2015'te umut vaat eden 10 teknoloji

1- Yakıt-hücreli araçlar: Hidrojenle çalışan sıfır emisyonlu otomobiller: Yakıt-hücreli araçlar, elektrikli veya hidrokarbonlu araçlara göre çok temel bazı avantajlara sahiptir. Bu teknoloji şu anda otomotiv şirketlerinin üretim planları yaptıkları bir aşamada. İlk fiyatların 70.000 dåolar civarında olması bekleniyor. Birkaç yıl içinde üretim hacmi arttıkça fiyatların da önemli ölçüde düşmesi kaçınılmaz. Bir dış kaynaktan doldurulması gereken pillerden farklı olarak yakıt hücreleri, hidrojen ve doğal gaz kullanarak elektriği doğrudan üretir. Pratikte yakıt hücreleri elektrik üretirken, piller motorun ihtiyaç duyduğu anda kullanabilmesi için elektriği depolar; böylece yakıt hücreleri ve piller birleşik bir haldedir. Yakıt hücreli araçlar dolayısıyla hibrit araçlardır. Ayrıca atık ısıdan elde edilen enerji sayesinde fren sistemi de rejeneratif bir özelliğe sahiptir. Bu da randımanı ve gidilen yolu yükselten bir özelliktir.

Pille çalışan elektrikli araçlardan farklı olarak yakıt-hücreli araçlar tek bir depo (genellikle sıkıştırılmış hidrojen gazı) ile 650 km yol gidebilir. Bir depo yaklaşık 3 dakikada dolar. Ayrıca atık olarak su buharı çıkartmaları ve dolayısıyla sıfır emisyonlu olmaları en önemli özellikleridir. Bu konuda çözülmesi gereken en acil sorun hidrojen dağıtım altyapısının biran önce oluşturulmasıdır. Bugün sıkıştırılmış hidrojenin taşınması ekonomik olarak olanaklı değildir. Yenilikçi hidrojen depolama tekniklerinin geliştirilmesiyle, uzun yolda taşıma maliyetleri düşürülebilir ve patlama tehlikesi büyük ölçüde giderilebilir. 10 yıl içinde üretilen araç sayısının milyonları bulacağı tahmin ediliyor.

2- Gelecek nesil robotlar: Gündelik ev işlerini üstlenen robotlar Bugün robotlar yalnızca fabrikalardaki montaj hatlarında ve diğer kontrollü görevlerde çalıştırılıyor. Başta otomotiv sanayi olmak üzere yaygın ve yoğun olarak kullanılan büyük robotlar, çevrelerindekiler için tehlike yarattıklarından diğer işçilere zarar vermemeleri için kafeslerin ardında tutuluyor. Robot teknolojisindeki ilerlemelere bağlı olarak insanmakine işbirliğinin yakın gelecekte gerçekleşeceğine kesin gözüyle bakılıyor. Daha iyi ve daha ucuz sensörler, robotların çevresini daha iyi “anlamasına” ve tepki vermesine yol açacak. Robotların gövdeleri daha uyumlu ve esnek hale getirilecek. Ayrıca robotların internet ile bağlantıları yoğunlaşarak bulut-bilişim üzerinden uzaktan kumanda edilebilecek.

Yeni nesil robotlar büyük üretim montaj hatlarından çıkartılarak, daha küçük boyutta işlerde kullanılacak. Bugün GPS teknolojisinden yararlanılarak bir takım robotlar tarımda zararlı otların ayıklanmasında, hastaların bakımına dek insanların yapmakta zorlandıkları işlerde çalıştırılıyor. Bunların içinde Dexter Bot, Baxter ve LBR iiwa en ünlüleri.

3- Geri dönüştürülebilir termoset plastikler: Yeni tür plastikler çöp dağları yaratmayacak Plastikler termoplastikler ve termoset plastikler olarak ikiye ayrılır. Her yerde görülen termoplastikler pek çok kereler ısıtılıp yeniden şekillendirilebilir. Çocuk oyuncaklarından tuvalet kapaklarına kadar pek çok plastik bir türdendir ve genellikle geri dönüştürülebilir. Oysa termoset plastikler ısıtılıp yalnızca bir kereye mahsus şekillendirilebilir. Bunlar şekillendirildikten sonra yoğun ısı ve basınca maruz kalsalar bile şekillerini ve sağlamlıklarını korur.

Dayanaklılığı sayesinde termoplastikler havacılık ve uzay sanayi gibi modern dünyamızda güvenliğin birinci planda tutulduğu alanlarda kullanılır. Bu nedenle de termoplastiklerin geri dönüşümü söz konusu değildi. Son yıllarda gezegenimizin sürdürülebilirliliği açısından bunların geriye dönüştürülmesi konusunda yoğun çalışmalar yapılıyor. 2014 yılında bu alanda kritik gelişmeler yaşandı. Science dergisinde yayımlanan bir makaleye göre yeni geliştirilen termoset polimerler, yeni ürünlere dönüştürülebildiği gibi sağlamlığını ve dayanıklılığını koruyor.

4 - Hassas genetik mühendisliği teknikleri: GDO karşıtlığını ortadan kaldıracak yeni tarımsal teknikler: Konvansiyonel genetik mühendisliği uzun zamandır sert tartışmalara hedef oluyor. Şimdi geliştirilen yeni teknikler bu tartışmalara son verecek nitelikte. Bu teknikler, bitkilerin genetik kodlarına doğrudan müdahale edilmesini ve istenilen özelliklerin bitkiye kazandırılmasını mümkün kılıyor. Örneğin bitki daha besleyici, değişen iklim koşullarına daha uyumlu hale getirilebiliyor. Bu müdahalelerdeki hassasiyet ve sağladığı yararlar GDO’lar konusundaki kaygıları giderebilir. Ve bu tekniklerin daha yaygın bir şekilde kabullenilmesinin yolu açılabilecek. Genetiği değiştirilmiş organizmalarla ilgili en önemli kaygı, bu müdahalenin önceden öngörülemeyen yan etkileridir. Yeni tekniklerde agrobacterium tumefaciens adı verilen bakteri yardımıyla istenilen DNA, hedef genoma büyük bir hassasiyetle naklediliyor.

Bilim dünyası bu tekniğin geleneksel tekniklere göre daha az risk taşıdığı kanısında. Agrobacterium kadar hassas ve yararlı başka teknikler de geliştiriliyor. Bunların başında ZFN, TALEN ve CRISPR-Cas9 sistemleri geliyor. Bunların hepsi virüslere karşı bir savunma aracı olarak evrildi. CRISPR-Cas9 bir RNA molekülünü kullanarak DNA’yı hedef alıyor. Bu uygulama sayesinde istenmeyen bir gen, etkisizleştiriliyor veya doğal mutasyondan farksız hale getiriliyor. Bu teknik ayrıca yeni DNA dizilimlerini veya tüm genleri hassas bir şekilde genoma yerleştirmekte kullanılıyor. Bir diğer önemli teknik ise RNA erterferans veya kısaca RNAi denilen virüs ve mantar patojenlerine karşı uygulanan yöntem. Bu yöntem kimyasal haşere öldürücüleri devre dışı bırakıyor. Bütün bu teknikler, iklim değişikliğinin yarattığı yeni koşullara daha uyumlu tarımsal ürünlerinin yetiştirilmesinin önünü açtığından dünya kamuoyunun GDO karşıtlığını büyük ölçüde azaltıyor.

5- Umut vaat eden yapay zekâ uygulamaları: Yapay zekâ (AI-Artificial Intelli- gence) en basit açıklamasıyla insanların yap- tığı işleri bilgisayara yaptırma bilimidir. Son yıllarda AI konusunda büyük ilerlemeler kaydedildi. Pek çoğumuz bugün insan sesini tanıyan cep telefonları kullanıyor. Kendi kendine giden otomobiller ve otomatik uçan dronlar (insansız uçaklar) şu anda deneme aşamasında. Öğrenme aşamasını başarıyla tamamladıkları anda makinelerin insanlardan daha iyi performans çıkartacağına kesin gözüyle bakılıyor. Yapay zekâ, normal yazılım ve donanımdan farklı olarak, bir makinenin değişken çevre koşullarını algılamasını ve ona göre tepki vermesini sağlar. Yeni AI’ler bir adım daha ileri gidiyor; makinelerin büyük hacimli bilgileri içselleştirerek otomatik olarak öğrenmesinin yolunu açıyor.

Ancak NELL işlem sırasında okuma hızını ve algı yeteneğini geliştirmeye çalışır. İnsanların yaptığı bazı işlerin daha iyi yapılması için geliştirilen AI’nin en yaygın olarak kullanılacağı alan sürücüsüz otomobillerdir. Bunlar çarpışmaları önleyecek, trafikte yaralanma ve ölümleri minimum düzeye indirebilecektir. İnsan hatalarına yol açan etmenleri ortadan kaldırdığı için bu teknoloji daha çok tıbbi uygulamalarda yarar sağlayacak. Öngörüleceği üzere AI bir takım tehlikeleri de beraberinde getirecek. Bugün bilim kurgu yazarlarının da işaret ettiği gibi süperzeki makineler bir gün insanları köleleştirebilir. Bu tehlikenin ortaya çıkması için onlarca yıl geçmesi gerekse de, bilim insanları şimdiden önlemini almaya çalışıyor. Bunun için 2015 yılında Future of Life Institute adı verilen bir kuruluşun hazırladığı açık mektubu bugün çok sayıda uzman imzalamış. Amaç, potansiyel tehlikeleri öngörüp, şimdiden önlemini almak.

6- Dağıtılmış üretim: Geleceğin fabrikası internet üzerinden çalışacak: Geleneksel üretimde, büyük merkezi fabrikalarda hammaddeler bir araya getirilir, işlenir, montajı yapılır ve sonuçta birbirinin benzeri ürünler müşteriye gönderilir. Oysa dağıtılmış üretimde, hammaddeler ve üretim yöntemleri dağıtılmıştır ve nihai ürün nihai müşteriye en yakın yerde üretilir. Özet olarak amaç, malzeme tedarik zincirinin yerini dijital bilginin almasını sağlamaktır. Örneğin bir sandalye üretiminde, merkezi bir fabrikada tahtalardan sandalye üretmek yerine, sandalye parçalarının kesimi için gerekli olan dijital planları yerel üretim merkezlerine dağıtıp, CNC denilen bilgisayarlı tezgâhlarda kesilmesi dağıtılmış üretimdir. Daha sonra bu parçalar tüketici tarafından monte edilir veya yerel atölyeler bunları nihai ürün haline getirir. Bu modeli hâlihazırda kullanan şirketlerden bir ABD’deki AtFAB’dır.

Şu anda kullanımda olan dağıtılmış üretim modelinde, girişimciler kendi yerel üç boyutlu yazıcılarından yararlanarak yerel malzemelerle üretim yapıyor. Bu işleme açık-kaynak düşüncesi hâkimdir. Başka bir deyişle müşteriler ürünleri kendi ihtiyaçlarına ve tercihlerine göre üretebilirler. Merkezi bir noktadan yönetilmenin yerini yaratıcı tasarım kavramı alır. Bu yöntemin pek çok yararı vardır. Bir kere kaynaklar daha verimli kullanılır. Merkezi fabrikalara özgü fazla kapasite sorunu ortadan kalkar. İlk prototipi ve ürünleri ortaya çıkartmak için harcanan sermaye büyük ölçüde azaldığı için piyasaya girişin önündeki engeller kalkar. En önemlisi üretimin yol açtığı çevre kirliliği azalır. Dijital bilgiler Web yoluyla gönderildiği için ulaşım maliyetleri düşer.

7- İnsandan tümüyle bağımsız hava taşıtları: DRONLAR: İnsansız hava taşıtları veya uluslararası ismiyle dronlar, enerji hatlarını kontrol etmekten, acil yardımların ulaştırılmasına dek askeri kurumların pek çok misyonunu sorunsuzca yerine getiriyor. Son yıllarda sivil amaçlar için de çokça kullanılıyor. Örneğin film çekimi, tarım alanlarının kontrolü vb.. Ne var ki bütün dronları bugüne dek insan pilotlar yönetiyordu. Normal pilotlardan farkları, bu pilotların uçakları yerden, uzaktan kontrol cihazları ile yönetmeleridir. Bundan böyle bu taşıtların uçuş kontrolü tümüyle insanlardan bağımsız olacak. Nasıl mı?

Drone teknolojisinde bundan sonraki aşama, kendi kendini uçurabilecek yetenekte makineler üretmektir. Böylece dronların kullanım alanı büyük ölçüde genişleyebilecek. Bunun olması için dronların yerel çevrelerini algılamaları ve tepki vermeleri gerekir. Çarpışmayı önlemek için yüksekliklerini ve yönlerini kendi kendilerine ayarlayabilecek ve görsel bilgi toplayacak yeteneğe kavuşturulacaklar. Kısaca dronlar iki yerine üç boyutta çalışabilecek yetenekte robotlar haline getirileceklerdir.

8- Nöromorfik teknoloji: İnsan beynini taklit eden çipler: Bugünün en gelişmiş bilgisayarları bile insan beyninin kapasitesine ulaşamaz. Bilgisayarlar lineerdir; verileri bellek çipleri ve merkezi işlemci arasında bir hat üzerinde yüksek hızda bir ileri bir geri hareket ettirirler. Oysa beyin tam anlamıyla bağlantılıdır; bugünün modern bilgisayarlarında bulunan mantık be bellek bağlantılarından milyarlarca kez daha yoğun ve çeşitli çapraz bağlantılara sahiptir. Şimdi nöromorfik çipler, geleneksel donanımdan tümüyle farklı bir şekilde bilgiyi işlemden geçirmeyi hedefliyor. Bunun için beynin mimarisini taklit ediyor. Gittikçe küçülen bilgisayarlar, bilgi işlem gücünü devasa boyutlara çıkartmış olsa da, verileri sürekli olarak depolanmış bellek ve merkezi işlemciler arasında dolaştırmak çok büyük enerji gerektirir ve bu da istenmeyen bir ısının oluşmasına yol açar.

Bunun tam tersi olan nöromorfik çipler enerjiyi daha verimli kullanır; veri-depolama ve veri-işleme parçalarını aynı modülün içinde birleştirir. Ve bu modüller arasında yoğun bir bağlantı vardır. Bu sistem, insan beynindeki birbirine bağlı nöronların kopyasıdır. Nöromorfik çipler güçlü bilgisayarların bir sonraki aşamasıdır; daha fazla veriyi daha hızlı bir şekilde işlemden geçirir. IBM’in milyon nöronluk TrueNorth çipi, bazı görevleri konvansiyonel CPU’lara (merkezi işlem ünitesi) göre yüzlerce kez daha verimli bir şekilde işler. TrueNorth çipi bir anlamda insan beyninin korteksine benzeyen ilk örnektir. Bu çipler minyatürleşme ve AI’ın gelişiminde bir sonraki aşamayı gerçekleştirecek özelliklere sahiptir.

9- Dijital genom: Bir USB çubuğuna sığdırılan genetik kodlar devrim yaratacak. İnsan genomunu oluşturan 3.2 milyar DNA baz çiftinin diziliminin çözümü bir zamanlar onlarca milyon dolara mal olmasına karşın, bugün insan genomunun çözümü birkaç dakika içinde, birkaç yüz dolara yapılabiliyor. Sonuçları bir USB üzerinden bilgisayarınıza kaydedebiliyorsunuz. Ve internet üzerinden istediğiniz kişi ve kurumla paylaşabiliyorsunuz. İnsanların kendilerine özgü genetik haritasının bu kadar ucuz ve hızlı bir şekilde çıkartılması, sağlık hizmetlerinde kişiselleştirilmiş ve etkin tedavilerin devreye girmesine yol açacak. Kalp hastalıkları ve kanser gibi en ciddi sağlık sorunlarının genetik ile ilgisi vardır.

Gerçekten de kanser bir genom hastalığı olarak tanımlanır. Dijitalleştirme olanağı sayesinde tümörün yapısı hakkında bilgi edinen doktorlar, kanser tedavisinde hastanın yapısına uygun özel tedavi uygulayabilir. Ayrıca hedefe odaklı ilaçlar sayesinde kanser tedavisinde hiç olmadığı kadar başarılı sonuçlar alınıyor. Bir kişinin dijital genomu mahremiyet alanına girdiği için işverenlerin ve sigorta şirketleri gibi kurumların bu bilgileri öğrenmeleri durumunda kişinin aleyhine kullanabilecekleri kaygısı yaygındır. Ne var ki genomun haritalandırılmasının sağladığı yararlar, yol açtığı olası zararlardan daha fazla. Çünkü kişiye özel ve hedefe yönelik terapiler gün geçtikçe daha fazla hastayı yaşama döndürüyor.

10- Eklemeli üretim: Akıllı giysiler, yazıcı yardımı ile üretilen dokular: İsminden anlaşılacağı gibi eklemeli üretim, eksiltmeli üretimin tam tersidir. Eksiltmeli üretim geleneksel üretim yöntemidir; istenilen şekli elde etmek için daha büyük bir malzeme parçasından (tahta, metal, taş, etc.) katmanlar çıkartılır veya eksiltilir. Oysa eklemeli üretimde bunun tam tersi, işe toz veya sıvı gibi gevşek bir malzeme ile başlanır, daha sonra her seferinde bir tabaka daha ilave edilerek üç boyutlu bir şekle dönüştürülür. Üç boyutlu ürünler, seri üretimden farklı olarak son kullanıcının tüm taleplerini karşılayacak özelliklere sahiptir. Buna en iyi örnek Invisalign adı verilen şirketin ürettiği, saydam diş telleridir.

Şirket, şeffaf diş tellerini müşterinin dişlerinin bilgisayarlı görüntüsünden yararlanarak üretir. Bir diğer tıbbi uygulama ise üç boyutlu yazıcıdan çıkartılan canlı dokulardır. Makineler doğrudan insan hücrelerini basarak doku onarımı ve rejenerasyon odaklı dokular üretir. Bunun ilk örneği Organovo’nun karaciğer hücresi tabakalarıdır. İlk örnekler ilaç testlerinde kullanılırken, daha sonra bunlar organ nakillerinde kullanılabilecek. Derleyen: Reyhan Oksay http://www.scientificamerican.com/article/top-10-emerging-technologiesof- 20151/ http://bit.ly/1DpdKK8