuả phản ứng đó lên 5%-10%

Khi kết hợp với functional magnetic resonance imaging (fMRI - tạm dịch ảnh cộng hưởng chức năng từ tính - phương pháp để tạo nên bức ảnh 3 chiều về các vận động cuả não bộ), thì TMS sẽ nhắm đến những vùng thần kinh chuyên biệt.  Nhóm của George đã chỉ ra rằng việc rythmic stimulation (rTMS - kích thích nhịp nhàng bằng TMS) hàng tuần lên thùy trước trán (prefrontal cotex) sẽ làm thuyên giảm các triệu chứng bất thường cuả các bệnh nhân suy nhược thần kinh. Các nhà nghiên cứu TMS cũng hy vọng phát triển phương pháp để tìm hiểu cơ chế của trục  của bộ não (brain 's core) từ đó tìm ra cách chữa trị cho bệnh Parkingson.

Đồng thời với nỗ lực này, phòng thí nghiệm Helicon Therapeutics và nhiều nơi khác đang phát triển một hợp chất làm tăng khả năng tiếp thu và bộ nhớ. Loại thuốc mới  cAMP có trả lời cho element-binding protein (CREB - tạm dịch đạm tố kết nối phần tử); đây là một phân tử giúp hình thành trí nhớ vĩnh viển. Bằng cách điều chỉnh gene cuả các con ruồi trái cây để tăng hàm lượng CREB trong não cuả chúng, các nhà khoa học đã sản xuất ra được những con côn trùng có trí nhớ ảnh chụp (Chúng có khả năng nhớ chỉ sau 1 lần học cách tránh các buồng gây sốc mà các buồng này chỉ được nhận diện bởi mùi hương khác biệt. Trong khi các con ruồi bình thường phải mất đếm 10 lần để ghi nhớ)

3. Xe Tự Chữa các vết móp trầy:

4. Thuốc Mọc Răng:

Pamela Yelich một nhà sinh học phân tử thuộc học viện Forsyth tại Boston thành công bẻ gãy (giải mã ?!!) gen cuả một giống cá tên là Zebra và tạo cho nó một khả năng mới: Răng cuả những con cá thí ngiệm này có khả năng mọc lại nhiều lần cho suốt đời chúng.

Cho con người thì chưa thể được.

Thông thường khi bị mất răng, người ta có thể được "trồng" lại bằng titanium nhưng nhiều lúc chúng bị từ chối bởi các mô xung quanh răng ... giả. Ngoài ra, thật là kinh khủng nếu như cuộc trồng răng không thành công.

Trong năm 2002, nhóm cuả Yelich đã ngạc nhiên vô cùng khi họ "sản xuất" trồng (theo đúng nghiã cuả nó là nuôi lớn lên)  được những cái răng "thật". Mặc dù chúng chỉ mới đo được có 0,20cm đường kính nhưng đây là bước đột phá ngoạn mục. Nhiều nỗ lực cuả các phòng thí nghiệm khác đã tạo được dentin, vật liệu giống như xương răng, từ tế bào gốc (stem cell) cuả dentin. Những cái răng cuả Yelich, sau khi được tráng 1 lớp men lên lõi dentin và các phần tử cấu trúc khác đã biết,  sẽ lớn lên từ nướu răng cuả các con heo sáu tháng tuổi.

Hiểu được "như thế nào" và "tại sao" một răng hàm trở thành một răng hàm va không là một răng cửa là một nan đề, và đây cũng là chỗ mà các con cá zebra được dùng tới. Yelich đang nghiên cứu đường hướng tín hiệu gen cuả giống cá này, cố gắng tìm hiểu các cơ chế phân tử điều chỉnh sự phát triển xương mặt (craniofacial). Phòng thi nghiệm cuả cô đã xác định được một thụ thể (receptor) mới trong sự phát triển răng của cả hai cá zebra và người.

Một khi giai doạn thứ nhì hoàn tất Yelich dự đoán khoảng từ 3 đến 5 năm, nhóm nghiên cứu sẽ thử nghiệm trên các loài thú lớn và cuối cùng là trên người. Như vậy sản phẩm thực sự sẽ cần 10 - 15 năm.

Ngoài nghiên cứu kể trên, Học viện Forsyth đang gặt hái thắng lợi trong việc phát triển thuốc chủng cho trẻ em có thể ngăn ngừa được sâu răng bởi kích thích tạo nên kháng thể chống lại vi trùng làm hư răng: streptococci

Các nhà khoa học cuả trung tâm nghiên cứu Paffenbarger đang phát triển một loại kẹo cao su (chewing gum) cũng như là thuốc đánh răng hay thuốc súc miệng cung cấp chất khoáng mà có thể giúp răng tự chữa lành.

5. Côn trùng robot:

Côn trùng có thể vào được những chỗ không ai tới được. Chúng cộng tác tốt hơn bất kì tổ chức nào khác. Một số bay được.  Đây là lý do mà nhiều công trình nghiên cứu đang tiến hành

Trong vòng một thập niên, các côn trùng cơ điện tử trang bị đầy đủ các bộ cảm ứng và truyền tin không dây sẽ có khả năng chui vào các đống gạch vụn cuả các toà nhà hư hại bởi động đất tìm người sống sót. Các robot này cùng có thể làm người đánh giá một cách đáng tin cậy chất lượng nhà cửa. Chúng có thể chui vào các đường ống tìm chỗ bi rò rỉ,...

Nhũng tiến bộ trong chiều hướng này đã được GS Kristopher Pister và học trò Sarah Bergbreiter của Trung Tâm Nghiên Cứu Kỹ thuật Tin Học của Đại Học Berkely phát triển Con microrobot dùng năng lượng mặt trời có chiều dài 0,33 inch và rộng nhỏ hơn 0,16 inch (1 inch ~ 2.54 cm) Chìa khoá sự chuyển động cuả các microrobot là một loại mô tơ liên tục gài và thả lỏng nhằm kéo các chân về phiá trước trong 1 khoảng rất nhỏ. Trong khi đó, GS kĩ thuật Pradeep Khosla cuả ĐH Carnegie Mellon và học các học trò đã chế ra các "milibot" cỡ bao diêm và có nhiều  phát triển hơn so với loại microrobot. Loại này chế từ các vật liệu sẵn có trên thị trường và khai thác một sự kết hợp của các bộ cảm biến siêu âm để thám hiểm những chỗ xa lạ. Các nhà nghiên cứu ở ĐH Berkeley, hàng Seiko Epson và các phòng thí nghiệm khác cũng hy vọng tung ra đàn microrobot biết bay. Hãng Seiko Epson đã áp dụng những kinh nghiệm rút ra bắt đầu từ con Monsieur microrobot cho đến con "trực thăng" robot. Nặng 1/3 ounce (1 ounce ~ 28,35 gram), đường kính 5 inch con µFR (micro Flying Robot) vận hành bằng một động cơ siêu âm rất nhỏ và một động cơ điện tử để giữ thăng bằng. Một thiết bị Bluetooth cho phép điều khiển từ xa rới 30 foot (1feet ~ 30.48 cm)

Một con robot thiết kế bởi Ronald Fearing cuả CITRIS, khi cất cánh nó dùng tới pin Lithium-ion 30mW đặt phía đằng sau. Con robot này thi nhỏ hơn một quarter (đồng 25 cent cuả Mỹ) nặng chỉ 0,0035 ounce. Một động cơ piezoelectric (động cơ dao động thạch anh -- người dịch) cực nhỏ làm cho mỗi cánh vừa đập và vừa quay 150 lần trong 1 giây. Fearing cho rằng "mụch đích la để trang bị cho 'con ruồi' một máy thu hình nhỏ xíu và bộ cảm ứng Smart Dust dùng trong các sứ mệnh truy tìm và cấp cứu

Từ Mới:

Blue Tooth

• Name given to a specification for a wireless communication chip used for the transmission of voice and data. It is expected to be low cost (at less than $6 per chip), short-range, (30 feet) radio link that has been envisioned as cable-replacement system. Operates in the un-licensed 2.4 GHz range.- uses fast frequency-hopping technology to avoid interference from other radio signals when it transmits packets of data. (Back to top.) Broadband: Using a wide-bandwidth channel for voice, data and/or video services. Allows for greater flow of data because the "pipe" is larger. (Back to top.)
  www.roadtripamerica.com/dashboarding/glossary.htm
• Bluetooth refers to a short-range radio technology aimed at simplifying communications among Net devices and between devices and the Internet. It also aims to simplify data synchronization between Net devices and other computers. Products with Bluetooth technology must be qualified and pass interoperability testing by the Bluetooth Special Interest Group prior to release. The Bluetooth 1.0 specification consists of two documents: the Foundation Core, which provides design specifications, and the Foundation Profile, which provides interoperability guidelines. Bluetooth's founding members include Ericsson, IBM, Intel, Nokia and Toshiba.
  www.dynalink.com/english/info/glossary.html

fMRI:

• a form of magnetic resonance imaging of the brain that registers blood flow to functioning areas of the brain
  www.cogsci.princeton.edu/cgi-bin/webwn

GPS:

• Global Positioning System; a collection of Earth-orbiting satellites. In a more common context, GPS actually refers to a GPS receiver which uses a mathematical principle called "trilateration" that can tell you exactly where you are on Earth at any moment.
  www.oit.ohio-state.edu/glossary/gloss2.html
• Global Positioning Satellite. Satellite-based radio positioning systems that provide 24 hour three-dimensional position, velocity and time information to suitably equipped users anywhere on or near the surface of the Earth (and sometimes off the earth). GPS is a 24 satellite constellation, 20,000 Km above the earth in six orbital planes. The NAVSTAR system, operated by the U.S. Department of Defense, was the first GPS system widely available to civilian users.
  www.mobileworld.org/glossary.html

OLED:

• Organic light-emitting diode. The diodes in displays made with OLEDs emit light when a voltage is applied to them. The pixel diodes are selectively turned on or off to form images on the screen. This kind of display can be brighter and more efficient than current LCD displays.
  www.rolltronics.com/glossary.html
• or Organic LED is not made of semiconductors. It's made from carbon-based molecules. That is the key science factor that leads to potentially eliminating LEDs' biggest drawback – size. The carbon-based molecules are much smaller. And according to a paper written by Dr. Uwe Hoffmann, Dr. Jutta Trube and Andreas Klöppel, entitled OLED - A bright new idea for flat panel displays "OLED is brighter, thinner, lighter, and faster than the normal liquid crystal (LCD) display in use today. They also need less power to run, offer higher contrast, look just as bright from all viewing angles and are - potentially - a lot cheaper to produce than LCD screens." See also LCD and LED. LCD, LED, and OLED definitions courtesy The San Francisco Consulting Group (SFCG)
  nanotech-now.com/nanotechnology-glossary-M-O.htm

piezoelectric:

• A mineral that vibrates regularly when an electric current passes through it.
  www.sdnhm.org/fieldguide/minerals/glossary.html
• (noun) A physical phenomenon exhibited by certain crystals which change their dimensions when subjected to an E-field (has an electrical field impressed across it). Conversely, when subjected to mechanical stress it creates an electrical signal. This type of transducer is the driving element in a piezoelectric impulse system and frequently is the "stimulator" in a continuous ink jet system.
  www.trident-itw.com/resource-center/glossary.html
• a property of certain types of matter which generates an electrical charge when pressure is applied.
  www.edu.pe.ca/rural/chemist/chem511/crystclr/glossary.html

RFID:

• Radio frequency identification (ID). RFID tags are small integrated circuits connected to an antenna, which can respond to an interrogating RF signal with simple identifying information, or with more complex signals depending on the size of the IC. Rolltronics' technology can produce thin, small and durable RFIDs in a cost-effective process.
  www.rolltronics.com/glossary.html

receptor:

• a specific protein-binding site on a cell's surface or interior. When chemical messengers bind to receptors, various cellular functions are activated or inhibited. Many drugs exert their effects by binding to receptors and altering normal cellular communication. Viruses enter cells by fusing with receptors on the cell surface, often in conjunction with MHC molecules and/or co-receptors.
  aids.hallym.ac.kr/dict/r.html
• A specialized protein on a cell’s surface that binds to substances that effect the activities of the cell. Specifically, in a nerve cell, neurotransmitters bind to receptors on the surface of the neuron. The binding of a neurotransmitter can have either excitatory or inhibitory effects on the neuron. Once a neurotransmitter is bound to a receptor, changes occur within the neuron that can result in the neuron sending messages to other neurons.
  www.stanford.edu/group/hopes/sttools/gloss/r.html

Smart Dust:

• Millimeter-scale self-contained microelectromechanical devices that include sensors, computational ability, bi-directional wireless communications technology and a power supply.
• As tiny as dust particles, smart dust motes can be spread throughout buildings or into the atmosphere to collect and monitor data. Smart dust devices have applications in everything from military to meteorological to medical fields

stem cell:

• an unspecialized cell that gives rise to differentiated cells. Stem cells have the ability to proliferate indefinitely. Stem cells have been isolated from adult skin, fat, brain, bone marrow and other tissues. Embryonic stem cells are derived from fertilized embryos which have undergone only a limited number of cell divisions from the zygote stage. (see pluripotent and totipotent).
  www2.santa-fe.cc.nm.us/bioanth/definitions.htm
• Cells that, upon division, produce a differentiated cell line (eg, stem cells in basal layers of skin, in haematopoietic tissue, etc.)
  www.myelinprobritish.demon.co.uk/geninfo/glossary.htm
• Undifferentiated, primitive cells in the bone marrow that have the ability both to multiply and to differentiate into specific blood cells.
  www.ornl.gov/TechResources/Human_Genome/glossary/glossary_s.html

dentin:

• The second layer of a tooth that supports the enamel. It is a yellow bony material that contains some of the tooth’s nerve fibers.
  www.smiledesign4u.com/dentalglossary.htm
• Internal tissue in a tooth crown and tissue of the root, surrounding the pulp cavity and surrounded by the crown enamel. This bone-like substance is sofetr than the enamel.
  www.modernhumanorigins.com/d.html