Vật liệu sinh học, nền tảng phát triển vũ khí
Trong các nghiên cứu về CNSH thì nghiên cứu về vật liệu sinh học quân sự được các nước coi trọng hơn cả. Bởi, vật liệu làm ra các loại vũ khí, trang bị kỹ thuật là nền tảng quyết định yếu tố về trọng lượng, độ bền, khả năng tự bảo vệ, sống sót cao trước điều kiện thời tiết, khí hậu phức tạp và sức ép, sự hủy diệt của bom, đạn. Việc nghiên cứu vật liệu CNSH ứng dụng trong quân sự giúp các nhà khoa học tìm ra được nhiều loại vật liệu mới, cải tiến và gia công vật liệu cũ, có thể sản xuất ra các vật liệu mang tính đặc thù. Hiện nay, vật liệu sinh học mà các nước đang nghiên cứu chủ yếu có các loại, như: Sợi protein, chất keo dính, chất sơn, vật liệu quang điện... Những vật liệu này có ưu điểm: Trọng lượng nhẹ, độ bền cao, có nhiều tính năng đặc biệt..., trong đó nhiều loại vật liệu có triển vọng, ứng dụng rộng rãi ở lĩnh vực quân sự.
Một con bọ điện tử cho phép các nhà nghiên cứu điều khiển chuyến bay. Nguồn:scienceline.org.
Năm 2011, các nhà khoa học Trường Đại học Cambridge của Anh đã phát hiện ra khả năng nhảy của bọ chét dựa vào protein. Loại chất có tính đàn hồi mạnh nên đã được đưa vào phòng thí nghiệm phân tích, tổng hợp ra loại protein này. Tháng 5-2011, Trường Đại học Royce, Đại học Maryland và Sở nghiên cứu các sinh vật biển của Mỹ đã phát hiện ra một loại chất opsin độc đáo tròn vo như con mực. Hải quân Mỹ hy vọng có thể nhờ vào sự phát hiện này để chế tạo vật liệu ngụy trang kiểu mới, ứng dụng phần mềm có thể điều khiển thay đổi màu sắc, giống như da động vật.
Tháng 3-2013, Phòng thí nghiệm Argonne thuộc Bộ Năng lượng Mỹ đã nghiên cứu và tìm ra cách thức có thể thu thập được các thành phần mang tính đàn hồi trên bộ tơ nhện. Loại vật liệu này có thể dùng để phát triển áo chống đạn, cơ bắp nhân tạo.... Tháng 4-2013, thông qua việc nghiên cứu kết cấu ống na-nô các-bon cánh bướm Morpho, các nhà khoa học của Trường Đại học Tokyo ở Nhật Bản đã tìm ra loại vật liệu phức hợp sinh học na-nô kiểu mới. Loại vật liệu này có khả năng gia nhiệt nhanh hơn loại ống na-nô có các-bon trước kia, đồng thời có khả năng dẫn điện cao hơn. Trong tương lai, loại vật liệu này có thể ứng dụng sản xuất thiết bị điện tử mang mặc trên người, các bộ cảm biến có độ nhạy hơn và các ắc- quy có thể sử dụng tuần hoàn.
Năm 2014, các nhà nghiên cứu của Viện công nghệ Massachusetts đã phát hiện ra vỏ sò có khả năng chống lại nhiều tác động để dựa vào đó phát triển ra loại vật liệu thủy tinh thế hệ mới với các tính chất vật lý trong suốt. Họ hy vọng, loại vật liệu này sẽ được ứng dụng vào chắn đạn. Ngoài ra, Viện công nghệ Massachusetts thông qua quá trình gene nuôi dưỡng ra loại vi khuẩn mới, có thể kết hợp chất protein tiết ra từ con trai và chất protein tiết ra từ màng sinh học của nó. Loại protein hỗn hợp này có độ kết dính đặc biệt, sử dụng làm chất keo có cường độ kết dính tốt khi sử dụng dưới nước hoặc ứng dụng vá các vêt nứt tàu thuyền. Năm 2015, Trường Đại học UAEM và Viện nghiên cứu Yucatan của Mexico đã hợp tác nghiên cứu phát triển thành công vật liệu sinh học mới hoàn toàn. Trong thí nghiệm, loại vật liệu này có thể giảm được 50% thời gian phục hồi vết thương do bỏng. Do vậy, có giá trị ứng dụng nghiên cứu để phục hồi vết thương do bỏng trong chiến đấu của các quân nhân.
Kỹ thuật điện tử và máy tính sinh học
Gần đây, tốc độ phát triển của kỹ thuật điện tử sinh học ngày càng nhanh chóng. Rất nhiều các thành quả, như: Chíp sinh học, mạch điện DNA... lần lượt ra đời, đã đặt nền tảng vững chắc cho việc nghiên cứu, chế tạo trang bị thông tin điện tử kiểu mới.
Năm 2012, các nhà nghiên cứu Trường Đại học Stanford của Mỹ đã sử dụng thành công cấu kiện DNA để xóa bộ lưu tín hiệu kỹ thuật số, đồng thời phát triển ra cơ chế có thể truyền tin tức giữa các tế bào. Năm 2013, đội nghiên cứu này đã tạo ra “ống tinh thể sinh học”, thông qua nó tạo ra 6 loại mạch điện cơ bản. Những phát hiện này sẽ tạo cơ sở vững chắc để phát triển loại máy tính tế bào tương lai. Năm 2013, các nhà khoa học của Massachusetts và Harvard đã sử dụng DNA để tạo ra kết cấu na-nô có đặc tính điện tử đặc biệt. Năm 2015, nhà khoa học của Trường đại học Colombia đã nghiên cứu ra chíp máy tính sinh học đầu tiên thông qua sử dụng các linh kiện sinh học và các linh kiện điện từ thể rắn. Kết quả này sẽ kéo theo sự ra đời của chíp sinh học “bán cơ giới” thế hệ mới.
Kỹ thuật tính toán sinh học đã hết sức được coi trọng trong lĩnh vực an ninh thông tin. Bắt nguồn từ nguyên lý tính toán DNA, về mặt lý luận đã lần lượt phá bỏ được rất nhiều cơ chế mật mã kinh điển. Tháng 2-2012, Mỹ và I-xra-en đã đưa phương pháp tính toán DNA vào lĩnh vực thông tin bảo mật bằng hình ảnh, đã nghiên cứu ra hệ thống tính toán sinh học có thể mã hóa và giải mã bằng hình ảnh. Tháng 5-2012, Trường đại học Leeds của Anh và Đại học Tokyo của Nhật đã sử dụng vi khuẩn từ tính để chế tạo ra các linh kiện siêu nhỏ giống như các linh kiện của máy tính truyền thống. Trong tương lai, các nhà nghiên cứu sẽ sử dụng những vi khuẩn này để tạo ra máy tính sinh học.
Hệ thống tính toán mô phỏng sinh học dựa trên thiết kế nguyên lý sinh học vẫn luôn được coi trọng, hệ thống tính toán sinh học có khả năng tự học hỏi, có thể tích lũy kinh nghiệm trong quá trình vận hành, phát hiện ra quy luật giữa các số liệu. Năm 2014, Không quân Mỹ đã ký với Công ty General Electric một hợp đồng về hệ thống tính toán kiểu lắp chíp tính năng cao, có thể phát triển và triển khai các kết cấu hệ thống hình thái thần kinh tiên tiến dùng để hỗ trợ học tập, phân tích và phán đoán số liệu hoạt động quy mô lớn. Công ty IBM của Mỹ nhờ vào sự hỗ trợ vốn cho hạng mục “Synaptic” của DARPA, đã nghiên cứu ra loại chíp “True North”, bao gồm 54 vạn ống tinh thể,100 vạn tế bào thần kinh có thể lập trình, 2,56 vạn Synaptic có thể lập trình, tạo thành kết cấu dạng mạng lưới. Chíp True North có thể làm thay đổi nhiều lĩnh vực như Iclouds, điện thoại thông minh, rô-bốt, mạng lưới sinh học, máy tính siêu cấp... (Còn nữa)
ĐỨC TÂM (tổng hợp)