G S Tôn Thất Trình

 

        Tuổi trẽ không đương nhiên là phung phí năng lực thanh niên nam nữ. Bà Marie Curie  nhận hai giải thưởng Nobel trước  tuổi 45 . Francis Crick 37 tuổi và James Watson tuổi chỉ mới 25, khi họ lần đầu tiên mô tả cấu tạo của DNA. Werner J. Heisenberg đã khởi sự  phát triễn cơ học hạt lượng - quantum mechanics,  tái xét  tiến trình vật lý học hủ lậu này của hàng thế kỷ trước, khi ông mới có 24 tuổi.  Năm nay, nguyệt san Khoa học Phổ thông- Popupar Science  số tháng 11/2010  lược thuật  10 tài năng  Hoa Kỳ nối tiếp hàng ngũ các danh nhân này. Qua tư cách nhãn quan tươi sáng, năng lực  son trẻ  hay lòng ham muốn đơn giản của mỗi người  trẻ tuổi này can dự^. với “cái ngữ “, các nhà khảo cứu này luôn luôn là một loại những trí óc cải thiện thế  giới. Thật sự cuối cùng ra, họ sẽ là kẻ thừa kế tiền nhân .

 

 Tên là Michael Bartle, 37 tuổi , lảnh vực khảo cứu là hóa học vật liệu, liên hệ đến  Viện Đại học Utah. Ông sáng chói vì đã khám phá bí mật  tính toán siêu lẹ - ultra fast computing trong vỏ  một con sâu bọ. Văn phòng Michael Bartle đầy  nhóc những con  bọ đã chết.  Chúng không phải là những mảnh sót lại của một sự xâm hại. Đó là những thân thể của loài bọ Lamprocyphus augustus , nguyên quán Brazil, Nam Mỹ, dẫn Bartl tới  những tinh thể ở khoa quang học nhiều người đang cố gắng tìm kiếm. Từ cuối thập niên 1980, các nhà vật lý học đã mơ tưởng  xây dựng  một tinh thể  gọi là quang tử lý tưởng - photonic ideal crystal , một tinh thể dạng kim cương  lập lại cơ cấu nanô, họ có thể sử dụng  thao tác  hành vi ánh sáng. Các nhà khoa học chỉ mới  có khả năng làm ra một tinh thể  kiểm soát ánh sáng hồng nội. Những tinh thể dùng ánh sáng mắt nhìn thấy được, chế tạo các tế bào mặt trời  hửu hiệu hơn,  bằng cách  chụp bắt thêm các photon- quang tử và chế tạo  lasers uy vũ hơn nhờ phóng đại ánh sáng tốt hơn. Vì rằng ánh sáng du hành mau lẹ hơn các electrons - điện tử âm , những tinh thể này, ngày nào đó có thể chế tạo ra các máy computer siêu lẹ căn bản là ánh sáng. Có đúng là một cái gì vĩ đại không ? Thế nhưng chưa một ai đủ khả năng chế tạo ra những tinh thể căn bản kim cương gồm các mô hình  đủ nhỏ bé, để  tác động lẫn  với các  làn sóng ngắn của ánh sáng mắt nhìn thấy được.

 Ở một ngày năm 2006, khi Bartl đang  cố thử và thất bại tổng hợp một tinh thể photonic  trong la bô mình, ông nhận được một thư điện tử từ một sinh viên trung học   đã nhìn ông ở đường dây trực tuyến, đang hy vọng sử dụng một kính hiển vi rà dò ánh sáng - scanning light microscope  cho  một dự án  hội chợ khoa học - science fair cô đang làm, một nghiên cứu và cơ cấu kích thước nanô của vỏ một con bọ.  Khi cô trình bày cho ông L. augustus, ông tức thời  nhìn thấy các vảy của bọ luôn luôn có một màu sắc như nhau, bất cứ ở góc cạnh nào; một dấu hiệu chứng tỏ  là các vảy  đang thao tác ánh sáng mắt nhìn thấy được  từ mọi góc cạnh. Chính là lúc  thay đổi sự nghiệp ông.  Ông bỏ  mọi điều để nghiên cứu các vảy con bọ, ráp những hình ảnh các lát mỏng, hầu làm ra một hình ảnh 3- D của cơ cấu.  Ông nói:  đó cũng là lúc chúng tôi khám phá ra rằng các con bọ làm tinh thể quang tử - photonic  dạng kim cương ,một thể thao tác ánh sáng mắt nhìn thấy .

 Sử dụng một lập lại của những vảy bọ, nay Bartl  đang hoạt động xây dựng  một cơ cấu nanô  kim cương, dùng  cách tự ráp lại nhau  phân tử - molecular self - assembley, để  sản xuất đại trà dễ dàng một vật liệu thích hợp. Bartl là một  người dân nước Áo - Austrian trầm tỉnh, ăn nói nhỏ nhẹ, là một loại nhân vật cố tìm cách giải quyết những thách thức khó khăn.  Ông cũng là một kẻ ham mê chạy bộ. Năm 2004, ông chạy  nữa đường việt dã ở Santa Barbara  khiến ông phải leo núi cao gần 1200m  và năm 1999, ông cũng đã leo núi cao ở nước Áo). Nhưng ông không chờ đợi là ông sẽ dùng thiên nhiên để vượt qua thách thức. Ông nghĩ rằng con sâu bọ  có thể là then chốt nhiều đột khởi- chọc thủng khác, cho nên ông đang nghiên cứu các loại sâu bọ xa xăm khác.  Ông nói:  “càng nhìn đến nhiều cơ cấu sinh học này, càng thấy là chúng lạ lùng biết bao”.

 

Tên là Katherine Kuchenbecker, 32 tuổi , lảnh vực khảo cứu là đồ thị xúc giác - haptography, thuộc viện đại học Pennsylvania, Hoa Kỳ. Sáng chói là vì công trình của bà có thể hồi tiếp vật chất  tựa đời sống , không phải chỉ vào trò chơi viđêo  mà còn vào cả mua sắm trên đường dây trực tuyến - on line và các dụng cụ  dùng thực thi mỗ xẽ từ xa xăm -  remote surgery.

 Các vật thể  trong la bô Katherine Kuchenbecker  la hét. Chúng cảm tưởng như là đã bị bắn trúng đạn. Kuchenbecker đang thử nghiệm  một áo lót - gilê,  bà và các sinh viên  họa kiểu  để làm các trò chơi viđêo  huấn luyện quân sự  nhận chìm  nhiều hơn nữa. Để bắt chước một  vết đạn bắn, áo gi lê tung ra một  chày kẻ kích động kiểm sóat được gọi là một solenoid ,vào da một người chơi trò thiếu may mắn, nơi viên đạn có thể đâm vào. Bà nói:  Ai đó sẽ nhảy ra khỏi ghế. Xuyên qua rào cản từ màn hình đến thân thể làm cho thí nghiệm  thực tế hơn nhiều.

Kuchenbaker xây đắp sự nghiệp bằng cách  cố làm cho mọi điều cảm giác là  thực tế. Mộng ước của bà là  giúp cho ngành kỷ thuật xúc giác - haptics - khoa học  hội nhập sờ mó - thành các tương tác computer con người cũng thuyết phục được, như thể là  hình chụp vậy đó. Tuy nhiên hiện thời  lảnh vực khoa học kỷ thuật này chưa trưởng thành. Bà nói: ngay cả khi những tiếp hợp - bề mặt chung kỷ thuật  xúc giác  làm ra ( như  hệ thống Con Ma - Phantom   của công ty SensAble, các người sử dụng có thể sờ mó - touch các vật thể ảo ảnh ), mọi điều  cảm giác là mềm  yếu , có tiếng rơi lóp bóp. Chúng tôi gọi nó là Thế giới Kỳ quái Dây Thần kinh - Nerf World. Muốn có hồi tiếp  kỷ thuật xúc giác, sánh ngang các cạnh nhọn của thực tế, Kuchenbecker chụp bắt  thông tin xúc giác dùng  một  dụng cụ  gắn máy gia tốc kế - accelerometers và các máy dò- sensors  khác. Khi một dụng cụ ngang qua một mặt phẳng( bằng ), nó sẽ ghi chép những lực gặp phải. Rồi bà tạo ra một mô hình toán học của tương tác, và tái tạo tương tác này ở một sản phẩm tiêu thụ. Thay vì một tập cảm giác tẻ ngắt  tựa dây thần kinh - Nerf like,  tiến trình làm ra một ngữ vững  xúc giác sâu đậm. 

Kỷ thuật đồ thị xúc giác có cơ thay đổi ngành y khoa. Cha của Kuchenbecker là một bác sĩ mỗ sẽ - giải phẩu. Bà nói: thời cha tôi, chưa có mỗ xẽ ảo ảnh - virtual surgery. Họ đã học mỗ xẽ bằng cách thực hành trên bệnh nhân. Đó là điều  nguy hiểm và căng thẳng. Thế nhưng mỗ xẽ ảo ảnh vẫn còn quá vụng về, theo Kuchenbecker. Các bác sĩ mỗ xẽ  hoạt động với  hệ thống  mỗ xẽ rô bốt  da Vinci, hiện  thay thế  mỗ xẽ  mở bộc lộ khắp thế giới, ngày nay  nhận  chánh yếu là hồi tiếp ảo ảnh, và chỉ phản ứng thực thể  hiền lành nhất. Cho nên  năm 2009, Kuchenbecker họa kiểu VerroTouch , một linh kiện  đo lường những rung động  sản xuất ra  bắng cách sờ mó vào thịt và  tái sản xuất chúng ở các dụng cụ daVinci. Những thành quả mới gợi ý là các bác sĩ mỗ xẽ  dùng VerroTouch hầu làm mỗ xẽ  tế nhị hơn.

Kuchenbecker tin rằng kỷ thuật  đồ thị xúc giác  ngày nào đó, có thể chụp bắt cảm giác các di vật thời tiền cỗ - archeological artifacts , làm ra những “ dấu tay” kỷ thuật xúc giác  song song  với các đặc điểm xác định khác, hay có thể  giúp những người mua sắm trên trực tuyến có cơ may  “ sớ mó “ đến  hàng hóa từ xa. Cuối cùng, công trình của bà có thể khép kín lỗ hở giữa  bắt chước- simulation và thực tế cho mọi người chúng ta.

 

3-      Theo dấu tế bào

Tên là Christopher Love, 33 tuổi. Lảnh vực khảo cứu là khoa miễn nhiễm- immunology . Thuộc viện  Kỷ thuật Massachusetts - MIT. Sáng chói là vì ông đủ khả năng phân tích các tế bào theo thời gian, học hỏi loại nào làm được những dược phẩm tốt đẹp, loại  nào gây ra dị ứng và loại nào chửa trị được bệnh tật.

Bạn có cần làm nhiều loại thí nghiệm trên một tế bào duy nhất theo thời gian không? Tệ quá.  Ở mức độ tế bào, chúng ta chỉ có  một cái nhìn  góc cạnh rộng rải, vì các dụng cụ  hiện hửu chỉ cho các nhà sinh học phô trương ngay tức thì toàn thể sĩ số tế bào toàn vẹn.  Nhưng tựa như dân gian, các tế bào cá nhân  cư xử  khác hẳn nhau. Thế cho nên Christopher  Love, một nhà hóa học chuyễn qua ngành miễn nhiễm học, đã phát triễn  một kỷ thuật  nhắm đích xác vào một tế bào cá nhân. Mục đích của ông  là chụp hình nó và tự hỏi xem nó là ai đâỵ. Điểm chấm một giễu cợt duy nhất của tế bào, có thể giải quyết những bí mật đã lâu dài  của y khoa:  cách nào hệ thống miễn nhiễm phản ứng lây nhiễm HIV, phương pháp nào  các bác sĩ cần dùng để chẩn đoán những dị ứng chết người, tại sao các sản xuất dược phẩm lại mâu thuẩn, quá đắt như vậy.

 Nhiều thập niên qua, các nhà sinh học nào muốn biết là protêin nào một tế bào duy nhất sản xuất ra chỉ có thể nhắm bắn một lần thôi, vì các thử nghiệm tiêu chuẩn  giết mất tế bào. Phương pháp của Love  có thể theo dấu những  bài tiết của một tế bào  theo thời gian. Ông lấy tương đương  một khay cục nước đá khối  và đổ đầy mỗi giếng với một hay hai tế bào  miễn nhiễm còn sống. Trong vòng một giờ đồng hồ, ông thấm một tế bào với một vật liệu chụp bắt những hóa chất  chúng giải tỏa. Lập đi lập lại theo thời gian, tiến trình  có thể xác định những bài tiết và cách nào chúng thay đổi.

Sử dụng kỷ thuật in dấu của ông, Love khám phá ra rằng các nhà miễn nhiễm học định giá mức hửu hiệu của các chữa trị HIV  trên các bệnh nhân cá nhân, thường nhìn về các chỉ dẫn sai lạc và hiện nay ông đang  giúp phát triễn  một thử nghiệm tốt hơn. Ông cũng tìm thấy  một phương pháp mới  phân tích những dấu chuẩn báo hiệu  là các tế bào miễn nhiễm giải tỏa, khi hiện diện một thực phẩm sinh dị ứng - food allergen . Điều này có thể dẫn tới những thử nghiệm dị ứng tốt hơn, nếu không thì mức đính xác chỉ có 1/4 mà thôi.                        

Nhưng công trình Love không chỉ tụ điểm vào con người. Tháng 3 năm 2010, ông  khám phá  một đặc tính  lạ lùng của  men - yeast .  Nhiều công ty dược phẩm  dùng men để sản xuất thuốc căn bản protêin, tỉ như  các thừa tố tăng trưởng các thuốc và các kháng thể. Dù cho các sĩ số  men họ sử dụng đều giống nhau trên phương diện di truyền, các tế bào không cư xử như vậy . Love tìm thấy là  trong khi vài tế bào men bài tiết những số lượng lớn một hợp chất mong muốn, các men khác không bài tiết gì cả.  Ông đang cố gắng tìm hiểu  cái gì gây ra  khác biệt này, hy vọng cải tiến năng xuất, có thể  giảm bớt giá cả vài dược phẩm một cách đáng kể. Như ông đã trình bày, thế giới là một nơi nhiều sắc thái; mỗi cá nhân - dù đó là tế bào miễn nhiễm hay men- đều có điều gì muốn thổ lộ. 

 

Tên là  Raul Rabadan, 35 tuổi. Lảnh vực nghiên cứu là  sinh học tính toán computer.  Thuộc viện đại học Columbia University.  Sáng chói là vì chuyên môn của ông là nhà lý thuyết sợi dây - string theorist, đã giúp ông theo dấu cúm heo phát sinh từ heo và tiết lộ nguồn gốc một bệnh dịch bí hiểm cá hồi. Raul Rabadan săn bắt  các virus  chết người, nhưng ông không cần mặc áo tránh hiểm nguy sinh học. Công trình ông không đưa ông tới rừng rú xa xăm. Ông cũng không phải là một bác sĩ y khoa hay một nhà dịch tể học. Ông là  một nhà vật lý học  lý thuyết, chuyên về lý thuyết sợi dây và lỗ đen - black holes.   Và ông làm nứt rạn bí hiểm vi trùng không mấy khác cách ông giải mã bí mật của vũ trụ: ông theo sau các con số.

 Hãy lấy trường hợp cúm heo. Khi dòng  cúm ghê rỡn H1N1bắt đầu lan tràn khắp Hoa Kỳ năm 2009, Rabadan và nhóm ông  ở trung tâm tính toán sinh học bằng computer,  viện đại học Columbia, họa kiểu algorithms hầu tìm kiếm những bộ dữ liệu to lớn  chứng minh nguồn gốc cúm. Trong khi đa số các chuyên viên cúm  giới hạn các đột biến di truyền vài tháng vừa qua, Rabadan so sánh H1N1 với DNA  của hàng chục ngàn mẩu cúm, kể từ năm 1918. Trên con đường ông lựa chọn, ông  đã đủ khả năng xác nhận là nguồn gốc cúm heo là trên heo,  không trên chim hay con người, như  các nhà khoa học khác tưởng tượng.  Quan trọng hơn nữa, công trình ông cũng tiết lộ rằng heo là nơi sinh sản đánh giá thấp một cách nguy hiểm  cho các dòng cúm mới. Dữ liệu cho thấy  là H1N1 đã tuần hoàn trên heo 10 năm rồi. Thành quả này khiến cho chức quyền y tế Hoa Kỳ nay phải kiểm soát chặc chẻ bệnh  cúm trên heo .

 Những phương pháp  tính toán computer của Rabadan  nay có nhiều yêu cầu.  Tháng 5 năm 2010, ông  được một nhóm khảo cứu quốc tế  mời đến giúp xác định nguồn gốc một bệnh bí hiểm giết chết ở ngoài các ngư trang  cá hồi Đại Tây Dương xứ Na uy - Norway. Sử dụng dụng cụ toán học ông tiền phong gọi là Phân tích Tần số Dữ liệu  Trình tự -Frequency Analysis  of Sequence Data, ông và  các nhà khảo cứu khác nhìn vào trình tự RNA trên  mẩu tim và  thận cá, tìm ra chứng cớ  của virus một chưa hề biết trước đó.  Khảo cứu có thể dãn tới một vaccin - thuốc chủng ngăn ngừa các bùng nổ  tương lai và  bảo tồn một  nguồn thực phẩm quan trọng. Rabadan nói: ở đó có rật nhiều virus  chưa biết đến. Thật là quyến rũ !

 Rabadan sinh quán Tây Ban Nha - Y Pha Nho, nguyên là nhà vật lý học lý thuyết  tại Tổ chức  Âu Châu  về Khảo cứu Hạt nhân ở Thụy Sĩ ,   ông không  hối tiếc gì về thay đổi sự nghiệp cả. Ông thích thú khảo cứu vật lý học, nhưng ông  lại thấy nhiều thoải mái hơn  khi làm áp dụng thực tiễn tính toán sinh học bằng computer. Ông tiếp: tôi yêu mến vật lý học; tôi  yêu mến  giải quyết vấn đề, nhưng tôi thiễn nghĩ rằng  sinh học có cái gì to lớn hơn và có ảnh hưởng tức thì hơn.

 

5-      Pháp sư nước biển

 Tên là Maurizio Porfiri, 34 tuổi. Lảnh vực hoạt động là kỷ sư  công nghệ- engineering, thuộc Viện Kỷ thuật Bách khoa - viện đại học New York.  Sáng chói vì khảo cứu của ông  có thể dẫn tới những linh kiện tự chạy dưới nước, giúp các sinh vật biển cao chạy xa bay khỏi các hiểm nguy con người làm ra.

Vậy chớ kỷ sư làm gì đây ? Maurizio Porfiri nói:  tôi không nghĩ rằng tôi  đã xem điên cuồng quá nhiều phim xi nê.  Ông cũng nghe Cure, đọc liên miên  sách truyện và  chăm sóc các cây cà chua. Nếu không muốn nói Porfiri là người chểnh mảng. Ông hoạt động  xuyên ngang trên nghiều lảnh vực  để xây dựng những linh kiện dưới nước và làm việc 12 giờ đồng  hồ một ngày ở la bô, nhưng những ý nghĩ tốt đẹp nhất của ông  tới với ông trong khi ông xã hơi.

Hãy xét đến ý nghĩ của ông về những rôbốt  sinh học cảm ứng, có cơ ảnh hưởng đến cư xử động vật trong thiên nhiên. Porfiri, phụ tá giáo sư kỷ thuật Viện Bách khoa đại học New York  nói:  nếu chúng ta vay mượn họa kiểu  từ thiên nhiên để xây dựng những rôbôt, tại sao chúng ta lại không dùng rôbôt giúp đở thiên nhiên ? Vậy chớ chúng ta khép kín chu kỳ ( trình) được không ? Có thể một con cá rôbốt giúp  con cá thực  sự  lánh xa  các tua bin điện  hay các vết phun dầu lữa  chăng ?  Lấy khảo cứu  gợi ý rằng  các đàn cá  nhờ theo dõi những thao thức các cá khác, Porfiri họa ra kiểu  rôbôt phát sinh xoáy lốc như cá làm. Một dòng điện  từ một bình điện  làm thành một polymer  ở đuôi, co - giản như cơ bắp ( bắp thịt )  sản xuất ra những chuyễn động im lặng và  giống thiên nhiên lạ kỳ. Mùa xuân này, ông đặt  một rôbôt bắt chước chung với một con cá la bô hiện thời : cá theo sau rôbôt 25 % lần thử nghiệm.

Ông nói: khi còn thơ ấu, tôi luôn luôn hỏi là tại sao vậy, mãi cho đến khi nào gia đình chán ngấy. Tính tò mò này đưa ông tới văn bằng tiến sĩ cơ học lý thuyết và ứng dụng ở xứ Ý nguyên quán và văn bằng tiến sĩ cơ học công nghệ Hoa Kỳ, vì ông muốn làm việc ở Hoa Kỳ. Sau đó, ông rơi vào một hoạt động hậu tiến sĩ về algorithm để kiểm soát tàu ngầm ( tiềm thủy đỉnh ) tự trị  và các ứng dụng dưới nước  trở thành  hoạt động đời ông. Nước chiếm 70 %  diện tích mặt bằng Trái Đất, căn bản  chưa thám hiểm. Thế nhưng, những hệ thống xe cộ dưới nước  chậm bước sau hẳn các đối tác  trên mặt  về điện ( điện mặt trời  không dùng được dưới sâu)  và  truyền thông ( Wi-Fi không quay được  ở 100m chất lỏng ). La bô Porfiri có thể lấp bằng lỗ trống này. Ông đã tạo ra nhiều algorithms đơn giản có thể giúp các rôbôt dưới nước làm thành đàn; ông đang khảo sát  polymers  thu hái năng lượng động lực - kinetic energy  từ nước, và ông đang họa kiểu  một rôbôt mới, một  loại an toàn động vật có vú - mammal-safe  không có cánh quạt ngoài. Nếu như có điều gì làm ông vấp ngã, đó sẽ là lúc nhin Fargo lần thứ sáu !    

    Tiếp theo :

 

Tên là Chiara Daraio, 32 tuổi.  Lảnh vực khảo cứu  là khoa học vật liệu . Thuộc  Viện Kỷ thuật California . Sáng chói  vì bà thao tác các  định luật đơn giản vật lý học làm ra  nhưng «  viên đạn âm thanh » phá hủy ung thư. Bà thích tướt đoạt và cuộn đi. Nguyên là mội đội viên đội bóng rỗ thiếu niên  quốc gia Ý,  bà biết rỏ dù cho ảnh hưởng cuộc chơi  có phức tạp hay tàn phá mấy đi nữa, các thành phần chúng đơn giản. Chuyện xảy ra như sau : Daraio, chận  một lối đi của  đối phương, các bạn đồng đội của bà phóng qua, Daraio  xoay tròn khỏi đối phương đuổi theo và chờ đợi , không ai bảo vệ ,cho bạn đồng đội  mau lẹ chạy qua  và liệng banh vào rỗ.  Chận  đoạt banh. Cuộn đi. Liệng banh  vào rỗ. Đây là một tiến trình dễ hiểu, có thành quả phức tạp.

Daraio là một nhà vật lý học ứng dụng, vẫn còn thích căn bản. Bà nghiên cứu những đặc tính mềm dẻo của các sợi nanô  để chế tạo các bọt nổi - foam  hấp thu  nơi va chạm mạnh . Bà nhận diện  các đá cỗ bằng cách  phân tích các trầm tích carbon của chúng và bà căn cứ các thấu kính âm thanh  không thẳng đường - nonlinear acoustic lens, một linh kiện  bắn đi các viên đạn âm thanh, theo nguyên tắc  một đồ chơi - toy đơn giản.

Thấu kính  hoạt động như một nôi  Newton , tiếng  lách cách (clich- clack)  một đồ chơi để bàn, chứng minh định luật bảo tồn  động năng - momentum. Du đưa một banh vào những banh khác, và chuyễn đổi năng lượng  rỏ rệt  từ một banh này đến banh khác  , mãi cho đến khi nào  banh cuối cùng  văng lắc  lư  ra xa.  Thấu kính của Daraio   gồm   21 hàng song song  banh  kích thước  hòn bi - pinball  thép đặc ruột. Một  búa đập vào phân cuối các hàng.  Va chạm mạnh  tao ra những nhịp,  du hành ngang qua mỗi hàng  theo một làn sóng. Khi làn sóng hiện ra ở hàng cuối,  nó sẽ lan tràn  qua không khí như một gợn sóng trên mặt hồ, ao.

Daraio xây đắp  các viên đạn  âm thanh, tụ điểm  những làn sóng này  vào một điểm  đã xác định trên không gian bằng cách  vắt các banh vào những hàng ngoài cùng,  chặc chẻ lại với nhau hơn . Năng lượng mỗi làn sóng  tương đối thấp, nhưng khi chúng phối hợp, toàn thể năng lượng được phóng đại  lên nhiều lần. Bà giải thích: nếu chúng ta có thể  huấn luyện  điểm này trên một u ung thư, chúng ta có khả năng phá vỡ u , tiết kiệm nhiều ở mô - tissue  quanh nó  hơn là các kỷ thuật hiện thời. Bà nói : làm nẩy các làn sóng khỏi các bộ phận thân thể  hay  thân phi cơ, cũng tạo ra những hình ảnh  độ phân giải cao của những khuyết tật, không hoàn chỉnh của cơ cấu.   Nhảy vọt từ  hình ảnh dòng siêu âm  đến cái gì thấu kính có thể cung cấp, thì cũng như thể  là chuyễn từ  ti vi đen - trắng đến ti vi  độ phân giải cao vậy đó !

Daraio đã bắn các viên đạn  vào một polymer cứng  để làm đồ bản nơi  các lực trong không gian  hội tụ.  Kế tiếp bà sẽ  thử nghiệm  thấu kính  âm  thanh không thẳng hàng của bà trong nước và có lẽ một ngày nào đó trong thân thể con người.  Nhưng trước tiên , cần nâng cấp thấu kính . Bà muốn thay các banh  bằng những môi trường khác  để định cỡ - calibrate tụ điểm dễ dàng hơn. Định cỡ. Bắn đi.Tụ điểm. Bà tiếp:   nếu bạn cố gắng suy tư đơn giản , thông thường  công chuyện hoạt động được ngay.

 

Tên là Santosh Kumar, 33 tuổi . Lảnh vực khảo  cứu là công nghệ.  Thuộc viện đại học Memphis . Sáng chói  là vì các máy dò  của ông có thể  tự động hóa mọi điều  từ phép chửa trị bệnh  đến hoạt động cảnh sát, công an.  Cách đây 10 năm,   dù ông ở lối chạy lẹ ở công ty Siemens, Ấn Độ, Santosh Kumar bỏ việc  đột ngột.  Làm ra một mã số  cho các  nút chuyễn mạch viễn thông- telecom switch  không phải là  phương cách ông muốn sống suốt đời.  Thay vào đó , ông  sang Hoa Kỳ  để  theo đuổi tiến sĩ - phD về khoa học computer .  Ông đã có một ý nghĩ  cho kỷ thuật làm máy dò  rẽ tiền, không dây chạy ít điện và cách nào máy có thể giải quyết  những vấn đề nghiêm trọng thế giới thực sự.  Bước nhảy vọt  đã có lời. Ông nay là giáo sư viện đại học Memphis. Ông phát triễn  những hệ thống theo dầu - tracking systems  có thể  làm thất bại kẻ trộm  và còn có cơ  giúp chửa lành nghiện ma túy. 

Hệ thống Nhân Chứng Tự động - AutoWitness ông chế tạo là  một máy dò  chạy cạc - card  và một máy cung phụng từ xa - remote server , theo dõi các tài sản mất cắp sử dụng các tín hiệu tế bào  và các thành phần rẽ tiền.  Đa số  hệ thống theo dấu vẫn nối kết  với một mạng lưới  vệ tinh, làm chúng  có cường độ bình điện  hiển nhiên và  dễ thiên về mất tín hiệu.  Linh kiện Kumar  gồm một bảng  mạch vòng nhỏ, một máy dò giá một đô la Mỹ , một  máy đo gia tốc - accelerometer, một con quay hồi chuyễn - gyroscope, một rađiô GMS và vài  phần mềm rất khôn khéo. Gắn vào một tivi  hay một bức tranh  vô giá  , nó  thoạt tiên  dò ra các chuyễn động (  phần mềm có thể  nhận ra khác biệt giữa  đồ bị trộm cắp  và  chỉ tái xếp đặt lại phòng  ngồi chơi, tiếp khách) . Nếu vật mất cắp  cuốn lại  trong xe hơi, các máy dò   định kỳ  báo cáo dữ liệu  về xe chuyễn động  qua một mạng lưới  tế bào đến  máy cung phụng từ xa, song song với các tọa độ  địa lý của tín hiệu .   Rồi máy cung phụng  sẽ gửi đi  thông điệp văn bản- text message  vị trí cuối cùng của xe hơi  cho cảnh sát, công an.  Hệ thống  sử dụng dễ dàng và ít tốn kém  gây ấn tượng tốt, khiến cho  các  ty Cảnh Sát Memphis và ở thành phố Jackson, ban Tennessy kế cận,  đã yêu cầu Kumar  cung cấp những đơn vị AutoWitness  để thử nghiệm mùa thu năm 2010 .

Phát minh  mới nhất của Kumart là « Cảm GiácTự Động - AutoSense » , đeo trong áo quần  hầu  theo dõi từ xa những mức căng thẳng - stress . Auto Sense sử dụng  một giải băng  ở ngực và  một băng ở cánh tay để theo dấu hô hấp, nhịp tim và huyết áp ,  và có  màn hình tích cực. Phần mềm gắn vào  một điện thoại thông minh  phân tích dữ liệu  để tiết lộ, chẳng hạn khi tay nghiện ngập  đang chửa trị hiện ở trong nhà, ngoài trời, nói chuyện hay hút thuốc.  Trang bị với thông tin này, phần mềm  có thể nhận diện căng thẳng và cư xử tự hủy mình và tiên đoán khi kẻ nghiện ngập đang mắc lại bệnh , báo cho anh ta  hay người chửa trị anh ta  là bệnh anh đang tăng gia .

AutoWitness và AutoSense,  ngày nào đó,  sẽ cung cấp thông tin  cho các chức quyền thi hành luật pháp, và các nhà cung cấp chăm nom sức khỏe  ngày nay cần nhiều  sức lao động để  thu thập. Trong khi đó, Kumar đang khởi công  suy nghĩ về  dự án tương lai: làm giảm bớt căng thẳng  các người lái xe, khi đường kẹt xe. 

 

Tên là Ian Spielman, 34 tuổi.  Lảnh vực khảo cứu là vật lý học. Thuộc Viện Quốc gia Hoa Kỳ về Tiêu chuẩn và Kỷ thuật. Sáng chói vì ông thao tác các nguyên tử  làm lạnh  gần nhiệt độ zêrô tuyệt đối  hầu giúp tạo ra  các siêu dẫn - superconductors nhiệt độ cao .         

Bên ngoài labô ông ở khu túc xá Viện Quốc gia về Tiêu chuẩn và Kỷ thuật, nhà vật lý học Ian Spielman  nhiệt thành nói về đột khởi ông vừa đăng tải liên quan đến vật lý học nguyên tử. Khảo cứu này giải quyết một vấn đề  cả chục năm nay đã làm lúng túng những trí óc  thông minh nhất trong lảnh vực. Ông giải thích là qua  cách dùng sáng tạo  phóng xạ  tần số rađiô  và ánh sáng laser, ông đã làm cho các nguyên tử trung hòa di chuyễn  như là chúng đã giữ một tính điện - electrical charge , thao tác  nhờ một từ trường  hiện tại chưa có. Cái gì đây ?

Trên căn bản , Spielman xây đắp những hệ thống kiểu mẩu  bắt chước các hiện tượng thực sự . Ở ca này, các nhà vật lý học  muốn làm ra những siêu dẫn  nhiệt độ cao   hay conputer hạt lượng - quantum  nhưng không hiểu rỏ vật lý học liên can. Spielman  tạo ra những dụng cụ hinh dung tính trạng chất liệu tên gọi là sản phẩm đặc lại - condensate Bose- Einstein, những nhóm siêu lạnh nguyên tử  rubidium đã đặc lại cho đến khi đa số  chúng trưng bày những đặc tính hạt lượng tương tự, rồi thì  kiểm soát cư xử  các nguyên  tử chính xác dùng phóng xạ và laser  điện từ - electromagnetic.  Khi có khả năng  kiểm soát các nguyên tử,  thì sẽ giúp  tiết lộ vật lý học . Ở đây , Spielman   có thể đem chúng ta tới  gần thu hoạch  một thực thể  hiểu biết còn yếu kém - một anyon  không- Abelian- có thể  làm ra  cái gì được biết là computer hạt lượng địa hình - topological quantum computer . Ở giới vật lý học, Spielman là một anh hùng.

Khi còn niên thiếu ở bang New Mexico, Spielman muốn trở thành một phi công hướng dẫn , nhưng  lại  theo cha đeo đuổi vật lý học.  Tham vọng hoa tiêu phản lực  có lẽ lạc đường  cho một kẻ  áo cài cúc nghiên cứu vật lý  và toán  tại viện đại học Oklahoma, đổ cử nhân và cưới cô bạn gái  cùng một ngày  và chuyễn đến Pasaden học  tiến sĩ về vật lý  các chất liệu  đặc lại. .Thế nhưng khi Spielman  thảo luận về công trình ông làm,thật hiển nhiên là ông có một tĩnh mạch giàu tính điên cuồng  nội tạng, đánh mạnh vào  những vấn đề vật lý theo một cách nổi điên, tàn nhẫn ;  mãi cho đến khi la bô ông gạt bỏ các dữ liệu tốt đẹp. Theo Jim Eisenstein, nguyên là cố vấn cho Spielman làm PhD ở Viện Kỷ thuật California, Ian hoàn tất   hai lần nhiều hơn các sinh viên khác  trong cùng một thời gian .

Ngoài la bô, Spielnam giới hạn điên cuồng vào buổi ăn tối: Ông nói: tôi mua những thành tố tôi chưa bao giờ nghe nói tới.  Tôi lựa chọn mua loại cần tây đỏ- hay  rau đại hoàng - rhubarb, nay tôi đã biết và làm ra một cốc rượu ngũ vị với rau này.

 

Tên là Sarah T Steward , 37 tuổi. Lảnh vực nghiên cứu : Khoa học hành tinh . Thuộc viện đại học Harvard. Sáng chói vì bà đã khám phá các bí mật  của các hành tinh bằng cách tái tạo những đụng chạm  lẫn nhau. Sarah nghĩ rằng bà đã  trả lời được câu hỏi : cái gì làm vũ trụ thành hình như thế. Bà nói:  mọi chuyện xảy ra khi những điều lớn chạy xô vào nhau , và không gian  đầy đá nhào trộn nhau . Steward nghiên cứu những  vết sẹo và hình dáng chúng . Những sẹo rỗ  của hành tinh  có thể dùng tiên đoán  tuổi tác hành tinh- nếu hành tinh chứa nhiều  sẹo và  rất có thể sẹo quanh quẩn đó từ lâu rồi- và  chu vi của nó có thể ám chỉ  đến những gì  có thể  nằm dưới đất. Bà giải thích: tôi sử dụng hình dạng của miệng núi lữa để học hỏi về hành tinh phát sinh ra miệng núi lữa .

 Steward cho rằng các chuyện  sách của Orson Scott Card đã ảnh hưởng  đến mối thích thú  sớm sủa của bà về không gian, vì chúng nhấn mạnh đến «  những điều điên cuồng có thể  xảy ra ở đó ». Bà không chỉ nghiên cứu hiện tượng; bà còn làm ra hiện tượng.  Ở tầng hầm  xây cất  Khoa học Trái Đất và Hành tinh của Harvard , Steward tái tạo  những đụng chạm có thể làm ra hình dạng hệ thống thái dương ( mặt trời )  cách đây 4.5 tỉ năm, sử dụng một trọng pháo dài gần 7 m. Bà làm kiểu mẩu  giả thuyết  trên máy computer và thử nghiệm chúng với những mảnh đá hay nước đá nhỏ hơn trong la bô của bà. Tiến trình không phải chỉ đơn giản  như đánh mạnh  chúng vào nhau. Bà và các sinh viên  cao học của bà  dùng nhiều tuần lễ sửa soạn  cho mỗi lần nổ chỉ một phần ngàn giây đồng hồ, xây dựng mục tiêu và lắp các kính quanh nó, tạo ra  màn hình nhiệt độ, quang học và phóng xạ và làm ra một phòng chân không đặt trước,  hầu bảo đảm là súng bắn đi 6000 dặm Anh( trên 9650km ) một giờ. Và một khi họ đã bấm cò, họ  phải xây dựng lại tất cả - mọi điều -  vì mọi dụng cụ  trong nghiên cứu đã bị thổi bay đi hết. Bà nhìn nhận :  Các thí nghiệm chúng tôi làm mất thì giờ và đắt tiền.

Steward  yêu thích tán nhỏ nước đá, vì nó liên quan đến rất nhiều đụng chạm hình thành hành tinh. Năm 2009 , bà sử dụng nước đá để  giải quyết một bí mật:  máy dò tìm probe trên phi thuyền Voyager 1 khám phá là các miệng núi lữa  trên các mặt trăng của Sao Mộc- Jupiter  chứa bên trong chúng những miệng núi lữa nhỏ hơn, hình thành tinh tế hơn. Các nhà khoa học không giải thích nổi các hình thành này. Stewward làm mô hình những miệng núi lữa kỳ lạ này và bà qui định là khi đụng chạm, dù chỉ vài giây đồng hồ ,  các nước đá quanh đó   tiến vào một giai đoạn khác, xa lạ rồi . Bà đẩy sâu  hiểu biết của chúng ta về những mặt trăng từ xa,  thiết yếu  quan sát một thế giới khác, dù không rời la bô bà.

Bây giờ bà chú ý  tới các hành tinh to lớn như Trái Đất, tên gọi là siêu Trái Đất- super Earth. Các nhà khoa học không hiểu là tại sao các hành tinh đụng chạm lại làm ra các siêu Trái Đất, trong khi các hành tinh  khác chỉ tan vỡ ở tiến trình mà thôi.  Steward nói:  chúng tôi muốn  biết cách nào làm ra chúng. Đôi khi, cách hay nhất là học hỏi cái gì đó  cần phải được chính bạn làm ra hay phá hủy đi !

 

10 - Làm ra những mô hình

Tên là Iain  Couzin, 36 tuổi .  Lảnh vực sinh học.  Thuộc viện đại học Princeton. Sáng chói vì ông tiết lộ lệ luật của nhóm. Những xáo trộn cuộc đời - đường xá chim bay ,  tia sáng bạc cá nhảy  thoát- đều  được tổ chức một cách huyền bí.  Ian Couzin làm mô hình cư xử  tập thể trong thiên nhiên , nhận diện các mô hình này  một cách toán học. Và ông tìm thấy  những mô hình hiện diện xuyên qua những đơn vị đời sống không liên quan gì tới nhau, dù chúng là sâu bọ hay là các tế bào ung thư.

Couzin là phụ tá giáo sư  ở khoa sinh học sinh thái và tiến trào, Viện đại học Princeton, chụp hình các cư xử động vật và phân tích  chiều dài cảnh trong phim  trên máy computer ,để  nhận xét tiến trình lấy quyết định tập thể của động vật  và cách nào các cá nhân ảnh hưởng đến  việc này.  Kể từ thời Aristotle, cái chúng ta gọi là lý thuyết trổi dậy  đã cho thấy  là những cư xử đơn giản, có thể sản xuất ra những thành quả phức tạp.  Nhưng Couzin điểm chấm những cơ chế đặc thù, những  đám mây châu chấu hay những đàn cá tránh các bắt mồi. 

Khi còn là một trẻ em  ở xứ Tô Cách Lan- Scotland, Couzin đã bị chóe mắt vì động vật ,nhưng vì có 3 anh em dị ứng  với tất cả những gì điên tiết, đa số các sinh vật đều bị cấm xem. Ông nói : vì thế tôi ngã về sâu bọ. Các anh em không bị chúng dị ứng, cho nên tôi thả chúng vào mọi nơi.

Một đêm , ông nhìn thấy môt phim tài liệu trên ti vi về một nhà sinh học theo dõi kiến  đi xuyên qua Trung Mỹ Châu. Sau cử nhân đại học, ông tìm kiếm ngôi sao ở đại học Bath , Anh Quốc  để làm tiến sĩ- phD . Dưới tay nhà sinh học Nigel Franks, nay thuộc viện đại học Bristol,  kiến là  đầu đề  đầu tiên hệ thống động vật cho Couzin.  Nhưng ông nói : tôi chỉ quan sát được một con kiến mỗi lần.  Một tụ họp, tổ kiến thực thi nhiều nhiệm vụ  khác nhau cùng một lúc , theo ông gỉải thích, và con người không thể quan sát được.  Vì là một nhà sinh học,  ông không có những dụng cụ ông cần, để quan sát các cư xử tập thể; cho nên ông tự làm lập trình cho riêng mình. Sử dụng nhãn quan trên computer, theo ông, có thể giúp nhìn thấy những dữ liệu cần thiết.

Ông cũng còn quan sát  những thần dân của ông một cách trực tiếp ( ở Anh quốc . la bô ông chứa một loại lối đi của châu chấu và ở Princeton ông duy trì một bể cạn cá dễ chụp hình đểông ghi chép cách chúng di động ), nhưng ông  nhìn sâu bên trong nhờ dùng những PC  uy vũ và các phần mềm đặt kiểu trước.  Bằng cách làm mô hình  cư xử của hàng loạt v sinh vật và so sánh  những mô hình này theo trừu tượng, Couzin bắt đầu nhận diện vài nguyên tắc  căn bản xuue^n qua thiên nhiên.  Châu chấu , chẳng hạn , tuồng như xếp thẳng hàng theo những nguyên tắc giống như  các hạt từ tính  làm.  Thật tế, ông đã học   cách tiên đoán  chính xác về cư xử theo nhóm,   có thể không cần đến nhiều thông tin  cá nhân. Châu chấu và tế bào ung thư :  không cần để ý tới  những gì chúng liên can. Tập  hợp đủ chúng, và như các mô hình Couzin trình bày, chúng có khuynh hướng cư xử giống như nhau, khi tập hợp.  Như ông lưu ý : chuyễn tiếp  sinh học  từ hổn loạn đến trật tự  tuồng như chỉ đòi hỏi vài nguyên tắc căn bản.

Khám phá của Couzin có thể có nhiều sử dụng thực tế.  Các nhà chuyên môn ở những lảnh vực  như nhân chủng học, y khoa và động vật học,  nay thường xuyên hỏi ông về  những viễn cảnh  cho khảo cứu của họ.  Một nhà khảo cứu Viện Đại học Kỷ thuật Massachusetts- MIT  và Trung tâm Ung thư Harvard , nhờ ông nìn xem di căn - metastasis  ung thư  và Couzin đang cộng tác  với một nhà khảo cứu  Viện đại học London  về  tế bào di cư.

Gần đây,  Tường trình của  Viện Hàn lâm Khoa học Hoa Kỳ đã chấp nhận  bài ông viết  về ảnh hưởng  của đứt quảng sinh thái cho di cư động vật. Mô hình  computer Couzin, thật ra có thể  nhận diện không những tổ chức nhóm, mà còn cả cách nào chúng tan rã . Sau đây là tin tức xấu: sửa chửa sinh thái  đòi hỏi  phục hồi   nó  lại theo tình trạng tốt hơn  trước,  khi di cư bị  gạt bỏ đi. Có lẽ công trình Couzin sẽ giúp  tạo ra một quân đoàn  dò la các mô hình có thể nhặt ra  chính những gì thiên nhiên  đã trình  bày cho chúng ta từ lâu rồi.                                                  

 ( Irvine , California 13/10/2010)