7 رویداد شگفت‌انگیز علمی که در سال 2025 ذهن شما را منفجر خواهد کرد: مهندسی جذاب

علاقه‌مندان به علم، آماده شوید! آینده فرا رسیده است. سال 2025 آماده می‌شود تا سالی حماسی از نزاع‌ها و پیشرفت‌های علمی باشد. تصوری از دنیایی داشته باشید که در آن نیروگاه‌های هسته‌ای شهرها را به سرعتی که کامپیوترهای کوانتومی مسائل پیچیده را حل می‌کنند، روشن می‌ کنند و رابط‌های مغز و کامپیوتر پتانسیل انسانی را به گونه‌ای بی‌سابقه باز می‌کنند.

این فیلم علمی-تخیلی نیست، بلکه می‌تواند دنیای سال 2025 باشد. از کاوش‌های جسورانه فضایی تا آزمایش‌های پیشگامانه فیزیک ذرات، سال آینده آماده یک نمایشگاه فوق‌العاده از نوآوری‌ها است.

آماده شوید تا ما را از طریق هفت انقلاب علمی و فناوری که قرار است در سال 2025 رونمایی شوند، شگفت‌زده کنیم.

رونق انرژی هسته‌ای

با افزایش تقاضای جهانی برای راه‌حل‌های انرژی پاک و مقیاس‌پذیر، انرژی هسته‌ای با اعتماد بزرگانی همچون تکنولوژی به عنوان یک راه‌حل خارق‌العاده شناخته شده است. در سال 2024، جهان نوزایی هسته‌ای را پذیرفت. اکنون، سال 2025 سال حیاتی برای اثبات توانایی بازگشت انرژی هسته‌ای خواهد بود. حدود 65 راکتور هسته‌ای در 16 کشور در حال ساخت هستند، با برنامه‌ریزی برای تکمیل 12 راکتور تا پایان سال 2025.

قابل توجه است که هند و چین هر کدام سه راکتور کامل می‌کنند، در حالی که بنگلادش و روسیه هر کدام دو راکتور و کره‌جنوبی و ترکیه هر کدام یک راکتور اضافه می‌کنند. حدود 90 راکتور دیگر با ظرفیت ترکیبی حدود 90 گیگاوات در حال برنامه‌ریزی هستند که بیش از 300 راکتور دیگر پیشنهاد شده است که بیشتر در کشورهای آسیایی که در آنها رشد اقتصادی و تقاضای برق به سرعت در حال افزایش است.

علی‌رغم راه‌اندازی راکتورهای جدید، تعداد راکتورهای موجود در حال کار نسبتاً ثابت مانده است به دلیل بازنشستگی واحدهای قدیمی‌تر. طی دو دهه گذشته، 107 راکتور بازنشسته شدند در حالی که 100 راکتور جدید به عملیات پیوستند. در حال حاضر، حدود 440 راکتور هسته‌ای در 32 کشور در حال کار هستند، از جمله تایوان، با ظرفیت کل حدود 390 گیگاوات. در سال 2023، این راکتورها حدود 2,602 تراوات ساعت تولید کردند که حدود 9 درصد از عرضه برق جهانی را تامین می‌کنند.

فن‌آوری‌های هسته‌ای پیشرفته پتانسیل برجسته‌ای در دستیابی به اهداف پایداری دارند و غول‌های تکنولوژی مانند گوگل سرمایه‌گذاری‌های قابل توجهی در این بخش انجام داده‌اند. به‌طور خاص، گوگل همچنین با کایروس پاور برای ادغام انرژی هسته‌ای در شبکه خود همکاری کرده است، که منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشیدی را تکمیل می‌کند.

آینده انرژی هسته‌ای امیدوارکننده به نظر می‌رسد، بنا بر برآوردها نشان دهنده رشد نزدیک به 3 درصد در تولید انرژی هسته‌ای جهانی تا سال 2026 است و رکوردهای جدیدی تا سال 2025 به دست خواهد آمد. این دیدگاه خوش‌بینانه با یک اعلامیه مشترک که در کنفرانس آب و هوا COP28 در دسامبر 2023 امضا شد، تقویت شد، جایی که بیش از 20 کشور متعهد شدند تا ظرفیت هسته‌ای را تا سال 2050 سه‌ برابر کنند، که به حدود 740 گیگاوات اضافی ترجمه می‌شود.

نوآوری‌ها در فناوری هسته‌ای همچنان به تحول ادامه می‌دهند، با توسعه‌هایی نظیر راکتورهای مدولار کوچک (SMRs) که راه‌حل‌های همه‌کاره و کارآمدی را ارائه می‌دهند. این مسیر نه تنها ما را به سمت آینده‌ای سبزتر هدایت می‌کند، بلکه به رشد اقتصادی محلی و ایجاد شغل نیز کمک می‌کند.

نزدیک شدن به عصر کوانتومی

محاسبات کوانتومی، مفهومی که بیش از چهار دهه فیزیک‌دانان را مجذوب خود کرده است، به سرعت به کاربردهای عملی دست یافته‌اند. این فناوری که بر اساس اصول فیزیک کوانتوم است، توانایی پردازشی فراتر از کامپیوترهای سنتی ارائه می‌دهد. این فناوری قرار است تلاش‌های علمی ما را با امکان مدل‌سازی پیچیدگی‌های پیچیده‌ای که کامپیوترهای کلاسیک نمی‌توانند به طور کارآمد پردازش کنند، تشدید کند.

پیشرفت‌های اخیر "کاربرد کوانتومی" را بیش از هر زمان دیگری به واقعیت نزدیک کرده است. برای مثال، آخرین پردازنده کوانتومی گوگل، Willow، پتانسیل خود را نشان داد با حل یک مشکل محاسباتی در تنها پنج دقیقه، که قدرتمندترین ابرکامپیوترهای سنتی نمی‌توانستند آن را در طول عمر جهان حل کنند.

این دستاورد توانایی منحصر به فرد کامپیوترهای کوانتومی را در مدیریت وظایف با ارایه گسترده از ورودی های متغیر برجسته می‌کند، که باعث می‌شود آنها برای شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده مناسب باشند، از تعاملات مولکولی در توسعه دارو تا پیش‌بینی های پیچیده اقتصادی.

امروزه چشم‌انداز محاسبات کوانتومی با کمک‌های قابل توجه از پیشگامانی نظیر D-Wave Quantum Inc. مبتنی بر کانادا مواجه است، که در سال 2011 به اولین شرکتی تبدیل شد که کامپیوترهای کوانتومی را به فروش رساند. نهادهای تکنولوژی بزرگ مانند IBM، گوگل و Amazon Web Services و استارت‌آپ‌هایی مانند Universal Quantum و PsiQuantum Corp. به طور فعالانه در حال توسعه این فناوری هستند.

قابل توجه است که شرکت‌هایی همچون مایکروسافت و اینتل به سوی ساخت ابرکامپیوترهای عملی و قابل توسعه کوانتومی پیش می‌روند، به طوری که اینتل یک تراشه کوانتومی سیلیکونی با کیوبیت‌های کوچکتر از طراحی‌های مرسوم را ارسال کرده است.

با وجود قابلیت‌های آنها، کامپیوترهای کوانتومی قرار نیست جایگزین کامپیوترهای سنتی برای وظایف روزمره شوند که به پردازش متوالی مجموعه‌های داده ساده و مجزا نیاز دارند. در عوض، آنها در حال توسعه برای مقابله با حل مسائل با پیچیدگی زیاد هستند.

با نگاه به جلو به سال 2025، انتظار می‌رود که حوزه محاسبات کوانتومی به دستاوردهای مهمی مانند افزایش شمار کیوبیت‌ها و زمان‌های کوهیرنس، پیشرفت در الگوریتم‌های کوانتومی، ادغام با ابرکامپیوترهای کلاسیک، بهبود در تصحیح خطاهای کوانتومی، و استفاده گسترده از رمزنگاری امن کوانتومی برسد.

اتصال ذهن‌ها و ماشین‌ها با BCI در 2025

در آغاز سال 2025، مرزهای رابط مغز و کامپیوتر (BCI) شاهد پیشرفت‌های قابل توجهی هستند، به ویژه در چین . وزارت صنعت و فناوری اطلاعات این کشور برنامه‌های جاه‌طلبانه‌ای برای پیشگامی در توسعه دستگاه‌های BCI ارائه کرده‌است که در برگیرنده مجموعه‌ای از کاربردها از توانبخشی پزشکی تا بهبودهای واقعیت مجازی است.

یک نوآوری برجسته در این زمینه NEO است، یک سیستم BCI بی‌سیم و کم تهاجم که با هشت الکترود مجهز شده است. این دستگاه که بر روی قشر سنسور موتر مغز قرار می‌گیرد، به‌طور خاص برای بازیابی تحرک دست در افراد دچار فلج طراحی شده است. آزمایشات بالینی NEO که در سال 2023 شروع شده‌اند، نتایج امیدوارکننده‌ای نشان داده‌اند. پس از نه ماه استفاده خانگی، یک شرکت کننده با آسیب نخاعی توانست وظایف روزانه ای مانند خوردن و نوشیدن به‌طور مستقل انجام دهد. برنامه‌هایی برای انتقال این ایمپلنت به آزمون‌های عملی بزرگتر تا سال 2025 وجود دارد.

در حوزه BCI‌های کاملاً کاشتنی، پارادرومیکس به عنوان یک بازیکن قابل توجه ظهور می‌یابد. این شرکت با ضبط از نورون‌های واحد و استفاده از مواد دایمی برای بهبود طول عمر و ایمنی ایمپلنت‌ها متمایز شده است. این شرکت برای آزمایشات بالینی که در سال 2025 برگزار می‌شود، آماده می‌شود.

در همین حین، Synchron مستقر در نیویورک در ایالات متحده با ادغام فناوری AI تولیدگر در سیستم‌های BCI داخل عروقی خود پیشرفت‌هایی را انجام می‌دهد. این توسعه با هدف افزایش قابلیت‌های ارتباطی برای فردی با اختلالات حرکتی طراحی شده است، که امکان استفاده تعاملی و شهودی تری از پلتفرم‌های BCI را فراهم می‌کند.

انتظار می‌رود پیشرفت‌های فناوری نیز در BCI‌های غیر تهاجمی اتفاق بیفتد، مانند BCI‌هایی که از الکتروانسفالوگرافی (EEG) و طیف‌سنجی نزدیک به مادون قرمز عملکردی (fNIRS) استفاده می‌کنند. همچنین در زمینه‌هایی نظیر علم مواد و کوچک سازی دستگاه، که منجر به دستگاه‌های کم‌تر تهاجمی و سازگارتر با بافت انسانی می‌شود، پیشرفت‌هایی مورد انتظار است.

حوزه کاربردهای BCI در حال گسترش است، با درمان‌های جدید احتمالی برای شرایط عصبی مانند بیماری پارکینسون، صرع و افسردگی. علاوه بر این، BCI‌ها قرار است نقشی حیاتی در نروابیلیتیشن بازی کنند، که کمک به افراد در بازیابی عملکردهای حرکتی از دست رفته به شرایطی مانند فلج و سکته مغزی است.

با پیشرفت فناوری BCI، همچنین یک نگاه عمیق‌تری به جنبه‌های اخلاقی و تنظیمی سازگار کردن فناوری با مغز انسان مطرح می‌شود، که نشان دهنده این است که بحث‌ها در این زمینه‌ها خواهد شد شایع‌تر و مهم‌تر.

آرزومندی‌های بزرگ فضایی برای 2025

سال 2025 آماده است تا به عنوان یک سال سرنوشت‌ساز برای اکتشاف فضایی ، بر پایه موفقیت‌های سال 2024 ساخته شود، که شامل اولین فرود موفق یک فضاپیمای خصوصی بر روی ماه بود. در ژانویه، شرکت توکیوئی ispace تلاش دوم خود برای فرود بر روی ماه با مأموریت Venture Moon، که شامل یک ماژول فرود و یک میکرو-روور است، انجام خواهد داد.

به‌طور مشابه، شرکت Intuitive Machines مستقر در هیوستون یک ماژول به قطب جنوبی ماه ارسال خواهد کرد، که ابزارهای حیاتی مانند یک دریل یخی ناسا و یک طیف‌سنجی جرم برای تجزیه و تحلیل مواد زیرسطحی را حمل می‌کند. علاوه بر این، Trailblazer ماه ناسا بر روی ماه به گردش در خواهد آمد تا آب سطحی را نقشه‌برداری کند و تلاش‌های ما در اکتشاف ماه را غنی سازی کند.

سال همچنین شاهد پیشرفت‌های قابل توجهی در مطالعه بادهای خورشیدی با دو مأموریت عمده خواهد بود. ماهواره SMILE (کاوشگر لینک بین مغناطیسی‌سپهر و یونوسفر بادی خورشیدی)، یک همکاری بین آژانس فضایی اروپا (ESA) و آکادمی علوم چین، با هدف بررسی تعامل باد خورشیدی با میدان مغناطیسی زمین.

به‌طور همزمان، مأموریت PUNCH ناسا (قطبی‌سنج برای یکپارچه‌سازی کرونا و هلیوسفیر) از چهار ماهواره در مدار کمی زمین برای مطالعه جو خورشید استفاده خواهد کرد و تصاویری سه‌بعدی تولید می‌کند که به سوالات طولانی مدت درباره توزیع انرژی خورشیدی در منظومه خورشیدی پاسخ خواهد داد.

مأموریت SPHEREx ناسا نقطه برجسته دیگری در سال 2025 است، که آماده به انقلابی در درک ما از جهان است. این رصدخانه آسمان را در 102 رنگ با استفاده از نور مادون قرمز نقشه‌برداری خواهد کرد، داده‌های مربوط به بیش از 450 میلیون کهکشان و بیش از 100 میلیون ستاره ویا شیری را جمع‌آوری می‌کند که به رمزگشایی از منشاء جهان کمک می‌کند.

مأموریت‌های قابل توجه دیگر شامل مأموریت خصوصی فضایی Fram2 توسط SpaceX، که اولین پرواز فضایی مدار قطبی حامل خدمه را انجام خواهد داد؛ فضاپیمای قابل استفاده مجدد Dream Chaser از Sierra Space، که قابلیت‌های فضاپیمای قابل استفاده مجدد خود را با مأموریتی به ایستگاه فضایی بین‌المللی آزمایش خواهد کرد؛ و مأموریت EscaPADE ناسا، که روی موشک New Glenn از Blue Origin برای مطالعه مغناطیسی‌سپهر مریخ در حال راه‌اندازی است و توسط آزمایشگاه علوم فضایی دانشگاه کالیفرنیا، برکلی هدایت می‌شود.

تکامل ربات‌های انسانی‌نما

به طور طبیعی، از زمانیکه که هوش مصنوعی هوشمندتر می‌شود، در سال 2025، ترکیب هوش مصنوعی در رباتیک چگونگی تعامل ربات‌ها با دنیای زنده را بیشتر بهبود خواهد بخشید. در حالی که ورود ربات‌های کاملاً خودمختار ممکن است هنوز فاصله داشته باشد، پیشرفت‌های قابل توجهی در حال توسعه ربات‌هایی که قابلیت‌های انسانی همچون راه رفتن، صحبت کردن و ابراز احساسات را تقلید می‌کنند، به لطف هوش مصنوعی بدست آمده‌است. این یکپارچگی برای بردن برخی از پیشرفته‌ترین ربات‌های جهان به سطح بعدی حیاتی است.

Sophia ، برای مثال، به خاطر توانایی‌های مکالمه‌ای انسان‌مانند و پس‌بینی‌های صورتیش تجلیل می‌شود، به بهره‌گیری از هوش مصنوعی برای تحلیل و پاسخ به زبان موثر است. Atlas در حرکات پیچیده و ناوبری محیطی برتری دارد، به بهره‌گیری از هوش مصنوعی برای مدیریت وظایفی که نیازمند تعاملات فیزیکی پیشرفته هستند.

یونیتری، ربات چهارپا، به خاطر حرکت دینامیک و ناوبری از طریق موانع شناخته شده است، و توانایی انجام حرکات پیچیده‌ای مانند خاکشتها را دارد. آمیسا برای ابراز حالات واقعی صورت برجسته است، که از هوش مصنوعی برای بهبود تعاملات انسان و ربات استفاده می‌کند. شکل برای چندمنظورگی طراحی شده است و از هوش مصنوعی برای شناسایی و دستکاری اشیا بهره‌می‌برد و بدون مشکل با محیط‌های مختلف سازگار می‌شود.

در طول سال بهبودهای در قابلیت‌های این ربات‌ها دیده شده است، به لطف پیشرفت‌های در سخت‌افزار و هوش مصنوعی، خطوط بین تعاملات انسان و ماشین را بیشتر محو می‌کند.

با نگاه به آینده به سال 2025، انتظار می‌رود که روند ترکیب هوش مصنوعی برای تصحیح تصمیم‌گیری و بهینه‌سازی جریان کار در رباتیک ادامه یابد. تولیدکنندگان ربات در حال توسعه رابط‌های هوش مصنوعی تولیدگر هستند که اجازه کنترل شهودی بیشتری بر روی ربات‌ها از طریق زبان طبیعی را می‌دهد، که به عدم نیاز به کدنویسی پیچیده اشاره دارد. این اجازه خواهد داد که ربات‌ها وضعیت‌ها پیچیده را درک کنند و حتی به نمایش خلاقیت فکر پزشکی کنند.

توسعه‌هایی که باید برای آنها تماشا کرد شامل پراکنش تجاری ربات‌هایی مانند تسلا بوت، یک راه تجربی برای اندازه‌گیری استفاده عملی از رباتیک در محیط‌های روزمره است. علاوه بر این، سرمایه‌گذاری‌های بزرگ توسط شرکت‌های پیشرو مانند آمازون یا گوگل، احتمالا در رباتیک خانگی، به پذیرش وسیع‌تر و ترکیب رباتیک در فضاهای مصرفی اشاره دارد.

پیشرفت‌های بیشتر در هوش مصنوعی، به‌ویژه در بینش کامپیوتر و پردازش زبان طبیعی (NLP)، به ربات‌ها اجازه می‌دهد بهتر محیط‌های اطرافشان را بشناسند و به‌طور طبیعی بیشتری با کاربران تعامل کنند. این پیشرفت‌ها ما را به سوی آینده‌ای می‌برد جایی که ربات‌های خودمختار بالا بخشی از زندگی روزمره ما خواهند بود.

بازگشت سفرهای مافوق صوت در 2025

هوانوردی تجاری در آستانه یک تغییر تحول‌آمیز قرار دارد، با پیشرفت‌هایی در فناوری‌های مافوق صوت و هایپرسونیک که زمان‌های سفر جهانی را به‌طور فراگیری کاهش خواهد داد. این نوآوری‌ها در طراحی هواپیما نه تنها بر روی سرعت تمرکز دارند، بلکه به هدف کردن سرعت بیشتر و دوستدار محیط زیست سفرهای مافوق صوتی، یک حالت نقل و انتقالی که از زمان بازنشستگی کنکورد کمرنگ شده است، متمرکز هستند.

ناسا اخیراً یک پیشرفت مهم با هواپیمای تحقیقی مافوق صوت X-59 خود به‌دست آورده است. در 12 دسامبر، در تاسیسات Skunk Works در پالم‌دیل، کالیفرنیا، ناسا اولین آزمایش کامل سوختگیری را به پایان رساند، که یک نقطه عطف بحرانی قبل از آزمایش کامل پرواز پروژه در سال 2025 است. X-59 طراحی شده است تا به‌طور جدی زمان‌های پرواز بلندمدت را کاهش دهد، هم داخل ایالات متحده و هم بین‌المللی.

Boom Supersonic نیز با هواپیمای مسافربری مافوق صوت Overture خود پیشرفت‌هایی داشته است. در 19 دسامبر 2024، نمونه در حال توسعه Boom، XB-1، دهمین پرواز آزمایشی خود را به پایان رساند، که به یک سرعت بالای جدید Mach 0.95 رسید و یک ارتفاع 32،417 فوت را به‌چالش کشید، جایی که به‌طور معمول سطح پرواز مافوق صوت در حدود 34،000 فوت است. این آزمایش XB-1 را در آستانه عبور از سرعت صوت، که در اوایل سال 2025 انتظار می‌رود، قرار می‌دهد.

قابل توجه است که سرعت XB-1 از سرعت‌های کروز هواپیماهای تجاری بزرگ مانند بوئینگ 787 و ایرباس A380 پیشی گرفت، که قابلیت‌های آن برای انقلاب در سفر هوایی با ترکیب سرعت با عملکرد پیشرفته را نشان می‌دهد.

علاوه بر این، Venus Aerospace در حال آزمودن محدودیت‌های سفر هوایی با هواپیمای انقلابی هایپرسونیک خود است. با انتظار می‌رود آزمون پرواز ابتدایی در سال 2025 انجام شود، این هواپیما وعده داده است که لندن و نیویورک را در فقط یک ساعت متصل کند، با سرعتی تا Mach 6 (3،600 مایل بر ساعت/5،795 کیلومتر بر ساعت). موتور رمجت دتونیشن Venus 2000 lb Thrust، یا VDR2، در قلب این توسعه است و این سرعت‌ها قبلاً غیرقابل تصور را امکان‌پذیر می‌کند که می‌تواند به‌طور قابل توجهی آینده سفرهای بین‌المللی را تغییر دهد.

این پیشرفت‌ها نشان می‌دهند که لحظات تاریخی در هواپیمایی در حال شکل‌گیری است، جایی که تلاش‌های مشترک ناسا، Boom Supersonic و Venus Aerospace یک عصر جدید مافوق صوتی را برای سفرهای هوایی سریع، کارآمد و پایدار آغاز می‌کنند.

کاوش در جهان با فیزیک ذرات

در سال 2025، جامعه فیزیک ذرات انتظار دارد شروع به کار در تاسیسات European Spallation Source (ESS) در لوند، سوئد شود. بعد از بیش از یک دهه ساخت و ساز، این مرکز پیشرفته به عنوان قدرتمندترین منبع نوترون جهان به بهره‌برداری می‌رسد. با استفاده از یک پرتوی پروتونی با سرعت بالا که به یک هدف فلزی سنگین شلیک می‌شود، ESS پالس‌های نوترونی شدید تولید می‌کند که ساختار و دینامیک مواد مختلف را بررسی می‌کند.

این ابزار به دانشمندان اجازه می‌دهد دیدگاه‌های بی‌سابقه‌ای به خواص مواد داشته باشند، که از پیشرفت‌ها در ذخیره‌سازی انرژی، فناوری‌های پایدار، داروسازی و سیستم‌های زیستی حمایت می‌کند. علاوه بر این، تحقیقات در ESS در پی کشف مواد جدید حیاتی برای تولید و ذخیره‌سازی انرژی است، مانند ابررساناها و باتری‌ها، و به یافتن راه‌حل‌هایی برای چالش‌های جهانی مانند تغییرات اقلیمی، آلودگی محیطی و کمبود منابع کمک می‌کند. ESS نشان دهنده تلاشی مشترک بین 13 کشور اروپایی است که همکاری علمی و تبادل دانش را در مقیاس جهانی ارتقا می‌دهد.

به‌طور همزمان، برنامه‌های برای شارژر دایره‌ای آینده (FCC) در CERN، آزمایشگاه فیزیک ذرات اروپا در خارج از ژنو، سوئیس در حال پیشرفت است. یک مطالعه امکان‌سنجی دقیق، که انتظار می‌رود در سال 2025 به پایان برسد، جنبه‌های مالی، فنی و محیطی ساختن یک شتاب‌دهنده عظیم ذرات با یک محیط 91 کیلومتری را ارزیابی خواهد کرد.

این پروژه جاه‌طلبانه، به عنوان جانشین به Large Hadron Collider (LHC)، با هدف شروع ساخت و ساز در دهه 2030 طراحی شده است. FCC قرار است در حدود 200 متر زیر زمین قرار بگیرد، یک تونلی که می تواند منطقه ای بزرگتر از شیکاگو را دوره کند و شامل چهار سالن تجربی باشد.

FCC طوری طراحی شده است که در انرژی‌های بالاتری نسبت به سلفان خود کار کند، که امکان اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر ذراتی مانند بوزون هیگز را فراهم می‌کند. این بهبود درک ما از قوانین بنیادی طبیعت را عمیق‌تر خواهد کرد. این می‌تواند منجر به کشف های جدید ذرات و پدیده‌هایی شود که فراتر از مدل استاندارد کنونی گسترش می‌یابند، مانند ابرتقارن، ابعاد اضافی و ماده تاریک. این تحقیقات برای بازکردن اسرار بیشتر از جهان بسیار اساسی هستند.