Φανταστείτε έναν κόσμο όπου πυρηνικοί αντιδραστήρες τροφοδοτούν τις πόλεις τόσο γρήγορα, όσο οι κβαντικοί υπολογιστές επιλύουν πολύπλοκα προβλήματα και οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή ξεκλειδώνουν το ανθρώπινο δυναμικό όπως ποτέ άλλοτε. Επτά επιστημονικές και τεχνολογικές «επαναστάσεις» αναμένεται να ξεδιπλωθούν μέσα στο 2025.

Χρονιά της πυρηνικής ενέργειας

Περίπου 65 πυρηνικοί αντιδραστήρες βρίσκονται υπό κατασκευή σε 16 χώρες, με τους 12 από αυτούς να ολοκληρώνονται μέσα στο 2025. Συγκεκριμένα, η Ινδία και η Κίνα ολοκληρώνουν 3 η καθεμιά, ενώ το Μπαγκλαντές και η Ρωσία από 2 και η Νότια Κορέα και η Τουρκία προσθέτουν από έναν. Σχεδιάζονται περίπου 90 αντιδραστήρες με συνδυασμένη χωρητικότητα περίπου 90 GWe, ενώ προτείνονται περισσότεροι από 300, κυρίως σε ασιατικά έθνη όπου η οικονομική ανάπτυξη και η ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας αυξάνονται ραγδαία.

Επί του παρόντος, λειτουργούν περίπου 440 πυρηνικοί αντιδραστήρες σε 32 χώρες, συμπεριλαμβανομένης της Ταϊβάν, με συνολική χωρητικότητα περίπου 390 GWe. Το 2023, αυτοί οι αντιδραστήρες συνεισέφεραν περίπου 2.602 TWh, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 9% της παγκόσμιας παροχής ηλεκτρικής ενέργειας. Το μέλλον της πυρηνικής ενέργειας φαίνεται πολλά υποσχόμενο, με τις προβλέψεις να υποδεικνύουν ετήσια αύξηση σχεδόν 3% στην παγκόσμια παραγωγή πυρηνικής ενέργειας έως το 2026, σημειώνοντας νέα ρεκόρ έως το 2025. Ήδη 20 χώρες έχουν δεσμευτεί να τριπλασιάσουν την πυρηνική δυναμικότητα έως το 2050, που μεταφράζεται σε επιπλέον 740 GW. Οι καινοτομίες στην πυρηνική τεχνολογία συνεχίζονται με εξελίξεις όπως οι μικροί αρθρωτοί αντιδραστήρες (SMR) που προσφέρουν ευέλικτες και αποτελεσματικές λύσεις.

Διανύοντας την κβαντική εποχή

Ο κβαντικός υπολογισμός προσφέρει δυνατότητες επεξεργασίας πολύ πέρα από αυτές των παραδοσιακών υπολογιστών και πρόκειται να ενισχύσει τις επιστημονικές προσπάθειες επιτρέποντας τη μοντελοποίηση περίπλοκων φαινομένων που οι κλασικοί υπολογιστές δεν μπορούν να επεξεργαστούν αποτελεσματικά. Για παράδειγμα, ο τελευταίος κβαντικός επεξεργαστής της Google, Willow, έδειξε τις δυνατότητές του λύνοντας ένα υπολογιστικό πρόβλημα σε μόλις πέντε λεπτά, το οποίο οι πιο ισχυροί υπερυπολογιστές δεν μπορούσαν να αντιμετωπίσουν.

Μεγάλοι τεχνολογικοί κολοσσοί όπως η IBM, η Google και η Amazon και νεοφυείς επιχειρήσεις όπως η Universal Quantum και η PsiQuantum Corp. αναπτύσσουν ενεργά αυτήν την τεχνολογία. Ωστόσο, οι κβαντικοί υπολογιστές δεν προορίζονται να αντικαταστήσουν τους συμβατικούς σε καθημερινές εργασίες που περιλαμβάνουν διαδοχική επεξεργασία απλούστερων, μεμονωμένων συνόλων δεδομένων. Αντίθετα, αναπτύσσονται για να επιλύουν προβλήματα υψηλής πολυπλοκότητας. Το 2025, το πεδίο των κβαντικών υπολογιστών αναμένεται να επιτύχει κρίσιμα ορόσημα όπως αυξημένο πλήθος qubit και χρόνους συνοχής, προόδους στους κβαντικούς αλγόριθμους, ενσωμάτωση με κλασικούς υπερυπολογιστές, βελτιώσεις στη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων και ευρύτερη υιοθέτηση κβαντικά ασφαλούς κρυπτογραφίας.

Διασύνδεση ανθρώπινου μυαλού και μηχανών

Στην αρχή του 2025, το όριο διεπαφής εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI) σημειώνει σημαντικές εξελίξεις, ιδιαίτερα στην Κίνα. Το Υπουργείο Βιομηχανίας και Πληροφορικής της χώρας έχει περιγράψει φιλόδοξα σχέδια για πρωτοποριακές συσκευές BCI που καλύπτουν μια σειρά εφαρμογών από την ιατρική αποκατάσταση έως τις βελτιώσεις εικονικής πραγματικότητας.

Μια ξεχωριστή καινοτομία είναι το NEO, ένα ασύρματο, ελάχιστα επεμβατικό σύστημα BCI εξοπλισμένο με οκτώ ηλεκτρόδια. Μετά από εννέα μήνες οικιακής χρήσης, ένας συμμετέχων με κάκωση νωτιαίου μυελού ανέκτησε την ικανότητα να εκτελεί καθημερινές δραστηριότητεςς. Υπάρχουν σχέδια για τη χρήση του εμφυτεύματος σε δοκιμές μεγαλύτερης κλίμακας μέσα στο 2025. Αναμένονται επίσης τεχνολογικές εξελίξεις και σε μη επεμβατικά BCI, όπως αυτά που χρησιμοποιούν ηλεκτροεγκεφαλογραφία (EEG) και λειτουργική φασματοσκοπία εγγύς υπέρυθρου (fNIRS), όπως και βελτιώσεις σε τομείς όπως η επιστήμη των υλικών και η μικρογραφία συσκευών, οδηγώντας σε λιγότερο επεμβατικές συσκευές και πιο συμβατές με τον ανθρώπινο ιστό.

Το πεδίο εφαρμογής των εφαρμογών BCI διευρύνεται, με πιθανές νέες θεραπείες για νευρολογικές παθήσεις όπως η νόσος του Πάρκινσον, η επιληψία και η κατάθλιψη. Επιπλέον, οι BCIs πρόκειται να διαδραματίσουν έναν ολοένα και πιο ζωτικό ρόλο στη νευροαποκατάσταση. Καθώς η τεχνολογία BCI προχωρά, διεγείρει επίσης μια βαθύτερη συζήτηση των ηθικών και κανονιστικών πτυχών της διασύνδεσης της τεχνολογίας με τον ανθρώπινο εγκέφαλο.

Μεγάλες διαστημικές φιλοδοξίες

Το 2025 διαμορφώνεται ως έτος ορόσημο για την εξερεύνηση του διαστήματος, με βάση τις επιτυχίες του 2024, όπου είδαμε την πρώτη επιτυχημένη προσεδάφιση στη Σελήνη από ιδιωτικό διαστημόπλοιο. Τον Ιανουάριο, η ispace, μια εταιρεία με έδρα το Τόκιο, θα κάνει τη δεύτερη απόπειρά της να προσεληνωθεί με την αποστολή Venture Moon. Ομοίως, οι Intuitive Machines του Χιούστον θα αναπτύξουν ένα προσεδάφιο στο νότιο πόλο της Σελήνης, μεταφέροντας κρίσιμα όργανα όπως ένα τρυπάνι πάγου της NASA και ένα φασματόμετρο μάζας για την ανάλυση υλικών κάτω από την επιφάνεια. Επιπλέον, το Lunar Trailblazer της NASA θα περιστραφεί γύρω από τη Σελήνη για να χαρτογραφήσει τα επιφανειακά ύδατα, εμπλουτίζοντας περαιτέρω τις προσπάθειές μας για σεληνιακή εξερεύνηση.

Το έτος θα σημειώσει επίσης σημαντικές προόδους στη μελέτη των ηλιακών ανέμων με δύο μεγάλες αποστολές. Ο δορυφόρος SMILE (Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer), μια συνεργασία μεταξύ του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) και της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, στοχεύει να διερευνήσει την αλληλεπίδραση του ηλιακού ανέμου με το μαγνητικό πεδίο της Γης. Ταυτόχρονα, η αποστολή της NASA PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) θα χρησιμοποιήσει τέσσερις δορυφόρους σε χαμηλή τροχιά της Γης για να μελετήσει την ατμόσφαιρα του Ήλιου και να παραγάγει τρισδιάστατες εικόνες.

Η αποστολή SPHEREx της NASA είναι ένα άλλο σημαντικό σημείο του 2025, έτοιμη να φέρει επανάσταση στην κατανόησή μας για το σύμπαν. Αυτό το παρατηρητήριο θα χαρτογραφήσει τον ουρανό σε 102 χρώματα χρησιμοποιώντας κοντινό υπέρυθρο φως, συλλέγοντας δεδομένα για πάνω από 450 εκατομμύρια γαλαξίες και περισσότερα από 100 εκατομμύρια αστέρια του Γαλαξία, βοηθώντας στην αποκωδικοποίηση της προέλευσης του σύμπαντος. Πρόσθετες αξιοσημείωτες αποστολές περιλαμβάνουν την ιδιωτική διαστημική αποστολή Fram2 της SpaceX, τη Sierra Space Dream Chaser και την αποστολή EscaPADE της NASA, που θα εκτοξευτεί με τον πύραυλο New Glenn της Blue Origin για τη μελέτη της μαγνητόσφαιρας του Άρη, η οποία κατευθύνεται από το Εργαστήριο Διαστημικών Επιστημών του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στο Berkeley.

Εξέλιξη της ανθρωποειδούς ρομποτικής

Η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης στη ρομποτική θα βελτιώσει περαιτέρω τον τρόπο με τον οποίο τα ρομπότ αλληλεπιδρούν με τον ζωντανό κόσμο. Ενώ η άφιξη των πλήρως αυτόνομων ρομπότ απέχει ακόμη, έχει σημειωθεί σημαντική πρόοδος στην ανάπτυξη ρομπότ που μιμούνται τις ανθρώπινες ικανότητες (δείτε τη Sophia, το Atlas και το τετράποδο Unitree), χάρη στην τεχνητή νοημοσύνη. Αυτή η ενσωμάτωση είναι ζωτικής σημασίας για να φτάσουν μερικά από τα πιο προηγμένα ρομπότ στον κόσμο στο επόμενο επίπεδο.

Το 2025, η ενσωμάτωση της τεχνητής νοημοσύνης για τη βελτίωση της λήψης αποφάσεων και τη βελτιστοποίηση των ροών εργασίας στη ρομποτική αναμένεται να συνεχιστεί. Οι κατασκευαστές ρομπότ αναπτύσσουν παραγωγικές διεπαφές AI που επιτρέπουν πιο διαισθητικό έλεγχο των ρομπότ μέσω φυσικής γλώσσας, παρακάμπτοντας την ανάγκη για πολύπλοκη κωδικοποίηση. Αυτό επιτρέπει στα ρομπότ να επεξεργάζονται και να ανταποκρίνονται σε λεπτομερείς εντολές, να κατανοούν περίπλοκες καταστάσεις και ακόμη και να επιδεικνύουν δημιουργική σκέψη.

Σημαντικές εξελίξεις περιλαμβάνουν την εμπορική ανάπτυξη ρομπότ όπως το Tesla Bot, έναν εμπειρικό τρόπο μέτρησης της πρακτικής χρήσης της ρομποτικής σε καθημερινά περιβάλλοντα. Επιπλέον, σημαντικές επενδύσεις από κορυφαίες εταιρείες όπως η Amazon ή η Google, ενδεχομένως στην οικιακή ρομποτική, υποδηλώνουν μια ευρύτερη αποδοχή και ενσωμάτωση της ρομποτικής σε χώρους κατανάλωσης. Περαιτέρω εξελίξεις στην όραση υπολογιστών και την επεξεργασία φυσικής γλώσσας (NLP), θα επιτρέψουν στα ρομπότ να αντιλαμβάνονται καλύτερα το περιβάλλον τους και να αλληλεπιδρούν πιο φυσικά με τους χρήστες.

Υπερηχητικά ταξίδια

Η εμπορική αεροπορία βρίσκεται στα πρόθυρα μιας μεταμορφωτικής στροφής, με προόδους στις υπερηχητικές τεχνολογίες που θα μειώσουν δραστικά τους χρόνους των ταξιδιών. Αυτές οι καινοτομίες στον σχεδιασμό των αεροσκαφών δεν επικεντρώνονται μόνο στην ταχύτητα, αλλά στοχεύουν επίσης στην επίτευξη πιο αθόρυβων, πιο φιλικών προς το περιβάλλον υπερηχητικών ταξιδιών, αναβιώνοντας έναν τρόπο μεταφοράς της εποχής του Concorde.

Η NASA λάνσαρε πρόσφατα το αθόρυβο υπερηχητικό ερευνητικό αεροσκάφος X-59. Στις εγκαταστάσεις Skunk Works στο Palmdale της Καλιφόρνια, ο οργανισμός ολοκλήρωσε την πρώτη δοκιμή πλήρους καύσης, ένα κρίσιμο ορόσημο πριν από την πλήρη δοκιμή πτήσης του μέσα στο 2025. Το X-59 έχει σχεδιαστεί για να μειώνει σημαντικά τους χρόνους πτήσεων μεγάλων αποστάσεων, τόσο στο εσωτερικό των ΗΠΑ όσο και διεθνώς.

Η Boom Supersonic κάνει επίσης προόδους με το υπερηχητικό επιβατικό τζετ Overture. Πρόσφατα, το πρωτότυπο της Boom, το XB-1, ολοκλήρωσε τη 10η δοκιμαστική πτήση του, επιτυγχάνοντας νέα τελική ταχύτητα 0,95 Mach και φτάνοντας σε ύψος 32.417 ποδιών, πλησιάζοντας το τυπικό υπερηχητικό επίπεδο πτήσης των περίπου 34.000 ποδιών. Αυτή η δοκιμή τοποθετεί το XB-1 στο κατώφλι του σπασίματος του ηχητικού φράγματος, που αναμένεται στις αρχές του 2025.

Επιπλέον, η Venus Aerospace δοκιμάζει τα όρια των αεροπορικών ταξιδιών με το επαναστατικό υπερηχητικό τζετ. Με την αναμενόμενη εναρκτήρια δοκιμαστική πτήση το 2025, αυτό το αεροσκάφος υπόσχεται να συνδέσει το Λονδίνο με τη Νέα Υόρκη σε μόλις μία ώρα, ταξιδεύοντας με ταχύτητες έως και 6 Mach (5.795 km/h).

Σκάβοντας το σύμπαν με τη σωματιδιακή φυσική

Το 2025 η κοινότητα της σωματιδιακής φυσικής αναμένει την έναρξη των εργασιών στην European Spallation Source (ESS) στο Lund της Σουηδίας. Μετά από περισσότερο από μια δεκαετία κατασκευής, αυτή η υπερσύγχρονη εγκατάσταση θα αναδειχθεί ως η πιο ισχυρή πηγή νετρονίων στον κόσμο. Χρησιμοποιώντας μια δέσμη πρωτονίων υψηλής ταχύτητας που κατευθύνεται σε στόχο βαρέων μετάλλων, το ESS θα δημιουργήσει έντονους παλμούς νετρονίων για να διερευνήσει τη δομή και τη δυναμική διαφόρων υλικών.

Αυτό το εργαλείο θα προσφέρει στους επιστήμονες άνευ προηγουμένου γνώσεις σχετικά με τις ιδιότητες της ύλης, υποστηρίζοντας τις προόδους στην αποθήκευση ενέργειας, τις βιώσιμες τεχνολογίες, τα φαρμακευτικά προϊόντα και τα βιολογικά συστήματα. Επιπλέον, οι επιστήμονες στην ESS θα διερευνήσουν νέα υλικά ζωτικής σημασίας για την παραγωγή και αποθήκευση ενέργειας, όπως υπεραγωγούς και μπαταρίες, συμβάλλοντας σε λύσεις για παγκόσμιες προκλήσεις όπως η κλιματική αλλαγή, η περιβαλλοντική ρύπανση και η έλλειψη πόρων. Η ESS αντιπροσωπεύει μια συνεργασία μεταξύ 13 ευρωπαϊκών χωρών, ενισχύοντας την ανταλλαγή γνώσεων σε παγκόσμια κλίμακα.

Ταυτόχρονα, τα σχέδια για τον μελλοντικό κυκλικό επιταχυντή (FCC) προχωρούν στο CERN έξω από τη Γενεύη της Ελβετίας. Μια λεπτομερής μελέτη σκοπιμότητας, που αναμένεται να ολοκληρωθεί το 2025 θα αξιολογήσει τις οικονομικές, τεχνικές και περιβαλλοντικές πτυχές της κατασκευής ενός τεράστιου επιταχυντή σωματιδίων με περιφέρεια 91 χιλιομέτρων. O νέος επιταχυντής θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανακάλυψη νέων σωματιδίων και φαινομένων που εκτείνονται πέρα από το τρέχον Καθιερωμένο Μοντέλο, που είναι κρίσιμα για το ξεκλείδωμα περαιτέρω μυστικών του σύμπαντος.

*Το άρθρο πρωτοεμφανίστηκε στον ιστότοπο Interesting Engineering