Napredak znanosti trenutačno je toliko brz, i zahvaća tako brojna područja ljudske djelatnosti, da krajem svake godine postaje sve teže napisati sažet pregled prodora koje treba očekivati u idućim godinama. Pisanje pregleda dodatno je otežano jer se velik napredak u primijenjenim oblicima znanosti, s konkretnim utjecajem na naše živote, sve više događa iza zaključanih vrata kompanija koje su utemeljene na razvoju novih tehnologija. Takve kompanije mnoga svoja otkrića drže u tajnosti sve do izlaska novog i inovativnog proizvoda na tržište. Danas svjedočimo i sve većim očekivanjima od sveučilišta i znanstvenih instituta da zanimljiva otkrića najprije zaštite kao intelektualno vlasništvo i zatim pokušaju na njemu utemeljiti tzv. spin-out kompanije, a tek onda objave otkriće.
Videoigre kao izvor
Zbog navedenih razloga, sve je teže sa sigurnošću znati gdje je danas točno granica ljudskoga znanja. Uz taj nužni oprez, ipak se može utvrditi kako postoji nekoliko područja znanosti koja se trenutačno razvijaju tolikom brzinom, a njihova su primjena i utjecaj na društvo toliko očiti da se s velikom sigurnošću može predvidjeti njihov snažan razvoj i tijekom idućih nekoliko godina. Najprije bih istaknuo napredak u području tzv. umjetne inteligencije i njezinih različitih metoda (npr. strojno učenje, neuronske mreže i duboko učenje) te najširu moguću primjenu tih metoda. Tako u prometu trebamo očekivati nastavak testiranja samovozećih automobila, kamiona i vlakova, ali sve češće i dronova. U svijetu financija metode umjetne inteligencije trebale bi dovesti do optimizacije planiranja, rukovođenja i financijskih transakcija, ali također pronaći primjenu i u investiranju na tržištima kapitala. U robotici, metode umjetne inteligencije nastojat će robotima dati vid, ravnotežu, moć prosuđivanja situacije, kretanje i navigaciju. U medicini posebno će zanimljiva biti primjena umjetne inteligencije u dijagnostici, gdje će kompjuteri ubrzo moći postavljati dijagnoze velikog broja bolesti preciznije od najiskusnijih liječnika. U astronomiji i istraživanjima svemira umjetna inteligencija moći će integrirati i analizirati goleme količine podataka o svemiru neizmjerno brže od najboljih astronoma. Posebno zanimljiva primjena umjetne inteligencije, koja sama po sebi predstavlja fundamentalno novo područje istraživanja, jest u integraciji čovjeka i stroja, te stvarnog i digitalnog, tj. virtualnog svijeta. Razvoj videoigara i njihov komercijalni uspjeh pospješio je i razvoj istraživanja tzv. virtualne stvarnosti. Kako bi iskustva iz virtualnog svijeta bila što stvarnija, ubrzano se radi na nizu tzv. sučelja između čovjeka i stroja. Pokušava se postići da računala što bolje prepoznaju i interpretiraju ljudski govor, razaznaju i međusobno prevode sve jezike svijeta s jednog na drugi te da, prikopčani na ljudsko tijelo, mogu pratiti i bilježiti funkcije ljudskog organizma. S druge strane, razvijaju se uređaji koji mogu na usklađen način stimulirati ljudski vid, sluh, dodir, pa čak i njuh, kako bi se izazvao dojam boravka u nekoj usporednoj, virtualnoj stvarnosti. Iz ovih se grana znanosti sve više razvijaju i uređaji za nošenje na tijelu (tzv. “wearables”), koji prate unutarnje tjelesne ritmove i optimiziraju tjelesnu aktivnost, funkciju kardiovaskularnog, respiratornog i mišićno-skeletnog sustava, ali i spavanje. Kompanije poput Neuralinka i Kernela odlaze čak i korak dalje te pokušavaju, elektrodama prikopčanima na ljudski mozak, bolje razumjeti svijest, pamćenje, misli i ljudske osjećaje te djelovati na njih. Još su jedna posebna grana razvoja koja proizlazi iz videoigara i virtualnih svjetova tzv. “uvećana stvarnost” i “miješana stvarnost” gdje se nošenjem posebnih naočala stvarnom svijetu može dodavati još niz dodatnih podražaja za naša osjetila, putem digitalnih pomagala koja znatno povećavaju količinu informacija koju naša čula o svijetu percipiraju. Na taj se način pospješuju i pojačavaju iskustva iz stvarnog svijeta. U energetici će sadašnje razdoblje biti upamćeno po sve snažnijoj tranziciji s fosilnih goriva na obnovljive izvore energije, a posebno na Sunčevu energiju. Stoga u znanostima o materijalima nastavlja vladati vrlo velik interes za svojstvima perovskita, relativno jeftinog i dostupnog materijala koji obećava pretvaranje Sunčeve u električnu energiju uz efikasnost veću od dosadašnjih. Sve je veći broj zemalja koje nastoje sasvim prijeći na obnovljive izvore energije. U tome prednjače zemlje sjeverne Europe, koje sve češće uspješno koriste energiju vjetra. Mnoge druge, uključujući prije svih Kinu, snažno investiraju u dugoročnu opskrbljenost solarnom energijom radeći pritom i na povećanju njezine iskoristivosti. Uz sve veću učestalost električnih automobila na cestama te energetski samoopskrbljivih kuća s krovovima koji prikupljaju Sunčevu energiju, ograničavajući čimbenik u tranziciji prema obnovljivim izvorima energije postat će pohrana te energije. Vrlo veliku pozornost kemičara zaokupljat će, stoga, razvoj boljih, većih, jačih, dugotrajnijih i izdržljivijih baterija. Trenutačno i dalje vlada velik interes za unapređenjem baterija temeljenih na litiju i raznim ionima, a sve više se razmišlja i o tzv. metal – zrak baterijama, gdje bi kisik igrao ulogu pozitivne elektrode. Istražuju se i moguća zamjena litija natrijem ili magnezijem u baterijama budućnosti, i općenito prelazak na biorazgradive materijale u proizvodnji baterija. Sve su zanimljivija i svojstva materijala grafena i tzv. dvodimenzionalnih kristala u konverziji i pohrani električne energije, što bi također moglo dovesti do revolucije ako se taj put istraživanja pokaže uspješnim. Istraživanja klimatskih promjena donekle su povezana sa spomenutim istraživanjima u energetici. Očekujem da će nastavak mjerenja fizikalnih i kemijskih osobina oceana, mora i jezera, ali i raznih kopnenih predjela, kao i sve veći broj gomilajućih dokaza iz raznih područja istraživanja o promjeni klime na našem planetu, dovesti do boljih modela i preciznijih predviđanja klimatskih promjena. Bit će zanimljivo pratiti i nove podatke o sve bržem izumiranju brojnih životinjskih i biljnih vrsta tijekom tzv. “antropocena”, najnovijeg razdoblja povijesti našeg planeta koje obilježava utjecaj ljudske vrste. U ekonomiji i financijama, ali i društvenim znanostima općenito, očekujem da će u idućem razdoblju veliku pozornost izazvati ozbiljni znanstveni radovi koji će se dubinski pozabaviti neočekivanim fenomenom tzv. kriptovaluta, poput bitcoina, te predviđanjem njihove budućnosti. Nakon mnogih stoljeća, stručnjaci iz područja ekonomskih i humanističkih znanosti ponovno će razmatrati definiciju novca i njegovu ulogu u društvu u doba opće digitalizacije i međusobne povezanosti čovječanstva. Donekle povezano s tom temom, u političkim znanostima nastavit će se istraživanja uloge društvenih mreža, poput Facebooka i Twittera, na političke procese i rezultate izbora, kao i širenje lažnih vijesti.
Fizika je u ovom stoljeću već imala tri otkrića od goleme važnosti, koja će ostati upisana u njezinu povijest, i sva tri su već nagrađena Nobelovim nagradama. To su potvrda predviđene čestice, tzv. Higgsova bozona, u CERN-u u Švicarskoj, zatim dokaz gravitacijskih valova LIGO eksperimentom u SAD-u te otkriće dvodimenzionalnog materijala – grafena – s nevjerojatno zanimljivim svojstvima kojima tek treba naći primjenu. Nakon tri tako velika prodora, predviđam nastavak teorijskog rada na dizajniranju eksperimenata kojim bi se svemir mogao istraživati putem svojih gravitacijskih obilježja, kao i pronalaženje raznih praktičnih primjena grafena. Za to vrijeme, međutim, očekujem da će fizičari postići i prve važne uspjehe u razvoju tzv. kvantnih kompjutora. Takvi bi kompjutori trebali biti neusporedivo moćniji od današnjih te donijeti ozbiljnu trgovinsku, ekonomsku, ali vjerojatno i vojnu prevagu svakoj državi koja postigne ozbiljan napredak u ovom području. Stoga neće čuditi ako neočekivane vijesti o napretku u razvoju kvantnog kompjutora dođu iz Kine, gdje se danas znatni napori ulažu u ovo područje istraživanja. Znanstvenici koji se bave istraživanjem svemira trenutačno su pak usmjereni na potragu za tzv. egzoplanetima, tj. na dokazivanje da oko mnogih zvijezda u našoj galaksiji također kruže planeti. Vjerujem da će se nastaviti pronalasci sve većeg broja planeta koji bi mogli podržavati život jer su na udaljenosti od matične zvijezde koja bi trebala omogućavati tekuću vodu, a možda i atmosferu. S druge strane, sve je više privatnih kompanija koje se uključuju u razvoj svemirskih tehnologija, poput “Space X” Elona Muska i njegove rakete Falcon 9, koja je u stanju odletjeti u svemir i aterirati natrag na platformu na površini Zemlje. Konkurencija iz privatnog sektora u razvoju svemirskih tehnologija, koje više nisu rezervirane samo za goleme državne svemirske agencije koje se financiraju iz proračuna, dovest će do bržeg napretka i na ovom području. I u biomedicini trenutačno svjedočimo vrlo velikom broju doista zanimljivih prodora. U ovom je području već tipično da se, zbog pitanja etike u istraživanjima i sigurnosti pacijenata, na primjenu otkrića u praksi obično treba čekati znatno dulje no u drugim granama znanosti. Nakon odčitanja humanog genoma i nevjerojatno intenzivnog napretka u razvoju tehnologija potrebnih za njegovu brzu i jeftinu analizu na razini svake stanice organizma, najuzbudljivije otkriće ovog stoljeća u biomedicini jest mogućnost izmjene genetske upute u živim stanicama. To je omogućila tzv. CRISPR-Cas metoda, “posuđena” od bakterija, koje se tako brane od virusa koji pokušavaju mijenjati njihov genom. Zahvaljujući ovom nevjerojatnom prodoru, koji će sigurno biti nagrađen Nobelovom nagradom u idućim godinama, treba očekivati da ćemo prvi put u povijesti ljudske vrste svjedočiti promjeni genetske upute u osoba oboljelih od rijetkih, najjednostavnijih genetskih bolesti, gdje je cjelokupna klinička slika bolesti uzrokovana mutacijom jednog jedinog “slova” negdje u genomu.
Znanost pomaže siromašnima
Te tzv. Mendelske (monogenske) nasljedne bolesti najčešće imaju vrlo teške simptome i iskazuju se već u ranoj dječjoj dobi, a potrebno je izmijeniti samo jedno od šest milijardi slova u genomu kako bi se bolest izliječila, ali to se do danas nije moglo ni zamisliti. U idućoj godini vidjet ćemo rane eksperimentalne pokušaje ovakvog liječenja, s neizvjesnim rezultatima, no nadajmo se uspjehu koji bi se zatim mogao proširiti i na sve druge nasljedne bolesti. Na sličan način djelovat će i genska terapija virusnim transferom te će se genetska uputa za sintezu proteina koji je manjkav dostavljati u stanice ciljnih organa kontroliranom virusnom infekcijom. Ova će područja istraživanja vjerojatno utrti put vrlo značajnim daljnjim intervencijama u nizu znatno kompleksnijih bolesti. Kod raznih oblika karcinoma, ali i drugih kompleksnih bolesti, nastavit će se razvoj detaljnih kataloga genetskih promjena u zahvaćenim stanicama. Iz tih spoznaja, nastojat ćemo razumjeti promjene u funkciji organizma, pa temeljem toga dizajnirati i razvijati nove lijekove. Novost će pritom biti izrazito personalizirani pristup, gdje će svakoj oboljeloj osobi najprije biti analiziran točan tip i uzrok bolesti s obzirom na osobni genetski profil, a tek zatim će se, temeljem te informacije, određivati prikladno liječenje kako bi se povećala učinkovitost, a smanjile ili sasvim izbjegle neželjene nuspojave. Zahvaljujući takvom individualnom profiliranju, svjedočit ćemo licenciranju nekih već postojećih lijekova za niz tipova zloćudnih bolesti, ali možda i za više različitih bolesti, ako one u podlozi imaju isti molekularni mehanizam na koji lijek djeluje. Usto, očekujem i da bi imunoterapija raka mogla doživjeti velik napredak u idućim godinama. Mnogi vodeći laboratoriji u svijetu danas rade na personaliziranim cjepivima za rak, koja bi mogla potaknuti imunološki sustav na obranu od stanica raka i njihovo uništavanje. To bi možda moglo rezultirati i prvim značajnijim uspjesima u liječenju uznapredovalih stadija bolesti iako smo još uvijek daleko od potpunog razumijevanja svih uključenih mehanizama. Pitanja etike u biomedicinskim istraživanjima postajat će sve važnija. Prilikom umjetne oplodnje bit će moguće utjecati na slijed genoma oplođene jajne stanice i pospješenje obilježja poput visine, kognitivnih svojstava, mišićne mase, biranje boje očiju i kose, kao i smanjivanje sklonosti za razne nasljedne bolesti, što otvara čitav niz etičkih dvojbi. Također, iz tzv. pluripotentnih matičnih stanica, koje predstavljaju još jedan golem prodor u biomedicini, znanstvenici će sve češće razvijati tzv. modele pojedinih organa, kako bi se na razini pojedinačnih stanica bolje razumio razvoj i funkcija dijelova ljudskog tijela, pa čak i mozga, čiji se rani razvojni oblici već danas mogu “uzgojiti” u laboratorijskoj posudi programiranjem pluripotentnih matičnih stanica. Pregled završavam predviđenim znatnim napretkom u tzv. “istraživanjima za pomoć siromašnima” (“pro-poor research”). Mnoge su filantropske zaklade, koje su utemeljili najbogatiji ljudi današnjice, pokrenule brojne linije istraživanja. Ta bi istraživanja, uz pomoć znanosti i najmodernijih tehnologija, trebala i najsiromašnijim dijelovima čovječanstva učiniti dostupnima najvažnije blagodati u kojima uživaju razvijeni dijelovi svijeta. Primjeri su dostava lijekova i cjepiva u nepristupačna i posebno siromašna područja dronovima, razvoj bicikala za kućnu uporabu koji proizvodi električnu energiju, pročišćivači vode i laboratorijski hladnjaci na Sunčevu energiju, sofisticirani dijagnostički uređaji na mobilnim telefonima, te tzv. telemedicina, gdje će liječnici u razvijenim zemljama postavljati dijagnoze i određivati terapiju oboljelima u siromašnim zemljama putem interneta ili tzv. “pametnih telefona”. Posebno zanimljiv primjer ovakvih istraživanja jest razvoj uređaja za dobivanje pitke vode iz vlage u zraku, namijenjen područjima bez prirodnih izvora vode. Pitka će voda postajati ograničujući čimbenik razvoju mnogih svjetskih populacija, pogotovo onih u najsiromašnijim područjima svijeta, te će ovakvi uređaji spašavati brojne ljudske živote u budućnosti.
