این افراد در شانزدهمین مراسم تجلیل از نوآوران جوان دانشگاه MIT جالب توجه و ستودنی بودند. آنها فردی کنجکاو، مصر، الهام‌بخش و الهام گیرنده هستند. مهم نیست که آنها در حال پیگیری پیشرفت‌های پزشکی، فناوری‌های تغییر شکل انرژی، ساخت رایانه‌های سودمندتر و یا مهندسی دستگاه‌های جالب‌ الکترونیکی هستند و صرف نظر از اینکه آنها استارت‌آپ‌ها را رهبری می‌کنند، در شرکت‌های بزرگ کار می‌کنند و یا در آزمایشگاه دانشگاه‌ها پژوهش می‌کنند؛ همه آنها آماده هستند تا رهبری زمینه خود را به دست بگیرند.

برترین نوآوران جوان در سال ۲۰۱۶

این مخترعین و نوآوران جوان در حال ایجاد کالاها و فناوری‌های آینده هستند، از یک نوار چرمی هوشمند دور کلاه تا فناوری حافظه آینده. بخش نخست این مقاله را از اینجا بخوانید.

Wei Gao: ساخت نوار چرمی هوشمند برای نظارت بر سلامتی

Wei Gao، دانشگاه کالیفرنیا برکلی

«من در یک روستای کوچک در Xuzhou، چین بزرگ شدم. وقتی که بچه بودم، بسیاری از افراد اطراف من به علت بیماری‌های گوناگون فوت می‌شدند. بسیاری از مردم نمی‌دانند که مشکلی وجود دارد و زمانی متوجه می‌شوندکه دیگر خیلی دیر است. من فکر می‌کردم در آینده باید یک دستگاه الکترونیکی پوشیدنی برای نظارت بر سلامتی طراحی کنم تا قبل از اینکه دیر شود به ما بگویید چه اتفاقی در حال وقوع و چه چیزی اشتباه است».

بدن ما تمام وقت در حال تولید داده است. در حال حاضر بسیاری از دستگاه‌های پوشیدنی همچون ساعت اپل و فیت بیت برای نظارت بر سلامتی وجود دارد اما آنها عمدتاً فعالیت‌های فیزیکی و یا علائم حیاتی را ردیابی می‌کنند. آنها اطلاعاتی در سطح مولکولی فراهم نمی‌کنند.

Gao یک نوار چرمی ساخته که ترکیبی از حسگرها با پردازنده‍‌های الکترونیکی و یک فرستنده بلوتوث روی یک برد مدار چاپی قابل انعطاف است. اگر شما نوار را بپوشید، آن به صورت بی‌سیم اطلاعات مربوط به آنچه که در عرق شما وجود دارد را به یک برنامه روی تلفن همراه ارسال می‌کند.

دستگاه Gao دارای حسگرهایی است که تحت تأثیر مواد شیمیایی از جمله گلوکز و لاکتات قرار می‌گیرد و این مواد شیمیایی موجب یک تغییر قابل تشخیص در جریان الکتریکی حسگرها می‌شود. حسگرهای دیگر در پاسخ به سدیم یا پتاسیم تغییر ولتاژ می‌دهند. علاوه براین دستگاه شامل حسگرهایی است که می‌توانند فلزات سمی سنگین دفع شده در عرق را تشخیص دهند.

چالش اصلی موجود این است که بفهمیم چگونه این اندازه‌گیری با تغییرات معنی‌دار در سلامت مطابقت دارد. پس Gao در حال حاضر با فیزیولوژیست‌های ورزشی در مطالعات بالینی کار می‌کند تا این ارتباط را که نشان دهنده وجود مشکل است را درک کنند.

Desmond Loke: ساخت بهترین نوع حافظه

Desmond Loke، دانشگاه فناوری و طراحی سنگاپور

طراحان رایانه تمایل زیادی به یک فناوری حافظه فراگیر دارند؛ حافظه‌ای که ترکیبی از RAM و فلش باشد. RAM یک حافظه سریع اما گران قیمت و فرار است و این به معنی نیاز به یک منبع انرژی برای حفظ اطلاعات ذخیره شده است و فلش که غیر فرار اما نسبتاً کند است.

ضرورت قانون مور که برای مدت طولانی بر افزایش تعداد ترانزیستورهای سیلیکونی حاکم بود به مرور زمان به پایان رسید. پس اگر نتوانیم تعداد ترانزیستورهای بیشتری بر روی یک تراشه RAM قرار دهیم، نیاز داریم تا یک فناوری جدید ارزان، سریع و غیر فرار پیدا کنیم که بتواند مقادیر بسیار زیادی داده را ذخیره کند.

یکی از گزینه‌های امیدوارکننده برای ترکیب RAM و فلش تغییر فاز مواد است. این نوع جدید از حافظه داده‌ها را با قطع و وصل جریان الکتریکی در ترانزیستورها ذخیره نمی‌کند بلکه با تعویض حالت یک نوع ماده به نام شیشه کالگوژناید بین حالت‌های آمورف و کریستالی ذخیره می‌کند. این مواد به طور بالقوه سرعتی همچون RAM دارند و همچون فلش غیر فرار هستند. Desmond Loke و همکارانش از سال ۲۰۱۰ چندین مشکل بحرانی را حل کردند تا آنرا تجاری کنند.

این پژوهشگر سنگاپوری در حال حاضر یک نسخه از این حافظه را ساخته که همان سرعت تراشه‌های RAM و بیشتر مواقع گنجایش ذخیره‌سازی بیشتر از درایوهای فلش دارد.

پژوهشگران برای سال‌ها قادر بودند تا تغییر مواد از حالت کریستال به آمورف را با سرعت حدود ۵۰ نانو ثانیه انجام دهند، در حالی که در تراشه‌های RAM کمتر از یک نانو ثانیه ترانزیستور خاموش یا روشن می‌شود. اما Loke فهمید که با ایجاد تغییری کوچک در مواد می‌توان زمان تغییر حالت را به نصف یک نانو ثانیه کاهش داد. او و همکارانش همچنین اندازه یک بیت سلول‌های حافظه‌ را به تنها چند نانومتر کاهش دادند. او فهمید که چگونه مصرف برق را کاهش و اجازه دهد به سلول‌ها تا در سه بعد انباشته و گنجایش حافظه بیشتر شود.

Kendra Kuhl: ساخت یک راکتور ساده که دی‌اکسیدکربن را به مواد شیمیایی مفید تبدیل می‌کند

Kendra Kuhl،Opus 12

Kendra Kuhl در ایالت مونتانا بزرگ شده و تغییر شکل یخ‌ها در پارک ملی گلیشر را دیده است. او می‌گوید: «ما می‌توانستیم گرم شدن کره زمین را ببینیم. دیدن این مناظر آرزوهای حرفه‌ای مرا تحت تأثیر قرار داد. من دوست داشتم اتم‌ها را با روشی جدید طوری کنار یکدیگر قرار دهم تا به محیط زیست آسیبی نرساند».

این تنها چیزی است که Kuhl امیدوار است از طریق استارت‌آپی (Opus 12) که در سال ۲۰۱۴ تأسیس کرده انجام شود. Opus 12 در حال کار روی یک راکتور است که دی اکسیدکربن منتشر شده از نیروگاه‌ها را به مواد شیمیایی مفید تبدیل می‌کند.

راکتور Kendra Kuhl از نانوذرات کاتالیزور جدید استفاده می‌کند (مربع سیاه در این دو تصویر)

راکتور یک ورودی برای دی‌اکسید کربن و یک خروجی برای مواد شیمیایی دارد

Kuhl در آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، یکی از نمونه‌های اولیه Opus 12 را به نمایش گذاشت. Opus 12 یک راکتور کوچک با یک ورودی برای دی‌اکسید کربن و یک شیر خروجی متصل به یک ابزار است که محصول را تجزیه و تحلیل می‌کند. نکته مهم در فناوری طراحی این راکتور این است که یک خانواده از کاتالیزورها را ترکیب می‌کند. Kuhl در طول تحصیل در دانشگاه استنفورد روی این موضوع کار می‌کرد. د داخل محفظه فلزی راکتور یک الکترود است که از یک غشای کاتالیزوری استفاده می‌کند. آنها در دما و فشار کم و بدون نیاز به مقدار زیادی انرژی به کربن واکنش می‌دهند.

Opus 12 نخستین شرکتی نیست که بر روی تبدیل دی‌اکسیدکربن به مواد شیمیایی مفیدی که به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود، کار می‌کنند. اما کاتالیزورهای بهبود دهنده و طراحی مقیاس‌پذیر راکتور، این شرکت را برجسته کرده است. با این حال این شرکت تا رقابت با تأمین‌کنندگان مواد شیمیایی سنتی فاصله بسیاری دارد. Opus 12 در نظر دارد تا در پایان سال ۲۰۱۷ راکتوری بسازد که می‌تواند چندین کیلوگرم محصول در یک روز تولید کند.

منبع: technologyreview.com