Emerging Technologies: సూపర్‌ పరిజ్ఞానాలు

సాంకేతిక పరిజ్ఞాన (టెక్నాలజీ) రంగం శరవేగంగా సాగుతోంది. నిన్నటి పద్ధతులు నేడు పాత పడిపోతున్నాయి. వాటి స్థానంలో వినూత్న పరిజ్ఞానాలు వచ్చి చేరుతున్నాయి. వీటి ప్రాముఖ్యతను, ప్రభావాన్ని గుర్తించటం ఎంతైనా అవసరం. దీన్ని దృష్టిలో పెట్టుకునే వరల్డ్‌ ఎకనమిక్‌ ఫోరమ్‌ తాజాగా ‘టాప్‌ టెన్‌ ఎమర్జింగ్‌ టెక్నాలజీస్‌ ఆఫ్‌ 2024’ నివేదికను విడుదల చేసింది. ప్రపంచం మీద ప్రభావం చూపగల అత్యున్నత పరిజ్ఞానాల జాబితాను గుదిగుచ్చింది. ప్రపంచవ్యాప్తంగా 300కు పైగా విద్యావేత్తలు, నిపుణుల అభిప్రాయాల మేరకు ఎంపికచేసిన ఈ అధునాతన, వినూత్న పరిజ్ఞానాల వివరాలు, విశేషాలేంటో చూద్దాం.

గోప్యతకు ధీమా

ఏఐ మూలంగా డేటా ప్రపంచమూ మునుపెన్నడూ లేనంతగా విస్తరిస్తోంది. దీంతో నైతికత, భద్రత కీలక వ్యవహారాలుగా మారుతున్నాయి. ఈ నేపథ్యంలో గోప్యతను పెంచే ‘సింథటిక్‌ డేటా’ పరిజ్ఞానం తిరిగి పురుడు పోసుకుంటోంది. ఇది సున్నిత సమాచారం తీరుతెన్నులు, ధోరణులను ప్రతిబింబిస్తుంది. కానీ వ్యక్తులు, సంస్థలు, ప్రభుత్వాలకు సంబంధించిన సమాచారంతో వీటికి సంబంధమూ ఉండదు. ఇది వాస్తవ వనరుల నుంచి సేకరించిన సమాచారాన్ని తీసుకోదు. తనే కృత్రిమంగా డేటాను సృష్టిస్తుంది లేదా సిమ్యులేట్‌ చేస్తుంది. అయితే ఇది వాస్తవ డేటాను పోలి ఉండటం వల్ల గోప్యత, భద్రత మెరుగవుతాయి. వ్యక్తిగత, రహస్య వివరాలు బయటకు వెల్లడి కావు. అధునాతన ఏఐ టూల్స్‌తో రూపుదిద్దుకునే ఇది ప్రపంచ వ్యాప్తంగా డేటాను పంచుకోవటానికి శాస్త్రవేత్తలకు వీలు కల్పిస్తుంది. సమాచార గుర్తింపును తొలగించటం ద్వారా జీవశాస్త్రం, ఆరోగ్యానికి సంబంధించిన పరిశోధనలు సంయుక్తంగా నిర్వహించుకునేలా చేస్తుంది. 

ఉపరితలాలే ప్రసార సాధనాలు

ప్రపంచంలో విద్యుత్తు వాడకాన్ని తగ్గించటానికి  ప్రాధాన్యం పెరుగుతూ వస్తోంది. ఒకవైపు కృత్రిమ మేధ సాధనాలు విశేష ప్రాచుర్యం పొందుతున్నాయి. మరోవైపు 6జీ టెక్నాలజీ ఎప్పుడెప్పుడు అడుగు పెడదామా అని ఎదురు చూస్తోంది. ఇలాంటి పరిస్థితుల్లో సుస్థిర పద్ధతులతో తక్షణం డేటాను అందించటమెలా? ‘రీకన్ఫిగరేబుల్‌ ఇంటెలిజెంట్‌ సర్ఫేసెస్‌’ (ఆర్‌ఐఎస్‌) పరిజ్ఞానం కొత్త ఆశా కిరణంగా కనిపిస్తోంది. మెటా మెటీరియల్స్, స్మార్ట్‌ ఆల్గారిథమ్‌ల మేళవింపుతో ఇది వైర్‌లెస్‌ సమాచార ప్రసారాన్ని గణనీయంగా మలుపు తిప్పగలదు. చదునైన ఉపరితలాల మీద యూనిట్‌ సెల్స్‌ను అమర్చటం దీనిలోని ప్రత్యేకత. వీటి మీద ప్రతిబింబం, వికిరణం, కేంద్రీకరణ, ఘర్షణ, పరివర్తన, శోషణల ద్వారా వైర్‌లెస్‌ సంకేతాలను అనుకున్నట్టుగా ప్రసారమయ్యేలా మార్చుకోవచ్చు. దీన్ని ఆఫీసులు, విమానాశ్రయాలు, మాల్స్, స్తంభాలు, ప్రకటనల బోర్డులు.. ఇలా లోపలా బయటా ఎక్కడైనా ఏర్పాటు చేయొచ్చు. ఆర్‌ఐఎస్‌ ఎలాంటి రూపంలోకైనా మారగలదు. ఆయా వస్తువుల మీద సమ్మిళితం కాగలదు. ఒక్కమాటలో చెప్పాలంటే వైర్‌లెస్‌ నెట్‌వర్క్‌లో మామూలు గోడలు, ఉపరితలాలనూ ఇంటెలిజెంట్‌ సాధనాలుగా మార్చగలదు. 

ఏఐ శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణ

శరవేగంగా విస్తరిస్తున్న కృత్రిమ మేధ (ఏఐ) శాస్త్రీయ పరిశోధనలనూ గతి తిప్పుతోంది. అందుకే పురోగమిస్తున్న పరిజ్ఞానాల జాబితాలో ‘ఏఐ ఫర్‌ సైంటిఫిక్‌ డిస్కవరీ’ తొలి స్థానం దక్కించుకుంది. తమ విజ్ఞానాన్ని, సామర్థ్యాలను ఇనుమడింప చేసుకోవటానికి శాస్త్రవేత్తలు చాలాకాలంగా ఏఐని వాడుకుంటున్నప్పటికీ డీప్‌ లెర్నింగ్, జనరేటివ్‌ ఏఐ, ఫౌండేషన్‌ మోడళ్లలో ఇటీవల వచ్చిన అధునాతన మార్పులు శాస్త్రీయ ఆవిష్కరణలు, అంచనాల వేగాన్ని మరింత వేగవంతం చేస్తున్నాయి. ఉదాహరణకు- డీప్‌ మైండ్‌ సంస్థకు చెందిన ఆల్ఫాఫోల్డ్‌ పరిజ్ఞానం ప్రొటీన్‌ నిర్మాణాలను 3డీ రూపంలో కచ్చితంగా అంచనా వేసి ఆశ్చర్యపరుస్తోంది. కొత్త తరం యాంటీబయాటిక్‌ మందులను కనుగొనే పరిశోధనలకూ ఏఐ సాయం చేస్తోంది. మరింత సమర్థమైన బ్యాటరీల రూపకల్పనకూ దీన్ని వాడుకుంటున్నారు. ప్రతి శాస్త్రీయ విభాగాన్నీ ఏఐ కొత్త మలుపు తిప్పగలదని, ఇప్పుడు అనుసరిస్తున్న చాలా పద్ధతులను మార్చివేయగలదని అమెరికా అధ్యక్షుడి సైన్స్‌ అండ్‌ టెక్నాలజీ సలహా మండలి నివేదిక అభిప్రాయపడటం గమనార్హం. శాస్త్ర పరిశోధన, ఆవిష్కరణల్లో కృత్రిమ మేధ ఎలాంటి ప్రభావం చూపగలదో అనటానికి ఇదే నిదర్శనం.

సెన్సింగ్‌ అండ్‌ కమ్యూనికేషన్‌ సమ్మిళితం

సెన్సింగ్, కమ్యూనికేషన్స్‌ పరికరాలు వెల్లువెత్తుతున్న తరుణంలో కొన్నిసార్లు ఇవి రెండూ ఒకదాంతో మరోటి కలిసిపోయే ప్రమాదముంది. వీటిని ఒకే వ్యవస్థగా సమ్మిళితం చేయటానికి ‘ఇంటిగ్రేటెడ్‌ సెన్సింగ్‌ అండ్‌ కమ్యూనికేషన్స్‌’ (ఐఎస్‌ఏసీ) తోడ్పడుతుంది. ఇది ఒకేసారి సమాచారాన్ని సేకరిస్తుంది, ప్రసారం చేస్తుంది. ఆయా పరిసరాలు, వాతావరణాలను వైర్‌లెస్‌ నెట్‌వర్క్‌లు గుర్తించగలిగేలా చేస్తుంది కూడా. సెన్సర్లు, డేటా అనలిటిక్స్‌ గాలి, నీరు నాణ్యత, నేలలో తేమ, వాతావరణ పరిస్థితులను పర్యవేక్షించటానికీ తోడ్పడతాయి. స్మార్ట్‌ వ్యవసాయం, పర్యావరణ పరిరక్షణ, పట్టణ ప్రణాళిక వంటి వాటికీ ఇది ఉపయోగపడుతుంది. విద్యుత్తు ఉత్పత్తి, వినియోగ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచుకునేలా స్మార్ట్‌ గ్రిడ్స్‌కూ సాయం చేస్తుంది. 

నిర్మాణాలకు ఇమ్మర్సివ్‌ టెక్నాలజీ 

భవనాలు, నిర్మాణ రంగాలు రోజుకోజుకీ కొత్త పుంతలు తొక్కుతున్నాయి. అయితే కర్బన ఉద్గారాలు విడుదల కావటమే పెద్ద సమస్యగా నిలుస్తోంది. సుమారు 40% కర్బన ఉద్గారాలకు భవన, నిర్మాణ రంగాలే కారణమవుతుండటం గమనార్హం. వీటిని తగ్గించటానికి, భవిష్యత్‌ స్వచ్ఛ ప్రపంచం దిశగా ‘ఇమ్మెర్సివ్‌ టెక్నాలజీ’ చేదోడుగా నిలుస్తోంది. ఏఐ ఆధారిత నిర్మాణ పరికరాలు ఇందులో కీలక పాత్ర పోషించనున్నాయి. మున్ముందు ఎదురయ్యే సవాళ్లను అంచనా వేయటానికి, ప్రాజెక్టులతో వీలైనంత ఎక్కువ ప్రయోజనం పొందటానికివి తోడ్పడనున్నాయి. ఉదాహరణకు- డిజిటల్‌ ట్విన్స్‌ పరిజ్ఞానంతో సంక్లిష్ట ప్రాజెక్టులను సిమ్యులేట్‌ చేయొచ్చు. సామర్థ్యాన్ని పెంచుకోవచ్చు. కాల్పనిక ప్రయోగాలు, పరిశోధనల సమ్మేళనంతో కచ్చితత్వాన్ని మెరుగు పరచుకోవచ్చు.

కర్బన సంగ్రహణ క్రిములు

వాతావరణ సంక్షోభం ముంచుకొస్తున్న తరుణంలో సూక్ష్మక్రిములు విలువైన పరిష్కారాలను చూపుతున్నాయి. ఇవి గాలి నుంచి.. పరిశ్రమలు, వాహనాల నుంచి వెలువడే గ్రీన్‌హౌజ్‌ వాయువుల నుంచి కార్బన్‌ను సంగ్రహించటమే కాకుండా దాన్ని జీవ ఇంధనాల వంటి విలువైన ఉత్పత్తులుగానూ మార్చగలవు. భూతాపం తగ్గటానికిది ఎంతగానో దోహదం చేస్తుంది. సూక్ష్మక్రిములతో కార్బన్‌ను ఒడిసిపట్టటంలో ప్రధానంగా రెండు పద్ధతులున్నాయి. సైయానోబ్యాక్టీరియా, మైక్రోఆల్గే వంటి క్రిములు కిరణజన్య సంయోగక్రియ ద్వారా కార్బన్‌ను ‘భుజిస్తాయి’. మరో రకం క్రిములేమో హైడ్రోజన్, సేంద్రీయ వ్యర్థాల వంటి పునరుత్పాదక ఇంధన వనరుల సాయంతో కార్బన్‌ డయాక్సైడ్‌ను సంగ్రహిస్తాయి. దీన్ని జీవ ఇంధనం, ప్రొటీన్‌తో కూడిన దాణా వంటి కొత్త పదార్థాలుగానూ మారుస్తాయి. 

భూమికి ఎగువన అంతర్జాల కేంద్రాలు

ప్రస్తుతం ప్రపంచంలో సగం మంది జనాభా అంతర్జాల సేవలు, బ్రాడ్‌బ్యాండ్‌ కనెక్టివిటీని వాడుకుంటున్నారు. కానీ మారుమూల ప్రాంతాలకు ఇంకా ఇవి అందుబాటులో లేవు. ఈ కొరతను తీర్చటంలో ‘హై-అల్టిట్యూడ్‌ ప్లాట్‌ఫామ్‌ స్టేషన్‌’ (హెచ్‌ఏపీఎస్‌) వ్యవస్థలు కొత్త సాధనాలుగా ముందుకొస్తున్నాయి. వీటితో మారుమూల ప్రాంతాలకూ స్థిరమైన బ్రాడ్‌బ్యాండ్‌ కనెక్టివిటీ అందుతుంది. మొబైల్‌ పరికరాలు, కీలక నెట్‌వర్క్‌ల మధ్య ఇవి ప్రసార మాధ్యమాలుగా ఉపయోగపడతాయి. పర్వతాలు, తీర ప్రాంతాలు, ఎడారుల వంటి చోట్ల కూడా వైర్‌లెస్‌గా అంతర్జాల సేవలను పొందటానికి దోహదం చేస్తాయి. భూమికి 20 కి.మీ. ఎత్తులో హెచ్‌ఏపీఎస్‌ వ్యవస్థలను నెలకొల్పుతారు. బెలూన్, ఎయిర్‌షిప్‌లు లేదా విమానం రెక్కల మీదా ఏర్పాటు చేయొచ్చు. వీటి ద్వారా 100 దేశాల్లోని 260 కోట్ల మందికి ఇంటర్నెట్‌ సేవలు అందగలవు. ఫలితంగా విద్య, ఆర్థిక వృద్ధి అవకాశాలు మెరుగవుతాయి. వీటిని సత్వరం నెలకొల్పే అవకాశం ఉండటం వల్ల అత్యవసర పరిస్థితుల్లోనూ వాడుకోవచ్చు. 

చల్లదనానికి ఎలస్టోకెలొరిక్స్‌ 

‘ఎలస్టోకెలొరిక్‌ పరిజ్ఞానం’ అతి వేగంగా విస్తరిస్తోంది. కండరాల మాదిరిగా ఉష్ణ వ్యవస్థలకు శక్తిని అందిస్తుందని దీన్ని అభివర్ణిస్తున్నారు. ఇలా సుస్థిర పద్ధతిలో చల్లగా ఉండటానికి తోడ్పడుతుంది. భూతాపం, డేటా డిమాండ్‌ పెరిగిపోతున్న తరుణంలో ఇది ప్రాధాన్యం సంతరించుకుంటోంది. నికెల్, టైటానియం వంటి ఎలస్టోకెలొరిక్‌ లోహాల గొట్టాలతో కూడిన హీట్‌ పంపులు యాంత్రిక ఒత్తిడి పడినప్పుడే వేడిని వెలువరిస్తాయి. ఒత్తిడిని తొలగించినప్పుడు చల్లబడతాయి. అందువల్ల సంప్రదాయ కూలింగ్‌ వ్యవస్థల కన్నా ఇవి తక్కువ విద్యుత్తును వాడుకుంటాయి. వీటికి ఫ్రిజ్‌లలో వాడే పర్యావరణ హానికారక వాయువుల అవసరం లేకపోవటం మరో ప్రయోజనం. విద్యుత్‌ గ్రిడ్‌ సదుపాయాలు అంతగా లేని చోట్ల కూడా ఎలస్టోకెలొరిక్‌ వ్యవస్థలను వాడుకోవచ్చు.

ప్రత్యామ్నాయ పశు దాణా

మాంసం, పాల వంటి వాటి కోసం పశువులను పెంచటంలో ప్రొటీన్‌ ఎక్కువగా లభించే సోయా, తదితర పంటల మీద ఆధారపడుంటారు. వీటిని పండించటం మూలంగా అడవులను నరికివేయటం, జీవవైవిధ్యం కోల్పోవటం, ఎరువులు ఎక్కువగా వాడటం, నేలను మార్చటం వల్ల గ్రీన్‌హౌజ్‌ వాయువులు వెలువడటం వంటి అనర్థాలు సంభవిస్తున్నాయి. ఇలాంటి ముప్పులను తప్పించటానికి ‘ప్రత్యామ్నాయ పశు దాణా’ విధానం ఊపందుకుంటోంది. ఏక కణ ప్రొటీన్, ఆల్గే, ఆహార వ్యర్థాలను దాణాగా మలచటం దీని ప్రత్యేకత. 

జన్యు అవయవ మార్పిడి

అవయవాల మార్పిడి ఎంతోమంది ప్రాణాలు నిలబెడుతోంది. కానీ తగినంత సంఖ్యలో అవయవాలు అందుబాటులో లేకపోవటమే పెద్ద సవాలు. అధునాతన క్రిస్ప్‌ఆర్‌-కాస్‌9 వంటి జన్యు సవరణ విధానాలు ఇలాంటి పరిస్థితిని మార్చేస్తున్నాయి. ఈ విధానంతో పందుల్లో జన్యు మార్పిడి ద్వారా వృద్ధి చేసిన మూత్రపిండాలను ఒకరికి అమర్చటం తెలిసిందే. అతడు రెండు నెలల తర్వాత మరణించినప్పటికీ అవయవ మార్పిడిలో కొత్త శకానికి తెరతీసింది. లోపాలను అధిగమిస్తే అవయవాల కొరతను అధిగమించటం అసాధ్యమేమీ కాదు.