8 verrassende technologische doorbraken

  • Gewassen kunnen nu bestoven worden door drone-‘bijen’
  • Supersnelle Zweedse camera maakt foto’s van brandende moleculen
  • Onderzoekers kweken menselijke stamcellen in een varkensfoetus
  • Nieuwe zonnecel dubbel zo efficiënt doordat het meer lichtkleuren opneemt
  • Wetenschappers ontwikkelen explosieven-detecterende spinazie
  • Nieuwe AR-headset stelt brandweerlieden in staat om door rook te kijken
  • Een zelfvliegende Boeing 737
  • Wetenschappers ontwikkelen zelfhelende mobiele schermen

Veel nieuwe technologieën doen denken aan sciencefictionverhalen. In dit artikel praten we over verschillende baanbrekende ontwikkelingen, waaronder drone-‘bijen’ die planten kunnen bestuiven, het kweken van menselijke organen in varkens, zelfvliegende 737’s en spinazie waarmee je explosieven kunt detecteren.

1. Gewassen kunnen nu bestoven worden bestoven door drone-‘bijen’

Het gaat niet goed met de honingbij. Het instorten van de bijenkolonies, ook wel colony collapse genoemd, leidt tot snel krimpende bijenvolken. Bijen zijn essentieel voor de bestuiving van bloemen en planten. Wanneer een bij op een bloem landt om nectar te verzamelen voor het produceren van honing, blijft er stuifmeel aan het lijfje plakken, dat vervolgens verspreid wordt naar andere bloemen waar de bij op landt. De kritieke rol die bijen spelen in de bestuiving van onze gewassen wordt door de toenemende colony collapse ernstig bedreigd. Zonder bijen hebben we straks ook onze dagelijkse porties groenten en fruit niet meer.

Onderzoekers in Japan hebben hier echter mogelijk een oplossing voor gevonden. Eijiro Miyako, een chemicus aan het National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), creëerde een gel die jarenlang kleverig blijft. Door een minuscule drone met paardenhaar en deze gel te bedekken, werd een bijen-achtige pollenoverdracht van bloem tot bloem mogelijk. Dit prototype wordt nog wel door een mens bestuurd, maar de snelle ontwikkelingen in de zwermtechnologie maken het binnenkort mogelijk om duizenden van deze kleine bots autonoom te laten laten vliegen. Zo kunnen zij de rol van de echte bijen overnemen totdat wereldwijd het aantal bijenvolken hopelijk weer toeneemt.

Zwarte en gele drones zweven boven planten in een kas
Eijiro Miyako, een chemicus aan het National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), creëerde een gel die jarenlang kleverig blijft.

2. Supersnelle Zweedse camera maakt foto’s van brandende moleculen

Om verbrandingsmotoren – de motoren die je in de meeste auto’s en vrachtwagens tegenkomt – efficiënter te maken, hebben wetenschappers en ingenieurs exacte afbeeldingen nodig van hoe de brandstof en zuurstof zich met elkaar vermengen en met behulp van de vonken uit een bougie ontploffen. Dat klinkt misschien simpel, maar de snelheden waarmee deze reacties plaatsvinden liggen vele malen hoger dan wat zelfs de beste camera’s tot voor kort konden vastleggen.

Andreas Ehn en Elias Kristensson van de universiteit van Zweden hebben onlangs een camera ontwikkeld met de naam Frequency Recognition Algorithm for Multiple Exposures, of FRAME. Door algoritmen te gebruiken om tijdreeksen vast te leggen – in plaats van afzonderlijke foto’s, zoals bij hogesnelheidsfotografie gebruikelijk is – kunnen de researchers deze supersnelle reacties met FRAME op het moleculaire niveau reconstrueren. Zo kunnen ze de verbranding volgen en inefficiënties visualiseren. FRAME is in staat om vijf biljoen afbeeldingen per seconde vast te leggen waardoor research op alle mogelijke vlakken gerevolutioneerd kan worden. Denk bijvoorbeeld aan onderzoek naar de menselijke hersenen, plasma en allerlei soorten chemische reacties. “Explosies, plasmaflitsen, turbulente verbranding, hersenactiviteit bij dieren en chemische reacties – we kunnen dit soort extreem snelle en korte processen nu vastleggen,” meldt Kristensson.

3. Onderzoekers kweken menselijke stamcellen in een varkensfoetus

Deze titel heeft wel wat weg van de verhaallijn van een horrorfilm, maar de ontwikkelingen in de stamceltherapie zijn van kritiek belang voor het redden van mensenlevens. Wachtend op een niertransplantatie overlijden er in de VS elke dag dertien mensen. Dit betekent dat bijna 5.000 mensen op de wachtlijst hun donororgaan niet op tijd krijgen. 3D-printtechnologie is een veelbelovende potentiële oplossing, maar onderzoekers nemen ook andere, radicalere mogelijkheden in overweging.

Pluripotente stamcellen zijn ongedifferentieerd; ze wachten eigenlijk op een signaal dat aangeeft wat ze moeten worden. Ze zijn zeer waardevol omdat ze worden wat artsen hen opdragen: hersenweefsel, hartweefsel, een nieuwe nier, de mogelijkheden zijn eindeloos. Medische onderzoekers willen deze capaciteit gebruiken om organen te kweken voor transplantatie doeleinden. De techniek werkt het best als soorten aan elkaar verwant zijn, omdat de overdracht van signalen tussen de cellen op de juiste manier moet verlopen. Qua fysiologie en grootte lijkt een varken veel op een mens en zou daarom een logische keuze zijn voor het kweken van menselijke organen.

Een team van internationale onderzoekers heeft menselijke stamcellen met succes in een varkensfoetus geïmplanteerd, en ongeveer één op 100.000 varkenscellen wordt nu in de menselijke equivalent omgezet. Als ze erin slagen om dit aantal te verhogen, kunnen ze het lichaam van een patiënt laten ‘denken’ dat het zijn eigen cellen zijn, waardoor afstoting voorkomen kan worden.

4. Nieuwe zonnecel dubbel zo efficiënt doordat het meer lichtkleuren opneemt

Hernieuwbare energie is de toekomst, maar wat een grootschalige implementatie van zonne-energie nog in de weg staat, is de behoefte aan efficiëntere zonnepanelen. De huidige panelen geven maar 25% rendement. Matthew Lumb, een wetenschapper aan de George Washington University en het Naval Research Laboratory, kreeg een subsidie ​​van $900.000 van de Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) om een innovatief prototype te ontwikkelen dat de efficiëntie van zonnecellen bijna verdubbelt.

Lumb heeft ontdekt dat je meer energie kunt opvangen door meer licht te absorberen. Door zonnecellen gemaakt van gallium antimonide substraten te voorzien van grotere aantallen conventionele zonnecollectoren, kon hij een zonnepaneel ontwerpen dat meer van het beschikbare spectrum opvangt. “Ons nieuwe apparaat is in staat om de energie vrij te maken die opgeslagen zit in de lange golflengte-fotonen. Deze gaan in conventionele zonnecellen verloren. Dit is een grote stap in de richting van de ontwikkeling van de ultieme multi-junction zonnecel.”

Close-up van een kleine zonnecel die met een pincet vastgepakt wordt
Door zonnecellen gemaakt van gallium antimonide substraten te voorzien van grotere aantallen conventionele zonnecollectoren, kon hij een zonnepaneel ontwerpen dat meer van het beschikbare spectrum opvangt.

5. Wetenschappers ontwikkelen explosieven-detecterende spinazie

Planten zijn verrassend goed in analyseren. Door hun complexe netwerk van wortels, constante opname van lucht en absorptie van grondwater vormen ze het ideale platform voor experimenten met bio- en nanotech. Wetenschappers aan het MIT experimenteren momenteel met microscopisch kleine buisjes gemaakt van koolstof om planten superpowers te geven. En de resultaten zijn verbluffend.

Door deze piepkleine buisjes in gewone spinazieplanten te implanteren, zijn de planten in staat om nitro-aromatica te detecteren, een stof die duidt op de aanwezigheid van explosieven. Zodra de planten deze stof herkennen, geven ze een ultraviolet licht af dat alleen met een speciaal apparaat zichtbaar is. In de nabije toekomst worden de huidige securityscanners op luchthavens misschien wel vervangen door spinazietuintjes. Bovendien heeft ditzelfde team bepaalde planten zo gepimpt dat ze het zenuwgas Sarin kunnen detecteren, hetzelfde gas dat in Syrië in april dit jaar aan tientallen mensen het leven kostte.

 Een persoon houdt met twee handen spinazie vast
In de nabije toekomst worden de huidige securityscanners op luchthavens misschien wel vervangen door spinazietuintjes.

6. Nieuwe AR-headset stelt brandweerlieden in staat om door rook te kijken

Sam Cossman, een ontdekkingsreiziger en filmmaker, heeft onlangs zelf ervaren waar een brandweerman elke dag mee geconfronteerd wordt. Hij stond naast een vulkaan, verblind door rook en gas en doodsbang dat hij in de gesmolten lava zou vallen. Nu hoeven brandweermannen zich over het algemeen geen zorgen te maken over vulkanen, maar toch worden ze regelmatig met rookblindheid geconfronteerd. Als reddingswerkers niet kunnen zien, kunnen ze niet helpen. Maar Cossman heeft daar een oplossing voor ontwikkeld.

Zijn C-Thru headset is uitgerust met een combinatie van traditionele thermische beeldvormingstechnologie, randdetectietechnologie, sensoren voor giftige chemicaliën en een geavanceerd augmented realitysysteem. De headset biedt een fantastisch alternatief voor de huidige thermische beeldvormingsapparatuur die je moet vasthouden. Ook moet je met het gebruik van de huidige apparatuur stilstaan en de thermische camera’s op de plek richten waar beter zicht nodig is. Met de C-Thru headset komen de met augmented reality verrijkte thermische beelden door middel van een intuïtieve interface rechtstreeks in het gezichtsveld van de gebruiker. Hierdoor hebben de reddingswerkers hun handen vrij en kunnen ze veel doelgerichter te werk gaan.

Een brandweerman blust het vuur in een brandende auto
Zijn C-Thru headset is uitgerust met een combinatie van traditionele thermische beeldvormingstechnologie, randdetectietechnologie, sensoren voor giftige chemicaliën en een geavanceerd augmented realitysysteem.

7. Een zelfvliegende Boeing 737

Dat de meeste verkeersongevallen door menselijke fouten veroorzaakt worden, is voor niemand een verrassing. Maar wist je dat dit ook bij vliegtuigcrashes het geval is? Het verbeteren van het al zeer veilige luchtvervoer is een belangrijk doel en de nu alom bekende automatische piloot is daar onderdeel van. Onderzoekers van DARPA (de Amerikaanse Defense Advanced Research Agency) zijn nu klaar om een ​​enorme sprong te maken. Hun nieuwe Aircrew Labor-in-Cockpit Automation System, of ALIAS, heeft aangetoond dat het een 737 veilig – en autonoom – kan laten landen.

In ALIAS komen kunstmatige intelligentie, geavanceerde machine learning en een robotarm bij elkaar om een ​​vliegtuig te besturen. In plaats van het vliegtuig met een zelfvliegend systeem uit te rusten, maakt ALIAS het mogelijk om reguliere vliegtuigen met een geavanceerd systeem te bedienen. ALIAS kan eenvoudig van het ene naar het andere vliegtuigplatform schakelen door de software aan te passen. Met de juiste vliegkennis en sensoren die de instrumentclusters in de cockpit kunnen ‘zien’, heeft de ALIAS robotarm het toestel perfect onder controle en zorgt het voor een soepele landing.

Een blauw-witte Boeing 737 vliegt door de lucht
Maar wist je dat dit ook bij vliegtuigcrashes het geval is? Het verbeteren van het al zeer veilige luchtvervoer is een belangrijk doel en de nu alom bekende automatische piloot is daar onderdeel van.

8. Wetenschappers ontwikkelen zelfhelende mobiele schermen

We hebben allemaal weleens hulpeloos en in shock toegekeken hoe onze dure telefoon met een harde klap op de grond kletterde. Een pijnlijke aangelegenheid. Het kost nu nog handenvol geld om een scherm te laten maken, maar binnenkort behoren dit soort kostbare reparaties wellicht tot het verleden. Wetenschappers aan de Universiteit van Californië, Riverside, hebben uit een ionisch zout namelijk een revolutionair nieuw materiaal ontwikkeld. Het is niet alleen flexibel, rekbaar en sterk, maar het is ook nog eens zelfherstellend.

Door de unieke moleculaire verbindingen van het materiaal trekken de randen of uiteinden van krassen, scheuren en barsten elkaar aan, waardoor het beeldscherm zichzelf in feite langzaam herstelt. En omdat dit nieuwe materiaal elektrisch geleidend is, in tegenstelling tot andere zelfhelende polymeren, is het uitermate geschikt om telefoonschermen van te maken.

Een hand houdt een smartphone vast
Wetenschappers aan de Universiteit van Californië, Riverside, hebben uit een ionisch zout namelijk een revolutionair nieuw materiaal ontwikkeld.
Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Dit blog is geschreven door Richard van Hooijdonk

Trendwatcher, futurist en internationaal topspreker Richard Van Hooijdonk neemt je mee naar een inspirerende toekomst die leven, werken en ondernemen drastisch gaat veranderen.

Alle Lezingen