Bill Gates đã đưa nhận định của mình về danh sách các phát minh có thể thay đổi thế giới trong năm 2019.

1. Sự khéo léo của robot

Người máy đang tự đào tạo nhau để giải quyết thế giới con người. Không thể phủ nhận các robot công nghiệp còn khá vụng về và thiếu sự linh hoạt. Một robot có thể nhặt một linh kiện trong dây chuyền lắp ráp với độ chính xác cao và không hề buồn chán, nhưng để di chuyển vật thể một vài centimet, hay thay thế nó bằng một vật khác, robot sẽ trở nên vụng về, lóng ngóng ngay.

Tuy nhiên, trong khi robot chưa được lập trình để tính toán cách nắm bắt vật thể chỉ bằng nhìn vào nó, cũng như con người, robot có thể học cách tự điều khiển đồ vật thông qua phép thử ảo. Một ví dụ là Dactyl, sản phẩm của tổ chức phi lợi nhuận OpenAI, có thể lật một khối xếp hình đồ chơi bằng các ngón tay của mình. Dactyl có cấu tạo cánh tay robot sẵn có cùng mạng lưới đèn và camera, sử dụng phương thức học tăng cường (reinforcement learning) cho phần mềm mạng thần kinh nhân tạo học cách nắm và xoay khối đồ chơi trong mội trường mô phỏng trước khi cánh tay robot thực hiện ngoài đời thực. Thử nghiệm trên phần mềm này ban đầu là ngẫu nhiên, sau đó được củng cố bởi kết nối tăng dần theo thời gian và tiến gần tới mục tiêu của mình.

Việc chuyển giao kết quả thử nghiệm ảo hóa sang thế giới thật khó khả thi do đặc tính biến đổi của các vật chất khác nhau dẫn tới khó khăn khi mô phỏng. Nhóm OpenAi đã tìm hướng giải quyết bằng cách bổ sung thêm tính ngẫu nhiên cho thí nghiệm đào tạo ảo, để robot tiếp cận với độ phức tạp của đời thực.

2. Năng lượng hạt nhân

Nhiều công nghệ mới trong lĩnh vực hạt nhân những năm gần đây đã đạt được động lực tăng trưởng, hứa hẹn bảo đảm một nguồn năng lượng an toàn và rẻ hơn. Trong số đó có lò phản ứng phân hạch thế hệ IV với thiết kế cải tiến; lò phản ứng nhỏ dạng mođun; hay lò phản ứng hợp hạch, công nghệ vốn được coi là không thể triển khai. Các nhà nghiên cứu phát triển lò phản ứng phân hạch thế hệ IV như hãng Terrestial Energy của Canada hay TerraPower của Bill Gates, đã bắt tay vào kết hợp nghiên cứu cùng các đối tác để gia nhập vào lưới điện trong thời hạn những năm 2020.

Lò phản ứng nhỏ dạng môđun thường sản xuất được khoảng 10 megawatt, so với năng suất của một lò phản ứng hạt nhân truyền thống là khoảng 1.000 megawatt. Một số công ty triển khai loại hình này cho biết họ có thể tiết kiệm được nguồn vốn và giảm thiểu nguy cơ gây hại với môi trường hay hao hụt tài chính. Còn về năng lượng hợp hạch, không có nhiều người kỳ vọng vào triển khai thành công trước năm 2030, dù một số công ty nghiên cứu đã bắt đầu thu hút sự quan tâm.

3. Dự báo sinh non bằng công nghệ

Kết quả phân tích mẫu máu đơn giản có thể dự báo được nguy cơ sinh non ở thai phụ. Vật chất gen của con người nằm chủ yếu trong các tế bào. Nhưng một số lượng nhỏ các DNA và RNA được giải phóng từ các tế bào chết dần vẫn di chuyển cho các mạch máu. Với phụ nữ đang mang thai, loại vật chất không tế bào đó là nguồn vô hạn của các axit nucleic trong bào thai, nhau thai và cơ thể người mẹ. Stephen Quake, chuyên gia sinh học tại Đại học Stanford, đã tìm ra phương thức giải quyết cho vấn đề y khoa đau đầu: tỷ lệ sinh non lên tới 1/10.

DNA và RNA tự do có thể cung cấp nhiều thông tin, trước đây được lấy thông qua những biện pháp lấy mẫu tế bào xâm lấn như xét nghiệm sinh thiết khối u hoặc chọc ối thai phụ. Hiện tại đã dễ dàng hơn để phát hiện và thu xếp một lượng nhỏ vật chất gen không tế bào trong máu người, từ đó phát triển các phép thử phát hiện ung thư và xét nghiệm tiền sản cho các bệnh như hội chứng Down. Phép thử cho các bệnh trên dựa trên biến đổi gen của DNA, trong khi RNA là phân tử mang thông tin gen tới bộ phận mô sản xuất protein. Bằng việc theo dõi các RNA tự do trong máu người mẹ, Quake phát hiện ra biến đổi trong biểu hiệu của 7 gen đã được xác định có liên quan tới sinh non. Từ đó, bác sĩ và sản phụ được cảnh báo và triển khai các biện pháp kịp thời nhằm cứu sống trẻ.

Công nghệ đằng sau phép thử máu theo Quake là khá đơn giản, nhanh gọn và giá rẻ hơn 10 USD. Một startup, Akna Dx, đã được xây dựng để thương mại hóa công nghệ này.

4. Thăm dò đường ruột bằng con nhộng

Bệnh đường ruột do môi trường (EED) có thể là một trong những căn bệnh tốn kém nhất mà bạn từng nghe tới. Khá phổ biến ở các quốc gia có mức sống thấp, bệnh gồm các triệu chứng như thành ruột trở nên xốp hơn và rò rỉ dịch vị, hấp thu chất dinh dưỡng kém, dẫn tới hệ quả suy dinh dưỡng, chậm phát triển và không phát triển chiều cao. Nguồn gốc của căn bệnh này không được biết đến, cũng như cách thức ngăn chặn hay điều trị.

Khả năng soi chiếu để phát hiện bệnh EED sẽ giúp các bác sĩ nhận biết thời điểm can thiệp và phương thức. Liệu pháp chữa trị cho trẻ đã có, nhưng chẩn đoán và nghiên cứu bệnh đường ruột ở các bệnh nhân nhỏ tuổi thường bắt buộc gây mê và luồn ống nội soi qua họng. Phương pháp này có chi phí cao, không thuận tiện và khó khả thi ở các vùng EED phổ biến.

Guillermo Tearney, nhà bệnh học và kỹ sư thuộc Bệnh viện Tổng hợp Massachusetts (MGH), đang phát triển các thiết bị siêu nhỏ dùng để phát hiện dấu hiệu EED trong đường ruột và lấy mẫu sinh thiết tế bào. Không giống nội soi, thiết bị này có thể được áp dụng tại cơ sở y tế thông thường. Thiết bị mang hình dạng con nhộng có thể nuốt được của Tearney chứa các ống kính hiển vi siêu nhỏ, được kết nối với dây dẫn linh hoạt cung cấp năng lượng và ánh sáng, đồng thời truyền dẫn hình ảnh về màn hình kiểm soát. Nhân viên y tế có thể dừng thiết bị tại các điểm cần quan sát và kéo ra khi hoàn thành, sau đó thiết bị được tiệt trùng và tái sử dụng. Nó cũng mang các công nghệ chụp ảnh toàn bộ bề mặt hệ tiêu hóa ở độ phân giải của từng tế bào hay tạo ảnh 3D góc cắt với độ sâu vài milimet.

Công nghệ này đã được áp dụng tại một số nơi: MGH đang sử dụng để phát hiện dấu hiệu ung thư thực quản. Đối với EED, đội ngũ của Tearney đã phát triển phiên bản nhỏ hơn dành cho trẻ sơ sinh không thể nuốt con nhộng.

5. Vacxin cho ung thư