جهان نو

 

در دهه‌های پیش‌رو، نوآوری فناورانه ‌تنها پیشرفتی طبیعی محسوب نمی‌شود، بلکه نویدبخش تحولی بنیادین در تمدن بشری است. تغییرات اقلیمی، کمبود منابع، بیماری‌ها و چالش‌های ناشی از شهرنشینی، مسائلی هستند که بشر امروز با آنها مواجه است؛ اما مجموعه‌ای از فناوری‌های نوظهور می‌توانند راه‌حل‌هایی انقلابی برای آنها ارائه دهند. از هوش مصنوعی گرفته تا انرژی همجوشی، از مهندسی زیستی تا سیستم‌های کشاورزی شهری، نوآوری‌هایی که اکنون در حال شکل‌گیری‌اند، ممکن است تا میانه قرن، مرزهای امکان را بازتعریف کنند. یکی از تحولات موردبحث، هوش مصنوعی عمومی (AGI) است؛ گونه‌ای از هوش مصنوعی که توانایی انجام تمام وظایف فکری انسان را دارد. برخی کارشناسان بر این باورند که این فناوری ممکن است تا دهه ۲۰۳۰ به مرحله اجرا برسد، درحالی‌که گروهی دیگر بازه زمانی واقع‌بینانه‌تری را در دهه ۲۰۴۰ یا پس از آن ممکن می‌دانند. اگرچه زمان‌بندی آن نامشخص است، اما پیامدهای آن بسیار گسترده خواهد بود؛ از پزشکی و آموزش گرفته تا سیاست، تجارت و بازار کار. دوم، ادغام مغز-کامپیوتر مانند نورالینک، امکان ارتباط مستقیم ذهن با ماشین‌ها را فراهم می‌آورد و درمان بیماری‌های عصبی را متحول می‌کند، درحالی‌که به افزایش بهره‌وری شناختی منجر می‌شود. سوم، چاپ سه‌بعدی پیشرفته برای ارگان‌ها و بافت‌ها، با آزمایش‌های موفق بر روی بافت‌های پیچیده تا سال ۲۰۴۰، کمبود اهدای عضو را برطرف کرده و پزشکی شخصی‌سازی‌شده را به واقعیت تبدیل می‌کند. چهارم، انرژی همجوشی هسته‌ای همچون منبعی تقریباً نامحدود و پاک، توجه جهانی را به خود جلب کرده است. پروژه ITER در فرانسه از شاخص‌ترین نمونه‌هاست و هدف دارد تا سال ۲۰۳۵ به مرحله بهره‌برداری اولیه برسد. در صورت موفقیت، این فناوری می‌تواند فشارهای انرژی و اقلیمی جهان را به‌شدت کاهش دهد؛ اگرچه همچنان با چالش‌هایی نظیر هزینه بالا، پیچیدگی فنی و تاخیرهای اجرایی مواجه است. پنجم، خودروهای پرنده و تاکسی‌های هوایی، حمل‌ونقل شهری را سه‌بعدی کرده و ترافیک زمینی را کاهش می‌دهند، با شرکت‌هایی مانند Joby Aviation که تا سال ۲۰۳۰ پروازهای تجاری را آغاز خواهند کرد. ششم، نانوروبات‌ها در پزشکی، داروها را مستقیم به سلول‌های هدف می‌رسانند و سرطان را بدون عوارض جانبی، با پتانسیل افزایش طول عمر سالم به بیش از ۱۰۰ سال درمان می‌کنند. هفتم، واقعیت افزوده و مجازی پیشرفته، با متاورس‌هایی که تا سال ۲۰۴۰ کاملاً غوطه‌ورکننده خواهند بود، مرزهای فیزیکی و دیجیتال را محو کرده و آموزش، کار و سرگرمی را به تجربیات فراگیر تبدیل می‌کند. هشتم، در حوزه تولید غذا، کشاورزی عمودی و کشت هیدروپونیک در حال رشد چشمگیر هستند. این سیستم‌ها با حذف وابستگی به خاک و کاهش شدید مصرف آب، امکان تولید غذا در محیط‌های شهری و فضاهای محدود را فراهم کرده‌اند. بازار جهانی این بخش نیز رشد قابل‌توجهی را تجربه می‌کند و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۰ به ده‌ها میلیارد دلار برسد. نهم، فناوری‌های جذب کربن در مقیاس بزرگ، مانند میکروب‌های مهندسی‌شده، دی‌اکسید کربن را از جو خارج کرده و تعادل اقلیمی را بازمی‌گردانند. درنهایت، دهم، کاوش و سکونت در مریخ و فضاهای فرازمینی، بشریت را به‌ گونه‌ای چندسیاره‌ای تبدیل می‌کند و منابع جدیدی برای اقتصاد زمینی فراهم می‌کنند، با ماموریت‌های اسپیس ایکس که تا سال ۲۰۴۰ پایگاه‌های دائمی را ممکن می‌کنند. این نوآوری‌ها نه‌تنها چالش‌ها را حل می‌کنند، بلکه جامعه‌ای عادلانه‌تر، پایدارتر و پیشرفته‌تر را نوید می‌دهند، هرچند نیازمند مدیریت اخلاقی و سیاست‌گذاری‌های هوشمندانه هستند.

هوش مصنوعی عمومی  

هوش مصنوعی عمومی یا AGI به‌نوعی از هوش مصنوعی اطلاق می‌شود که می‌تواند تمامی وظایف ذهنی انسان را انجام دهد؛ نه صرفاً در یک حوزه تخصصی، بلکه در طیف وسیعی از حوزه‌ها، آن هم در سطحی برابر یا حتی فراتر از انسان. این فناوری، یکی از قطعات کلیدی پازل «جهان نو» است که نه‌تنها صنایع، بلکه ساختارهای اجتماعی و سیاسی را نیز متحول خواهد کرد. در سال‌های اخیر، دیدگاه کارشناسان درباره زمان ظهور AGI به‌تدریج به بازه‌ای نزدیک‌تر از گذشته متمایل شده است. برخی تحلیلگران معتقدند این فناوری حتی ممکن است پیش از سال ۲۰۳۰ پا به عرصه بگذارد، اگرچه چنین دیدگاهی هنوز محتاطانه است. در نظرسنجی گسترده‌ای از هزاران متخصص هوش مصنوعی، سال ۲۰۴۰ به‌عنوان یک نقطه میانی معقول برای دستیابی به AGI در نظر گرفته شده است. بااین‌حال، بازه پیش‌بینی‌ها بسیار گسترده است و تعاریف مختلف از این هوش مصنوعی می‌تواند تاریخ دستیابی را به‌شدت تحت ‌تاثیر قرار دهد. برخی مدیران برجسته فناوری، ازجمله دمیس هسابیس، بر این باورند که در صورت تداوم روند فعلی، هوش مصنوعی ممکن است ظرف پنج تا ده سال آینده به واقعیت تبدیل شود. اما هنوز اجماع مشخصی در این باره وجود ندارد. آنچه مشخص است، این است که روند پیش‌بینی‌ها نسبت به گذشته خوش‌بینانه‌تر شده و دهه ۲۰۴۰ می‌تواند بازه‌ای کلیدی در این زمینه باشد. رشد سرمایه‌گذاری در حوزه هوش مصنوعی به‌طور کلی، و AGI به‌طور خاص، به طرز چشمگیری شتاب گرفته است. تنها در سال ۲۰۲۴، سرمایه‌گذاری خصوصی جهانی در حوزه AI از ۲۵۰ میلیارد دلار فراتر رفت. با اینکه همه این ارقام مربوط به AGI نیست، اما نشان‌دهنده عزم سرمایه‌گذاران برای فتح افق‌های هوش مصنوعی است. پیش‌بینی می‌شود بازار اختصاصی AGI تا سال ۲۰۳۵ از مرز ۱۰۰ میلیارد دلار عبور کند، با نرخ رشد سالانه مرکب حدود ۳۰ تا ۳۶ درصد. هم‌اکنون صدها شرکت و استارت‌آپ در زمینه تحقیق و توسعه AGI فعال‌اند، و هر سال شاهد رشد در تعداد حق ثبت اختراع، سرمایه‌گذاری و همکاری‌های بین‌المللی هستیم. هرچند پیشرفت‌ها چشمگیرند، اما موانع اساسی همچنان وجود دارند:

ابهام در تعریف AGI: آیا منظور AGIای است که در همه زمینه‌ها به اندازه انسان توانمند باشد؟ یا فقط در چند حوزه کلی؟ پاسخ به این پرسش، بر زمان‌بندی توسعه آن اثرگذار است.

موانع فنی: دستیابی به AGI نیازمند پیشرفت همزمان در سخت‌افزار (محاسبات)، داده‌های عظیم و الگوریتم‌هایی کاملاً نوآورانه است؛ نه صرفاً مدل‌های بزرگ‌تر.

مسائل اخلاقی و تنظیم‌گری: با نزدیک‌شدن به AGI، دغدغه‌هایی مانند هم‌راستاسازی اهداف ماشین با ارزش‌های انسانی، تاب‌آوری سیستم، ریسک‌های اجتماعی و چهارچوب‌های قانونی پررنگ‌تر می‌شوند.

ادغام در جامعه و اقتصاد: حتی در صورت تحقق فنی AGI، پیاده‌سازی آن در نظام‌های اقتصادی، قانونی و اجتماعی، نیازمند زمان و سیاست‌گذاری‌های پیچیده است.

AGI پدیده‌ای صرفاً فناورانه نیست، بلکه ترکیبی است از فرصت اقتصادی، چالش‌های اخلاقی و ضرورت‌های حکمرانی هوشمندانه. بر اساس پیش‌بینی‌های فعلی، بازه ۲۰۳۵ تا ۲۰۴۵ محتمل‌ترین بازه زمانی برای ظهور این فناوری است. اگرچه ممکن است زودتر یا دیرتر از آن نیز رخ دهد.

کشورهایی که در حوزه تحقیق و توسعه AGI پیشتاز هستند -مانند ایالات‌متحده، چین و بریتانیا- نه‌تنها مزایای اقتصادی و استراتژیک بزرگی را از آن خود خواهند کرد، بلکه بیشترین بار مسئولیت اجتماعی و نظارتی را نیز بر دوش خواهند کشید.

رابط‌های مغز و رایانه (BCI)

رابط‌های مغز و رایانه یا BCIها، فناوری‌هایی هستند که ارتباطی مستقیم میان مغز انسان و دستگاه‌های خارجی (رایانه، پروتز، نرم‌افزار و...) ایجاد می‌کنند. این سیستم‌ها می‌توانند به‌صورت تهاجمی (کاشت در مغز)، نیمه‌تهاجمی یا غیرتهاجمی (مانند هدست‌ها و حسگرهای سطحی) طراحی شوند. در سال‌های اخیر، BCIها از آزمایشگاه‌های تحقیقاتی به مرحله آزمایش‌های بالینی و حتی کاربردهای اولیه تجاری رسیده‌اند و اکنون به‌عنوان یکی از پرپتانسیل‌ترین مرزهای نوآوری شناخته می‌شوند. در تازه‌ترین تحولات، پروژه‌هایی مانند «نورالینک» موفق شده‌اند دستگاه‌هایی را در مغز بیماران دچار فلج حرکتی بکارند و امکان تعامل آنها با رایانه، مرور اینترنت و حتی استفاده از شبکه‌های اجتماعی را تنها با نیروی ذهن فراهم آورند. همچنین، برخی شرکت‌ها در حال توسعه فناوری‌هایی هستند که تبدیل مستقیم افکار به متن را برای افراد دارای اختلال گفتاری ممکن می‌کند.

در سطح جهانی، کشورهایی نظیر چین نیز با تنظیم استانداردهای جدید برای تجهیزات پزشکی مبتنی بر BCI، تلاش دارند تا تولید، تحقیق و صدور مجوز را هماهنگ کرده و زمینه را برای تجاری‌سازی گسترده فراهم کنند. در سال ۲۰۲۴، ارزش بازار جهانی BCI تهاجمی بیش از ۱۶۰ میلیارد دلار برآورد شده است. درحالی‌که بخش غیرتهاجمی (هدست‌ها و سیستم‌های پوشیدنی) هنوز سهم کمتری دارد، اما نرخ رشد آن بسیار سریع است و در برخی پیش‌بینی‌ها تا ۱۸ درصد در سال نیز گفته شده است. در ایالات‌متحده، ارزش بازار BCI در سال ۲۰۲۴ حدود ۵۴۷ میلیون دلار بوده و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۴ به بیش از 7 /2میلیارد دلار برسد. شرکت‌هایی مانند نورالینک نیز هدف‌گذاری کرده‌اند که تا سال ۲۰۳۱ به درآمدی بیش از یک میلیارد دلار در سال برسند و هر سال هزاران دستگاه کاشته‌شده را به بیماران عرضه کنند.

فناوری BCI می‌تواند انقلابی در زندگی بیماران دچار ناتوانی‌های شدید مانند فلج کامل، سکته مغزی یا بیماری ALS ایجاد کند و به آنها امکان ارتباط یا کنترل ابزارهای کمکی را بدهد؛ آن هم تنها با نیروی ذهن. در آینده، کاربردهای فراتر از پزشکی نیز محتمل‌اند: از کنترل سیستم‌های واقعیت افزوده و مجازی گرفته تا تعامل انسان-ماشین در محیط‌های کاری، بازی‌های رایانه‌ای و حتی بهبود عملکردهای شناختی برای افراد سالم. اما این مسیر بی‌چالش نیست. BCI های تهاجمی دقت و توانمندی بیشتری دارند، اما با خطرات جراحی، واکنش ایمنی بدن، پیچیدگی‌های نظارتی و هزینه‌های بالا همراه هستند. در مقابل، نسخه‌های غیرتهاجمی امن‌تر و در دسترس‌ترند، ولی از دقت و پایداری کمتری برخوردارند. مسائل اخلاقی و حریم خصوصی نیز بسیار جدی‌ هستند. داده‌های مغزی، از حساس‌ترین اطلاعات شخصی به شمار می‌روند. پرسش‌هایی مانند «چه کسی مالک این داده‌هاست؟»، «چگونه از سوءاستفاده جلوگیری می‌شود؟» و «چه قوانینی از فرد محافظت می‌کند؟» هنوز پاسخ قطعی ندارند. علاوه بر این، هزینه بالا، پیچیدگی فنی، چالش‌های مهندسی (مانند پایداری سیگنال، دوام الکترودها، مصرف انرژی و...) و تفاوت‌های قوانین در کشورهای مختلف، روند توسعه این فناوری را کند می‌کند. پیش‌بینی می‌شود که BCIهای تهاجمی با کاربردهای پزشکی مانند بازگرداندن گفتار یا کنترل حرکتی، تا اواخر دهه ۲۰۲۰ یا اوایل دهه ۲۰۳۰ به مرحله‌ای از پایداری و تجاری‌سازی نسبی برسند. در مقابل، فناوری‌های غیرتهاجمی مانند هدست‌های EEG و ابزارهای پوشیدنی احتمالاً تا پیش از سال ۲۰۳۰ به بازارهای گسترده‌تری راه خواهند یافت؛ به‌ویژه با پیشرفت در الگوریتم‌های هوش مصنوعی و کاهش هزینه حسگرها. افزایش تلاش کشورها برای استانداردسازی قوانین، ازجمله برنامه‌های جدید چین و مجوزهای ویژه سازمان غذا و داروی آمریکا، نشان می‌دهد که نهادهای نظارتی نیز به‌تدریج در حال همسو شدن با شتاب توسعه این فناوری هستند.

چاپ سه‌بعدی پیشرفته اندام‌ها و بافت‌ها

چاپ زیستی سه‌بعدی (3D Bio printing)، فناوری است که با استفاده از سلول‌های زنده، جوهرهای زیستی (bio-inks) و داربست‌های بافتی، امکان تولید بافت‌های انسانی را فراهم می‌کند. هدف نهایی آن تولید اندام‌هایی برای پیوند، آزمون داروها و پیشبرد پزشکی شخصی‌سازی‌شده است. این فناوری در حال عبور از مرزهای پژوهش‌های آزمایشگاهی به‌سوی کاربردهای بالینی بوده و پتانسیلی انقلابی برای آینده پزشکی دارد. تا به امروز، تمرکز اصلی بر تولید ایمپلنت‌های زیست‌جذب‌پذیر (که در بدن جذب می‌شوند) بوده، نه اندام‌های کامل. برای نمونه، دانشگاه میشیگان با همکاری شرکتی بلژیکی، کارآزمایی بالینی مهمی را در ایالات‌متحده آغاز کرده که در آن، برای کودکان دارای نارسایی راه تنفسی، نوعی آتل تنفسی سه‌بعدی و زیست‌جذب‌پذیر استفاده می‌شود. در عرصه آزمایشگاهی و حیوانی نیز، پیشرفت‌های قابل‌توجهی رخ داده است: پژوهشگران موفق شده‌اند با ترکیب بافت‌های لوزالمعده انسانی با مواد زیستی، جوهری تولید کنند که سلول‌های تولیدکننده انسولین را چاپ کرده و پاسخ انسولینی مناسبی از خود نشان دهند؛ گامی امیدوارکننده برای درمان دیابت نوع یک.

با استفاده از هیدروژل‌های تقویت‌شده با مواد نوین، مانند MXene، چاپ بافت‌هایی با استحکام و دوام بالا (مثل رباط‌های مصنوعی) ممکن شده است. در آزمایش‌هایی دیگر، داربست‌هایی چندلایه شامل ژلاتین، آلژینات، گرافن و پلاسمای غنی از پلاکت، امکان رشد موثرتر بافت‌های استخوانی و غضروفی از سلول‌های بنیادی را فراهم کرده‌اند. یکی از موارد موفقیت‌آمیز، پیوند یک گوش چاپ‌شده سه‌بعدی با استفاده از سلول‌های خود فرد بود که در سال ۲۰۲۲ در بیماری با اختلال مادرزادی گوش انجام شد؛ نمونه‌ای که گرچه اندام حیاتی نبود، اما نشانه‌ای روشن از پیشرفت در چاپ بافت‌های پیچیده و عملکردی است. ارزش بازار جهانی چاپ زیستی برای بازسازی اندام‌ها در سال ۲۰۲۴ نزدیک به سه میلیارد دلار برآورد شده و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۴ به بیش از ۱۳ میلیارد دلار برسد. در ابعاد وسیع‌تر، ارزش بازار چاپ اندام‌های انسانی تا سال ۲۰۲۵ حدود ۱۷۰ میلیارد دلار تخمین زده شده و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۰ به مرز ۳۰۰ میلیارد دلار نزدیک شود. در این میان، اندام‌هایی مانند کبد و قلب، سهم عمده بازار را به خود اختصاص داده‌اند. کارشناسان بر این باورند که چاپ اندام‌های جامد و بزرگ (برای پیوند انسانی) احتمالاً تا سال ۲۰۴۲ به مرحله تایید بالینی خواهد رسید، مشروط به پیشرفت در زمینه‌های حیاتی نظیر ایجاد رگ‌های خونی، منابع سلولی، تاییدیه‌های قانونی و زیرساخت‌های درمانی. در کوتاه‌مدت، آنچه قابل پیش‌بینی است، افزایش آزمایش‌های بالینی روی بافت‌های تخصصی (مانند پانکراس یا بافت‌های عروقی) در بازه زمانی پنج تا ده سال آینده است.

همجوشی هسته‌ای

همجوشی هسته‌ای مدت‌هاست به‌عنوان «جام مقدس» انرژی پاک شناخته می‌شود؛ فرایندی که در آن اتم‌های سبک مانند ایزوتوپ‌های هیدروژن تحت دما و فشار بسیار بالا ترکیب می‌شوند و انرژی عظیمی تولید می‌کنند، درحالی‌که ضایعات رادیواکتیو بلندمدت آن حداقل است. در صورت موفقیت، همجوشی می‌تواند برق پایدار و پاک با حداقل انتشار کربن ارائه دهد و به کشورها در دستیابی به اهداف صفر خالص کمک کند. بااین‌حال، استقرار در مقیاس وسیع نیازمند حمایت سیاستی قوی، سرمایه‌گذاری در علم مواد، مقررات مناسب و اطمینان از ایمنی و قابلیت اعتماد است. در سال‌های اخیر، پیشرفت‌هایی حاصل شده، اما هنوز موانع فنی، مالی و قانونی قابل‌توجهی باقی مانده است. ازجمله پروژه‌های این بخش می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ITER فرانسه: واکنشگر آزمایشی بین‌المللی «ترموالکتریکی» بزرگ‌ترین پروژه همجوشی هماهنگ جهانی است. طبق برنامه زمان‌بندی به‌روزشده، عملیات علمی اولیه شامل آزمایش‌های پلاسما با دوتریوم از سال ۲۰۳۵ آغاز خواهد شد و هدف، رسیدن به عملیات کامل همجوشی دوتریوم-تریتیوم تا سال ۲۰۳۹ است. تاخیر در ساخت و مونتاژ، زمان‌بندی مراحل اولیه را به تعویق انداخته است.

CFETR چین: واکنشگر آزمایشی مهندسی همجوشی چین، قرار است بزرگ‌تر از ITER باشد و تکمیل آن تا سال ۲۰۳۰ برنامه‌ریزی شده است. این پروژه بخشی از تلاش چین برای حرکت از همجوشی آزمایشی به عملیات پایدارتر است.

NIF (National Ignition Facility)  آمریکا: بین سال‌های ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۴، NIF موفق شد در برخی آزمایش‌های لیزری همجوشی، انرژی بیشتری از انرژی مصرفی لیزرها تولید کند (نقطه سربه‌سر علمی). بااین‌حال، وقتی تمام ورودی‌های انرژی مانند توان لیزر و تلفات در نظر گرفته شود، هنوز این سیستم برای استفاده تجاری ‌اتکاپذیر نیست.

سرمایه‌گذاری خصوصی در حوزه همجوشی به‌ طرز چشمگیری افزایش یافته، به‌ویژه در آمریکا. بسیاری از استارت‌آپ‌ها و شرکت‌ها قصد دارند بین سال‌های ۲۰۳۰ تا ۲۰۳۵ نیروگاه‌های آزمایشی همجوشی را راه‌اندازی کنند. دولت‌ها نیز بودجه خود را افزایش داده‌اند. برای نمونه، وزارت انرژی آمریکا برنامه‌ای به نام «توسعه همجوشی مبتنی بر مراحل کلیدی» دارد که در سال ۲۰۲۳ حدود ۴۶ میلیون دلار به چندین توسعه‌دهنده بخش خصوصی اختصاص داده است تا طراحی‌های مهندسی نیروگاه‌های آزمایشی را پیش ببرند.

خودروهای پرنده و تاکسی‌های هوایی

حرکت هوایی شهری (Urban Air Mobility) به تاکسی‌های هوایی و هواپیماهای eVTOL (برخاست و فرود عمودی الکتریکی) اشاره دارد که هدف آنها حمل مسافر در فواصل کوتاه داخل و اطراف شهرهاست. ایده اصلی، عبور از ترافیک، کاهش زمان سفر و کاهش تراکم روی زمین است.

پروژه‌های واقعی و بازیگران پیشرو

Joby Aviation قصد دارد خدمات eVTOL را در برخی مناطق تا حدود سال‌های 2026-۲۰۲5 عملیاتی کند. این شرکت کسب‌وکار مسافری Blade Air Mobility را خریداری کرده تا دسترسی سریع‌تر به بازار، به‌ویژه در آمریکا و اروپا، فراهم شود. Vertical Aerospace با Bristow Group برای به‌کارگیری هواپیمای VX4 eVTOL خود همکاری کرده است. Bristow متعهد به خرید تا ۵۰ فروند هواپیما شده و امکان خرید ۵۰ فروند دیگر نیز وجود دارد. این همکاری به توسعه مقیاس، آموزش خلبانان، صدور گواهینامه و زیرساخت‌ها کمک می‌کند.

باتری‌ها، پیشرانه‌های الکتریکی و مواد سبک‌وزن بهبود یافته‌اند و باعث افزایش بهره‌وری، کاهش نویز و کاهش اثرات زیست‌محیطی eVTOLها می‌شوند. نهادهای قانونی مانند FAA و EASA نیز در حال تدوین استانداردها هستند. در سال ۲۰۲۴، ارزش جهانی بازار تاکسی هوایی حدود 26 /3 میلیارد دلار بوده و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۰ به 12 /11 میلیارد دلار، با نرخ رشد مرکب سالانه حدود 6 /22 درصد بین سال‌های ۲۰۲۵ تا ۲۰۳۰ برسد. بازار هواپیماهای eVTOL (شامل خود وسایل نقلیه، نه‌فقط خدمات) در سال ۲۰۲۴ حدود 76 /0 میلیارد دلار بوده و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۰ به 67 /4 میلیارد دلار، با نرخ رشد مرکب سالانه حدود 3 /35 درصد برسد. در ایالات‌متحده، ارزش بازار خدمات تاکسی هوایی در سال ۲۰۲۲ حدود ۱۸۹ میلیون دلار برآورد شده و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۰ به ۶۷۰ میلیون دلار برسد.

خدمات تجاری در برخی شهرها: احتمالاً از سال‌های ۲۰۲۵ تا ۲۰۲۸ برای مسیرهای محدود و کاربران اولیه، به‌ویژه در مناطقی با قوانین، زیرساخت و تقاضای مناسب، ارائه خواهد شد. برای مثال، سرویس Joby در دوبی (۲۰۲۶) معمولاً ذکر می‌شود.

استفاده گسترده‌تر: پوشش شهری وسیع و پروازهای مکرر تاکسی هوایی احتمالاً کمی دیرتر، از اوایل تا اواسط دهه ۲۰۳۰، عملی خواهد شد؛ زمانی که زیرساخت‌ها (ورتی‌پورت‌ها، ایستگاه‌های شارژ، تعمیر و نگهداری)، مقررات، ایمنی و پذیرش عمومی به‌طور کامل آماده شوند.

نانوروبات‌ها در پزشکی

نانوروبات‌ها (یا نانوروبات‌های پزشکی / نانوروباتیک) دستگاه‌هایی در مقیاس میکرو یا نانو هستند که برای فعالیت در بدن انسان طراحی شده‌اند؛ ازجمله برای تشخیص، درمان، پایش و ... . این فناوری وعده می‌دهد سطحی از دقت و حداقل تهاجم را فراهم کند که می‌تواند پزشکی را متحول کند. در درمان سرطان، نانوروبات‌ها برای انتقال دارو به‌طور هدفمند، شناسایی تومور، تشخیص و جراحی حداقل تهاجمی استفاده می‌شوند. بررسی‌های سال ۲۰۲۳ نشان می‌دهد بسیاری از آزمایش‌ها از مرحله آزمایشگاهی (in vitro) به مدل‌های حیوانی (in vivo) پیش رفته‌اند. در جراحی دستگاه گوارش، نانوروبات‌های هوشمند در حال توسعه هستند تا در محیط‌های پویا مانند معده و روده حرکت کرده، درمان موضعی ارائه دهند، بازخورد لحظه‌ای بدهند و تومورها را با دقت بالاتر تخریب کنند. این فناوری هنوز آزمایشی است، اما در مدل‌های پیش‌بالینی پیشرفت قابل‌توجهی داشته است. میکروروبات‌ها / روبات‌های بیوهیبرید که ترکیبی از اجزای زیستی (مثلاً کپسول‌های نیش زدن شبیه عروس دریایی) و ذرات مصنوعی هستند، در آزمایش‌های آزمایشگاهی برای انتقال دارو به بافت‌های عمیق استفاده شده‌اند. هدایت آنها با میدان‌های مغناطیسی و نشانه‌های خارجی انجام می‌شود. بازار جهانی نانوروبات‌های پزشکی در سال ۲۰۲۴ حدود 10 /9 میلیارد دلار بوده و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۰ به حدود 45 /20 میلیارد دلار با نرخ رشد مرکب سالانه حدود 4 /15 درصد برسد. آمریکای شمالی با سهم بیش از ۴۰ درصد از درآمد، پیشتاز است. آسیا-اقیانوسیه (چین، ژاپن، کره جنوبی) با سرعتی بالا، به‌ویژه در زمینه‌های انتقال دارو، تشخیص و... در حال رشد است. برای کاربردهای ساده‌تر مانند انتقال دارو به تومورها و تشخیص، احتمالاً استفاده گسترده‌تر در اواخر دهه ۲۰۲۰ تا اوایل دهه ۲۰۳۰ ممکن خواهد شد. برخی کاربردها مانند ابزارهای آزمایشگاهی و تشخیصی نزدیک‌تر هستند. کاربردهای پیچیده‌تر و پرخطرتر، مانند نانوروبات‌های کاشته‌شده در مغز، ترمیم‌های گسترده جراحی یا افزایش طول عمر کامل با کمک نانوروباتیک، احتمالاً تا اواسط قرن (2050-2035) عملی خواهند شد، مگر اینکه پیشرفت‌های چشمگیری رخ دهد.

واقعیت افزوده و واقعیت مجازی پیشرفته و متاورس

واقعیت افزوده (AR)، واقعیت مجازی (VR)، واقعیت ترکیبی (MR) و پلت‌فرم‌های گسترده‌تر متاورس ازجمله نوآوری‌های برجسته در «جبهه دیجیتال» هستند. این فناوری‌ها وعده ایجاد محیط‌های آکنده و متصل برای کار، آموزش، سرگرمی و تعاملات اجتماعی را می‌دهند و مرز بین دنیای فیزیکی و دیجیتال را کمرنگ می‌کنند. تا سال ۲۰۲۲، ارزش بازار جهانی واقعیت مجازی حدود 96 /59 میلیارد دلار بوده و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۰ به 36 /435 میلیارد دلار با نرخ رشد مرکب سالانه حدود 5 /27 درصد برسد. بازار ترکیبی AR و VR در سال ۲۰۲۴ حدود 8 /59 میلیارد دلار بوده و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۰ به 9 /200 میلیارد دلار افزایش یابد. بخش‌های اصلی محرک رشد: بازی، سرگرمی، آموزش، خرده‌فروشی و مراقبت‌های بهداشتی است. بازار واقعیت افزوده به‌تنهایی در سال ۲۰۲۴ حدود 65 /83 میلیارد دلار بوده و انتظار می‌رود از سال ۲۰۲۵ تا ۲۰۳۰ با نرخ رشد 9 /37 درصد به حدود ۶۰۰ میلیارد دلار برسد. بخش نرم‌افزار AR /VR نیز رشد زیادی خواهد داشت؛ ارزش آن در سال ۲۰۲۴ حدود 74 /38 میلیارد دلار بوده و پیش‌بینی می‌شود تا سال ۲۰۳۴ به 99 /220 میلیارد دلار با نرخ رشد مرکب سالانه حدود ۱۹ درصد برسد. محیط‌های یادگیری مبتنی بر متاورس به‌سرعت در حال گسترش هستند. بازار «متاورس در آموزش» از چند میلیارد دلار کنونی به ده‌ها یا حتی صدها میلیارد در آینده نزدیک خواهد رسید. برای مثال، پیش‌بینی شده این بازار حدود 66 /10 میلیارد دلار در سال ۲۰۲۵ و تا 56 /176میلیارد دلار در سال ۲۰۳۴ رشد کند. انتظار می‌رود استفاده گسترده‌تر AR /VR ابتدا در حوزه‌های کسب‌وکار، آموزش، مراقبت‌های بهداشتی و کار از راه دور رخ دهد، قبل از اینکه به تسلط کامل مصرف‌کننده برسد. کاربردها در آموزش، شبیه‌سازی، همکاری از راه دور و برنامه‌ریزی جراحی سریع‌تر به بهره‌برداری خواهند رسید. طراحی، راحتی و یکپارچگی عینک‌های هوشمند بهبود خواهد یافت؛ احتمالاً تا اواخر دهه ۲۰۲۰ دستگاه‌هایی عرضه می‌شوند که هم شیک، هم مقرون‌به‌صرفه و هم برای استفاده روزمره (هدایت مسیر، اطلاعات روی نمایش، کارهای بدون دست) مفید باشند. پلت‌فرم‌های متاورس به‌تدریج تکامل خواهند یافت، به‌ویژه در آموزش و کاربردهای حرفه‌ای، بین سال‌های ۲۰۲۸ تا ۲۰۳۵، با تکمیل زیرساخت‌ها (فضای ابری، 5G  / 6G، قدرت پردازش، مقررات و محتوا).

کشاورزی هوشمند عمودی و هیدروپونیک

کشاورزی عمودی و هیدروپونیک از نوآورانه‌ترین روش‌ها در تولید غذا هستند؛ پرورش محصولات بدون خاک، اغلب در محیط‌های بسته و در طبقات روی هم. وقتی این روش‌ها با فناوری هوشمند (هوش مصنوعی، اینترنت اشیا، روباتیک، نورپردازی پیشرفته) ترکیب شوند، مفهوم «کشاورزی عمودی هوشمند» شکل می‌گیرد. این رویکرد وعده استفاده کمتر از زمین، آب و مواد شیمیایی و ارائه غذای تازه‌تر نزدیک به مصرف‌کننده را می‌دهد.

مزایا و برتری‌ها

صرفه‌جویی در آب: مزارع عمودی /هیدروپونیک هوشمند می‌توانند تا ۹۰ درصد آب کمتری نسبت به کشاورزی سنتی مصرف کنند.

استقلال از زمین و مقاومت در برابر تغییرات اقلیمی: این مزارع که داخل ساختمان یا در طبقات هستند، کمتر تحت تاثیر آب‌وهوا، خشکسالی یا شرایط شدید قرار می‌گیرند و برای مناطقی با زمین قابل کشت محدود مناسب‌اند.

تولید مداوم، تازه بودن و امنیت غذایی: برداشت محصول به‌صورت پیوسته امکان‌پذیر است، زنجیره تامین کوتاه‌تر است و محصولات تازه‌تر در شهرها در دسترس خواهند بود.

روندها و نوآوری‌های تکنولوژیک

هیدروپونیک غالب است: در بسیاری از کشاورزی‌های عمودی، هیدروپونیک سازوکار اصلی رشد است (تامین مواد مغذی از طریق آب بدون خاک). تقریباً ۴۰ تا ۵۰ درصد از مزارع عمودی از این روش استفاده می‌کنند.

هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و اینترنت اشیا برای بهینه‌سازی عملکرد: سیستم‌های هوشمند به‌طور لحظه‌ای نور، غلظت مواد مغذی، pH و جریان هوا /آب را تنظیم می‌کنند. حسگرها و تحلیل داده‌ها ضایعات را کاهش و عملکرد را افزایش می‌دهند.

نورپردازی ال‌ئی‌دی و کنترل اقلیم: نورهای کم‌مصرف که طیف نوری را بر اساس مرحله رشد گیاه تنظیم می‌کنند و سیستم‌های حلقه بسته برای کنترل دما، رطوبت، ‌دی‌اکسید کربن و... ازجمله نوآوری‌های مهم هستند.

مزارع مدولار، کانتینری و پشت‌بامی: کشاورزی را به مصرف‌کننده نزدیک‌تر می‌کند، حمل‌ونقل را کاهش می‌دهد و از فضاهای شهری یا بی‌استفاده بهره می‌برد.

در سال ۲۰۲۴، ارزش بازار جهانی کشاورزی عمودی حدود 15 /8 میلیارد دلار برآورد شده و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۰ به حدود 95 /24 میلیارد دلار با نرخ رشد مرکب سالانه حدود 9 /20 درصد برسد. در بلندمدت (میانه دهه   ۲۰۳۰ تا 2040)، کشاورزی عمودی می‌تواند وابستگی به کشاورزی سنتی را در مناطقی با محدودیت زمین و آب کاهش دهد؛ سیستم‌های غذایی محلی‌تر شوند و شاید مزارع عمودی بخشی از زیرساخت شهری شوند.

فناوری‌های بزرگ‌مقیاس جذب کربن

فناوری‌های جذب، استفاده و ذخیره کربن (CCUS) در مقیاس بزرگ به روش‌هایی اطلاق می‌شوند که دی‌اکسید کربن را یا در محل تولید (کارخانه‌ها و نیروگاه‌ها) یا مستقیماً از جو جمع‌آوری کرده و سپس آن را به‌طور دائم ذخیره یا در کاربردهای صنعتی استفاده می‌کنند. این فناوری به طرزی فزاینده برای دستیابی به اهداف جهانی تغییرات اقلیمی، به‌ویژه در بخش‌های سخت کاهش‌پذیر، ضروری تلقی می‌شود.

موارد کاربرد و نمونه‌ها

جذب و ذخیره صنعتی: بخش‌هایی مانند فولاد، سیمان و صنایع شیمیایی تولیدکنندگان پرمصرف دی‌اکسید کربن هستند؛ CCS در این صنایع یکی از معدود گزینه‌های قابل‌اتکا برای کاهش انتشار  ‌دی‌اکسید کربن است.

BECCS (بیوانرژی + CCS): استفاده از بیوانرژی (سوزاندن زیست‌توده) و جذب انتشار آن یا ذخیره  ‌دی‌اکسیدکربن حاصل از تولید بیوفیول، که می‌تواند انتشار منفی ایجاد کند. مطالعات نشان می‌دهند BECCS در ترکیب با تولید هیدروژن یا تولید همزمان مواد شیمیایی می‌تواند به‌صرفه‌تر شود.

جذب مستقیم از هوا (DAC): اگرچه هنوز نسبت به کل انتشارها کوچک است، اما کارخانه‌های DAC در حال ظهور هستند و برخی تاسیسات برای تولید محدود در حال کار هستند و برنامه‌هایی برای توسعه بزرگ‌تر وجود دارد.

سیاست و مراکز جغرافیایی: مناطقی با ذخیره‌سازی زمین‌شناسی مناسب (میدان‌های نفت /گاز خالی، سفره‌های آب شور)، مقررات حمایتی و مشوق‌ها (اعتبارهای مالیاتی، قیمت‌گذاری کربن) پیشتاز هستند. انتظار می‌رود آمریکای شمالی و اروپا سهم بزرگی از ظرفیت جدید تا سال ۲۰۳۰ ارائه دهند.

تا اوایل سال ۲۰۲۵، حدود ۵۰ میلیون تن دی‌اکسید کربن در سال از طریق تاسیسات CCUS عملیاتی در سراسر جهان جذب و ذخیره می‌شود. گزارش‌ها نشان می‌دهند حدود ۶۵ تاسیسات عملیاتی CCS با ظرفیت ترکیبی حدود 38 /57 میلیون تن در سال وجود دارد، به‌علاوه ۴۲ تاسیسات در حال ساخت (4 /44 میلیون تن در سال) و صدها پروژه دیگر در مراحل توسعه پیشرفته و اولیه، که پیش‌بینی می‌شود ظرفیت اضافی ۲۰۰ تا ۳۰۰ میلیون تن در سال یا بیشتر ایجاد شود. بر اساس پروژه‌های فعلی، تا سال ۲۰۳۰ ظرفیت جذب دی‌اکسید کربن به حدود ۴۳۰ میلیون تن در سال افزایش خواهد یافت و ظرفیت ذخیره‌سازی، درصورتی‌که پروژه‌ها به پیشرفت خود ادامه دهند، حتی بیشتر (۶۷۰ میلیون تن در سال) خواهد بود.

طبق گزارش IDTechEx، ظرفیت جذب جهانی CCUS می‌تواند تا سال ۲۰۴۵ به حدود 5 /2 گیگاتن در سال برسد و نرخ رشد مرکب سالانه آن بین سال‌های ۲۰۲۵ تا ۲۰۴۵ حدود 5 /18 درصد خواهد بود. ازنظر بخش‌ها، جذب از منابع نقطه‌ای در سال‌های اولیه غالب خواهد بود (صنعت و نیروگاه‌ها)، و فناوری جذب مستقیم از هوا (DAC)  در سال‌های بعد اهمیت بیشتری پیدا خواهد کرد. همچنین هیدروژن آبی، آمونیاک و BECCS از حوزه‌های اصلی رشد شناخته شده‌اند. سرمایه‌گذاری در حال افزایش است؛ در پنج سال آینده، پیش‌بینی می‌شود سرمایه‌گذاری تجمعی در CCS حدود ۸۰ میلیارد دلار باشد.