1. Ứng dụng AI trong nghiên cứu khoa học

Công chúng đã không còn xa lạ gì với các công cụ AI tạo sinh nổi tiếng như ChatGPT, MidJourney, Gemini... Nhưng công nghệ AI không chỉ có bấy nhiêu đó. AI đang được áp dụng để cải thiện khả năng chẩn đoán và phòng ngừa bệnh tật, phân tích khối lượng lớn dữ liệu y tế để phát hiện các mẫu và xu hướng để hỗ trợ các bác sĩ trong việc đưa ra quyết định chính xác hơn. 

Không chỉ có vậy, AI hiện diện trong hầu như mọi lĩnh vực nghiên cứu khoa học khác: trong vật lý thiên văn, AI giúp mô hình hóa các hiện tượng phức tạp, với dự án Polymathic AI nổi tiếng. AI hỗ trợ phát hiện và phát triển các hợp chất hóa học mới, tham gia nghiên cứu các môn khoa học xã hội, đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu công nghệ gene, dự báo biến đổi khí hậu, thu thập và phân tích dữ liệu lớn.

2. Công nghệ bảo vệ quyền riêng tư

Các công nghệ bảo vệ quyền riêng tư đang trở thành yếu tố quan trọng trong việc sử dụng dữ liệu lớn. Chúng cho phép tổ chức và cá nhân khai thác thông tin mà không làm lộ danh tính hay thông tin nhạy cảm của người dùng. Điều này không chỉ bảo vệ quyền riêng tư mà còn thúc đẩy sự tin tưởng giữa các bên liên quan trong việc chia sẻ dữ liệu.

Năm 2024, công nghệ này có những thành tựu đáng chú ý: sử dụng mã hóa dữ liệu tổng hợp cho phép xử lý dữ liệu không cần giải mã, tăng cường bảo mật đám mây, bảo mật AI, đồng thời các quy định về quyền riêng tư, nhận thức về quyền riêng tư đều được nâng cao.

3. Bề mặt thông minh có thể tái cấu hình

Bề mặt phản xạ thông minh (RIS) là một công nghệ tiềm năng cho mạng di động thế hệ tiếp theo, như B5G và 6G. RIS giúp kiểm soát môi trường truyền sóng giữa máy phát và máy thu, cải thiện chất lượng tín hiệu và giảm thiểu nhiễu. Với khả năng tái cấu hình linh hoạt, RIS có thể được phủ trên nhiều bề mặt khác nhau, từ tòa nhà đến đèn đường, giúp mở rộng vùng phủ sóng mạng.

RIS được đánh giá là giải pháp có chi phí thấp, tiết kiệm năng lượng, dễ triển khai. Trong năm 2024, RIS đã đạt được những bước tiến đáng kể, có thể ứng dụng được trong lĩnh vực truyền thông vệ tinh, nâng cao hiệu suất mạng 5G và 6G.

4. Trạm nền tảng tầng cao

Trạm nền tảng tầng cao (HAPS), hay còn gọi là vệ tinh khí quyển, sử dụng các cấu trúc bóng khí để cung cấp kết nối và truyền thông tốt hơn ở những khu vực khó tiếp cận. Những trạm này có thể hoạt động ở độ cao lớn, tránh bị ảnh hưởng bởi địa hình, duy trì kết nối kể cả khi hạ tầng truyền thông mặt đất bị hư hại, giúp tăng cường khả năng phủ sóng và giảm thiểu độ trễ trong truyền thông, từ đó cải thiện trải nghiệm người dùng.

HAPS thường là các thiết bị bay không người lái, có thể duy trì độ cao trong nhiều tuần nhờ lực nâng khí quyển tương tự như các khinh khí cầu. Năm qua, HAPS đã được cải tiến về kỹ thuật để có thể hoạt động ở độ cao tới 50km, nhiều dự án thử nghiệm đã triển khai kết hợp với công nghệ 5G và đang được tối ưu hóa hiệu suất.

5. Cảm biến tích hợp truyền thông

Công nghệ cảm biến tích hợp truyền thông (ISAC), như tên gọi của nó, kết hợp mạng lưới các cảm biến với mạng lưới thông tin không dây, mang lại khả năng giám sát hiệu quả các hệ thống như lưới điện, nông nghiệp và thời tiết, giúp tối ưu hóa quản lý tài nguyên và nâng cao khả năng phản ứng với các tình huống khẩn cấp.

Với ưu thế cải thiện hiệu suất của hệ thống truyền thông, ISAC được công nhận là một trong những công nghệ chủ chốt cho mạng di động thế hệ tiếp theo (6G). ISAC đáp ứng yêu cầu về độ chính xác trong thu thập dữ liệu và thời gian phản hồi cực nhanh, hầu như trong thời gian thực - điều rất quan trọng trong các ứng dụng như xe tự lái hay Internet vạn vật (IoT). ISAC mở ra nhiều kịch bản ứng dụng mới như trong các dịch vụ thành phố thông minh, giám sát môi trường, và giúp các nhà quản lý phản ứng hiệu quả với các tình huống khác nhau.

6. Công nghệ nhập vai tiến vào ngành xây dựng

Các công nghệ VR (thực tế ảo), AR (thực tế tăng cường), MR (thực tế hỗn hợp) đã được phát triển và kết hợp để tạo ra công nghệ mới với tên gọi công nghệ nhập vai (Immersive Technology) mang lại những trải nghiệm tương tác mạnh trong môi trường thiết kế và xây dựng. 

Công nghệ mới không chỉ cung cấp công cụ cho phép tạo ra các thiết kế sống động, mô phỏng không gian 3D, mà còn cho phép người dùng tương tác rất mạnh với các mô hình 3D, thậm chí hỗ trợ các nhà quy hoạch hình dung rõ hơn về cách thức phát triển đô thị.

Trong năm 2024, công nghệ này đã có thể tạo ra các bản sao kỹ thuật số chính xác theo tỷ lệ 1:1, tích hợp AI vào thiết kế, cho phép phân tích dữ liệu từ mô hình 3D và có thể ứng dụng thực tế vào quản lý dự án.

7. Công nghệ elastocalorics

Elastocalorics, hay hiệu ứng đàn hồi nhiệt, là phản ứng nhiệt có thể đảo ngược của vật liệu đối với tải và dỡ tải cơ học. Hiểu một cách đơn giản, một sợi dây đàn hồi nhiệt sẽ hấp thụ nhiệt khi bị xoắn và có thể nguội đi khi duỗi ra. Vật liệu đàn hồi nhiệt là vật liệu tiên tiến có thể trải qua thay đổi nhiệt đáng kể dưới ứng suất cơ học.

Công nghệ elastocalorics sử dụng vật liệu đàn hồi nhiệt để tạo ra hiệu ứng làm mát/ làm ấm mà không cần đến chất làm lạnh truyền thống vốn bị cho là thủ phạm góp phần gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu. Do đó công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn giảm thiểu tác động môi trường.

Trong năm 2024, công nghệ elastocalorics đã đạt được nhiều tiến bộ về nâng cao hiệu suất năng lượng, phát triển của nhiều loại vật liệu elastocalorics mới với khả năng hoạt động ở các dải nhiệt độ rộng hơn, có độ bền cao hơn, và đã bắt đầu được ứng dụng trong các lĩnh vực như ô tô và điện tử tiêu dùng, nơi yêu cầu về hiệu suất năng lượng, tính bền vững ngày càng cao.

8. Vi khuẩn thu CO₂

Công nghệ Carbon-Capturing Microbes (CCM - công nghệ vi khuẩn thu carbon) nghiên cứu và phát triển các vi khuẩn đặc biệt có khả năng thu giữ CO₂. Công nghệ CCM sẽ đóng vai trò quan trọng trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu, bằng những vũ khí vi sinh có khả năng hấp thụ khí CO₂ từ không khí và chuyển hóa thành các sản phẩm hữu ích, góp phần giảm thiểu lượng khí nhà kính trong bầu khí quyển.

Trong năm qua, công nghệ CCM đã phát triển và tối ưu hóa được nhiều loại vi khuẩn mới có khả năng thu giữ CO₂ hiệu quả hơn. Sau khi thu nhận CO₂, chúng chuyển hóa nó thành các hợp chất hữu ích như nhiên liệu sinh học hoặc nguyên liệu cho công nghiệp hóa chất. 

Nhờ hiệu quả được nâng cao, công nghệ đã bắt đầu được ứng dụng trong nông nghiệp để cải tạo đất, tăng khả năng hấp thụ carbon của cây trồng. CCM cũng đã được tích hợp với các công nghệ khác để tối ưu hóa quy trình thu CO₂. Nhiều dự án thí điểm CCM đã được triển khai thành công, một số chính phủ đã thông qua các chính sách, chương trình tài trợ, khuyến khích CCM.

9. Thức ăn chăn nuôi thay thế

Thức ăn chăn nuôi bền vững được sản xuất từ côn trùng, tảo và protein đơn bào sẽ giúp giảm tác động môi trường của ngành chăn nuôi. Những nguồn thức ăn này không chỉ thân thiện với môi trường mà còn cung cấp dinh dưỡng phong phú cho gia súc, góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành nông nghiệp.

Thức ăn chăn nuôi thay thế không phải là khái niệm mới, nhưng trong năm 2024 đã có nhiều ứng dụng công nghệ mới vào sản xuất thức ăn chăn nuôi bền vững, cho phép khai thác phế phẩm từ trồng trọt, lâm nghiệp và thủy sản để chế biến thức ăn chăn nuôi, tạo ra một mô hình tuần hoàn thực sự. 

Hiệu quả của nó dẫn đến sự gia tăng đầu tư vào các công nghệ sản xuất thức ăn chăn nuôi thay thế hiện đại, bao gồm các loại thức ăn bổ sung từ côn trùng, tảo - những nguồn thức ăn bền vững và giàu dinh dưỡng hơn. 

Nhận thức được lợi ích của công nghệ thức ăn chăn nuôi thay thế, Việt Nam đã ban hành 1 nghị định nhằm khuyến khích sử dụng thức ăn chăn nuôi thay thế, phát triển bền vững ngành chăn nuôi và giảm thiểu rủi ro liên quan đến chi phí nguyên liệu.

10. Công nghệ chỉnh sửa gene cho ghép tạng

Công nghệ chỉnh sửa gene đang được áp dụng để cải thiện khả năng thành công của các ca ghép tạng. Việc chỉnh sửa gene giúp tạo ra các mô hình tế bào phù hợp hơn với cơ thể người nhận, từ đó nâng cao tỷ lệ thành công của quá trình ghép tạng và mở ra cơ hội mới cho y học cá nhân hóa.

Trong năm 2024, một dự án gắn liền với công nghệ này đã ra mắt tại Canada với tên gọi Chương trình ghép nối tương thích epitope cho bệnh nhân ghép thận (epitope còn gọi là yếu tố quyết định kháng nguyên, là vùng của kháng nguyên được các kháng thể cụ thể nhận biết và liên kết với nó). 

Dự án nhằm giảm nguy cơ thải ghép, tối thiểu hóa việc sử dụng thuốc ức chế miễn dịch độc hại, loại bỏ nhu cầu điều trị ức chế miễn dịch suốt đời. Một công ty công nghệ gene cho ghép tạng khác ở châu Âu đã phát triển các test chẩn đoán phân tử không xâm lấn dựa trên các dấu hiệu di truyền để phát hiện sớm các dấu hiệu tổn thương khi ghép tạng.

Các tiến bộ trong nghiên cứu di truyền học đã giúp ích rất nhiều trong dự đoán hiệu quả ghép tạng, nguy cơ tái phát bệnh lý sau ghép./.