در این مطلب به 12 اختراع برتر ماه آوریل 2022 میپردازیم که از چاپگرهای جدید سه بعدی تا رباتهایی با ماموریتهای خاص و سیستم جدید واقعیت مجازی را در بر میگیرند.
از نیکولا تسلا تا الکساندر گراهامبل و جورج واشنگتن، برخی از مشهورترین شخصیتهای تاریخ، مخترعین نام دارند. عشق به اختراع نیز همواره در داستانهای ما از جایگاه ویژهای برخوردار بوده و از دل آن شخصیتهایی نظیر داک براون، وین سالینسکی و تونی استارک پدید آمدند. مخترعان در پیشرفتهای علمی شرکت میکنند و بر اساس آن، دانشی جدید را در قالبی عملی به اجرا در میآورند. حال وقت آن رسیده که با گریزی به برترین اختراعات ماه گذشته (آوریل 2022)، به مرور آنها بپردازیم.
در حالی که برخی از اختراعات در گذر زمان محو میشوند، حتی با وجود آنکه شاید در قلب و ذهن ما جاودانه باشند، اما صرفا نقطهای از آنها در زندگی روزمره ما باقی خواهند ماند. در مقابل، برخی دیگر به طور اساسی شیوه زندگی و تعامل ما با محیط را تغییر میدهند.
اینکه آیا اخیرا اختراغ خاصی به وجود آمده که قرار است تبدیل به بخشی از جامعه و تاریخ شود یا خیر، هنوز مشخص نیست و در طول زمان آشکار خواهد شد. اما چیزی که میدانیم آن است که گره اختراعات جدید همیشه از طریق ذهن و دستان ما باز میشوند و بد نیست در مورد آن بیشتر تامل کنیم. در اینجا، 12 اختراج جالبی که در ماه آوریل توسط مهندسان و دانشمندان به وجود آمده را مرور میکنیم.
12 اختراع برتر جهان در آوریل 2022
1- چاپگرهای صخره مرجانی
صخرههای مرجانی بخش مهمی از اکوسیستمهای اقیانوسی هستند و از اثرات فعالیتهای انسانی از جمله تغییرات اقلیمی جهانی رنج میبرند. صخرهها تنها 1% از سطح کل زمین را تشکیل میدهند، اما بالاترین سطح تنوع دریایی در جهان را به خود اختصاص دادهاند. اگر سیستمهای صخرهای ما از کار بیفتند، تاثیر خیرهکنندهای نه تنها بر اکوسیستمهای اقیانوسی، بلکه بر افرادی در سراسر جهان که به آنها وابسته هستند، پدید خواهد آمد.
در نتیجه، حامیان محیط زیست این روزها سخت در تلاشند تا راههای جدید و بهبود یافتهای برای حفظ و بازیابی صخرههای باقیمانده پیدا کنند. اخیرا مقالهای جدید در ژورنال Science of the Total Environment منتشر شده که نشان میدهد چگونه محافظان محیط زیست با استفاده از چاپگرهای سهبعدی، از آنها برای ساخت صخرههای مصنوعی و سفارشی استفاده میکنند.
همانطور که در مقاله توضیح داده شده، این فرآیند با اسکن صخرههای موجود برای شناسایی ویژگیهای اصلی آن و تکرار آنها تا حد امکان آغاز میشود. سپس، با استفاده از یک چاپگر سفارشی که با مشارکت موسسه فناوری Technion ساخته شده، صخرهها چیده میشوند.
به جای فیلامنتهای پلاستیکی که معمولا در پرینترهای سهبعدی تجاری استفاده میشوند، این چاپگر از خاک رس مایل به قرمز بهره میبرد، زیرا ظاهری متخلخل داشته و مورد علاقه جلبکهای مرجانی است. علاوه بر این، صخرههای چاپی را میتوان به صورت ماژولار تغییر داد و انباشته کرد، به طوری که این امکان فراهم شده تا بخشهای وسیعی از صخرههای مرجانی را با حفظ تنوع ساختاری که در طبیعت مشاهده میشوند، مورد بازسازی قرار داد.
2- ربات پوستکن موز
رباتها در فعالیتهای گسسته و قابل تکرار، عملکرد قابل اتکایی دارند. به همین دلیل است که ما از آنها در تنظیمات کارخانه استفاده میکنیم، جاییکه معمولا فقط برای انجام کاری که به طور خاص برای آن ساخته شدهاند، فراخوانی میشوند. با اینحال، وظایف پیچیدهتر همچنان برعهده انسانها قرار گرفته است؛ حداقل قبل از اینکه مهندسان آزمایشگاه سیستمهای هوشمند و انفورماتیک در دانشگاه توکیو، ربات جدید پوست کن موز را بسازند، چنین بود!
کندن پوست موز کار سادهای است که حتی یک میمون نیز میتواند از عهده آن بر بیاید. با این وجود، این عمل برای رباتها بسیار دشوار و پیچیده بود، زیرا برخلاف کارکرد آنها برای منگنه کردن ورقههای فلزی یا جابجایی اجسام جامد، کندن پوست موز به ظرافتهای زیادی نیاز دارد.
همچنین برای انجام این فرآیند، آگاهی فضایی نیز ضروری است. به عنوان مثال، برخلاف قطعات یک ماشین، موز در اندازهها و شکلهای مختلفی وجود دارد. این بدان معنی است که رباتها نمیتوانند به سادگی مجموعهای از حرکات را بارها و بارها تکرار کنند. در عوض، باید بداند موز کجاست، چه قسمتی را باید بگیرد و چگونه دستهای رباتیک خود را حرکت دهد.
دانشمندان به وسیله یادگیری عمیق هوش مصنوعی، برای تقلید حرکات دست انسان در تکمیل این فرآیند استفاده کردهاند. حتی با وجود پیشروی یادگیری ماشینی، این ربات هنوز هم تنها در نیمی از اوقات موفق است. البته در دفاع از عملکرد رباتها باید گفت که ما انسانها نیز گاها در فرآیندهای سادهتر ناموفق عمل میکنیم!
3- چاپگر سهبعدی انکر
نگاهی گذرا به وبسایت Anker نشان میدهد که این برند، عمدتا بر روی راهحلهای شارژ از شارژرهای بیسیم تا بلوکهای شارژ قابل حمل تمرکز کرده است. اکنون، این کمپانی با معرفی اولین چاپگر سهبعدی خود به نام AnkerMake M5، در حال ورود به حوزه جدیدی از مهندسی است.
با اینکه چاپگرهای سهبعدی این روزها، تیتر داغ اخبار فناوری نیستند؛ اما AnkerMake با مجموعهای از ویژگیهای چشمگیر ارائه شده که آماده است تا این دستگاه را به یکی از برترین پرینترهای 3D بازار تبدیل کند. اگر تا به حال یک پرینت را شروع کردهاید و آنرا نیمهکاره رها کردید، احتمالا با این مورد مواجه شدهاید که صرفا برای آگاهی از اینکه پرینت از صفحه ساخت جدا شده یا برای بررسی همگامسازی آن، فیلامنت کار بهم ریخته و آشفتگی ایجاد میشود. بنابراین با سوزاندن وقت و هزینه خود، صرفا فیلامنتهای خود را ذوب کردهاید.
هدف انکر برای حل این مشکل، یک دوربین مجهز به هوش مصنوعی است که بر روی چاپهای شما نظارت میکند، بنابراین دیگر نیازی به انجام عمل فوق نیست. با استفاده از یک برنامه همراه، میتوانید در هر زمان چاپ خود را بررسی کرده یا در صورت بروز مشکل، هشداری برای شما ارسال خواهد شد.
به گزارش Kickstarter، این پرینتر همچنین حداقل پنج برابر سریعتر از رقبا بوده و در کسری از زمان چاپهای بزرگ را منتشر میکند. اگر در انتظار چاپگری بودهاید که استفاده از آن آسانتر باشد، احتمالا محصول انکر، نمونهای ایدهآل برای شما خواهد بود.
4- کنسول بازی دستی OneXPlayer Mini
کنسولهای بازی دستی با محبوبیت نینتندو سوئیچ، آنالوگ پاکت و دستگاههای بازی یکپارچه مجددا در حال احیا هستند. بزرگترین محدودیت این سیستمها، کیفیت و تنوع بازیهای قابل انجام است. اینجاست که OneXPlayer Mini وارد میشود و با ارائه قدرتی در حد یک کامپیوتر گیمینگ، با ابعاد کوچک خود در دستان شما جای میگیرد.
با تکیه بر محبوبیت استیم دک، این امیدواری وجود دارد که OneXPlayer بتواند، آن دسته از مشتریانی که منتظر عرضه مجدد Steam Deck هستند را به خود جذب کند. با این وجود، نقطه ضعف اصلی این دستگاه، برچسب قیمتی آن است که احتمالا، بسته به نسخههای مختلف، دو برابر گرانتر از استیم دک خواهد بود.
در ازای پرداخت هزینه اضافی، یک کامپیوتر گیمینگ بسیار چشمگیر که در قالب یک کنسول دستی و قابل حمل ساخته شده را در اختیار خواهید داشت. این دستگاه به طور استاندارد با سیستمعامل ویندوز عرضه میشود و اساسا نقش یک لپ تاپ فشرده گیمینگ را ایفا خواهد کرد.
اگر از حوصله کافی برای ظهور دوباره استیم دک برخوردار نیستید یا اگر اکوسیستم ویندوز را به لینوکس ترجیح میدهید و محدودیت بودجه ندارید، OneXPlayer میتواند یک کامپیوتر قابل حمل ایدهآل برای گیمینگ باشد.
5- بطری آب هوشمند اپل
از ساعت و گوشی موبایل تا لوازم خانگی، امروزه همهچیز به سمت هوشمندسازی در حرکت است. اکنون، به لطف اپل، این ویژگی در مورد بطری آب نیز صدق میکند!
بطری آب هوشمند HidrateSpark Pro، تمام حدس و گمانها را از ردیابی میزان مصرف آب حذف میکند. نمای بیرونی آن که به وسیله خلاء عایقبندی شده، مایعات شما را تا یک روز کامل سرد نگه داشته و به ویژگیهای جالب دیگری نیز مجهز شده است.
این بطری آب هوشمند با Apple Watch و Apple Health یکپارچه میشود و برای محاسبه میزان آب مورد نیاز شما، گامها و به طور کلی ورزش روزانه شما برنامهریزی خواهد شد. محفظه LED تعبیه شده در پایین بطری نیز در مواقع ضروری روشن میشود تا زمان نوشیدن آب را به شما یادآوری کرده و با استفاده از بلوتوث، تعداد اونس یا میلیمتر آبی که در طول روز مینوشید را ردیابی میکند. شما همچنین میتوانید یک نسخه کمی ارزانتر و بدون عایق به نام HidrateSpark Pro Titan را انتخاب کنید.
اگر تا به حال به دنبال روشی فانتزی و مدرن برای مدیریت خرد عوامل بقای خود بودهاید، بطری آب هوشمند HidrateSpark پرو برای شما ساخته شده است.
6- ربات بازرس هستهای
در پی تلاشها برای پاکسازی اثرات فاجعهبار نیروگاه چرنوبیل، ماهنوردان Lunokhod 1 و سایر رباتها برای حذف زبالههای هستهای اعزام شدند. در این میان، ماه نوردها به طور خاص به این دلیل انتخاب شده بودند که برای مقاومت در برابر تشعشعات موجود در سطح ماه، بدلیل عدم وجود جو طراحی شدند.
اکنون یک ربات مخصوص بازرسی هستهای جدید به نام Lyra وارد عمل شده است. به گزارش Tech Xplore، لیرا از طریق کانال 140 متری واقع در تاسیسات هستهای Dounreay در اسکاتلند به کار گرفته شده است. این ربات مجهز به پنج آشکارساز تشعشع، دو دوربین، چراغها، یک بازوی رباتیک و یک سیستم LiDAR برای نقشهبرداری است.
مجموعه کامل این ابزار به لیرا اجازه میدهد تا یک نقشه ویدیویی سهبعدی از منطقه اکتشاف شده را ثبت کند. با استفاده از حسگرهای سنجش تشعشع، ویدیویی که این ربات ثبت و ارسال کرده، شامل خوانش نقاط داغ تشعشع بر روی تصاویر بوده است.
رباتهایی مانند Lyra میتوانند نقشهبرداری دقیقتری از خطرات تشعشعات را فراهم کنند و نیاز انسانها به قرارگیری در معرض این تهدیدها را در هنگام برخورد با حوادث هستهای مانند چرنوبیل یا فوکوشیما، علاوه بر نقش آن در Dounreay کاهش دهند.
7- هوش مصنوعی برای قضاوت چهره
با اینکه نرمافزار تشخیص چهره فناوری ابداعی جدیدی نیست، اما در حال حاضر به دست آوردن تواناییهای جدید مبتنی بر آن، حائز اهمیت است. ما با تکیه به این نوع برنامهها که احتمالا هماکنون نسخهای از آن بر روی گوشی هوشمندمان نصب است، اجازه میدهیم تا به وسیله تشخیص چهره، به فناوری مبتنی بر ما دسترسی داشته باشد. ما همچنین روی این نرمافزارها حساب میکنیم تا حتی در بدترین روزهایمان نیز ما را به خاطر ظاهرمان قضاوت نکنند! با این حال، در آینده، همه این معادلات میتوانند به دلیل پیشرفت جدید در تشخیص چهره تغییر کنند.
محققان به هوش مصنوعی یاد دادند که نه تنها ویژگیهای صورت را تشخیص دهند، بلکه قضاوتهای فوری درباره ظاهر افراد را نیز انجام دهند. در حالی که قضاوت شدن توسط یک ماشین ممکن ضررهایی را به دنبال داشته باشد، اما این عمل، پیامد مهمی در مورد روشهایی که انسانها در مورد یکدیگر برداشت میکنند را به همراه خواهد داشت.
طبق یک مطالعه تحقیقاتی منتشر شده در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم، اولین برداشتی که از ملاقات با یک فرد جدید داریم، بر تصمیماتی که در مورد آنها میگیریم، از جمله در مورد استخدام یا صدور حکم تاثیرگذار خواهد بود.
محققان از یادگیری ماشینی برای آموزش الگوریتمی، جهت قضاوت بر اساس عکسهایی از چهرهها استفاده کردند که دقیقا منعکس کننده قضاوتهایی است که ما درباره خود و دیگران میکنیم. مشخص نیست که این الگوریتم از چه عواملی برای قضاوت استفاده کرده است، اما دانشمندان فکر میکنند که دادهها همچنان میتوانند به ما بیاموزند که چگونه ظاهر ما بر نحوه تعاملمان با جهان تاثیرگذار است.
8- گیره رباتیک با حس لامسه
همانطور که تعامل میان انسان و ربات رایجتر از گذشته شده، درک بهتر رباتها از محیط اطراف نیز اهمیت فزایندهای پیدا کرده است. اینکه یک ربات به کسی آسیب برساند یا چیزی را بشکند، مطمئنا موردی است که سازندگان برای اجتناب از آن اطمینان حاصل میکنند.
دانشمندان و مهندسان MIT، یک سیستم رباتیک جدید را توسعه دادند که از گیرههای Fin Ray آغشته به حس لامسه استفاده میکند. همانطور که در مقاله موجود در Arvix توضیح داده شده، این گیرهها که براساس بالههای ماهی مدلسازی شدهاند و برای استفاده جهت انطباق با سطح یک جسم، مفید هستند. آنها به جای خم شدن از یک سطح، به سمت داخل خم میشوند تا دور آن پیچیده شوند.
دانشمندان، حس لامسه را از طریق مجموعهای از دوربینهای تعبیه شده در گیرهها به دست آوردهاند که نحوه تغییر شکل انگشتان را هنگام تماس با یک جسم در دست مشاهده میکنند. با بررسی دقیق نحوه تغییر شکل گیره، آنها میتوانند با جزئیات دقیق، آنچه را که نگه میدارد را اندازهگیری کنند.
در آزمایشات انجام شده، آنها توانستند حروف روی یک سطح ظرف شیشهای و همچنین دانههای تکی روی یک توت فرنگی پلاستیکی را تعیین کنند. ترکیب این سطح از بازخورد میتواند عملکرد رباتها را در موقعیتهایی که با افراد در ارتباط هستند، بهبود بخشیده و آنها را ایمنتر و موثرتر از گذشته کنند.
9- موتور حرارتی با بازدهی بالا
در حالیکه ایده جت پکهای بخار و آسمانهایی مملو از کشتیهای هوایی هرگز عملی نشد، اما ما هنوز در دنیایی با نیروی بخار زندگی میکنیم. در واقع، بیشتر انرژی جهان، با استفاده از بخار تولید میشود. چه به وسیله سوزاندن سوختهای فسیلی مانند زغال سنگ یا تبدیل تشعشعات هستهای به الکتریسیته، همه اینها یک مرحله انتقالی از طریق بخار محسوب میشوند. گرمای تولید شده از آن منابع برای جوشاندن آب و تولید بخار جهت چرخاندن توربین، استفاده میشود. این انرژی مکانیکی در نهایت چیزی است که از طریق سیمهای خانه شما جریان پیدا میکند. اکنون، به لطف موتور حرارتی جدید مهندسان MIT، عصر استیمپانک ممکن است سرانجام به پایان برسد.
این موتور جدید با استفاده از سلولهای ترمو-فتوولتائیک (TPV) کار میکند که در واقع اصطلاحی فانتزی است که برای تبدیل مستقیم فوتونها از گرما به الکتریسیته استفاده میشود. علاوه بر این، در آن هیچ بخش متحرکی وجود ندارد، این بدان معنی است که نسبت به توربینهای معمولی، به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز خواهد داشت.
در حالیکه موتورهای TPV چندان جدید نیستند، چیزی که این نمونه را خاص کرده، کارایی آن است. این موتور گرما را با بازده 40 درصدی به الکتریسیته تبدیل میکند که باعث شده تا در مقایسه با توربینهای بخار که معمولا در حدود 35% کارایی دارند، عملکرد بهتری داشته باشد. به گفته محققان MIT، این فناوری میتواند در آینده منجر به تشکیل یک شبکه کربنزدایی شود.
10- جراح رباتیک با قابلیت کنترل به وسیله جوی استیک
عملهای اندوواسکولار برای درمان سکته مغزی یا آنورسیم، به آموزشهایی تخصصی نیاز دارد که فراگیری آن سالها طول خواهد کشید. در نتیجه، تنها بخش کوچکی از پزشکان قادر به تکمیل آنها هستند و تمایل دارند که در مراکز درمان بزرگ در مناطق شهری مستقر شوند.
هنگامی که یک بیمار دچار سکته مغزی یا آنورسیم میشود، یک “ساعت طلایی” وجود دارد که طی آن میتوان بدون ایجاد عواقب پایدار، آن را درمان و خطر را رفع کرد. این زمان محدود، خصوصا برای بیمارانی که در مناطق دور افتاده از مراکز پزشکی بزرگ و بودن دسترسی به جراحان خبره هستند، میتواند به معنای تفاوتی بزرگ میان مرگ و زندگی باشد.
با در نظر گرفتن اهمیت این موضوع، مهندسان MIT یک سیستم جراحی تله رباتیک ایجاد کردهاند که جراحان میتوانند از آن برای انجام عملیات از راه دور استفاده کنند. بر اساس مقالهای که در مجله Science Robotics منتشر شده، این سیستم از یک سیم هدایت مغناطیسی انعطافپذیر برای حرکت در رگهای خونی و رسیدن به محل لخته جهت بازیابی یا شکستن آن استفاده میکند.
اگر این سیستمها در بیمارستانهای سراسر کشور و جهان راهاندازی شوند، میتوانند از راه دور توسط جراحان آموزش دیده در شهرهای دیگر به کار گرفته شوند و زمان پاسخگویی و همچنین میزان مرگ و میر و ناتوانیهای طولانی مدت را به طرز قابل توجهی کاهش دهند.
11- کاغذ با قابلیت چاپ مجدد
کاغذ معمولا به عنوان مادهای سبزتر از پلاستیک شناخته میشود، عمدتا به این دلیل که پلاستیک، مصنوعی بوده و در مقابل، کاغذ طبیعیتر است. با وجود آنکه کاغذ به راحتی قابل بازیافت بوده، اما هزینههای زیستمحیطی خاص خود را دارد که شامل قطع درختان، پردازش و حمل و نقل میشود.
کاهش استفاده از پلاستیک یکی از راههای به حداقل رساندن تاثیر ما بر محیط زیست قلمداد میشود. با این وجود، ما همچنین به راههایی بهتر برای کاهش مصرف کاغذ و استفاده مجدد از آن در صورت امکان نیاز داریم. استفاده مجدد از کاغذ میتواند دشوار باشد، به خصوص اگر قبلا چیزی را روی آن نوشته یا چاپ کرده باشید. اکنون، طبق مقاله منتشر شده در مجله Advanced Materials، استفاده مجدد از کاغذ دور ریز شما، ممکن است آسانتر و در نتیجه امکانپذیر شود.
دانشمندان دانشگاه فناوری نانینگ در سنگاپور، نوعی جدید از کاغذ را ابداع کردهاند که به جای خمیر چوب، از گرده ساخته شده است. گرده احتمالا به طور ذاتی یک ماده سبزتر بوده، زیرا پیشتر به طور انبوه تولید شده است، اما دیگر ویژگی مهم آن است که این نوع کاغذ میتواند به راحتی، دوباره مورد استفاده قرار گیرد.
محققان کاغذ گرده خود را در فرآیندی که آنرا غیر حساسیتزا میکند، قرار داده و سپس با استفاده از یک چاپگر لیزری استاندارد روی آن چاپ میکنند. سپس با استفاده از یک محلول قلیایی، تمام مواد چاپ شده، بدون آسیب به کاغذ، حذف و به طور مجدد قابل استفاده خواهد شد. در آزمایشها، این نوع کاغذ حداقل برای هشت بار به طور مجدد قابل استفاده بود که آن را به بهترین نمونه قابل بازیافت تبدیل کرده است.
12- سیستم VR برای حرکت بدن
واقعیت مجازی یکی از فناوریهای جذاب برای غرق شدن و غوطهور شدن در دنیایی جدید است. با این وجود، این تکنولوژی نوپا همچنان فاقد عناصر لمسی است که وجود آن میتواند به طور گستردهای به ارتقای سطح فناوری آن کمک کند. به نقل از یک مقاله جدید، محققان دانشگاه شیکاگو یک سیستم واقعیت مجازی و افزوده ساختهاند که بدن کاربر را حداقل در برخی مواقع برای آنها حرکت میدهد.
در این فرآیند، پدهایی روی عضلات گردن قرار میگیرند که از تحریک الکتریکی ماهیچه برای کنترل بدن فرد و حرکت آن استفاده میکنند. طی یک نمایش ایمنی آتشنشانی، از این فناوری برای هدایت خط چشم بازیکن به سمت محل یک کپسول حریق یا آتش زنده استفاده شد. همچنین این سیستم، برای پیشبینی و دادن جای خالی در برابر مشت یک حریف مجازی بوکس نیز موثر واقع شده است.
نکته مهم این است که سیستم جدید، آنچه را که کاربر در لحظه انجام میدهد را حس کرده و تنها زمانی که ماهیچهها فعال نشده باشند، یک حرکت غیرارادی را آغاز میکند. بنابراین، خطر آسیب در نتیجه یک حرکت تحریکی کاهش خواهد یافت، حتی اگر در VR به سمت شما مشتی روانه شود.
محققان بر این باورند که توسعه چنین سیستمی میتواند شیوه توسعه تجربیات واقعیت مجازی و واقعیت افزوده را با حذف نیاز به اضافه کردن نشانههای بصری برای هدایت بازیکنان تغییر دهد.