עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016, חלק שני: החומרים הדו-ממדיים שישנו את העולם

עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016, חלק שני: החומרים הדו-ממדיים שישנו את העולם

 

לפני שבוע התחלתי לסקור את דו"ח "עשרת הטכנולוגיות המפציעות של 2016" שהפורום הכלכלי העולמי שחרר לאחרונה. ברשומה האחרונה בנושא כתבתי על שלוש מהטכנולוגיות שבדו"ח: האינטרנט של הננו-דברים, סוללות יעילות יותר שמקדמות אותנו לעולם בו ניהנה משפע של אנרגיית שמש, והביזוריות והאבטחה המוגברת שמאפשרת טכנולוגיית הבלוקצ'יין.

זו הנקודה להזכיר שמדובר עדיין בטכנולוגיות מפציעות – כלומר, אם הן ייכנסו לשימוש נרחב בעשור הקרוב, זו תהיה הפתעה משמחת. יש סיכוי גדול יותר שרק בעוד עשור או שניים נראה את השפעתן המלאה על החברה האנושית. אבל אני חושב שתסכימו איתי אחרי הקריאה שבהחלט שווה לחכות להן.

התכנית המקורית הייתה לסקור בכל רשומה עוד שלוש טכנולוגיות, אבל תוך כדי הכתיבה אני כבר מבחין בבעיה: הנושאים פשוט מרגשים ומעניינים מדי. אני מוצא את עצמי כותב אלף מילים על כל טכנולוגיה, וכדי שהרשומה הנוכחית לא תהיה באורך של כמה אלפי מילים, החלטתי להתמקד לפחות כרגע רק בטכנולוגיה מרתקת נוספת שמוזכרת בדו"ח.

 

טכנולוגיה פורצת-דרך רביעית: חומרים דו-ממדיים

אחד הסיפורים המרגשים ביותר בהיסטוריה האנושית הוא זה של האלומיניום. האלומיניום היה חומר מוערך כל-כך בסוף המאה ה- 19, שנפוליאון השלישי הגיש לאורחיו המכובדים ביותר מטעמים על צלחות אלומיניום. האורחים הפחות מכובדים נאלצו להסתפק בצלחות מזהב. אלא שתוך זמן קצר הומצאה שיטה זולה ויעילה למיצוי האלומיניום מתוך מינרלים. התוצאה הייתה ברורה ומיידית, כפי שמספר מייקל שרמר בספרו נפש השוק. מחיר קילוגרם אלומיניום ירד מ- 1,100 דולרים בסוף המאה ה- 19 ל- 40 סנט בלבד לקראת אמצע המאה העשרים. במילים אחרות, באותו מחיר בו ניתן היה לרכוש קילוגרם אחד של אלומיניום באמצע המאה העשרים, הייתם יכולים לרכוש כמעט שלוש טונות חמישים שנים לפני כן.

אנו חיים את המשמעות המלאה של אותה פריצת דרך טכנולוגית. האתר "שימושים ב-" מפרט את השימושים באלומיניום. מוכנים? הנה רשימה חלקית מאד: אפשר למצוא אלומיניום בידיות הדלתות, במסגרות החלונות, בסכו"ם, בסירים ובמחבתות, בטוסטרים, במקררים, בנדנדות בגינה, במקלות גולף, בפנסי רחוב, בגשרים, בסולמות, במעקים, בכבלים, בצינורות ביוב, בצבע מבודד, בניירות עטיפה, בפחיות שימורים, בפחיות שתייה קלה, במכוניות, במטוסים, ברכבות, ובעוד שפע של מקומות אחרים.

האלומיניום, במילים אחרות, שינה את חיינו. אילו היה אדם מאמצע המאה ה- 19 מזנק קדימה מאה וחמישים שנים בזמן, הוא לא היה מזהה את סגסוגות האלומיניום בהן אנו משתמשים. חומר קל, חזק וזול כל-כך פשוט לא היה קיים בזמנו.

 

פירמידת האלומיניום הטהור שמעטרת את ראש אנדרטת וושינגטון. בסוף המאה ה- 19, האלומיניום היה יקר יותר ומוערך יותר מזהב. היום אפשר למצוא אותו בכל בית ובכל כיס.

פירמידת האלומיניום הטהור שמעטרת את ראש אנדרטת וושינגטון. בסוף המאה ה- 19, האלומיניום היה יקר יותר ומוערך יותר מזהב. היום אפשר למצוא אותו בכל בית ובכל כיס. מקור לתמונה: Mental Floss.

 

סיפורו של האלומיניום מראה לנו כיצד חומרים חדשים יכולים לשנות את העולם ולפתוח מגוון חדש ונרחב של אפשרויות עבור האנושות. הוא גם מראה כיצד טכנולוגיות פורצות-דרך יכולות להשפיע על זמינותם ועלותם של אותם חומרים. לא מוגזם לטעון שהאלומיניום, ביחד עם הפלדה והסיליקון, הם החומרים שעיצבו מחדש את המאה ה- 20.

ובכן, מה יהיו החומרים שיעצבו את פני המאה ה- 21? הפורום הכלכלי העולמי מאמין שהחומרים החדשים הללו יהיו דו-ממדיים. בלשון כותבי הדו"ח, החומרים הללו –

"יגרמו לפלדה ולסיליקון, מיסודות התעשייה של המאה ה- 20, להיראות מגושמים וגסים בהשוואה".

מהם חומרים דו-ממדיים? בהכללה, הם מורכבים משכבה אחת בלבד של אטומים. כל חומר שאנו רואים בעולם מסביבנו מורכב משלד תלת-ממדי של אטומים המחוברים זה לזה בדרכים שונות. השאלה – האם יכול להתקיים חומר המורכב משכבה אחת בלבד של אטומים, ומהן תכונותיו – העסיקה תיאורטיקנים שנים רבות. בשנת 2004 היא נבחנה לראשונה באופן מעשי כאשר שני פיזיקאים – אנדרה גיים וקונסטנטין נובוסלוב – פיתחו שיטה פשוטה עד גיחוך ליצירת שכבות בודדות של אטומי פחמן. השניים הצמידו נייר דבק לפיסת גרפיט – אותו חומר הנמצא בעיפרון שלכם, ומורכב מאטומי פחמן – וקילפו פשוטו-כמשמעו את החומר שכבה אחר שכבה. השכבות שקיבלו מכונות גרפן, ועל הישג זה הם זכו בפרס הנובל בפיזיקה בשנת 2010.

מאז המשיך התחום להתפתח, ופותחו טכניקות מתוחכמות יותר מנייר דבק להפקת גרפן, כך שמחירו ירד וממשיך לרדת באופן דרסטי. כפי שכתב דקסטר ג'ונסון ב- IEEE Spectrum –

"…יש כל סיבה לחשוב שאספקת הגרפן בכל צורותיו עומדת לגדול באופן עצום בשלוש השנים הקרובות, מה שיביא למחיר שירד במהירות."

 בשנים הקרובות עתיד הגרפן להיות זול יותר מסיליקון, וכשיגיע לנקודה זו נוכל לשלב אותו בכל חפץ ועצם בו נחשוק. באופן דומה אפשר לצפות שגם עלות הייצור וההפקה של חומרים דו-ממדיים אחרים תרד עם הזמן.

 

הירידה הצפויה במחיר הגרפן. מקור: חברת גרפניאה.

הירידה הצפויה במחיר הגרפן. מקור: חברת גרפניאה.

 

ולמה ההתרגשות הגדולה?

מסתבר שלחומרים דו-ממדיים יש תכונות שונות מאלו של החומרים התלת-ממדיים. אפשר למצוא את החומרים הדו-ממדיים שנהנים מתכונות הולכת חום והולכה חשמלית משופרות, שניתן ליצור מהם קבלים יעילים יותר או אפילו להצמיד שכבות שונות זו לזו כדי ליצור שבבים שיבצעו פעולות חישוביות, אבל כדברי הפיזיקאי מרקו פוליני לנייצ'ר

"…ללא התחממות, ללא אובדן אנרגיה, וכל הבעיות שאנחנו יודעים עליהן ייעלמו – זו התקווה."

חלק מהמדענים מנסים להשתמש בחומרים הדו-ממדיים ליצירת תאים סולאריים משופרים, למשל, שאמורים להגיע ליעילות תיאורטית של 60 אחוזים – גבוהה פי שניים מהשיא כיום העומד על 32 אחוזים. אחרים משתמשים בהם למיגון, מכיוון שגרפן חזק יותר מכל חומר קיים. ומכיוון שניתן להשתמש בשכבות של חומרים דו-ממדיים להפקת אור באורכי גל שונים, הם צפויים לאפשר לנו ליצור מסכים גמישים כבר בעתיד הנראה לעין.

 

שכבות של חומרים דו-ממדיים המחוברים ביחד ליצירת התקן אחד. מקור: אוניברסיטת מנצ'סטר (ופורסם באתר GizMag).

שכבות של חומרים דו-ממדיים המחוברים ביחד ליצירת התקן אחד. מקור: אוניברסיטת מנצ'סטר (ופורסם באתר GizMag).

 

כחוקר עתידים, החומרים הדו-ממדיים מייצגים עבורי את אחד הקשיים הגדולים ביותר במקצוע, מכיוון שהם מראים כמה קשה לספק תחזית לעתיד הרחוק. איך אפשר לדבר על העתיד, כאשר איננו מודעים אפילו לקיומם של החומרים שירכיבו אותו? הרי לפני תריסר שנים בלבד, מדענים לא היו מודעים כלל לקיומם של החומרים הללו או לאפשרות להפיקם. כפי שאמר זוכה פרס נובל סר אנדרה גיים בראיון ל- CNN

"האינטואיציה הפיזיקלית שלי, שהתפתחה לאורך שלושים השנים האחרונות, אמרה לי שהחומר הזה לא אמור להתקיים. ואם היית שואל 99.9 אחוזים מהמדענים מסביב לעולם, הם היו אומרים שהרעיון של חומר דו-ממדי הוא שטויות, ושגרפן לא אמור להיות קיים."

אף על פי כן, חומרים דו-ממדיים קיימים בהחלט, והם עומדים לשנות את פני העולם. אלו חומרים נוספים נגלה בעשורים הקרובים, שישנו לחלוטין את הדרך בה נחשוב על בנייה, על הפקת אנרגיה, על העברת מידע וחישה וכל אספקט אחר של חיינו? איננו יכולים לדעת. החומרים הדו-ממדיים המעניינים ביותר הם אלו שעדיין לא גילינו אפילו, ושאת תכונותיהם איננו מכירים עדיין. כפי שאמר ג'ונתן קולמן, אחד המדענים המובילים בתחום, בראיון לכתב העת המדעי המוערך נייצ'ר

"החומר הדו-ממדי המרגש ביותר כנראה עדיין לא נוצר."

מכיוון שכך, הנה תחזית פשוטה אך ממצה, שאינה נוגעת בחומרים עצמם אלא בשימושים שנעשה בהם. אם מחירי החומרים הדו-ממדיים ימשיכו לרדת כצפוי, הרי שאנו נגיע לעתיד בו הם ישולבו בכל חפץ ועצם בעולם. חלק מהחפצים ייהנו מ- 'עור' – שכבה דקה שתספק להם תכונות שונות: מקליטת אור שמש, דרך הגנה פיזית ועד למסכי מגע. בחפצים אחרים ישולבו החומרים הדו-ממדיים בתוך החומר המרכיב אותם, כך שיהפכו להיות חסונים יותר, או שיכילו בתוך עצמם חיישנים, אמצעי שידור, או רכיבים חישוביים. נוכל למצוא אפילו חומרים דו-ממדיים בתוך הגוף האנושי, כשבבים וכרכיבי שידור וקליטה.

התחזית הזו עונה לעקרון "האקטיבציה של הכל" עליו כתבתי בבלוג באנגלית. כאשר הטכנולוגיות שלנו מתקדמות, אנו מצליחים להטמיע במכשירים שלנו פעולות משוכללות ומרשימות יותר ויותר, בעלות נמוכה יותר. הסמארטפון, למשל, מייצג אקטיבציה – כלומר, הוספת תכונות – לחפץ בגודל של ארנק. באופן דומה, כל חומר וכל חפץ יזכו בעשורים הקרובים בתכונות נוספות המשרתות את המין האנושי.

 

סיכום

אם התחזית הזו נשמעת לכם אופטימית, אני מסכים בהחלט. היא באמת אופטימית, מכיוון שהיא נוגעת בעתיד הרחוק – בעוד מספר עשורים – ולא בכאן ובעכשיו. אבל ההיסטוריה של הטכנולוגיה מראה לנו שבטווח הארוך התחזיות האופטימיות ביותר הן אלו שקרובות ביותר לאמת – ובדרך כלל גם הן מתגלות כפסימיות מדי.

יש עוד זמן רב עד לאקטיבציה של הכל שתמומש בין היתר בזכות החומרים הדו-ממדיים. עד אז נצטרך לפתור אתגרים שונים: למשל, למצוא דרכים להפיקם ביעילות גבוהה יותר, לייצבם בטמפרטורת ובאוויר החדר, ולהבין האם הם רעילים לגוף האדם או לסביבה. אך בעיות אלו ייפתרו. איך אני יודע? כי אנו פותרים בעיות דומות לאורך מאות השנים האחרונות, בקצב הולך וגובר. זה מה שאנו עושים, כבני-אדם, כחוקרים ומדענים ומהנדסים. ונמשיך בדרך זו, אל העתיד שעומד להיות מופלא יותר, מרגש יותר ובעיקר מוזר יותר מכל מה שאנו מדמיינים כיום.

 


 

מעניין אתכם? רוצים לדעת עוד? הירשמו לבלוג (בצד ימין) וכך תוכלו לקבל התראה כאשר יתפרסם החלק הבא בסדרת "עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016" !

עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016: חלק ראשון

עשר הטכנולוגיות המפציעות של 2016: חלק ראשון

מדי שנה משחרר הפורום הכלכלי העולמי – אחד מגופי המחקר הגדולים והנחשבים ביותר – ניתוח של פריצות-הדרך הטכנולוגיות המבטיחות ביותר לשנה הקרובה. מעבר על הניתוחים מהשנים האחרונות מראה שהם מתרכזים בעיקר בטכנולוגיות שיזכו לתשומת לב ציבורית בשנה הבאה או אחריה, אבל לרוב אינן נכנסות עדיין לשימוש רווח בטווח הקצר. כלומר, פריצות-הדרך עליהן מצביע הפורום מהימנות מספיק כדי שנשתמש בהם כסמן-דרך כללי, אבל יידרשו לפחות חמש שנים, וכנראה יותר, עד שנראה אותן משפיעות באופן ממשי על חיינו.

אז מהן הטכנולוגיות שישנו את חיינו בעוד חמש שנים או יותר? הנה הרשימה של הפורום והפרשנות האישית שלי לכל טכנולוגיה. כשתסיימו לקרוא את הרשימה, תוכלו גם אתם להפוך לכוכבי מסיבות סלון ולספק תחזיות גדולות ומרשימות בנוגע לעתיד. רק זכרו תמיד לציין שמדובר בעוד כמה שנים קדימה!

 

טכנולוגיה פורצת-דרך ראשונה: האינטרנט של הננו-דברים

"המדבר שבכוכב הלכת שלנו אינו למעשה מדבר, אלא גיגאנוסטוטרון, או במילים אחרות מחשב עוצמתי יותר פי טריליון מהמתקן הפרימיטיבי הזה שלך. אבותינו יצרו אותו מהסיבה הפשוטה שכל דבר אחר היה קל מדי עבורם; ביוהרתם הם חשבו להפוך את החול עצמו שמתחת לרגליהם לבעל תבונה."

סטניסלב לם, הקיבריאדה

כאשר כתב סופר המדע הבדיוני סטניסלב לם את סדרת הסיפורים הקצרים שכונסה ביחד בספר אחד – הקיבריאדה – בשנות השישים, הוא הכיר לראשונה לעולם את המונח "אבק חכם". בחזונו של לם, כל גרגר אבק הופך להיות רכיב חישובי הפועל ביחד עם גרגרי אבק אחרים – כלומר, מחשבים אחרים – כך שמדבר שלם יכול להפוך למחשב גדול אחד.

מאז שהתווה לם את הרעיון המקורי לאבק חכם, בחנו אותו גם סופרי מדע בדיוני אחרים כמייקל קריצ'טון וניל סטפנסון, והוא זכה גם למימון ממשי מצד משרד ההגנה בארצות הברית. בזכות אותו מימון הצליחו מדענים ליצור בשנת 2002 התקן הכולל רכיבים חישוביים בסיסיים ומקבל את האנרגיה הדרושה להפעלתו מאור השמש. גודלו של המכשיר? כגודל גרגר אורז ותו לא. אורז חכם. הישג מרשים ללא ספק, אבל רחוק עדיין מחזון האבק החכם.

ההתפתחויות בשנים האחרונות בתחומים רבים ושונים – ובמיוחד בקצירת אנרגיה מהסביבה, באנטנות אלחוטיות וכמובן במזעור חיישנים ורכיבים חישוביים – גורמות לאבק החכם להיראות מיושן. אנו מתחילים ליצור חיישנים קטנים אפילו יותר מגרגרי אבק. החיישנים של השנים הקרובות יגיעו לסדרי-גודל של ננו-מטרים, כלומר מיליארדיות המטר, ויוכלו לקצור אנרגיה מהסביבה כדי להמשיך לתפקד כל הזמן. נמצא אותם בכל לבנה בבניין, על הקירות, בבגדינו ואפילו בתוך גופינו ובאוויר. חלקם יהיו ביולוגים בטבעם – חיידקים שהקוד הגנטי שלהם הונדס מחדש כך שיוכלו לאסוף מידע, לבצע חישובים פשוטים ולדווח על התוצאות. ננו-צינוריות פחמן זעירות שישולבו עם אותם חיידקים יוכלו לשדר את המידע ולתפקד כננו-אנטנות אלחוטיות.

מכיוון שהננו-חיישנים קטנים כל-כך, יש למצוא דרכים זולות לייצר כמות גדולה מהם. למרבה המזל, הננו-חיישנים הביולוגיים – כלומר, חיידקים – זולים בלאו הכי מכיוון שעיקר המאמץ מושקע בתכנון חיידק אחד והינדוסו מחדש. לאחר מכן, אפשר לעודד את החיידק להתרבות וליצור עותקים נוספים של עצמו, כך שעלות הייצור של חיידקים נוספים קרובה לאפס. ומרגע שנגיע לנקודה זו, ניתן יהיה לפזר ננו-חיישנים בכל מקום. גודלם המזערי יוודא שהם יוכלו לאסוף מידע ממיליוני נקודות שונות בגוף האנושי ובסביבתו. כל המידע הזה ייאסף וישודר לרשת המכונה "האינטרנט של הננו-דברים" שתקיף כל גוף אנושי. כולנו נהיה מחוברים… אולי גם אם לא נרצה בכך.

ברור שקיימים עוד אתגרים רבים בדרך לאינטרנט של הננו-דברים, ואחד הגדולים והחשובים שבהם הוא נושא הפרטיות. כאשר החיישנים קטנים יותר מגרגרי אבק, איננו יכולים כלל לדעת כאשר אנו מנוטרים, או כשהם מרחפים באוויר מסביבנו. מי יאסוף את כל המידע הזה? מי יעבד אותו, ומי יפיק ממנו תועלת? האם אפשר בכלל לשמור על פרטיות בעולם בו איננו יכולים לדעת כלל האם החיישנים נמצאים באוויר שמסביבנו? אם להסתמך על הדרך בה אנו מקבלים החלטות בדרך כלל, כנראה שנתחיל לחפש אחר תשובות לשאלות אלו רק כאשר האינטרנט של הננו-דברים תהיה ממש מסביב לפינה.

האם האינטרנט של הדור הבא תתקיים בין חיישנים קטנים יותר מגרגרי חול?

האם האינטרנט של הדור הבא תתקיים בין חיישנים קטנים יותר מגרגרי חול?

 

טכנולוגיה פורצת-דרך שנייה: סוללות מהדור הבא

בגרסה האנגלית של הבלוג כתבתי כבר על ההתפתחויות המרשימות האחרונות ביכולתנו לקצור אנרגיית שמש. אך גם השמש שוקעת מדי פעם, ויש למצוא דרך לאגור את האנרגיה שהופקה לאורך היום כדי שניתן יהיה להשתמש בה גם בלילה או למחרת היום. לשם כך פועלים כיום מדענים רבים כדי להמציא ולשכלל סוללות מסוגים חדשים שיוכלו לאגור מספיק אנרגיה ולשחרר אותה בהספק גבוה מספיק כדי להתניע מפעלים, או אפילו ערים שלמות. הסוללות החדשות מתבססות על נתרן, אלומיניום או אבץ, ואינן מכילות מתכות כבדות או חומרים המזיקים לסביבה. הן אמורות להיות זולות יותר ובטוחות יותר מסוללות הליתיום הנמצאות בשימוש כיום ברכבים חשמליים. והן יתאימו יותר למערכות תמסורת המסתמכות בעיקר על אנרגיית שמש ורוח.

מערכת סוללות כזו לדוגמה אמורה להגיע בקרוב לאינדונזיה, שם נחתם חוזה בין הממשלה לחברת פלואידיק אנרג'י במסגרתו יזכו חמש-מאות כפרים ו- 1.7 מיליון אזרחים באנרגיה מפאנלים סולאריים. לפי החוזה, המערכת תסתמך על סוללות אוויר-אבץ של פלואידיק כדי לאגור מספיק אנרגיה מבלי תלות בתנאי מזג האוויר או בזמן ביממה. לפני חודשיים, באפריל 2016, חתמה החברה על חוזה דומה עם ממשלת מדגסקר, לפיו תספק אנרגיה למאה כפרים באמצעות שימוש בפאנלים סולאריים ובסוללות מתקדמות.

עכשיו, אני מודה ש- "סוללות טובות יותר" לא נשמעות סקסיות כל-כך. אין במונח הזה באזוורדס כמו "ננו" או "הנדסה גנטית". אף על פי כן, כל שיפור בסוללות – ובמיוחד כשהוא גדול כפי שמבטיחים לנו – עומד לשנות את העולם בדרכים שקשה לנו להבין כיום. סוללות יעילות יותר יכולות לאפשר לכפרים להתנתק לחלוטין מקווי החשמל של המדינה ולהסתמך רק על מקורות אנרגיה ברי-קיימא. בדרך-כלל קשה להסתמך על מקורות אנרגיה כאלו כי הם תלויים במזג האוויר, אבל אם אנחנו יכולים לאגור את האנרגיה ביעילות, קל להתמודד עם מצבים בהם הרוח מפסיקה לנשוב או שהשמש מסתתרת מאחורי ענני גשם במשך מספר ימים.

המשמעות היא שגם המדינות העניות ביותר בעולם יתחילו לספק לעצמן אנרגיה גם מבלי להקים תחנות כוח יקרות וקווי מתח גבוה להובלת החשמל. מעבר לכך, קהילות עצמאיות במדינות הללו יוכלו לבחור שלא להסתמך על השלטון הריכוזי והמושחת, אלא להסתמך על עצמן בלבד. כל כפר וכל בית יוכלו ליהנות מאנרגיה שתשמש להפעלת המחשב הביתי, להטענת הטלפונים החכמים, ואפילו להנעת טרקטורים בשדות.

ואלו רק השינויים שאנו יכולים לחזות.

היופי הגדול בסוללות משופרות הוא שהן פותחות את הדרך לטכנולוגיות חדשות שעד היום יכולנו רק לחלום עליהן – ולפעמים לא ידענו אפילו על מה לחלום ומה אפשרי. סוללות יעילות יותר יוכלו לאפשר לרובוטים משוכללים להתנייד בבתים וברחובות, ואולי אפילו יספקו אנרגיה למטוסים חשמליים או לרכבים מעופפים. הדרך עוד רחוקה עד ליישומים מתקדמים שכאלו, אבל אם השיפור בסוללות יימשך – וקשה לראות סיבה שייפסק – השמיים הם הגבול.

האם כך ייראו הכפרים במדגסקר וב כבר בשנים הקרובות?

האם כך ייראו הכפרים במדגסקר ובאינדונזיה כבר בשנים הקרובות? המקור לתמונה: מדגסקר מאטין.

 

טכנולוגיה פורצת-דרך שלישית: הבלוקצ'יין

מהו הבלוקצ'יין? זוהי שאלה שקשה לענות עליה בכמה מאות מילים. למעשה, בספרי החדש (שיצא לאור בקרוב בהוצאת כינרת זמורה דביר, ושמו הזמני הוא "השולטים בעתיד") אני מקצה פרק שלם כדי להסביר אודות הבלוקצ'יין, כך שכל הסבר שאספק כאן יהיה פשטני בהכרח. אבל אם נקצר, הבלוקצ'יין הוא פשוט טכניקה: טכניקה אלגוריתמית ליצירת פנקס רישומים שכל אחד יכול לעיין בו, ושאינו נשמר או מתוחזק על-ידי חברה או מדינה מסוימת. אף על פי כן, הוא מאובטח ברמה הגבוהה ביותר, כך שכמעט בלתי-אפשרי לשנות את הרישומים בפנקס מבלי היתר.

נשמע פשוט, לא? למה פנקס כזה חשוב כל כך? ובכן, שימו עצמכם בנעליו של בנק שמקבל בקשה להעביר כסף לחשבון של לקוח ממדינה אחרת. הבנק צריך לוודא שהבקשה הגיעה באמת מאותו לקוח, שהחשבון לגיטימי, שהבנק שמאחורי החשבון אינו מעורב ברמאויות כלשהן, וכן הלאה וכן הלאה. כתוצאה, העברת כספים בין בנקים במדינות זרות יכולה לארוך יותר משבוע עד שכל הבדיקות מסתיימות, וכמובן שאנו צריכים לשלם עמלה נכבדה על כל עבודת כוח-האדם שהושקעה כדי לאשר את ההעברה.

ועם הבלוקצ'יין? במקרה שבו יש פנקס המשותף לכל הבנקים (ולכל הממשלות) ובו רשומים כל האזרחים, כל החשבונות וכל המוסדות הפיננסיים הרלוונטיים, הרי שהעברה כזו יכולה להתבצע באופן אוטומטי ממש וברמת ודאות גבוהה שלא מדובר ברמאות.

אין פלא שחמישים בנקים גדולים מכל העולם משקיעים הון-עתק בבלוקצ'יין, וחברות הזנק שקמו בשנה האחרונה בתחום זכו להשקעות של יותר ממיליארד דולרים. לפי הערכה של אחד הבנקים הגדולים, יישום מוצלח של טכנולוגיית הבלוקצ'יין יכול לחסוך לבנקים כעשרים מיליארד דולרים בשנה כבר ב- 2022. כלומר, עוד שש שנים.

וזו רק ההתחלה.

הבלוקצ'יין מרגש אותי במיוחד מכיוון שהוא מאפשר למעשה לחתוך את עלויות הטרנסאקציה עד כדי כך שמתחילים לדבר עכשיו על האפשרות ליצור באמצעותו סוג חדש של חברות: חברות ללא עובדים. בלי רואי חשבון, בלי מנהלי כוח-אדם, בלי עורכי-דין. חברת ביטוח חיים המבוססת על הבלוקצ'יין, למשל, יכולה לפעול באופן אוטומטי כמעט לחלוטין: בכל פעם שהאלגוריתמים מגלים שלקוח מסוים נפטר לפי רישומי הממשלה בבלוקצ'יין, הם יכולים לגבות דולר אחד מכל שאר האנשים הרשומים לשירות, ולהעביר אותו ישירות ובאופן מיידי לבני משפחתו של המנוח. ולמה לעצור בחברות ביטוח? גם ממשלות יכולות לעשות אוטומציה של חלק גדול משירותיהן, עד כדי כך שאפילו המיסים הנגבים מכל אזרח יוכלו לעבור, באופן אוטומטי ומבוקר היטב, לאזרחים ולמיזמים הראויים להם. כל הדברים האלו מתחילים להיבחן כיום, ועתיד הבלוקצ'יין נראה מבטיח יותר מאי-פעם. באידיליה, הבלוקצ'יין יכול ליצור כלכלה שיתופית אמיתית, בה הציבור עושה שימוש מיטבי בנכסים ובשירותים מבלי לשלם עמלה לגוף מתווך כלשהו כמו איירבנב או אובר (וראו בנקודה זו את אחד המאמרים הקודמים בבלוג: "למה הכלכלה השיתופית לא עובדת עבורכם").

 

סיכום זמני

אלו שלוש הטכנולוגיות המפציעות הראשונות שמתוארות בדו"ח של הפורום הכלכלי העולמי. בימים הקרובים אפרסם את הטכנולוגיות האחרות ואת התרשמותי מהן. כמו תמיד, תודה על הקריאה!

 

הזכויות לתמונת השער שייכות לפורום הכלכלי העולמי. התמונה צולמה על-ידי יולנדה פלובאכר. ראוי לציין שאיני שייך לפורום בשום צורה שהיא.

מהפתעות השנה החדשה: ננו-שרשראות מיהלום לבניית מעלית החלל

מהפתעות השנה החדשה: ננו-שרשראות מיהלום לבניית מעלית החלל

לפני יומיים הזמינו אותי לדבר בטלוויזיה לפני מספר ימים על הגילויים המדעיים והטכנולוגיים שאני מאחל לנו בשנה החדשה. השאלה גרמה לי לחשוב על הנושא לעומק, ולנסות להציב סדרי עדיפויות לתגליות ולהתפתחויות טכנולוגיות שונות. מה עדיף: שהתאים הסולאריים של חברת Solar Roadways יגיעו למימוש מוצלח בכבישים, או שתרופה מסוימת לסרטן השד תעבור את השלב השלישי במבדקים קליניים, או אולי שארגון SpaceIL הישראלי יצליח להנחית חללית כחול-לבן על הירח?

בסופו של דבר החלטתי שהשאלה עצמה מגבילה את המחשבה. התפתחויות מדעיות וטכנולוגיות אמנם מתרחשות באופן הדרגתי, אך הדבר שבאמת הייתי מאחל לכולנו לשנה החדשה הוא תגלית מדעית מרשימה שפותחת תחום חדש ומלהיב שלא חשבנו שייתכן בעבר. תגליות מסוג זה מתרחשות כל הזמן, והן אלו שמקפיצות קדימה את הטכנולוגיה ואת האנושות צעד אחר צעד, דור אחר דור. איננו יכולים לדעת מתי יתרחשו קפיצות כאלו, או מאיזו מעבדה או מכון מחקר הן יגיעו. אנו רק יכולים להיות בטוחים שכל עוד המין האנושי עסוק במחקר ובהבנת היקום שמסביבו, הן ימשיכו להגיח.

והנה, באותו יום בו התבקשתי לדבר על השנה החדשה, הגיע לכותרות מחקר שעשוי לבשר בדיוק על קפיצת מדרגה שכזו, ולהביא אותנו לתקופה חדשה ומתקדמת יותר מתקופת האבן, הברונזה או הברזל. אם התקוות הגלומות במחקר החדש יתממשו, הוא עשוי להקפיץ אותנו ישירות לתקופת היהלום.

 

יהלומים ושרשראות

בתגלית, שהתפרסמה לפני מספר ימים בכתב העת המדעי היוקרתי נייצ'ר חומרים (Nature Materials), חשפו מדענים דרך לייצור ננו-שרשראות דקיקות מיהלום, שקושיין וחוזקן עשויים להתחרות אפילו באלו של יהלומים ושל ננו-צינוריות פחמן – מהחומרים הקשים ביותר הידועים לאדם.

"מנקודת מבט של מדע בסיסי, תגליתנו מסקרנת מכיוון שלשרשראות שיצרנו יש מבנה שמעולם לא נראה בעבר," אמר פרופ' ג'ון באדינג. ליבתן של הננו-שרשראות שנוצרו עשויה מקו ארוך ודק של אטומי פחמן המאורגנים בדומה ליחידת המבנה הבסיסית של יהלום: אטומי פחמן, שכל אחד מהם מחובר לארבעה אטומי פחמן אחרים במבנה יציב המזכיר פירמידה. "זה כאילו שתכשיטן מדהים חרז את היהלומים הקטנים ביותר האפשריים, לשרשרת מיניאטורית ארוכה."

 

ננו-שרשרת יהלום

ננו-שרשרת יהלום. הקרדיט לאוניברסיטת Penn State

 

תגליתה של הקבוצה מגיעה לאחר כמעט מאה שנים במהלכן ניסו לשווא מעבדות שונות לדחוס תרכובות המכילות אטומי פחמן ולגרום להן להתפרק ולהתרכב מחדש לצורה המזכירה יהלום. עד היום התקבלו רק תוצרים נטולים צורה מסודרת ומוגדרת החוזרת על עצמה כבגביש. בניסוי הנוכחי השתמשו החוקרים במתקן מיוחד כדי לדחוס כמות גדולה של בנזן, בלחץ של יותר מפי עשרת-אלפים מהלחץ האטמוספירי שאנו חווים על פני כדור הארץ. מולקולות הבנזן נדחסו זו לצד זו, התכופפו ונשברו. אז הקטינו החוקרים בהדרגתיות את הלחץ, ובכך העניקו לאטומי הפחמן את הזמן שהיו זקוקים לו כדי להגיב זה עם זה וליצור שרשרת מסודרת במבנה המזכיר יהלום. רוחב השרשרת מזערי – רק כמה אטומים המחוברים זה לזה – וקטנה פי מאה-אלף מרוחבה של שערה אנושית.

 

מהאקדמיה לתעשייה

שיטת הייצור של שרשראות היהלום אינה מתאימה עדיין למפעלי תעשיה, מכיוון שהיא מחייבת הפעלת לחצים גבוהים במיוחד על חומרים כבנזן. עובדה זו עשויה לעצור את התפתחות התחום בתעשייה בשנים הראשונות, ולהגביל את יכולת הייצור ההמוני של השרשראות כחומר בניין. אני לא מתרגש ממגבלה זו. תהליכים תעשייתיים מתאפשרים כאשר יש בהם צורך, גם אם תהליך המעבר מהמעבדה למפעלים לוקח שנים. עד היום לא הייתה עדיין סיבה טובה מספיק לתעשייה לחקור בכיוון זה, אך חשיבותן הפוטנציאלית של שרשראות היהלום הזעירות ברורה לכולם.

מכיוון שהסיב ניחן במבנה כשל יהלום, התיאורטיקנים של מדעי החומרים חוזים כי הוא יהיה קשה במיוחד, חזק במיוחד, וגם שימושי במיוחד. "לפי התיאוריה… זהו פוטנציאלית החומר החזק והקשיח ביותר האפשרי, וגם קל משקל." אמר באדינג.

אם יצליחו החוקרים באקדמיה ובתעשייה להוכיח שמדובר באמת בחומר חזק, קשה וקל כל-כך, וימצאו דרכים זולות לייצרו, הרי שתחום החומרים והמבנים יעבור מהפכה. שרשראות היהלום החדשות, שמקורן מבנזן זול, יוכלו להשתלב במגוון רחב של חומרים. נמצא אותן בדלתות המכוניות ובקירות הבתים, בדפנות מטוסים, ואפילו בפטישים ובמסורים הביתיים. אך היישום המרגש ביותר עבורן עשוי להימצא דווקא בחלל. מזה עשורים רבים שמדענים ומהנדסים מסביב לעולם חולמים על "מעלית חלל" – חבל ארוך המחבר בין כדור-הארץ לחלל החיצון, ועליו יכולות מעליות לטפס ולרדת כדי להביא בני-אדם ומשאות למלוני חלל, לתחנות חלל ולחלליות שיצאו למסעות אל הירח, המאדים ומעבר. עד היום לא הצלחנו למצוא חומר שיהיה חזק וזמין מספיק ליצירת החבל. ננו-צינוריות פחמן היו היחידות שהתקרבו לחוזק הדרוש, אך טרם נמצאו הדרכים לזקק וללפף אותן ביחד בכמות גדולה מספיק.

מוקדם עדיין להכריע האם שרשראות היהלום יכולות להתאים ליצירת כל אלו, ובאופן עקרוני אני מעדיף לחכות למחקרים נוספים שיאששו את התגלית הנוכחית, לפני שאפתח בצהלות שמחה רשמיות. אבל מותר לקוות שהן יפתחו תחום חדש ומרגש בהנדסת חומרים. אם ימשיך תחום זה להתפתח הרי שהוא יישא את כולנו לעידן החדש אותו כינה חוקר הננו-טכנולוגיה רלף מרקל בשם "תקופת היהלום". ממש כשם שהמין האנושי עבר מתקופת האבן לתקופת הברונזה ולתקופת הברזל, כך הוא יעבור גם לתקופת היהלום, בה החומרים המבניים שישמשו אותנו יהיו חזקים, קשים וקלים יותר מאי-פעם.

תמורות מסוג זה אינן שמורות רק לתקופות מלפני אלפי שנים. רק לפני מאה ושלושים שנים, אלומיניום היה יקר יותר מזהב בשל הקושי בהפקתו מן האדמה. בנשפים היוקרתיים ביותר בצרפת באותה תקופה, האורחים המכובדים ביותר זכו להשתמש בכלי אוכל מאלומיניום, בעוד שהיתר נאלצו להסתפק בצלחות זהב. ואז אירע 'קלף פרוע' והתגלתה שיטה חדשה וזולה להפקת האלומיניום. תוך שנים ספורות צנח מחיר האלומיניום, עד כדי כך שכיום אנו משתמשים בו בכל בית ובאביזרים רבים. במילים אחרות, אנו נהנים כיום מעושר שלפני מאה שנים אפילו האנשים האמידים ביותר לא היו מסוגלים לדמיין לעצמם.

 

האייפון (5) היקר ביותר בעולם - מצופה ביהלומים. בקרוב יהיה חסר ערך? עוד נראה.  מקור: Tech.Firstpost

האייפון (5) היקר ביותר בעולם – מצופה ביהלומים. בקרוב יהיה חסר ערך? עוד נראה.
מקור: Tech.Firstpost

 

איחולים לשנה החדשה

לעתים קרובות אני תוהה: מה אם היה קורה נס טכנולוגי? מה אם היינו מוצאים את המתג הביולוגי בגוף – גן כלשהו – שבאמצעות הפעלתו היינו מפסיקים להזדקן ולחלות? או שהיינו מגלים נוסחה שהייתה הופכת מים לנפט? הרעיונות האלו נראים לי מופרכים, עד שאני נזכר בגילוי הדרך להפקת אלומיניום, בגילוי הנפט שהחליף את הפחם במקומות רבים, ובגילוי החשמל שהוביל אנרגיה לכל בית. כל אלו היוו פריצות דרך והפתעות גדולות, עבור כל דור בתורו.

לפיכך, אני מאחל לכולנו מספר גדול ככל האפשר של הפתעות ושל פריצות דרך מדעיות וטכנולוגיות. אני מאחל שייפלו בדרכנו הפתעות חוזרות ונשנות, שכל אחת מהן תטמון בחובה את הפוטנציאל לשיפור תנאי החיים של כולנו. ואני מאחל שנשמע מדי שבוע ציטוטים כמו אלו של באדינג – "פיזיקאים וכימאים נדהמים מכך שהאטומים של מולקולות הבנזן מתחברים לעצמם מחדש בטמפרטורת החדר כדי ליצור שרשרת."

שתהיה לנו שנה מדהימה.

 

————————-

 

מקור לציטטות: ידיעה לעיתונות של אוניברסיטת Penn State

 

בספרי "המדריך לעתיד: המהפכות הטכנולוגיות שישנו את חיינו" אני מתייחס גם למהפכת הננו-טכנולוגיה והננו-חומרים, והשינוי שהיא יכולה להביא על העולם. ניתן לרכוש את הספר במחיר מיוחד של חמישים ש"ח לרגל תקופת החגים, בקישור הבא –

 

המדריך לעתיד – בהנחה מיוחדת לחגים!
עותק פיזי (כולל משלוח) ₪50.00 ILS
עותק דיגיטלי ₪30.00 ILS
עותק פיזי ועותק דיגיטלי (חבילת מבצע) ₪75.00 ILS