Nanomedycyna, nanobiome-chanika, sieci bezprzewodowe i systemy bezpieczeństwa należą, zdaniem magazynu Technology Review, do najbardziej obiecujących technologii przyszłości.

W raporcie "10 Emerging Technologies" ("10 wschodzących technologii"), opracowanym w tym roku przez magazyn Technology Review, znalazły się przede wszystkim rozwiązania z dziedziny biotechnologii, obrazowania wyników badań i łączności bezprzewodowej. Za technologie, które w niedalekiej przyszłości będą miały największe znaczenie dla człowieka, autorzy raportu uznali: interaktomikę porównawczą, nanomedycynę, epigenetykę, kognitywne radio, reprogramowanie komórkowe, obrazowanie tensora dyfuzji, uniwersalne uwierzytelnienie, nanobiomechanikę, wszechobecną bezprzewodowość i elastyczny krzem. Wykorzystanie najnowszych wyników badań w tych dziedzinach ma w znaczący sposób wpłynąć na rozwój cywilizacyjny ludzkości, działalność gospodarczą, usługi medyczne, funkcjonowanie sektora publicznego, produkcję urządzeń codziennego użytku, czy nawet na relacje kulturowe w wysoko rozwiniętych społeczeństwach.

Interaktomika porównawcza - Comparative interactomics

Ta dziedzina wiedzy zajmuje się badaniem relacji i reakcji pomiędzy opisywanymi na gruncie biologii i medycyny tzw. omami (genom, proteom, metabolom itp.) u różnych gatunków organizmów żywych. Interaktom to w języku biologii systemowej złożona mapa wszystkich interakcji między genami, RNA, metabolitami i proteinami. Jej znajomość daje szansę na lepsze zrozumienie sposobów działania leków, a tym samym np. na uniknięcie ubocznych skutków ich stosowania. To z kolei może służyć wynajdowaniu nowych, skuteczniejszych lekarstw, a także ulepszaniu już istniejących. Możliwość modelowania skutków działania leków przed ich użyciem, w tym m.in. ich toksycznego oddziaływania na organizm, pozwoli na zaprzestanie testów laboratoryjnych na zwierzętach.

Nanomedycyna - Nanomedicine

Już od wielu lat mówi się o możliwościach wprowadzania do organizmu ludzkiego superminiaturowych urządzeń, które będą dokładnie, precyzyjnie dawkować lekarstwo (bezpośrednio do chorej komórki) lub naprawiać uszkodzenia wewnętrznych organów bez potrzeby robienia operacji. Dzisiaj już naukowcy potrafią projektować nanocząsteczki, które mogą poruszać się w obrębie całego organizmu, bez problemu pokonując wiele barier (np. przenikając przez ściany naczyń krwionośnych). Przewiduje się, że użycie pierwszych nanocząstek w terapii będzie miało miejsce jeszcze w tym roku. Na początek zostaną zastosowane przede wszystkim do zwalczania nowotworów. Potem ich wykorzystanie może być rozszerzone na leczenie każdej niemalże choroby.

Epigenetyka - Epigenetics

Ma pozwolić m.in. ma opracowanie testów diagnozujących bardzo dokładnie nowotwór. Będzie się to odbywało przez porównywanie tysięcy genów ze zdrowych i chorych komórek, zidentyfikowanie zachodzących w nich zmian i ustalenie na tej podstawie konkretnego rodzaju choroby. Dzięki temu możliwe będzie prowadzenie od początku bardzo precyzyjnej terapii. Epigenetyka jest jedną z wielu dziedzin genetyki. Sekwencjonowanie genu ludzkiego nie stanowi ostatniego kroku na drodze do pełnego poznania genetycznych uwarunkowań życia człowieka. Naukowcy muszą określić między innymi, które z dwudziestu tysięcy ludzkich genów są aktywne w konkretnej komórce w określonym czasie. Ich chemicznymi interakcjami zajmuje się właśnie epigenetyka.

Kognitywne radio - Cognitive radio

Już teraz coraz trudniej jest o wolne pasmo częstotliwości w sieciach radiowych, a w przyszłości sytuacja jeszcze się pogorszy. Urządzeń bezprzewodowych będzie wciąż przybywać. Oprócz telefonów komórkowych i laptopów pojawią się sensory monitorujące niemalże wszystkie możliwe parametry we wszelkich możliwych miejscach (od temperatury w biurze, przez ciśnienie gazu w rurach, po wilgotność powietrza na ulicy), metki RFID czy tzw. inteligentne urządzenia domowe. Co zrobić, żeby mimo czekającego nas tłoku w eterze, znaleźć dla wszystkich miejsce, żeby jeden użytkownik nie musiał się logować do sieci kosztem odebrania pasma innemu? Kognitywne radia mają być urządzeniami, które same będą szukały wolnych w danej chwili częstotliwości i wybierały optymalne dla własnych potrzeb. Urządzenia te będą potrafiły także "negocjować" między sobą zajęcie konkretnego kanału. "Negocjacje" te mają się odbywać według reguł znanych z teorii gier.

Reprogramowanie komórkowe - Nuclear reprogramming

Z wykorzystaniem komórek macierzystych związanych jest zarówno wiele nadziei, jak i obaw. Ich zastosowanie w terapii może przysłużyć się znalezieniu skutecznego lekarstwa na wiele chorób, ale budzi też wiele dyskusji i kontrowersji natury etycznej. Żeby zaradzić dylematom etycznej natury, naukowcy próbują znaleźć sposób na pozyskiwanie komórek macierzystych inaczej niż z ludzkich embrionów, np. poprzez produkcję sklonowanych komórek, które mają cechy komórek macierzystych, ale nie pochodzą z embrionu. Próbuje się "zmusić" dorosłą komórkę dawcy do wyprodukowania proteiny nanog, która znajduje się tylko w komórkach macierzystych embrionów, zanim ich jądro zamieni się w jajo. Jest to właśnie proces reprogramowania komórkowego.

Obrazowanie tensora dyfuzji - Diffusion tensor imaging

Nawet tak bardzo zaawansowane metody badania mózgu jak rezonans magnetyczny nie pozwalają na uzyskanie wielu istotnych informacji o funkcjonowaniu mózgu. Wyniki tych badań nie wnoszą w wielu przypadkach niczego nowego do wiedzy na temat chorób mózgu. Potrzebne są nowe, bardziej dokładne sposoby skanowania neuroanatomicznego. Duże nadzieje wiązane są z nową odmianą rezonansu magnetycznego opartą na obserwowaniu ruchu cząsteczek wody w mózgu, czyli właśnie obrazowaniem tensora dyfuzji. Metoda ta ma pozwolić na znalezienie nowych, nieznanych jeszcze przyczyn wielu chorób mózgu związanych z tzw. aksonami, czyli cienkimi pasami neuronów przenoszącymi sygnały elektryczne i tworzącymi białą materię mózgu. Dzięki nowej metodzie można po raz pierwszy zobaczyć strukturę połączeń włókien nerwowych łączących różne obszary mózgu.

Uniwersalne uwierzytelnienie - Universal authentication

Problem bezpieczeństwa staje się fundamentalny dla dalszego funkcjonowania Internetu. Kryzys zaufania do kontaktów przez sieć może mieć bardzo negatywne skutki dla wielu obszarów funkcjonowania współczesnej gospodarki, kultury, wymiany informacji itp. Trwają więc usilne prace nad stworzeniem skutecznych, wiarygodnych systemów zabezpieczeń i bezbłędnego uwierzytelniania użytkowników sieci. Rozwiązaniem problemu może być znalezienie sposobu na bezpieczne przenoszenie się z miejsca na miejsce w całej sieci po uwierzytelnieniu się tylko raz, przy pierwszym logowaniu. Rozwiązanie takie musi zapewniać zarówno ochronę prywatności indywidualnych użytkowników, jak i zabezpieczać interesy działających przez sieć firm.

Nanobiomechanika - Nanobiomechanics

Jeżeli potraktować organizm ludzki jako mechanizm, jak maszynę (a nie jest to podejście typowe tylko dla przedstawicieli nauk przyrodniczych, zdarza się tak patrzeć na człowieka również i filozofom), to można badać relacje zachodzące między jego poszczególnymi elementami (narządami, tkankami czy komórkami). Z punktu widzenia współczesnej medycyny istotna okazuje się również wiedza o siłach (czy też mikrosiłach) działających wewnątrz pojedynczych komórek. Wiadomo bowiem, że niektóre choroby powodują zmiany fizyczne w konkretnych, pojedynczych komórkach lub są ich wynikiem (np. niszczenie komórek krwi przez pasożyty odkleszczowe). Znajomość rozkładu sił działających w komórkach i efektów ich działania ma pomóc w bardziej precyzyjnym odróżnianiu komórek zdrowych od chorych.

Przenikająca wszystko bezprzewodowość - Pervasive wireless

Sieci bezprzewodowe będą coraz bardziej wszechobecne w życiu człowieka. Coraz więcej urządzeń będzie funkcjonować przy wykorzystaniu fal radiowych. Na razie każdy ich rodzaj działa osobno, niezależnie od innych. Prowadzone są już jednak prace nad stworzeniem technologii, która będzie umożliwiała komunikowanie się wszystkich urządzeń między sobą - telefonów komórkowych z czujnikami w domu, metek RFID z laptopami, laptopów z telefonami komórkowymi itp. Tylko wtedy wiele dzisiejszych gadżetów może stać się naprawdę użytecznych. W przyszłości będzie istniała także potrzeba tworzenia ad hoc łączących się ze sobą podsieci. Istotne dla zapewnienia warunków ku temu jest przede wszystkim ustalenie wspólnych dla wszystkich urządzeń bezprzewodowych standardów komunikacji.

Elastyczny krzem - Stretchable silicon

Elastyczny ekran, który będzie można zwinąć jak gazetę i schować do torby, wcale nie musi być marzeniem z gatunku science fiction. Takie urządzenia pojawią się zapewne już niedługo dzięki możliwości wykonania elastycznych obwodów elektronicznych z organicznych półprzewodników. Wadą tych układów jest jednak to, że są zbyt wolne i nie nadają się do bardziej zaawansowanych zastosowań. Żeby uzyskać potrzebną wydajność i przepustowość, trzeba będzie nadal stosować płytki z półprzewodnikami krzemowymi. Naukowcy pracują nad nadaniem im odpowiedniej elastyczności. Naklejają cienkie paski krzemu na elastyczny materiał, żeby można było wykorzystać je do budowania elastycznych obwodów.

Gdy to się uda, będziemy mogli na przykład nosić ubrania z "wszytymi" urządzeniami komputerowymi.

<hr>Dyskusji nad technologiami przyszłości zaprezentowanymi w raporcie "10 Emerging Technologies" będzie poświęcona konferencja organizowana w Massachusetts Institute of Technology w dniach 27-28 września br. ( Więcej informacji o programie na stronach:http://www.technologyreview.com/events/tretc/index.aspx ).