Siedem technologicznych nadziei roku 2025

Automatyczne laboratoria – usprawnią pracę ludzkich badaczy

Wizja rodem z filmów SF, gdzie system robotycznych ramion samodzielnie wykonuje eksperymenty w laboratorium, a sterująca nimi sztuczna inteligencja interpretuje wyniki i błyskawicznie planuje kolejne eksperymenty, może być bliższa ziszczenia, niż nam się wydaje.

W minionym roku zespół z University of Toronto ogłosił ekscytujące wyniki badań nad organicznymi laserami, przy czym większość pracy laboratoryjnej została wykonana właśnie przez sieć pięciu laboratoriów robotycznych na trzech różnych kontynentach (testowany system sterowania nazywa się ORGANA).

Kierownik projektu, Alán Aspuru-Guzik, podkreśla, że człowiek jest jeszcze niezbędnym elementem całości. Laboratorium nie wymyśli nowych kierunków i nie zaplanuje badań. Jednak, zdaniem Aspuru-Guzika, nowa technologia ogromnie usprawni pracę naukowców i pomoże rozwiązywać kluczowe problemy naszej epoki.

Terapia medyczna CAR T – pomoże w leczeniu nowotworów i chorób autoimmunologicznych

Kilka lat temu zatwierdzona została terapia nowotworowa wykorzystująca receptory antygenów chimerycznych komórek T (CAR T). Stosuje się ją przeciwko wielu typom nowotworów krwi, w przypadku niektórych rejestrując całkowitą remisję nawet u połowy pacjentów. Aktualnie trwają prace nad rozwinięciem tej techniki – tak, aby dało się ją stosować również w przypadku innych nowotworów.

Inne zespoły badawcze donoszą, że terapia CAR T jest też skuteczna w zwalczaniu chorób autoimmunologicznych.

Bioremediacja odpadów – drobnoustroje oczyszczą środowisko

W naturze występuje wiele bakterii, które naturalnie wydzielają enzymy zdolne do degradacji plastiku. Gdyby udało się podnieść wydajność tych procesów, mikroorganizmy mogłyby pomóc w walce z odpadami.

Idąc tym tropem, zespół Ronana McCarthy’ego z Brunel University of London szuka sposobu na rozrzedzenie zbyt gęstych biofilmów (bardzo gęsto zasiedlonych kolonii bakteryjnych). Z kolei badacze m.in. z University of Missouri chcą wykorzystywać grzyby do rozkładania toksycznych chemikaliów.

Systemy bioremediacji wzbudzają zainteresowanie rządów. W Wielkiej Brytanii powołano do życia Centrum Innowacji Biotechnologii Środowiskowej, do którego należy m.in. laboratorium McCarthy’ego.

Modele językowe dla biologii – określą ryzyko genetyczne

Biolog obliczeniowy z University of Toronto, Bo Wang, sugeruje, że warto byłoby stworzyć rodzaj „fundamentalnego modelu językowego”, który byłby trenowany nie na tekście pisanym, lecz na danych genetycznych. Zadaniem tej AI byłaby analiza polegająca na wyszukiwaniu błędów w genomie i wykrywaniu ryzyka mutacji.

W jednym z pierwszych eksperymentów w minionym roku zespół Bo Wanga wytrenował model językowy na danych 33 mln komórek ludzkich. Był on w stanie m.in. zidentyfikować, w jakie tkanki będą ulegały dywersyfikacji poszczególne komórki, oraz przewidywać wpływ mutacji na ekspresję genów. To potężne narzędzie w badaniach medycznych, farmacji i biologii syntetycznej.

Mikrobiologia pojedynczych komórek – poszuka nowych leków

Analiza genomu i mutacji jednokomórkowych organizmów jest tyleż istotna, co skomplikowana. Ostatnio poczyniono jednak ciekawe postępy. Na przykład system opracowany jeszcze w 2023 r. przez zespół badaczy pod kierunkiem Jörga Vogela, biochemika z Instytutu Helmholtza ds. Infekcji RNA, pozwala analizować ekspresję setek genów w pojedynczych komórkach tysięcy mikroorganizmów.

Takie badania mogą być użyteczne m.in. w określaniu, jak bakterie antybiotykooporne reagują na leki, oraz w poszukiwaniu nowych sposobów ich zwalczania.

Nowe materiały w budownictwie – schłodzą miasta i planetę

Matthaios Santamouris z University of New South Wales w Australii pracuje nad nowymi materiałami, które mogłyby odbijać promieniowanie słoneczne z dużą wydajnością – tak, aby ciepło nie rozchodziło się w przestrzeni między budynkami. W minionym roku przeprowadził testy w Rijadzie w Arabii Saudyjskiej i wykazał, że udało się obniżyć temperaturę niemal o 5°C.

Być może nowy rok przyniesie też inne postępy w tym zakresie, np. nową generację klimatyzatorów – mniej energochłonnych, bazujących na nowoczesnych materiałach, chłodzących powietrze w bardziej bierny sposób. To zmniejszyłoby zarówno koszty, jak i ślad węglowy.

Fotoniczne procesory – przyspieszą obliczenia

Istotnym wyzwaniem lat 20. XXI wieku okazał się olbrzymi koszt energetyczny modeli językowych. Aby mu sprostać, inżynierowie i naukowcy odkurzyli starą ideę obliczeń fotonicznych. Takie systemy opierają się na LED-ach oraz fotodetektorach i przeprowadzają obliczenia z wykorzystaniem sygnałów świetlnych, a nie elektronowych.

W teorii mogą one być znacznie szybsze niż najlepsze procesory elektroniczne i pozwalać na prowadzenie większej liczby procesów równolegle (dzięki pracy na kilku różnych długościach światła jednocześnie).

Prace w tym kierunku prowadzi m.in. Lu Fang z Tsinghua University w Chinach. W minionym roku zademonstrował platformę opartą na Taichi – swoim chipie fotonicznym, który osiągnął 100-krotnie większą wydajność obliczeniową niż najnowsza jednostka graficzna Nvidii. Chińska grupa już opracowała system następnej generacji o nazwie Wuji, który – jak mówi Fang – jest w stanie obsługiwać zadania AI ze 100 razy większą liczbą zmiennych niż Taichi i jest kompatybilny z aplikacjami opartymi na dużych modelach językowych.

***

Takiego przeglądu dokonali dziennikarze „Nature”, ale największe przełomy przychodzą zupełnie nieoczekiwanie. Pulsar będzie trzymał rękę na pulsie!

Dziękujemy, że jesteś z nami. To jest pierwsza wzmianka na ten temat. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.