Dân số thế giới sẽ tăng từ 7,3 tỉ người thành 9,7 tỉ vào năm 2050 theo dự báo của Liên Hiệp Quốc. Điều đó có nghĩa là áp lực lên hành tinh của chúng ta sẽ càng lớn hơn, tình trạng ấm lên toàn cầu sẽ càng nghiêm trọng hơn, các nguồn tài nguyên cạn nhanh hơn và thách thức năng lượng cũng khó khăn hơn. Kèm theo đó còn là các vấn đề xã hội như nghèo đói, bạo lực, tệ nạn và nhu cầu về lương thực. Những thách thức này có thể được giải quyết bởi một số công nghệ tiềm năng nào? Mời các bạn theo dõi.
Sự thay đổi toàn diện của thế giới đến năm 2050
Tổng hợp hạt nhân
Nếu con người dùng có thể làm cho 2 nguyên tử cực nóng va chạm vào nhau rồi kết hợp thành một, kèm theo là có khả năng kiểm soát năng lượng giải phóng ra sau va chạm thì chúng ta sẽ chẳng cần phải lo lắng gì về việc thiếu hụt điện nữa. Tuy nhiên, theo giáo sư, nhà vật lý học Brian Cox đến từ Đại học Manchester, hiện nay chúng ta đang thiếu nguồn tiền đầu tư cho việc này. Thậm chí, ông còn chỉ ra rằng số tiền mà người ta dùng để mua nhạc chuông còn nhiều hơn tiền cho nghiên cứu hạt nhân.
Tuy nhiên, có nhiều người nghĩ rằng việc tổng hợp hạt nhân như trên sẽ không có được kết quả khả quan nhờ vào những dự án lớn như ITER ở Pháp hay Dự án Lawrence Livermore của Mỹ. Thay vào đó, đột phá sẽ có được nhờ vào những dự án với quy mô nhỏ hơn. Một trong số đó là nỗ lực của General Fusion, công ty Canada được đầu tư khá nhiều tiền và chống lưng bởi CEO của Amazon – Jeff Bezos.
General Fusion hiện đang phát triển một lò tổng hợp hạt nhân dựa trên nguyên tắc từ tính. Ở mức nén cực đại, việc tổng hợp sẽ được diễn ra và năng lượng giải phóng dưới dạng hạt nơ-tron nhanh. Dung dịch kim loại lỏng xung quanh sẽ làm cho các nơ-tron này chậm lại và sinh ra nhiệt. Một bộ trao đổi nhiệt gắn trong lò sẽ dùng sức nóng đó đun nóng nước và làm quay tua-bin điện theo kiểu tiêu chuẩn, từ đây sinh ra điện. Tính đến năm 2015 họ đã phát triển xong các thành phần con dưới dạng nguyên mẫu, sau đó sẽ tiếp tục kết hợp chúng thành một nguyên mẫu to hơn.
Khai thác thiên thạch
Trong bối cảnh các nguồn tài nguyên đang cạn kiệt, nhất là kim loại quan trọng, và việc trích xuất chúng khỏi quặng ngày càng kém kinh tế hơn thì một trong những giải pháp đó là đi ra không gian. Công ty Planetary Resources dự tính làm điều đó, và bước đầu của dự án sẽ là việc triển khai hàng loạt nhiệm vụ mang tên “ARKYD” để khám phá xem có những thiên thạch nào có khả năng khai thác nhất ở gần Trái Đất. Hai nhiệm vụ ARKYD đầu tiên sẽ đưa kính viễn vọng vào không gian để phục vụ mục đích nghiên cứu và giáo dục, sau đó đến lượt các vệ tinh và robot khác cho sứ mạng khám phá.
Ra biển ở
Seasteading là một khái niệm dùng để chỉ việc tạo ra một cộng đồng dân cư dài lâu ở một vùng biển không thuộc sở hữu của bất kì quốc gia nào. Hầu hết những dự án seasteading từng được đưa ra đều sử dụng một chiếc tàu hoặc du thuyền cỡ lớn để làm nơi sinh sống cho con người, một số khác thì xây dựng các công trình đồ sộ trên biển. Trong bối cảnh công nghệ hàng hải đáng phát triển thì chuyện này càng lúc càng khả thi, cũng như cách mà thang máy đã giúp chúng ta có được những tòa nhà chọc trời vậy.
Việc ra biển ở thực chất là một sáng kiến rất hợp lý khi mà mực nước biển sẽ dân từ 20 đến 30cm tính đến năm 2050, lúc đó rất nhiều thành phố lớn, từ New York, Bangkok cho đến Mumbai hay Quảng Châu sẽ bị tình trạng ngập lụt nghiêm trọng. Một số quần đảo thì thậm chí còn bị nhấn chìm hoặc quá đông dân nên không còn đủ chỗ cho người khác.
Seasteading Institute, một viện nghiên cứu phi lợi nhuận, hiện đang thực hiện đề án Thành phố nổi để hiện thực hóa ước mơ nói trên. Trước hết, họ muốn xây các thành phố trên biển cho việc thử nghiệm và hiện đang tiếp cận chính phủ các quốc gia duyên hải để thiết lập những cộng đồng có thể tự nuôi sống chính họ ở ngoài khơi.
Lưới điện thông minh
Theo Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA), việc tiêu thụ năng lượng trên toàn cầu được dự báo sẽ tăng 2% mỗi năm. Kết hợp với sự gia tăng dân số nhanh thì đến năm 2050, nhu cầu năng lượng sẽ cao gấp đôi so với hiện tại. Và để góp phần tiết kiệm điện, hiện một số quốc gia đã cho triển khai dự án lưới điện thông mih, trong đó có những đồng hồ điện có khả năng tự điều tiết dòng điện và giảm hao phí. Tầm nhìn của những dự án này là tạo ra một lưới điện có khả năng cung cấp đúng lượng điện cần thiết theo thời gian thực, cho cả giờ cao điểm lẫn thấp điểm. Chi phí cho mỗi Watt điện cũng sẽ khác nhau tùy thời điểm trong ngày và việc ghi nhận, tính tiền sẽ trở nên dễ dàng hơn.
Xe điện
Công nghệ xe điện bây giờ đã phát triển rất rầm rộ, và đây được cho là tương lai của ngành vận tải đường bộ. Xe điện cũng liên quan mật thiết đến các dự án lưới điện thông minh như đã nói ở trên bởi nếu tất cả mọi chiếc xe đều cần sạc mỗi ngày mỗi đêm thì áp lực lên lưới sẽ là rất lớn. Chính vì vậy mà thách thức lớn nhất với xe điện hiện nay đều xoay quanh một chữ: pin. Pin trong xe cần phải kéo dài hơn, sử dụng điện hiệu quả hơn, sạc nhanh hơn, có như vậy thì mới thúc đẩy nhiều người mua xe điện. Kèm theo đó, mạng lưới trạm sạc cũng phải dày đặc hơn để xua đi nỗi lo lắng trong lòng người dùng.
Đồ ăn trong tương lai
Hiện nay tầng lớp trung lưu đã muốn ăn nhiều hơn, và tới năm 2050 thì nhu cầu về thịt và protein sẽ tăng nhiều nhất là 80%. Chính vì thế, con người cần phải thay đổi thói quen ăn uống của mình nếu không muốn một ngày nào đó thế giới bị thiếu protein. Và để góp phần giải quyết vấn đề này, nhiều công ty đã nghĩ đến việc làm ra thịt nhân tạo. Miếng thịt dạng này lần đầu tiên xuất hiện vài năm trước, nó được làm từ các tế bào cơ của bò ngâm trong một dung dịch nuôi dưỡng, từ đó tạo thành các miếng thịt lớn hơn. Chi phí để tạo ra miếng thịt đó vào khoảng 385.000 đô la, nhưng với những nghiên cứu trong tương lai thì giá chắc chắn sẽ giảm xuống. Một số công ty khác thì đi in lương thực bằng máy in 3D từ các nguyên liệu hữu cơ để tạo thực phẩm nhân tạo. Trong khi đó, các công nghệ chăn nuôi trong thành phố sẽ cần phải được phát triển để giúp tăng lượng thẩm phẩm cung ứng cho người dân.
Graphene
Graphene từ lâu đã được xem như một loại vật liệu thần kỳ. Nó được khám phá và tạo ra bởi Konstantin Novoselow và Andre Geim tại Đại học Manchester vào năm 2004. Về mặt cấu tạo, thực chất graphene là một dạng thù hình của nguyên tố carbon. Trong tinh thể graphene, các nguyên tử carbon liên kết với nhau theo quy tắc cộng hóa trị để tạo thành các ô hình lục giác. Tuy nhiên, không giống như một dạng thù hình khác của carbon là graphite, mạng tinh thể này chỉ có cấu trúc hai chiều, tức là độ dày của nó chỉ vào kích cỡ của một nguyên tử. Do có cấu trúc đặc biệt như vậy, graphene có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, trong suốt với ánh sáng và điều quan trọng nhất đối với việc triển khai công nghiệp là chi phí tạo ra các mạng vật liệu ở mức rất hợp lý.
Công dụng của Graphene thì có rất nhiều thứ: tạo ra vi xử lý tốc độ cao cho máy tính, các vật liệu siêu mỏng và siêu bền, dùng trong pin để tăng thời lượng lên gấp 10 lần. Thậm chí nó còn có thể dùng để chế tạo tấm pin năng lượng mặt trời tích hợp trong bất kì bề mặt nào hoặc làm ra các cảm biến và tag theo dõi.
Tàu đệm từ
Công ty JR Central của Nhật hiện đang xây dựng một hệ thống tàu tốc độ rất nhanh để giảm phân nửa thời gian chạy giữa thành phố Tokyo đến thành phố Nagoya. Họ làm điều đó bằng cách sử dụng công nghệ đệm từ (magnetic levitation – maglev). Ở công nghệ này, các thanh nam châm điện cực mạnh nằm ở mặt dưới tàu và trên đường ray sẽ tạo ra lực đẩy để nâng tàu lơ lửng trên không khí (khoảng 10cm) và đẩy toàn bộ phương tiện tiến tới phía trước. Vì lực ma sát rất nhỏ so với tàu chạy trên đường ray truyền thống nên các tàu maglev có tốc độ cao hơn, sử dụng nhiên liệu hiệu quả hơn.
Quay trở lại đoàn tàu của Nhật nói trên, hiện tại nó được gọi bằng cái tên L0 Series và có khả năng chạy ở tốc độ gần 500 km/h. Chính vì thế, để đi giữa hai thành phố Tokyo và Nagoya thì chỉ cần mất 40 phút so với 90 phút của tàu Shinkansen hiện tại. Đến năm 2017 thì L0 Series sẽ đi vào hoạt động, và Nhật đang có kế hoạch mở rộng nó ra nhiều nơi khác trên lãnh thổ của mình.
Rừng trong đô thị, vườn trên cao
Các công trình với nhiều cây xanh sẽ là xu hướng mới của lĩnh vực kiến trúc, và trong số đó người ta đã nghĩ đến việc các tòa nhà cao tầng sẽ được phủ đầy cây xanh cả bên trong, bên ngoài lẫn trên mái. Tòa tháp đôi Bosco Verticale ở Milan là một ví dụ thực cho việc người ta đang phát triển rừng ngay trong lòng các đô thị với hơn 11.000 cây nhỏ, 5.000 cây thấp tầng và 700 cây cao. Nhờ vậy mà không khí ở tòa nhà cũng như vùng xung quanh sẽ trong lành hơn, mát mẻ hơn mà không cần diện tích lớn để làm công viên như truyền thống. Chưa hết, tòa nhà Bosco Verticale còn sử dụng nước tái chế để tưới cây, và mặt ngoài của nó được tích hợp các tấm pin năng lượng mặt trời để cấp điện cho việc sử dụng bên trong.
Động cơ đẩy bằng điện
Năm 2007, NASA phóng một vệ tinh dùng tên là Dawn nhờ động cơ đẩy ion bằng điện, khác biệt so với động cơ dùng hóa chất thông thường. Động cơ “Xenon Ion Drive” này tận dụng nhiên liệu tốt hơn bằng cách tăng tốc nhanh hơn gấp 10 lần so với bình thường, ngoài ra nó còn có thể dùng năng lượng mặt trời để tạo ra lực đẩy. Trong tương lai, nếu động cơ đẩy bằng điện như thế này được phát triển tốt hơn thì những sứ mạng khám phá không gian sẽ trở nên phổ biến hơn, đi được xa hơn. Thế nhưng, khí xenon lại rất hiếm nên người ta đang nghiên cứu chuyển sang dùng các nguyên liệu khác.
