Những thành tựu khoa học đáng mong đợi trong năm 2025

Sự bùng nổ của năng lượng hạt nhân

Nhu cầu toàn cầu đối với những giải pháp năng lượng sạch có thể mở rộng quy mô châm ngòi cho sự phát triển của năng lượng hạt nhân. Ước tính 65 lò phản ứng hạt nhân đang được xây dựng ở 16 nước, với kế hoạch hoàn thành 12 lò vào năm 2025. Ấn Độ và Trung Quốc sẽ hoàn thành 3 lò mỗi nước, Bangladesh và Nga tăng thêm 2 lò mỗi nước, Hàn Quốc và Thổ Nhĩ Kỳ đều có thêm 1 lò. Khoảng 90 lò phản ứng với tổng công suất khoảng 90 GWe đang được lên kế hoạch và hơn 300 lò khác đang ở giai đoạn đề xuất, chủ yếu ở các nước châu Á, nơi sự phát triển kinh tế và nhu cầu về điện gia tăng nhanh chóng.

Dù có nhiều lò mới sắp hoàn thành, số lượng lò đang vận hành tương đối ổn định bất chấp các lò cũ ngừng hoạt động. Trong hai thập kỷ qua, 107 lò phản ứng đã chấm dứt hoạt động trong khi 100 lò mới bắt đầu sản xuất. Hiện nay, có 440 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt động ở 32 quốc gia trên khắp thế giới, với tổng công suất 390 GWe. Năm 2023, những lò phản ứng này đóng góp 2.602 TWh, chiếm khoảng 9% nguồn cung cấp điện toàn cầu.

Nhận ra tiềm năng của công nghệ hạt nhân tiên tiến trong việc đáp ứng những mục tiêu bền vững, nhiều "gã khổng lồ" công nghệ như Google đang đầu tư mạnh mẽ vào lĩnh vực này. Google cũng cộng tác với Kairos Power để tích hợp điện hạt nhân vào lưới điện, bổ trợ cho sự phụ thuộc của mạng lưới vào các nguồn tái tạo như điện gió và điện mặt trời.

Tương lai của điện hạt nhân rất hứa hẹn với dự đoán mức tăng trưởng hàng năm gần 3% trong sản xuất điện hạt nhân toàn cầu từ giờ đến năm 2026 và nhiều kỷ lục mới sẽ xuất hiện trong năm 2025. Những thành tựu trong công nghệ hạt nhân sẽ tiếp tục tiến hóa như Lò phản ứng module nhỏ (SMR) cung cấp giải pháp linh hoạt và hiệu quả. Lộ trình này không chỉ đưa con người tới tương lai xanh hơn mà còn góp phần vào sự phát triển kinh tế và việc làm ở địa phương.

Kỷ nguyên lượng tử

Máy tính lượng tử, khái niệm thu hút các nhà vật lý trong hơn 4 thập kỷ, đang nhanh chóng hiện thực hóa những ứng dụng thực tế. Công nghệ bắt nguồn từ vật lý lượng tử này cung cấp khả năng xử lý vượt xa máy tính truyền thống. Nó sẽ trợ giúp nghiên cứu khoa học thông qua cho phép lập mô hình hiện tượng phức tạp mà máy tính cổ điển không thể xử lý hiệu quả.

Những tiến bộ gần đây đã tiến gần tới "tính hữu ích lượng tử" hơn bao giờ hết. Ví dụ, bộ xử lý lượng tử mới nhất của Google tên Willow chứng minh tiềm năng bằng cách xử lý một vấn đề toán học chỉ trong 5 phút, điều mà phần lớn siêu máy tính mạnh không thể giải quyết trong niên đại của vũ trụ. Thành tựu này nêu bật khả năng độc đáo của máy tính lượng tử trong quản lý công việc với hàng loạt biến số đầu vào, khiến chúng đặc biệt phù hợp để mô phỏng hệ thống phức tạp, từ tương tác phân tử trong phát triển thuốc tới dự đoán kinh tế rắc rối.

Lĩnh vực máy tính lượng tử thương mại có sự đóng góp lớn từ nhiều nhà tiên phong như công ty D-Wave Quantum Inc ở Canada, công ty đầu tiên bán máy tính lượng tử vào năm 2011. Nhiều hãng công nghệ lớn như IBM, Google, Amazon Web Services cũng như công ty khởi nghiệp Universal Quantum và PsiQuantum Corp đang tích cực phát triển công nghệ. Nhiều công ty bao gồm Microsoft và Intel đang tiến đến xây dựng siêu máy tính lượng tử có thể tăng quy mô.

Dù cực mạnh, máy tính lượng tử sẽ không thay thế máy tính thông thường trong công việc hàng ngày liên quan tới xử lý tuần tự bộ dữ liệu đơn giản. Thay vào đó, chúng đang được phát triển để xử lý nhiệm vụ giải quyết vấn đề độ phức tạp cao. Năm 2025, lĩnh vực máy tính lượng tử sẽ đạt nhiều cột mốc chủ chốt như tăng số qubit và thời gian kết hợp, thành tựu trong thuật toán lượng tử, tích hợp với siêu máy tính cổ điển, cải thiện khả năng sửa lỗi lượng tử, ứng dụng mã hóa an toàn lượng tử.

Kết nối trí não với máy móc

Bước sang năm 2025, giao diện não - máy tính sẽ trải qua nhiều phát triển lớn, đặc biệt ở Trung Quốc. Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin nước này vạch ra kế hoạch tham vọng nhằm tiên phong về thiết bị BCI phục vụ một loạt ứng dụng từ phục hồi chức năng tới tăng cường thực tế ảo.

Một sản phẩm nổi bật là NEO, hệ thống BCI không dây hạn chế xâm lấn trang bị 8 điện cực. Thiết bị đặt phía trên vỏ não vận động, được chế tạo đặc biệt để khôi phục cử động tay ở người bị liệt. Những thử nghiệm lâm sàng với NEO, bắt đầu vào năm 2023, cho kết quả hứa hẹn. Sau 9 tháng sử dụng tại nhà, một tình nguyện viên bị thương ở cột sống lấy lại khả năng hoạt động hàng ngày như ăn uống độc lập. Các nhà chức trách đang lên kế hoạch thử nghiệm thiết bị cấy ghép trên ở quy mô rộng hơn năm 2025.

Trong thế giới BCI cấy ghép, Paradromics trở thành một công ty nổi bật. Họ tạo ra sự khác biệt bằng cách ghi chép từ mỗi neuron và sử dụng vật liệu bền để tăng cường tuổi thọ và độ an toàn của thiết bị cấy ghép. Công ty đang chuẩn bị cho thử nghiệm lâm sàng vào năm 2025. Trong khi đó, công ty Synchron ở New York, đạt nhiều bước tiến tại Mỹ khi tích hợp công nghệ AI tái tạo vào hệ thống BCI can thiên nội mạch. Sự phát triển này hướng tới tăng cường khả năng giao tiếp với những cá nhân bị khiếm khuyết về vận động, cho phép họ tương tác nhiều hơn. Giới chuyên gia cũng dự đoán về nhiều thành tựu công nghệ mới trong BCI không xâm lấn, sử dụng điện não đồ (EEG) và quang phổ cận hồng ngoại (fNIRS).

Những nhiệm vụ vũ trụ lớn

2025 sẽ là năm đáng nhớ đối với khám phá vũ trụ, dựa trên những thành công của năm 2024, bao gồm lần hạ cánh thành công trên Mặt Trăng đầu tiên của tàu vũ trụ tư nhân. Trong tháng 1, công ty iSpace ở Tokyo sẽ thử hạ cánh trên Mặt Trăng lần thứ hai với nhiệm vụ Venture Moon bao gồm một tàu đổ bộ và robot tự hành nhỏ. Tương tự, công ty Intuitive Machines ở Houston, Mỹ, sẽ triển khai tàu đổ bộ trên cực nam của Mặt Trăng, mang theo thiết bị quan trọng như máy khoan băng của NASA và khối phổ để phân tích vật liệu gần bề mặt. Ngoài ra, tàu NASA’s Lunar Trailblazer sẽ quay quanh Mặt Trăng để lập bản đồ nước bề mặt, hỗ trợ nỗ lực khám phá thiên thể.

Năm 2025 cũng sẽ ghi nhận nhiều thành tựu lớn trong nghiên cứu gió mặt trời với hai nhiệm vụ lớn. Vệ tinh SMILE (Solar Wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer), dự án hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA) và Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc, nhằm tìm hiểu tương tác của gió mặt trời với từ trường Trái Đất. Đồng thời, nhiệm vụ PUNCH (Polarimeter to Unify the Corona and Heliosphere) sẽ sử dụng 4 vệ tinh ở quỹ đạo thấp của Trái Đất để nghiên cứu khí quyển Mặt Trời và tạo ra hình ảnh 3D nhằm giải đáp những câu hỏi từ lâu về sự phân bố năng lượng mặt trời trong hệ.

Nhiệm vụ SPHEREx của NASA là một điểm nhấn khác trong năm 2025, nhằm cách mạng hóa hiểu biết của con người về vũ trụ. Đài quan sát này sẽ lập bản đồ bầu trời bằng 102 màu sử dụng ánh sáng cận hồng ngoại, thu thập dữ liệu về hơn 450 triệu thiên hà và hơn 100 triệu ngôi sao trong dải Ngân Hà, giúp giải mã nguồn gốc của vũ trụ.

Một số nhiệm vụ đáng chú ý khác bao gồm nhiệm vụ không gian tư nhân Fram2 của SpaceX với chuyến bay đầu tiên có người lái tới quỹ đạo phía trên vùng cực và thử nghiệm bay lên trạm ISS bằng máy bay vũ trụ Dream Chaser của Sierra Space.

Tiến hóa của robot hình người

Do trí tuệ nhân tạo đang trở nên thông minh hơn, năm 2025, tích hợp AI vào ngành robot sẽ tăng cường hơn nữa cách robot tương tác với thế giới. Trong khi sự xuất hiện của robot hoàn toàn tự động vẫn cần thời gian, có những bước tiến đáng kể trong công cuộc phát triển robot mô phỏng khả năng của con người như đi lại, nói chuyện và thể hiện cảm xúc nhờ AI. Sự tích hợp này có vai trò chủ chốt giúp đưa một số robot tiên tiến nhất thế giới tới tầm cao mới.

Ví dụ, robot Sophia nổi tiếng với khả năng trò chuyện như con người và biểu cảm gương mặt, sử dụng AI để phân tích và đáp lại hiệu quả. Robot Atlas thể hiện xuất sắc ở cử động phức tạp và định hướng trong môi trường, dựa vào AI để giải quyết nhiệm vụ đòi hỏi tương tác cao cấp. Unitree, robot 4 chân, được biết tới nhờ chuyển động linh hoạt và khả năng vượt chướng ngại vật, có thể thực hiện thao tác tinh vi như lộn nhào. Khả năng của những robot được tăng cường theo thời gian nhờ cải tiến ở phần cứng và tiến bộ của AI, qua đó xóa nhòa ranh giới tương tác giữa con người và máy móc.

Trong năm 2025, xu hướng tích hợp AI để tăng cường việc ra quyết định và tối ưu hóa luồng công việc ở robot sẽ tiếp tục. Các nhà sản xuất robot đang phát triển giao diện AI cho phép điều khiển robot bằng ngôn ngữ tự nhiên thay vì mã hóa phức tạp. Điều này sẽ cho phép robot xử lý và phản hồi theo mệnh lệnh chi tiết, hiểu rõ tình huống, thậm chí bộc lộ tư duy sáng tạo.

Sự tái sinh của hàng không siêu thanh

Hàng không thương mại đang trên bờ cách mạng hóa với nhiều thành tựu ở công nghệ bay siêu thanh giúp giảm đáng kể thời gian di chuyển trên toàn cầu. Những sáng tạo trong thiết kế máy bay không chỉ tập trung vào tốc độ mà còn hướng tới bay êm hơn, thân thiện với môi trường hơn, hồi sinh phương tiện giao thông bị mai một sau khi máy bay Concorde ngừng hoạt động.

NASA gần đây đạt được đột phá quan trọng với máy bay nghiên cứu siêu thanh không tiếng ồn X-59. Hôm 12/12, tại cơ sở Skunk Works ở Palmdale, California, NASA hoàn thành thử nghiệm đốt động cơ đầy đủ đầu tiên, cột mốc chủ chốt trước khi thử nghiệm bay vào năm 2025. X-59 được thiết kế để giảm thời gian bay đường dài cả trong nước và quốc tế.

Công ty Boom Supersonic cũng đạt nhiều bước tiến với máy bay phản lực chở khách siêu thanh Overture. Hôm 19/12/2024, nguyên mẫu của Boom là XB-1 hoàn thành chuyến bay thử nghiệm thứ 10, đạt tốc độ tối đa mới là Mach 0,95 (1.173 km/h) và độ cao 9.880 m, gần bằng độ cao thông thường khi bay siêu thanh là 10.363 m. Thử nghiệm này giúp XB-1 sẵn sàng phá vỡ rào cản âm thanh, dự kiến vào đầu năm 2025. Tốc độ của XB-1 đã vượt qua tốc độ bay hành trình của máy bay thương mại lớn như Boeing 787 và Airbus A380, cho thấy tiềm năng cách mạng hóa ngành hàng không bằng cách kết hợp giữa tốc độ và khả năng vận hành.

Một công ty khác là Venus Aerospace đang thử nghiệm giới hạn của hàng không với máy bay phản lực siêu thanh. Với chuyến bay thử nghiệm đầu tiên dự kiến diễn ra trong năm 2025, máy bay này hứa hẹn bay giữa London và New York chỉ trong một giờ ở tốc độ lên tới Mach 6 (5.795 km/h) bằng động cơ đẩy phản lực dòng thẳng kích nổ xoay Venus đang trong quá trình phát triển.