التقنيات الناشئة

الذكاء الاصطناعي هو نوع من الذكاء الجزئي الذي تُظهره الآلات أو البرامج، وهو فرع من علوم الحاسوب يُعنى بتطوير آلات وبرامج تتمتع بذكاء يُحاكي ذكاء الحيوانات. يُعرّف كبار الباحثين في مجال الذكاء الاصطناعي وكتبه هذا المجال بأنه "دراسة وتصميم الأنظمة الذكية"، حيث يُعرّف النظام الذكي بأنه نظام يُدرك بيئته ويتخذ إجراءات تُعظّم فرص نجاحه. أما جون مكارثي ، الذي صاغ المصطلح عام 1956، فيُعرّفه بأنه "دراسة صناعة الآلات الذكية".

تشمل الوظائف (أو الأهداف) الأساسية لأبحاث الذكاء الاصطناعي الاستدلال، والمعرفة، والتخطيط ، والتعلم، ومعالجة اللغة الطبيعية (التواصل)، والإدراك ، والقدرة على تحريك الأشياء والتعامل معها . ولا يزال الذكاء العام (أو " الذكاء الاصطناعي القوي ") من بين الأهداف طويلة المدى لهذا المجال. وتشمل الأساليب الشائعة حاليًا التعلم العميق، والأساليب الإحصائية، والذكاء الحسابي، والذكاء الاصطناعي الرمزي التقليدي. وهناك عدد هائل من الأدوات المستخدمة في الذكاء الاصطناعي، بما في ذلك أنواع من البحث والتحسين الرياضي، والمنطق، والأساليب القائمة على الاحتمالات والاقتصاد، وغيرها الكثير.

وقد طرح جيريمي ريفكين وآخرون الطباعة ثلاثية الأبعاد، والمعروفة أيضًا باسم التصنيع الإضافي، كجزء من الثورة الصناعية الثالثة . ^{[ 17 ]}

بفضل تقنية الإنترنت، تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد إمكانية إرسال المخططات الرقمية لمختلف المنتجات المصنوعة من مواد مختلفة على الفور إلى شخص آخر لإنتاجها في الموقع.

على الرغم من أن هذه التقنية لا تزال بدائية للغاية بحيث لا يمكن استخدامها لإنتاج معظم المنتجات، إلا أنها تتطور بسرعة وأثارت جدلاً في عام 2013 حول مسألة الأسلحة النارية المطبوعة ثلاثية الأبعاد . ^{[ 18 ]}

أُثبتت فعالية العلاج الجيني لأول مرة بنجاح في أواخر عام 1990/أوائل عام 1991 لعلاج نقص إنزيم أدينوزين دي أميناز ، على الرغم من أن العلاج كان جسديًا - أي أنه لم يؤثر على الخلايا التناسلية للمريض، وبالتالي لم يكن وراثيًا. وقد مهد هذا الطريق لعلاجات لأمراض وراثية أخرى، وزاد الاهتمام بالعلاج الجيني للخلايا التناسلية - أي العلاج الذي يؤثر على الأمشاج وذرية المرضى.

بين سبتمبر 1990 ويناير 2014، تم إجراء أو الموافقة على حوالي 2000 تجربة للعلاج الجيني. ^{[ 19 ]}

لقاح السرطان هو لقاح يُستخدم لعلاج السرطان الموجود أو للوقاية من تطوره لدى بعض الأفراد المعرضين لخطر الإصابة به. تُعرف اللقاحات التي تعالج السرطان الموجود باللقاحات العلاجية للسرطان. ولا توجد حاليًا أي لقاحات قادرة على الوقاية من السرطان بشكل عام.

في 14 أبريل 2009، أعلنت شركة ديندرون أن المرحلة الثالثة من التجارب السريرية للقاح بروفينج ، وهو لقاح مضاد للسرطان مصمم لعلاج سرطان البروستاتا، قد أظهرت زيادة في معدل البقاء على قيد الحياة. وحصل اللقاح على موافقة إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) لاستخدامه في علاج مرضى سرطان البروستاتا المتقدم في 29 أبريل 2010. ^{[ 20 ]} وقد حفزت الموافقة على بروفينج الاهتمام بهذا النوع من العلاج. ^{[ 21 ]}

اللحوم المستنبتة، والتي تُعرف أيضاً باللحوم المُصنّعة في المختبر ، أو اللحوم النظيفة، أو اللحوم الخالية من القسوة، أو اللحوم المصنّعة في أنابيب الاختبار، هي منتج من لحوم الحيوانات لم يكن جزءاً من حيوان حيّ، باستثناء مصل جنين العجل المأخوذ من بقرة مذبوحة. في القرن الحادي والعشرين، عملت العديد من المشاريع البحثية على اللحوم المستنبتة في المختبر. ^{[ 22 ]} وقد تم تناول أول شطيرة برجر لحم بقري مستنبتة ، من ابتكار فريق هولندي، في عرضٍ للصحافة في لندن في أغسطس 2013. ^{[ 23 ]} لا تزال هناك صعوبات يجب التغلب عليها قبل أن تصبح اللحوم المستنبتة متاحة تجارياً. ^{[ 24 ]} تُعدّ اللحوم المستنبتة باهظة الثمن، ولكن من المتوقع أن تنخفض تكلفتها لتنافس تكلفة اللحوم المُنتجة بالطرق التقليدية مع تطور التكنولوجيا. ^{[ 25 ] [ 26 ]} كما تُثير اللحوم المستنبتة قضايا أخلاقية. يجادل البعض بأنها أقل إثارة للاعتراض من اللحوم التي يتم الحصول عليها بالطرق التقليدية لأنها لا تنطوي على القتل وتقلل من خطر القسوة على الحيوانات، بينما يعارض آخرون تناول اللحوم التي لم تتطور بشكل طبيعي.

تقنية النانو هي معالجة المادة على المستوى الذري والجزيئي وفوق الجزيئي . أشار أول وصف واسع الانتشار لتقنية النانو ^{[ 27 ] [ 28 ]} إلى الهدف التقني المحدد المتمثل في معالجة الذرات والجزيئات بدقة لتصنيع منتجات ذات حجم كبير، وهو ما يُعرف الآن بتقنية النانو الجزيئية . لاحقًا، وضعت المبادرة الوطنية لتقنية النانو تعريفًا أكثر شمولًا لتقنية النانو، حيث عرّفتها بأنها معالجة المادة التي لا يقل بُعد واحد منها عن 1 إلى 100 نانومتر . يعكس هذا التعريف أهمية التأثيرات الكمومية على هذا النطاق، ولذا تحوّل التعريف من هدف تقني محدد إلى فئة بحثية شاملة لجميع أنواع الأبحاث والتقنيات التي تتناول الخصائص المميزة للمادة التي تظهر دون عتبة الحجم المحددة.

علم الروبوتات هو فرع من فروع التكنولوجيا يُعنى بتصميم الروبوتات وبنائها وتشغيلها وتطبيقاتها ، ^{[ 29 ]} بالإضافة إلى أنظمة الحاسوب الخاصة بالتحكم بها، وتلقي البيانات الحسية، ومعالجة المعلومات. وتتناول هذه التقنيات الآلات المؤتمتة التي يمكنها أن تحل محل البشر في البيئات الخطرة، والمصانع، والمستودعات، والمطابخ؛ أو أن تُحاكي البشر في المظهر، والسلوك، و/أو الإدراك. ومن الأمثلة الجيدة على الروبوتات التي تُحاكي البشر، روبوت صوفيا ، وهو روبوت اجتماعي بشري الشكل طورته شركة هانسون روبوتيكس، ومقرها هونغ كونغ ، والذي تم تشغيله في 19 أبريل 2015. يستوحي العديد من روبوتات اليوم تصميمها من الطبيعة، مما يُسهم في مجال الروبوتات المستوحاة من الطبيعة .

يُعدّ العلاج بالخلايا الجذعية استراتيجية علاجية تُدخل خلايا جذعية بالغة جديدة إلى الأنسجة المتضررة لعلاج الأمراض أو الإصابات. ويعتقد العديد من الباحثين الطبيين أن علاجات الخلايا الجذعية لديها القدرة على تغيير مسار الأمراض البشرية وتخفيف المعاناة. ^{[ 30 ]} إن قدرة الخلايا الجذعية على التجدد الذاتي وإنتاج أجيال لاحقة بدرجات متفاوتة من التمايز ^{[ 31 ]} تُتيح إمكانات هائلة لتوليد أنسجة يُمكنها استبدال المناطق المريضة والمتضررة في الجسم، مع الحد الأدنى من مخاطر الرفض والآثار الجانبية.

برزت الخلايا التائية المعدلة بمستقبلات المستضدات الخيمرية (CAR) ضمن العلاجات المناعية الأخرى لعلاج السرطان، حيث تُستخدم لعلاج أورام الخلايا البائية الخبيثة. ورغم النتائج الواعدة لهذه التقنية المبتكرة، فإن خلايا CAR-T لا تخلو من بعض القيود التي يجب التغلب عليها لتوفير علاجات أكثر فعالية وموثوقية لأنواع أخرى من السرطان. ^{[ 32 ]}

توفر تقنية السجلات الموزعة أو تقنية سلسلة الكتل (البلوك تشين) قائمة شفافة وغير قابلة للتغيير للمعاملات. وقد تم اقتراح مجموعة واسعة من الاستخدامات حيثما تكون هناك حاجة إلى قاعدة بيانات مفتوحة ولا مركزية، بدءًا من سلاسل التوريد وصولًا إلى العملات المشفرة .

العقود الذكية هي معاملات ذاتية التنفيذ تتم عند استيفاء شروط محددة مسبقًا. والهدف منها هو توفير مستوى أمان يفوق قانون العقود التقليدي، وتقليل تكاليف المعاملات والتأخيرات. وقد طُرحت الفكرة الأصلية من قِبل نيك سزابو عام ١٩٩٤، ^{[ ٣٣ ]} لكنها ظلت غير مُطبقة حتى ظهور تقنية سلاسل الكتل (البلوكشين). ^{[ ٣٤ ] [ ٣٥ ]}

هذه التقنية، التي تُضيف رسومات رقمية إلى لقطات حية، موجودة منذ أواخر القرن العشرين. ومع ذلك، ومع تطور أجهزة حاسوب أكثر قوة ونمو البرمجيات مفتوحة المصدر، توسعت إمكانياتها إلى ما هو أبعد بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. واليوم، تُستخدم على نطاق واسع في تطبيقات مثل بوكيمون جو، وفلاتر سناب شات وإنستغرام، وغيرها من المنصات التي تُدمج عناصر خيالية أو رقمية في بيئات العالم الحقيقي. ^{[ 36 ]}

تتميز الصواريخ القابلة لإعادة الاستخدام، على عكس الصواريخ أحادية الاستخدام التي تُتخلص منها بعد الإطلاق، بقدرتها على الهبوط الآمن في موقع محدد مسبقًا، حيث تُستعاد لاستخدامها مجددًا في عمليات إطلاق لاحقة. من بين النماذج الأولية المبكرة صاروخ ماكدونيل دوغلاس DC-X الذي خضع للاختبار في التسعينيات، ^{[ 37 ]} لكن شركة سبيس إكس كانت أول من استخدم خاصية إعادة الاستخدام في المرحلة الأولى من مركبة إطلاق مدارية عاملة، وهي فالكون 9 ، في العقد الثاني من الألفية الثانية. ^{[ 36 ]} كما تعمل سبيس إكس على تطوير صاروخ قابل لإعادة الاستخدام بالكامل يُعرف باسم ستار شيب . ^{[ 37 ]} ومن بين الشركات الأخرى التي تُطوّر صواريخ قابلة لإعادة الاستخدام بلو أوريجين ^{[ 37 ]} وروكيت لاب . ^{[ 38 ]}

يهدف البحث والتطوير إلى تطوير التكنولوجيا بشكل عام، وبالتالي يشمل تطوير التقنيات الناشئة. انظر أيضًا قائمة الدول حسب إنفاقها على البحث والتطوير .

البحث التطبيقي هو شكل من أشكال البحث المنهجي الذي ينطوي على التطبيق العملي للعلوم. وهو يصل إلى جزء من النظريات والمعارف والأساليب والتقنيات المتراكمة لدى مجتمعات البحث (الأوساط الأكاديمية) ويستخدمها لغرض محدد، غالباً ما يكون مدفوعاً من قبل الدولة أو الشركات أو العملاء.

سياسة العلوم هي مجال السياسة العامة الذي يهتم بالسياسات التي تؤثر على سير العمل العلمي والبحثي، بما في ذلك تمويل العلوم، وغالبًا ما يكون ذلك سعياً وراء أهداف السياسة الوطنية الأخرى مثل الابتكار التكنولوجي لتعزيز تطوير المنتجات التجارية، وتطوير الأسلحة، والرعاية الصحية، والرصد البيئي.

تمنح براءات الاختراع المخترعين فترة زمنية محدودة (لا تقل عن 20 عامًا، وتختلف المدة باختلاف الاختصاص القضائي) لحق حصري في تصنيع وبيع واستخدام وتأجير اختراعاتهم التكنولوجية الجديدة أو غير ذلك. ويمكن الحصول على براءات اختراع للذكاء الاصطناعي ، والاختراعات الروبوتية، والمواد الجديدة، ومنصات سلسلة الكتل (البلوك تشين)، حيث تحمي البراءة المعرفة التكنولوجية المستخدمة في ابتكار هذه الاختراعات. ^{[ 39 ]}

في عام 2019، أفادت المنظمة العالمية للملكية الفكرية ( الويبو ) بأن الذكاء الاصطناعي كان أكثر التقنيات الناشئة انتشارًا من حيث عدد طلبات براءات الاختراع والبراءات الممنوحة، بينما قُدِّر أن إنترنت الأشياء هو الأكبر من حيث حجم السوق. وتلته، من حيث حجم السوق أيضًا، تقنيات البيانات الضخمة، والروبوتات، والذكاء الاصطناعي، والطباعة ثلاثية الأبعاد، والجيل الخامس من خدمات الهاتف المحمول (5G). ^{[ 40 ]} منذ ظهور الذكاء الاصطناعي في خمسينيات القرن الماضي، قُدِّم 340 ألف طلب براءة اختراع متعلقة به من قِبَل المبتكرين، ونُشر 1.6 مليون ورقة بحثية علمية من قِبَل الباحثين، مع نشر غالبية طلبات براءات الاختراع المتعلقة بالذكاء الاصطناعي منذ عام 2013. وتمثل الشركات 26 من أصل 30 شركة من بين أكبر المتقدمين بطلبات براءات اختراع في مجال الذكاء الاصطناعي، بينما تمثل الجامعات أو مؤسسات البحث العامة الشركات الأربع المتبقية. ^{[ 41 ]}

داربا (وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة) هي وكالة تابعة لوزارة الدفاع الأمريكية مسؤولة عن تطوير التقنيات الناشئة لاستخدامها من قبل الجيش.

تم إنشاء وكالة مشاريع البحوث المتقدمة الدفاعية (DARPA) في عام 1958 باسم وكالة مشاريع البحوث المتقدمة (ARPA) من قبل الرئيس دوايت د. أيزنهاور. وكان هدفها صياغة وتنفيذ مشاريع البحث والتطوير لتوسيع آفاق التكنولوجيا والعلوم، بهدف تجاوز المتطلبات العسكرية المباشرة.

لقد وفرت المشاريع الممولة من قبل داربا تقنيات مهمة أثرت على العديد من المجالات غير العسكرية، مثل الإنترنت وتقنية نظام تحديد المواقع العالمي (GPS).

توجد جوائز تحفز على تجاوز حدود التكنولوجيا (والتي تُعرف عمومًا بالتقنيات الناشئة). تجدر الإشارة إلى أنه بينما تُكافئ بعض هذه الجوائز الإنجازات بعد تحقيقها من خلال تحليل مزايا الاختراقات التكنولوجية، فإن البعض الآخر يُقدم الحوافز عبر مسابقات للفوز بجوائز تُمنح لأهداف لم تُحقق بعد.

كانت جائزة أورتيغ عبارة عن مكافأة قدرها 25,000 دولار أمريكي، قدمها صاحب الفنادق الفرنسي ريمون أورتيغ عام 1919 لأول رحلة طيران مباشرة بين مدينة نيويورك وباريس. وفي عام 1927، فاز تشارلز ليندبيرغ بالجائزة على متن طائرة رايان معدلة ذات محرك واحد تُدعى " روح سانت لويس" . وبلغ إجمالي ما أنفقته تسعة فرق 400,000 دولار أمريكي سعياً وراء جائزة أورتيغ.

تهدف سلسلة جوائز XPRIZE، وهي مسابقات عامة تُصممها وتديرها مؤسسة X Prize Foundation غير الربحية ، إلى تشجيع التطور التكنولوجي الذي يُمكن أن يُفيد البشرية. وكانت جائزة أنصاري XPRIZE، التي تبلغ قيمتها 10 ملايين دولار أمريكي والمتعلقة بتطوير المركبات الفضائية، أبرز جوائز XPRIZE حتى الآن، وقد مُنحت عام 2004 لتطوير مركبة SpaceShipOne .

جائزة تورينج هي جائزة سنوية تمنحها جمعية آلات الحوسبة (ACM) لشخص يُختار لمساهماته التقنية في مجال الحوسبة. ويشترط أن تكون هذه المساهمات ذات أهمية تقنية بالغة ودائمة في هذا المجال. تُعتبر جائزة تورينج عمومًا أعلى وسام تقدير في علوم الحاسوب، وقد ارتفعت قيمتها في عام 2014 إلى مليون دولار أمريكي.

تُمنح جائزة الألفية للتكنولوجيا مرة كل عامين من قِبل أكاديمية التكنولوجيا الفنلندية ، وهي صندوق مستقل أنشأته الصناعة الفنلندية والدولة الفنلندية بالشراكة. وكان أول من حصل عليها تيم بيرنرز لي ، مخترع شبكة الإنترنت العالمية .

في عام ٢٠٠٣، موّل ديفيد غوبل جائزة ميثوسيلا للفأر (Mprize) لتشجيع تطوير علاجات جديدة لإطالة عمر الفئران، التي تشبه البشر جينيًا. وحتى الآن، مُنحت ثلاث جوائز للفأر: الأولى للدكتور أندريه بارتكه من جامعة جنوب إلينوي لتحطيمه أرقامًا قياسية في طول العمر؛ والثانية للدكتور ستيفن سبيندلر من جامعة كاليفورنيا لاستراتيجياته في تجديد الشباب المتأخر ؛ والثالثة للدكتور زد. ديف شارب لعمله على دواء راباميسين.