Katalog

14 2015’in Önemli Bilimsel Gelişmeleri CBT 1500/18 Aralık 2015 15 Bilim, bozulan doğal dengenin olası zararlarına karşı önlem alıyor 2015 yılında bilimde öne çıkan gelişmelerin büyük bir kısmı, bozulan doğal dengelerin dünyayı yaşanamaz bir hale getirmesine engel olmaya yönelik çalışmalardan oluşuyor. İnsanların iklim değişikliğine karşı daha donanımlı hale getirilmesi, hastalıkların teşhis ve tedavisinde hata payının en aza indirilmesi, uzaya çıkmanın kolaylaştırılması, bilişimin bilimin her dalında başat kılınması, çevreyi kirletmeyen yeni enerji kaynaklarının bulunması gibi çabalar başı çekiyor. yanındaki hastane ve kliniklere dağıtılması için ticari ölçekte bir işbirliği oluşturmaya çalışıyor. Aynı çalışmayı bakteri ve mantarlar için de yapmayı planlıyorlar. MAKİNELERE ARTIK GÖZLE KUMANDA EDİLEBİLİYOR Tekerlekli sandalyeye bağlı engelliler için göz hareketlerini komutlara dönüştüren yazılımlar umut veriyor. Böylece engelliler yalnızca gözleriyle bazı makineleri çalıştırabilecekler. Bu yılın başlarında boynundan aşağısı tutmayan Erik Sorto adında bir hasta, düşüncelerini kullanarak robotik bir kolun bira kutusunu dudaklarına götürmesini sağlamıştı. Dünya kamuoyunda büyük heyecan yaratan bu uygulamanın ne yazık ki kullanılabilirliliği çok düşüktü, çünkü Sorto’nun beynine yerleştirilen üzeri elektrotlarla kaplı çip çok pahalıydı. Ayrıca kullanıcının bu sisteme alışması için aylarca eğitim alması gerekiyordu. Daha da kötüsü, bu teknolojinin gerektirdiği fizyolojik ve fiziksel profil çok az sayıda engelliye uyuyor. Bu tekniğin daha pratik yolları bu yıl bulundu. Beyin ile makineler arasında bir bağlantı kurmak yerine, Imperial College London’dan Aldo Faisal, göz hareketlerinden yararlanarak tekerlekli sandalyenin, bilgisayarın ve video oyunlarının kontrol edilebileceğini düşündü. Bunun için ekibiyle birlikte kullanıcının göz hareketlerini kaydeden bir gözlük geliştirdi ve gözlüğün kaydettiği verileri makinenin kumanda merkezine yükledi. Bu yöntem ile hemen hemen herkesin bu teknolojiyi kullanabilmesinin yolu açılmış oldu. Ayrıca sistemin kurulum maliyetinin 50 doları aşmamış olması da büyük avantaj sağladı. Faisal ve ekibi, bu süreçte bir bakışı komuta dönüştüren algoritmalar yazdılar. Bu algoritmalar, örneğin bir bardağın içinde ne olduğunu öğrenmek için fırlatılan bakış ile bardağın içindeki sıvıyı içmeye yönelik bakışı ayırt edebiliyor. soruna çözüm olarak yerde konuşlanmış transmiterlerin gönderdiği mikrodalgaların roketin yükselmesi için gerekli olan enerjiyi sağlayacağını ileri sürmüştü. Tsiolkovsky’ye göre parabolik aynaların gönderdiği kısa dalgaboyunda elektromanyetik paralel ışın demetleri, fırlatma yakıtını ısıtacak ve roketin fazla miktarda yakıt taşımasına gerek kalmadan havalanmasını sağlayacaktı. Bu düşünce zaman içinde popülerliğini yitirmiş olsa da 1950’lerde mikrodalga lazerlerinin –mazericadı ve son yıllarda güçlü jeneratörlerin geliştirilmesi sayesinde mazerler, megawattölçeğine ulaşarak roketleri uzaya fırlatacak güce eriştiler. Ayrıca yine son yıllarda güçlü pillerin ve diğer enerji depolama sistemlerinin geliştirilmesi sayesinde, şebeke elektriğine yük bindirilmeden büyük jeneratörler çalıştırılabiliyor. Bilim insanları, bugün bu kavramı geliştirmeye çalışıyor. Escape Dynamics adındaki bir özel şirket, gücünü mikrodalga enerjisinden alan, birden fazla kereler kullanılabilen, uydu fırlatabilen, hatta ilerleyen dönemlerde uzaya insan taşıyabilen sistemler üzerinde deneyler yapıyor. NASA da Temmuz ayında bu sistem üzerinde çalıştığını açıkladı. BEYİN, ENJEKTE EDİLEBİLEN ELEKTRONİK SONDALAR İLE İNCELENİYOR Beyin araştırmalarında kullanılan polimer ağ şeklindeki iletken sondalar beynin bilinmeyen yönlerini ortaya çıkartacak. Beyinin bilinmeyen yönlerini çözmeye çalışan bilim insanlarının canlı deneklerdeki nöronları büyük bir hassasiyet ve titizlikle denetlemesi gerekir. Oysa günümüzde kullanılan sondalar genellikle kaba kuvvete dayalı cihazlardır. Charles Lieber liderliğindeki Harvard Üniversitesi’nden bir grup bilim insanı, ipeksi yumuşaklıkta, polimerden yapılmış kafes şek*Bilim insanları polimer ağı rulo haline getirerek sıvı bir solüsyonun içine yerleştirir. Daha sonra bunu canlı bir farenin beynine enjekte eder. Enjeksiyonu çapı 100 mikron olan bir iğne ile yapar. Yumuşak, iletken polimer iplikler (kırmızı) VİRÜSLERİ TEŞHİS ETMEK KOLAYLAŞIYOR Yeni bir yöntem, bir örnekteki virüsleri kesine yakın bir doğruluk payı ile tespit edebiliyor. Bir enfeksiyonu hangi virüslerin başlattığını tespit etmek isteyen doktorlar, genellikle “polimeraz zincirleme reaksiyonPCR”den yararlanırlar. Ne var ki PCR’den yararlanmak için doktorun hangi cins virüsün peşinde olduğunu önceden bilmesi gereklidir. Bu da tahminlere dayanır. Geçen Eylül ayında Columbia Üniversitesi’nden bir grup bilim insanı tahminlere gerek bırakmayan bir yöntem geliştirdi. “VirCapSeqVERT” adı verilen bu yeni teknik, bir damla tükürük veya omurilik sıvısı içindeki bütün virüsleri hemen hemen mükemmele yakın bir doğrulukla bulabiliyor. Bu yöntem 21 örneği, 48 saatten daha kısa bir süre içinde, örnek başına yaklaşık 200 dolar maliyet ile aynı anda analiz edebiliyor. Ayrıca yeni veya mutasyon geçirmiş virüsleri de yakalayabiliyor. Bu teknik sayesinde maliyetler düşürüldüğü gibi kişiye özel tedavilerin de yolu açılmış oluyor. Columbia Üniversitesi Halk Sağlığı Bölümü’nden W. Ian Lipkin ve ekibi, bu sonuca ulaşmak için binden fazla virüs ile ilgili bir veri tabanı hazırladı. Daha sonra bu virüslerin her bir türünü (iki milyona yakın) eşleştirdi. Lipkin şimdi bu teknolojinin dünyanın dört bir Nano ölçekte elektrotlar veya transistörler (sarı) leer Deneysel Reaktörü’nü ele alalım. Fransa’da bulunan bu tesis 7 ülkenin katılımı ile 21 milyar dolara mal oldu. Tokamak türü bu reaktör, süperiletken mıknatıslardan yararlanarak füzyonu yaratabilecek güçte sıcak ve yoğun bir plazma yaratmayı hedefliyor. Bitirildiği zaman, ITER 23.000 ton ağırlığında, yani Eyfel Kulesi’nin ağırlığının 3 katına eşit olacak. ITER’in en büyük rakibi Ulusal Ateşleme Tesisi (NIF) de benzer şekilde son derece karmaşık bir yapıya sahip. Bütün bu yatırımlara karşın ITER ve NIF’teki füzyon enerjisi tesislerinin çalışması için daha onlarca yıl beklemek gerekiyor. Bu nedenle yeni nesil araştırmacılar çareyi araştırmaların ölçeğini daraltmakta buldular. Bu yıl Amerikan İleri Savunma Araştırmaları Projeleri Ajansı (DARPA) 30 milyon dolara daha küçük 9 projeye yatırım yaptı. Bütün bunlar ALPHA adı verilen bir şemsiye altında toplandı. ALPHA’nın dışındaki bazı şirketler de küçük ölçekte araştırmalarına devam ediyor. Örneğin BritishColumbia’daki General Fusion ve Tri Alpha Energy. Savunma devi Lockheed Martin de manyetik bir füzyon reaktörü üzerinde çalışıyor. Dünya kamuoyu bu projelere kuşkuyla yaklaşıyor olsa bile, bu girişimlerden birinin başarılı olması durumunda dünya, radyoaktif atık üretmeyen, temiz ve bol bir enerji kaynağına kavuşacak. Dolayısıyla tek bir buluş, iklim değişikliği sorununu çözecek. memiş GDO’lu mikroplar, istenmedikleri yerlere sızabilir ve risk oluşturabilir. Örneğin kaza ile laboratuvarın dışına kaçan modifiye edilmiş bir mikrop, ekosistemi istila edip, dengesini bozabilir. Veya rakip bir şirket, DNA’ları kodlanmış patentli bir bakteriyi çalabilir. Şimdi bilim insanları bu tür beklenmedik durumlar için önlem alma çabasında. 2009 yılında San Francisco’daki Kaliforniya Üniversitesi’nden Brian Caliando adında bir biyomühendis, GDO’lu bir ürüne, çalınma veya kaza durumunda modifiye edilmiş DNA’sını yok edebilecek bir beceri kazandırdı. Bu yıl Nature dergisinde yayımlanan bu çalışma, pek çok organizmaya veya koşullara uygun hale getirilebilir. Örneğin DNAi, GDO’lu tarım ürünlerinin komşu tarlalardaki ürünleri çapraztozlaştırmasını engelleyebilir. MAKİNELER KENDİ KENDİNİ EĞİTEBİLECEK Derinöğrenme teknolojisi, yapay zekânın daha bağımsız çalışmasının yolunu açacak Google, Facebook ve diğer bilişim devleri kendi kendine öğrenen bir teknolojiyi yaratmak için çok önemli adımlar attılar. Bu doğrultuda umutları derinöğrenme denilen şeye bağlı. Bilgisayarların, insan beyni gibi çalışması durumunda daha akıllı işler yapacağı düşüncesinden hareketle, derinöğrenme ağı, yapay nöron denilen ve birbiriyle bağlantılı, tabaka tabaka bilgisayar işlemci ünitelerinden oluşur. Bu tabakaların her biri farklı bir işlem yapar. Konvansiyonel nöral ağlar ile derinöğrenme ağları arasındaki farkı yaratan, ikincisinin daha fazla tabaka içermesidir. Ağ ne kadar fazla katman içerirse, soyutlama düzeyi de o kadar artar. Derin öğrenme konusunda 2000’li yıllarda hızlanan çalışmalar, ancak bu yıl ticari uygulama şansına kavuştu. Buna en iyi örnek Google’ın fotoğraf uygulamasıdır. Derin öğrenmenin becerileri yalnızca fotoğrafları düzenlemekle sınırlı değildir. Şubat ayında DeepMind adındaki bir şirketin geliştirdiği bilgisayar, kendine Atari video oyunları oynamayı öğretiyor. Yazılım, oyunların % 50’sinde insanları yenmeyi başarıyor. Bu küçük bir adım, ancak makine çağının bir yerlerden başlaması gerekiyor. KLİMALARIN YÜKÜNÜ AZALTAN ÇATI MALZEMESİ Çok amaçlı bir ayna, ısıyı emip dış mekâna ışınlayabilir. ABD’de bugün enerji tüketiminin % 15’i klimalara gidi Kafes *Kafes beynin içine girer girmez, açılır ve beyin hücreleri kendilerini bu kafesin içine gömer. BAKTERİLERE KENDİNİ YOK ETME ANAHTARI YERLEŞTİRİLİYOR Genetik bir yok etme anahtarı, endüstriyel casusluğu ve çevresel kirliliği engelleyecek. Sayılamayacak kadar çok sayıda genetiği değiştirilmiş Escherichia coli bakterisi dünyanın dört bir yanında tüplerde yaşatılıyor. Bilim insanları bunları, tıbbi insülin, plastik polimer ve gıda katkı maddesi araştırmalarında kullanıyor. Bu programlanmış mikroplar işleri bittiğinde sanayi atığı olarak çöpe atılıyor veya gübre haline getirilerek değerlendiriliyor. Bu uygulama şu anda çevresel bir risk içermiyor, çünkü genetiği değiştirilmiş E. Coli, doğada bulunan E. Coli ile karşılaştırıldığında oldukça zayıf; yani laboratuvar ortamının dışında çok uzun yaşayamıyor. Ancak henüz geliştiril lindeki implantların bu sorunu çözeceğini umuyor. Elektronik sensorlarla donanmış kafes ağlar, şimdilik yalnızca fareler üzerinde denendi. Güvenilir olduğu kanıtlandığı taktirde insanlarda da kullanılacak. Böylece tek tek her nöronun bilişselliği nasıl etkilediği anlaşılacak. Bu tekniğin Parkinson gibi hastalıkların tedavisinde doktorlara yol göstereceği umuluyor. UZAYA ÇIKMAK UCUZLUYOR Mikrodalga ışınlarının yarattığı güç ile roketlerin uzaya çıkması ucuzluyor. İnsanoğlu 50 yıldan bu yana uzaya çıkıyor; ne yazık ki bütün bu süreçte yörüngeye ulaşmanın maliyeti astronomik boyutlarda seyrettiği için roketler ancak önemli misyonlar için kullanılıyor. Hangi roketin kullanıldığına bağlı olarak maliyetler, kilogram başına 5.000 ile 50.000 dolar arasında değişiyor. Bir diğer sorun da roketlerin hiçbirinin çok randımanlı çalışmaması. Bir roketin ağırlığının yaklaşık % 90’ını yakıt oluşturur. Dolayısıyla taşınacak yüke yer kalmaz. Eğer bu ağırlığın bir kısmı azaltılabilse, roketler daha fazla kargo taşıyabilecek. 1924 yılında Rus bilim insanı Konstantin Tsiolkovsky bu FÜZYON ARAŞTIRMALARINDA TAKTİK DEĞİŞİMİ Füzyon enerjisi araştırmalarına onlarca yıldır devasa miktarlarda paralar akıtılmasına karşın çalışmalar çok yavaş ilerliyor. Bilim insanları hızlanmak için yeni taktikler peşinde. Füzyon enerjisinin bir gün hayata geçirileceğine inanan insanları aşırı iyimserlikle suçlayabilirsiniz. Ancak bu insanların vizyoner olduklarını ve hiçbir zaman küçük düşünmediklerini kabul etmek gerekir. Füzyon sırasında iki element birleşerek yeni bir üçüncü elementi oluşturur. Böylece maddeyi enerjiye dönüştürür. Bu, güneşe enerjisini veren bir süreçtir. Bu nedenle füzyon projeleri de dünya için bir “marka”dır. Örneğin ITER olarak bilinen Uluslararası Termonük yor. Gelecek yıllarda küresel ısınmaya bağlı olarak bu miktar büyük ölçüde artabilir. Bu durumda bilim insanları ısınan bir dünyada, enerji tüketimini arttırmadan, evleri ve ofisleri nasıl soğutabileceklerini araştırıyor. Stanford Üniversitesi’nden bir grup bilim insanı çözüm olarak, gün boyu güneşin ısıttığı binalardan ısıyı emip dışarıya gönderen malzemeler üzerinde çalışıyor. Işınım ile soğutma olarak bilinen bu yöntem,1980’lerin teknolojilerine dayanıyor. O dönemde bir tür boyalı metal çatı malzemesi, binalardaki ısıyı emip, gökyüzüne geri yansıtıyordu. Ne var ki ışınım ile soğutma gündüzleri çalışmıyordu, çünkü kimse hem termal enerjiyi ışınlar halinde yayan, hem de güneş ışığını yansıtan bir malzemeyi geliştirmeyi başaramamıştı. Yansıtma burada kritik önem taşıyor: Malzeme güneş ışığını emerse, güneşten gelen ısı, termal ışımanın elde ettiği tüm serinliği yok edebiliyor. Stanford ekibi bu sorunu çözmek için aynaya benzer bir malzeme geliştirdi. Farklı katmanlardan oluşan malzeme güneş ışığının % 97’sini yansıtıyor. Malzeme 813 nanometre arasındaki bir dalgaboyunda ışın yayıyor. Dünya’nın atmosferi bu dalgaboylarına şeffaftır. Dolayısıyla binanın çevresindeki havayı ısıtacağına, ısı gökyüzüne kaçar. Hatta doğrudan güneş ışığı altında bile yeni malzeme havadan 5 derece santigrat daha soğuktur. Nature’da yayımlanan bu araştırma uygulama aşamasına geçtiğinde şöyle kullanılacak: Binaların çatıları bu malzeme ile kaplanacak. Çatı sürekli olarak ısıyı kovduğu için binanın soğutma sistemi üzerindeki yük kalkacak ve daha az enerji tüketecek. YAVAŞÇEKİM KAMERALARI İLE KİMYASAL REAKSİYONLAR İZLENEBİLİYOR Kızılötesi spektroskopi ve bilgisayar simülasyonları ile sıvı içindeki kimyasal reaksiyonlar artık izleniyor. Bu da solvent (çözücü) ile solütün (çözünen) bilinmeyen yönlerini ortaya çıkartıyor. Kimyacılar, kimyasal reaksiyonların mekanizmasını genellikle gaz fazında incelerler. Gaz fazında moleküller görece olarak seyrek olduğu için incelenmesi kolaydır. Sıvıda ise daha fazla molekül vardır; bunlar birbirleriyle çarpışırlar. Dolayısıyla reaksiyonlar daha hızlıdır, dağınıktır ve karmaşıktır. Bristol Üniversitesi’nden Andrew OrrEwing lazerlerden yararlanarak sıvı içindeki kimyasal reaksiyonları inceledi. Bu bağlamda kızılötesi spektroskopi adı verilen teknik yardımıyla atomların arasında bağların nasıl oluştuğunu ve reaksiyonların ne kadar büyük bir hızla dengeye girdiğini gözlemledi. Ancak çoğu kimyacı, kimyasal reaksiyonları çok pahalı olan lazer ve detektörler yerine bilgisayar simülasyonlarından yararlanarak gözlemlemeyi tercih ediyor. Bilim insanları bu simülasyonları ilaç geliştirme ve ekolojik çalışmalarda kullanacak. Reyhan Oksay Kaynak: Scientific American Aralık 2015