Jos muistat, mitkä talot olivat 1950-luvulla, voit nähdä, että silloinkin oli monia asioita, joita on edelleen olemassa - pesukoneet, pölynimurit, televisiot, autot. Mutta jos palaamme takaisin 50 vuotta sitten, vuonna 1900, huomaamme, että silloin maailma oli täysin erilainen.
Päivittäinen siivous tai pesu oli aikaa vievää ja työlästä. Ja 1900-luvun alussa sähkö ja polttomoottorit muuttivat radikaalisti maailmaa, jossa ihmiset elävät, vaihtavat kaupunkeja ja jokapäiväistä elämäämme.
Tänään olemme menossa läpi saman ajanjakson, sillä erolla, että maailmaa ei muuta kaksi tekniikkaa, vaan kolme: genomin muokkaus, uusi laskennallinen arkkitehtuuri ja materiaalitiede.
Nämä tekniikat ovat vasta alkamassa tunkeutua markkinoille laboratorioista. Ehkä jonain päivänä he muuttavat maailmaa tuntemattomana.
CRISPR
Vuonna 2006 Jennifer Dugna sai puhelun kollegaltani Kalifornian yliopistosta Berkeleystä, Gillian Banfieldiltä, jonka hän tunsi kirjeitse.
Banfield tutki bakteerien elämää ääriolosuhteissa, mikä liittyi vain epäsuorasti Rugin ja muiden solurakenteiden biokemiaa tutkineen Dugnin työhön.
Mainosvideo:
Puhelun tarkoituksena oli saada Dugn kiinnostumaan tutkimaan mikrobiologiassa hiljattain löydettyä ilmiötä - outoa DNA-sekvenssiä, jota löytyy bakteereista.
Dugna oli kiinnostunut ja alkoi tutkia näitä sekvenssejä, nimeltään Crispr, laboratoriossa. Vuonna 2012 hän huomasi, että niitä voidaan käyttää tehokkaana geenien muokkaustyökaluna.
Terveydenhoidossa Crispriä voidaan käyttää sairauksien, kuten syövän, multippeliskleroosin ja sirppisolujen, hoitamiseen.
Nämä ovat vain muutamia sairauksista, joita tämä tekniikka voi parantaa, ja monet tekniikat ovat jo saaneet hyväksynnän testattavaksi.
Tätä tekniikkaa käytetään myös maataloudessa kemikaalien, kuten muovien ja polttoaineiden, syntetisointiin.
Post-digitaalinen laskenta (kvantti- ja neuromorfinen)
Viime vuosikymmenien aikana maailmassa on tapahtunut todellinen digitaalinen vallankumous, joka oli Mooren lain alla, jonka mukaan integroidulle piirisirulle sijoitettujen transistorien määrä kaksinkertaistuu 24 kuukauden välein.
Pian on kuitenkin tarpeen laatia uusi laki, koska vanhan toiminta hidastuu ja pysähtyy pian kokonaan.
Nykyään on olemassa kaksi vaihtoehtoa, jotka voivat korvata vanhan lain - kvanttilaskenta, joka käyttää subatomisia tehosteita luomaan melkein rajaton laskennallinen tila. Toinen tekniikka on neuromorfinen tietojenkäsittely, joka toistaa ihmisen aivojen rakenteen.
Kvanttilaskenta on erityisen hyvää fysikaalisten järjestelmien, kuten materiaalien ja biologisten järjestelmien, stimuloinnissa sekä laaja-alaisissa optimointiprosesseissa.
Neuromorfinen laskenta voi olla miljoonia kertoja tehokkaampi kuin perinteiset prosessorit, mikä tekee siitä ihanteellisen esimerkiksi reunalaskennan kaltaisiin tehtäviin.
Molemmilla tekniikoilla on omat monimutkaisuutensa, ja kestää todennäköisesti yli vuosikymmen, ennen kuin käy ilmi, mikä niiden vaikutus on.
Silti molemmat tekniikat kehittyvät erittäin nopeasti.
Materiaalitieteen
Käytämme aina materiaaleja joidenkin ongelmien ratkaisemiseksi. Esimerkiksi puhtaamman ympäristön luomiseksi tarvitsemme tehokkaampia aurinkopaneeleja, tuuliturbiineja ja akkuja.
Valmistajat tarvitsevat uusia, edistyneempiä materiaaleja tällaisten tuotteiden luomiseksi.
Tarvitsemme myös uusia materiaaleja korvaamaan muut materiaalit toimitushäiriöiden estämiseksi.
Uusien materiaalien kehittäminen on perinteisesti ollut erittäin pitkä ja monimutkainen prosessi.
Vaadittujen ominaisuuksien saavuttamiseksi tutkijoiden oli suoritettava lukuisia testejä ja kokeita.
Tämä teki tutkimuksesta erittäin kallista ja kallista.
Tieteessä tapahtuu kuitenkin todellinen vallankumous.
Tehokkaat mallinnustekniikat sekä lisääntynyt laskentateho ja koneoppiminen antavat tutkijoille mahdollisuuden automatisoida monia prosesseja, mikä nopeuttaa uusien materiaalien kehittämistä, joissakin tapauksissa yli sata kertaa.
Tarkempi esimerkki: otamme Boeing 787 Dreamliner.
Tämä ilma on monin tavoin samanlainen kuin edeltäjänsä, lukuun ottamatta yrityksen kehittämiä uusia, korkean teknologian materiaaleja, jotka tekivät siitä 20% kevyemmän ja 20% tehokkaamman.
Tämä on erittäin merkittävä vaikutus, jos otamme huomioon maailman ilmailumarkkinat.
Materiaalivallankumous lupaa hyötyä muille toimialoille samalla tavalla.
Tutkijoiden mielestä olemme siirtymässä uuteen aikakauteen, joka johtaa enemmän muutoksia kuin viimeisen 30 vuoden aikana tapahtunut digitaalinen vallankumous.