Pe măsură ce știința continuă să depășească limitele, anii următori ne-ar putea surprinde cu orașe cu capacitatea de autoreparare, roboți care îngrijesc și mecanisme de apărare mai inteligente împotriva pandemiilor viitoare.
Iată cinci perspective ale câtorva dintre cercetătorii de seamă din Europa.
Bio-arhitectura – o întoarcere la natură
Imaginați-vă un oraș în care clădirile sunt vii – structuri care absorb poluarea în timp ce oamenii trec pe lângă ele, care se adaptează prin creștere. Arhitectul Phil Ayres crede că această viziune este realizabilă.
Acesta explică cum progresele recente în domeniul arhitecturii biohibride, de la materialele pe bază de ciuperci la plantele cățărătoare, deschid posibilități de proiectare durabilă și remodelează mediul nostru urban.
Potrivit lui Ayres, profesor la Academia Regală Daneză din Copenhaga, orașele noastre au fost în mare măsură proiectate să deservească o singură specie: oamenii. Activitatea sa în domeniul arhitecturii biohibride indică un viitor în care alte organisme vii joacă un rol activ în mediul construit, ajutând oamenii să se reconecteze cu lumea naturală.
Ayres a explorat modul în care organisme precum ciupercile (în proiectele Fungateria și Fungal Architectures) și plantele cățărătoare (în proiectul Flora Robotica) ar putea funcționa ca materiale arhitecturale.
„De obicei, materialele de construcție tradiționale sunt extrase, transportate și prelucrate la temperaturi ridicate înainte de a deveni componente durabile pentru construcții”, explică el. „Investigăm modul în care complexurile vii pot fi valorificate ca parte a structurii unei clădiri.”
Deși materialele realizate din ciuperci nu sunt încă suficient de rezistente pentru a înlocui betonul sau oțelul, Ayres observă că există multe alte materiale utilizate la realizarea clădirilor, pe lângă acestea două.
Dacă începem să cultivăm părți de clădiri – la fel cum cultivăm copaci – am putea obține beneficii pentru mediul înconjurător, cum ar fi sechestrarea carbonului și îmbunătățirea biodiversității. Această abordare poate fi extinsă și pentru alte forme de infrastructură urbană.
Oricine se plimbă printr-un oraș modern poate vedea cum zonele mici de verdeață sunt umbrite de întinderi vaste de beton și oțel.
De asemenea, arhitectura biohibridă ar putea folosi deșeurile forestiere și agricole, precum și produsele secundare rezultate din procesele alimentare și industriale, susținând o economie mai circulară. Materialele vii ar putea chiar îndeplini funcții suplimentare, precum filtrarea aerului sau a apei sau s-ar putea autorepara atunci când sunt deteriorate.
Odată cu apariția unor noi materiale, poate fi necesar să regândim lanțurile de aprovizionare, metodele de construcție și chiar posibilitățile estetice ale structurilor vii, în creștere – creând, în cele din urmă, spații care ne reconectează cu natura.
Ayres recunoaște că industria construcțiilor este precaută și adoptă lent schimbările; am construit cam în același mod timp de un secol. Dar cercetările în domeniul materialelor vii progresează rapid.
Deși aceste materiale încă nu pot servi ca elemente structurale primare, versiunile viitoare pot oferi soliditatea și durabilitatea necesare pentru a susține clădiri întregi.
Tehnica de calcul cuantică este tot mai aproape
Tehnica de calcul cuantică avansează constant din stadiul de cercetare în laborator în viața de zi cu zi. Giulia Acconcia, inginer electronist italian, explică modul în care cercetătorii europeni trec de la teorie la practică – cu implicații majore pentru securitatea datelor și inovație în domeniul bateriilor.
Profesoara Giulia Acconcia de la Universitatea Politehnică din Milano afirmă că tot mai multe companii din Europa sunt angrenate în tehnologiile cuantice, un semn că aceste calculatoare cuantice se apropie din ce în ce mai mult de utilizarea în viața reală. Aceasta crede că, în curând, puternicele mașini cuantice vor încerca să rezolve probleme pe care supercalculatoarele actuale nu le pot rezolva.
„În ultimul deceniu, am văzut progrese reale, dar evoluțiile au accelerat în ultimii cinci ani”, spune ea. „Calculatoarele cuantice sunt pe cale să părăsească laboratoarele de cercetare și să înceapă să influențeze viețile oamenilor.”
În proiectul QLASS finanțat de UE, echipa sa construiește un calculator cuantic utilizând fotoni – pachete minuscule de lumină care se deplasează mai rapid decât electronii și pot codifica mai multe informații.
„Acesta ne permite să creștem cantitatea de informații transmise în interiorul ghidului de undă din sticlă al unui calculator cuantic”, explică ea. Un cip fotonic, adaugă aceasta, arată ca o rețea miniaturală de drumuri de sticlă pe care fotonii se deplasează cu viteză.
Unul dintre obiectivele esențiale ale cercetătorilor este utilizarea tehnicii de calcul cuantice pentru a optimiza proiectarea bateriilor, o provocare complexă și cu multe variabile. O optimizare mai bună ar scurta durata de încărcare a vehiculelor electrice și ar permite deplasarea autoturismelor pe distanțe mai lungi cu baterii mai mici.
Viitorii utilizatori nu vor mai avea nevoie să utilizeze direct calculatoarele cuantice. La fel ca stocarea fotografiilor în cloud, oamenii vor accesa mașinile cuantice de la distanță și vor solicita calcule complexe.
„Aceste probleme sunt atât de solicitante încât calculatoarele clasice, pur și simplu, nu le pot rezolva într-un timp rezonabil”, spune Acconcia.
Substanțele chimice care perturbă hormonii se află peste tot
Substanțele chimice care se găsesc în produsele de uz cotidian pot afecta în mod silențios organismul nostru în timp. Majorie van Duursen, toxicolog neerlandez, care studiază riscurile pentru sănătatea femeilor, explică modul în care o mai bună reglementare – și alegerile personale mai inteligente – ar putea atenua nocivitatea pe termen lung.
Multe substanțe chimice pot interfera cu hormonii și pot provoca efecte de lungă durată asupra sănătății, avertizează van Duursen de la Vrije Universiteit din Amsterdam. Cercetarea sa în cadrul inițiativei FREIA, finanțată de UE, a examinat substanțele chimice care perturbă sistemul endocrin (ED) și legăturile acestora cu cancerul de sân, infertilitatea, complicațiile în sarcină, menopauza timpurie și endometrioza.
„Aflăm mai multe informații despre expunerea în primii ani de viață la aceste substanțe chimice. Nu întotdeauna «doza face otrava», pentru că poate conta mai mult momentul expunerii, chiar și la doze foarte mici. Hormonii modelează structura corpului și modificarea lor poate avea efecte pe termen lung.”
Cercetările în desfășurare dezvăluie întreaga amploare a problemei, iar studiile arată că perturbarea hormonală cauzată de substanțele chimice duce probleme de sănătate pe termen lung, inclusiv afecțiuni nerecunoscute anterior, precum bolile cardiace.
Deși este imposibil să evităm toate substanțele chimice, van Duursen subliniază că oamenii pot totuși să-și reducă expunerea la acestea. „Nu cumpărați jucării ieftine din plastic online; acestea pot să provină din țări cu reglementări mai slabe. Alegeți jucării aprobate în UE.”, sfătuiește ea. „Nu introduceți vase de gătit din plastic în cuptorul cu microunde. Și căutați produse de îngrijire personală cu mai puțini aditivi – ar trebui să întrebăm care substanțe chimice sunt necesare cu adevărat.”
Numai în materialele plastice au fost identificate peste 16.000 de substanțe chimice, evidențiind compromisul dintre comoditate și sănătate. „Nu vrem să interzicem toate substanțele chimice – multe sunt cu adevărat utile”, spune ea.
„Dar ne lipsesc informații cruciale despre multe dintre acestea, chiar și în Europa. Testele actuale nu depistează toate efectele asupra sănătății, așadar, avem nevoie de reglementări mai stricte și de o proiectare mai sigură a materialelor încă de la început, în loc să descoperim problemele doar când este prea târziu.”
Roboții de uz casnic sunt cu un pas mai aproape de realitate
Imaginați-vă un robot care ajută o persoană vârstnică să pregătească mese, să ridice obiecte grele sau să demonteze gadgeturi vechi. Cercetătorul sloven în robotică Aleš Ude crede că aceste scenarii pot fi mai aproape de realitate decât credem, dar problemele-cheie rămân, cum ar fi dotarea roboților cu nivelurile adecvate de empatie și simț practic.
Dr Ude de la Institutul Jožef Stefan din Slovenia afirmă că roboții de uz general care oferă asistență la domiciliu sau în spitale ar putea fi o posibilitate în decurs de un deceniu, în mare parte datorită progreselor rapide în domeniul inteligenței artificiale (AI).
În cadrul inițiativei ReconCycle, Ude a explorat modul în care roboții ar putea demonta o gamă largă de dispozitive electronice pentru reciclare.
„Aproape nimeni, cu excepția celor bogați, nu are ajutor casnic permanent. Mulți oameni ar plăti sume considerabile pentru un astfel de robot”, spune acesta. Câteva proiecte-pilot utilizează deja roboți pentru a oferi asistență pacienților vârstnici din spitale.
Ude adaugă că pentru a funcționa în aceste medii, cel mai probabil, roboții vor avea nevoie de o formă umanoidă: spitalele sunt construite ținând seama de anatomia umană, iar picioarele permit accesul în locul unde roboții cu roți nu pot ajunge. De asemenea, trebuie să fie extrem de fiabili, siguri și suficient de robuști pentru a supraviețui incidentelor inevitabile.
Programarea prealabilă tradițională, care funcționează pentru roboții industriali, nu este potrivită pentru mediul casnic dezordonat și imprevizibil. Ceea ce le lipsește roboților este simțul practic – abilitatea de a reacționa adecvat la evenimentele neașteptate și de a evita erorile periculoase. AI generativă și rețelele neurale, inspirate din creierul omenesc, ajută roboții să facă față mai bine acestor incertitudini.
Echipa lui Ude cercetează, de asemenea, colaborarea om-robot. Comunicarea s-a îmbunătățit semnificativ odată cu modelele lingvistice mari, dar roboții de uz casnic sau pentru spitale vor trebui să anticipeze intențiile unei persoane prin rețelele lor neurale.
Iar pentru a îngriji oameni bolnavi sau vârstnici, un grad de empatie va fi esențial – ceva care rămâne o provocare încă nerezolvată.
Chiar dacă aspiratoarele-robot sunt ceva obișnuit în prezent, un robot umanoid de uz casnic util va trebui să gestioneze multe sarcini diferite. Ude spune că nu se știe sigur ce vor fi capabili să facă acești roboți în 10 ani. Dar odată cu maturizarea tehnologiei, probabil că se va adopta rapid pe scară largă în locuințe și spitale.
Următoarea pandemie: așteptați-vă la neprevăzut
Ce urmează după pandemia de Covid-19? Virologa neerlandeză Marion Koopmans susține că vigilența, datele și activitatea științifică cetățenească ar trebui să susțină lupta Europei împotriva viitoarelor epidemii și explică de ce pandemiile sunt rareori previzibile.
Profesoara Koopmans de la Centrul Medical Erasmus din Rotterdam spune că o altă pandemie este inevitabilă. Nu știm când se va întâmpla, unde va izbucni sau ce formă va lua, dar tot ne putem pregăti.
Pandemiile încep în incertitudine: în primele zile, adesea nu este clar cine se infectează, cum se răspândește un patogen și cât de repede se deplasează. Dar datele de calitate, AI și contribuțiile cetățenilor obișnuiți îi pot ajuta pe oamenii de știință și pe clinicieni să acționeze mai din timp și mai eficient.
Când a izbucnit pandemia de Covid-19, Koopmans era la conducerea Versatile Infectious Diseases Observatory (VEO – Observatorul versatil al bolilor infecțioase), un proiect ce vizează proiectarea unui sistem de supraveghere adaptat pentru viitor pentru bolile emergente.
„Pandemia de Covid-19 a avut un impact mare, deși ar fi putut fi mai gravă. Începutul a fost haotic, deoarece răspunsul la o boală nouă este precum construirea unei nave în timpul navigării”, spune ea. „Durează să obținem răspunsuri din studii, dar acțiunea rapidă este crucială. Întrucât epidemiile accelerează la nivel mondial, trebuie să rămânem vigilenți și să consolidăm sistemele de alertă timpurie.”
Evoluțiile recente ne arată de ce. „Tocmai am văzut izbucnind o epidemie de variola maimuței într-o regiune minieră împădurită din Republica Democrată Congo. Epidemiile pot izbucni oriunde și este nerealist să ne așteptăm ca clinicienii să efectueze teste pentru fiecare patogen posibil. Trebuie să îmbunătățim depistarea oricărui semn neobișnuit care justifică investigarea imediată, mai ales în zonele cu risc în creștere.”
Aceste riscuri cresc acolo unde oamenii intră în contact cu animalele, creând oportunități de propagare. VEO a explorat astfel de scenarii combinând diferite tipuri de date, de exemplu, locurile unde rutele păsărilor migratoare se suprapun cu zonele de avicultură dense.
Potrivit lui Koopmans, o lecție importantă din ultimii ani este să ne așteptăm la neprevăzut: de exemplu, pandemia de gripă porcină din 2009 a izbucnit nu în Asia, așa cum s-a presupus la scară largă, ci în America de Sud.
„Studiile noastre au evidențiat mai multe căi posibile de emergență, de la gripa aviară și virusul West Nile până la bolile ce au legătură cu topirea permafrostului și infecțiile care s-ar putea răspândi rapid în marile orașe.”
În perspectivă, Koopmans speră să vadă o bază de date mondială, integrată, bazată pe studii științifice, supravegherea sănătății publice și monitorizarea mediului la scară largă. Și cetățenii pot juca un rol semnalând constatările neobișnuite, cum ar fi păsările moarte sau observarea unor noi țânțari.
„Explorăm, de asemenea, modul în care IA ar putea avertiza cu privire la semnale potențiale din aceste surse, precum și modul în care instrumente generale de detectare genetică ar putea descoperi noi viruși în fauna sălbatică sau la șeptel, care pot prezenta riscuri viitoare.”
Acest articol a fost publicat inițial în Horizon, revista de cercetare și inovare a UE.
Mai multe informații: