MIT Technology Review iga-aastane noorte innovaatorite nimekiri, mis tunnustab 35 tehnoloogia valla erakordset liidrit, kes on nooremad kui 35-aastased, on põhjalik – ja kurnav – protsess. Me alustame maailma läbikammimisega, et leida silmapaistvaid kandidaate ja värvata ekspertidest koosnev žürii; me lõpetame ühispingutusega, et koostada portreelood, mis täpselt ja selgelt kirjeldaks võitjate saavutusi ning seda, miks need on olulised. Kuid igal aastal on igaühel meist hetk, rääkides nende hämmastavate tehnoloogiatrendimäärajatega ja kuuldes nende tööst esmasest allikast, kui muutub nakkavaks vaimustus, mida TR35 edetabeli liikmed oma töö suhtes tunnevad.
Nende töö kaudu eri valdkondades ja kohtades – puhastest ruumidest ja laboritest tehaste ning slummideni, Uus-Inglismaalt Nicaraguani – ühendab tänavusi võitjaid pidurdamatu iha täiustada ja kiirendada meie tegevusi, aidata meil rohkem saavutada ning paremini elada. Nad loovad turvalisemat, lihtsamat, kiiremat elektroonikat ja tarkvara; paremaid, töökindlamaid meditsiinilisi teste ja ravimeetodeid; odavamaid, puhtamaid energiaallikaid. 2009. aasta TR35 püüab muuta meie maailma. Me loodame, et te naudite nende tundmaõppimist sama palju kui meiegi.
Nanotehnoloogia
Andrew Houck, 30
Princetoni Ülikool
Info säilitamine praktilise kvantandmetöötluse tarbeks
Üks paljulubavamaid lähenemisviise kvantarvuti ehitamisele on ülijuhtivate mikroskeemide kasutamine kvantbittide ehk kvabittidena. Kuid kvabiti juhtimine ilma selles sisalduvat infot hävitamata on suur väljakutse.
Elektroonikadotsent Andrew Houck lõi ülijuhtiva kvabiti nimega transmon, mis aitab kvantinfot tallel hoida.
Kvabiti andmeid – 0, 1 või nende mõlema kvantsuperpositsioon – esitatakse mikroskeemis erinevaid energia- ja faasiolekuid kasutades, kuid juhuslik elektriväli võib andmete lugemise käigus oleku kergesti hävitada. Häireallika kõrvaldamise asemel, nagu on püüdnud teised teadlased, kaitseb Houck hoopis kvabitti, lisades sellele kondensaatori, mis muudab juhuslikel elektronidel vahelesegamise keerulisemaks.
Andmete transmonist kätte saamine on järgmine takistus. Tavaliselt loetakse kvabitti otse, mõõtes laengu muutuseid, kuid transmoni puhul ei ole see võimalik. Nii kombineeris Houck selle mikrolainefootoniga, mille vastastoime kvabitiga muutub sõltuvalt viimase olekust. Footonit mõõtes saab tuletada kvabiti oleku ja sel moel lugeda selles olevat infot.
Kuigi transmonides peituv kvantinfo säilib mõne mikrosekundi – suurusjärgu võrra kauem kui varasemates kvabittides –, on veel siiski pikk tee minna, enne kui miljonitest kvabittidest saab kokku panna suurema kvantarvuti.
Anne-Marie Corley, MIT Technology Review
Internet
Vik Singh, 24
Yahoo
Otsingusaladuste avaldamine, et kannustada innovatsiooni
Alates 2005. aastast on veebiprogrammeerijad tohtinud rakendada oma teenustes Yahoo otsingumootori tulemusi, kuid nad on seni saanud nende linkidega väga vähe peale hakata: neil oli lubatud maksimaalselt 5000 otsingut päevas ja neil ei olnud lubatud muuta nende järjestust või sulandada oma saidi sisu otsingutulemuste sisse. Siis rääkis Vik Singh, kes oli alles seitse kuud varem lõpetanud ülikooli ja oli alles viis kuud olnud oma esimesel töökohal, ettevõttele augu pähe, et nad ei loovutaks mitte ainult oma otsingutulemusi, vaid ka hulga andmeid, millel on suur tähtsus mootori tulemuste asjassepuutuvuse valemis, näiteks kõik sildid, mis tuvastavad kohanimesid või inimesi. Tema pingutused viisid rakenduseprogrammeerimisliidese BOSS („Build your Own Search Service” – ehita omaenda otsingumootor) loomiseni, mis lubab arendajatel võtta Yahoo otsingutulemused ja töödelda neid, et luua kasutajate vajadustele kohandatud teenuseid, rakendades mõnel juhul oma saidi korjatud isiklikke andmeid.
Näiteks, kirjeldab Singh, töökohtade sisestamine Yahoosse annab kasutajatele linke tööotsingusaitidele, nagu Monster.com. Kuid sotsiaalvõrgustikusait võiks rakendada BOSS-i, et luua otsing, mis arvestaks kasutaja kodulinna ja praegust töökohta või isegi seda, kus tema sõbrad töötavad.
Pärast BOSS-i käivitamist juulis 2008 on seda hakanud kasutama üle tuhande (veebisaitide, e-postiklientide ja mobiilirakenduste) arendaja. Näiteks Jaapani ettevõte Spysee tegi otsingumootori, mis leiab inimeste vahel ühendusi, nagu ühised huvid või sõbrad, kasutades Yahoost nopitud andmeid. Säärased uued väiksemad otsingumootorid tekitavad Singhi sõnul rohkem konkurente Yahoo põhirivaalidele Google’ile ja Microsoftile turul, millele muidu oleks raske tungida. Yahoo usub, et tema platvormi turjale loodud uued teenused lubavad ettevõttel hankida veebiliiklusest suurema viilu. See omakorda annab infot, mis aitab parandada tema baasotsingumootorit. Uued saidid võivad tuua Yahoole uut tulu, kas väikestest tasudest, mida korjatakse igalt otsingult, või otsinguga seotud reklaamist saadud tulu jagamiselt. Mõlemal juhul loodab Yahoo parandada oma positsiooni, andes teistele tarkvaraarendajatele osa oma teadmisi.
Neil Savage, MIT Technology Review
Nanotehnoloogia
James Carey, 32
SiOnyx
„Musta räni” kasutamine odava ülitundliku valgusdetektori ehitamiseks
PROBLEEM: Räni rakendamisel optilise materjalina on piirid. Kuigi eri seadmed digitaalkaameratest radiatsioonidetektoriteni kasutavad räni võimet imada elektromagnetkiirgust, lendavad valguse pikemad lained sellest lihtsalt läbi. Kui insenerid suudaks valmistada ränist valgusdetektoreid, mis „näevad” paremini nähtavat ja infrapunast spektrit, siis võiks suhteliselt odav räni vahetada välja kulukamad ja eksootilisemad materjalid, mida optoelektroonikas sageli kasutatakse.
LAHENDUS: Harvardi Ülikooli kraadiõppurina valmistas James Carey õhukesi ülitundlikke valgusdetektoreid „mustast ränist” – materjalist, mis avastati juhuslikult, kui tema kolleegid lasid ränitahvlit laseriga väävlit sisaldava gaasi juuresolekul. Carey näitas, et see protsess tegi muudki, kui muutis räni mustaks: see andis materjalile ka võime imada nähtava ja infrapunase valguse pikemaid laineid, mida tavalise räni õhukesed kihid ei suuda. Pealegi imas see iga lainepikkust tõhusamalt kui tavaline räni.
Carey kaasasutas Massachusettsi osariigis Beverlys paikneva ettevõtte SiOnyx, et toota mustast ränist protsessoreid seadmetele, nagu soodne öönägemisvarustus ja infrapuna-jälgimisseadmed. Teiste potentsiaalsete rakenduste hulka kuuluvad paremad mobiilikaamerad ning odavamad, tundlikumad detektorid, mis võiks vähendada meditsiinilises pildinduses vajaminevat kiirgusdoosi.
Anne-Marie Corley, MIT Technology Review
Nanotehnoloogia
Elena Shecvhenko, 32
Argonne’i Rahvuslik Laboratoorium
Nanokristallide koostamine tellimusepõhiste materjalide valmistamiseks
Elena Shevchenko on meister nanoosakeste valmistamises ja nende kokkupanemises täpseteks struktuurideks, millel on kasulikud omadused. Tema meetodite abil tehtud nanokristallidest valmistatud materjalid võivad viia ülitõhusate päikesepatareide, tillukeste, kuid võimsate magnetite, ülitihedate kõvaketaste ja kiiremate arvutite loomiseni.
Õppinud keemikuks Valgevenes, Hamburgi Ülikoolis Saksamaal ja Columbia Ülikoolis New Yorgis, on Shevchenko leidnud paremaid mooduseid nanoosakeste valmistamiseks metallisulamitest; ta on teinud muu hulgas tinatelluriid-, kaadmiumseleniid- ja koobaltplaatinaosakesi. Ta on ka välja töötanud tehnika nende nanoosakeste koondamiseks „supervõredesse”, korrapärastesse kristallstruktuuridesse. Nanotehnoloogiapioneer ja Lawrence Berkeley Rahvusliku Laboratooriumi direktori kohusetäitja Paul Alivisatos nimetab Shevchenkot „hetkel maailma parimaks nanokristallide kasvatajaks”.
Nende nanoskaalas ehitusklotside segamine ja kokkusobitamine pakub piiramatuid võimalusi struktuuride loomiseks, millel on vajalikud optilised, elektrilised ja magnetilised omadused. Tinatelluriidist ja hõbetelluriidist nanoosakeste rida on näiteks sada korda parema juhtivusega kui kummastki eraldi valmistatud. Praeguseks on Shevchenko loonud tosinaid uusi materjale.
Prachi Patel, MIT Technology Review
Tarkvara
Adrien Treuille, 30
Carnegie Melloni Ülikool
Keerukad füüsikasimulatsioonid, mida saab jooksutada tavaarvutis
Adrien Treuille loob simulatsioone füüsikaprotsessidest, mis ulatuvad inimeste voost rahvahulgas proteiinide liikumiseni rakus. Ja kuigi tema mudelid on jahmatavalt realistlikud, on tõeliselt hämmastav see, et nende jooksutamiseks ei lähe vaja superarvuteid, vaid piisab tavalisest arvutist. „Ma tahan tuua suitsukeerise teie peopessa,” ütleb ta.
Võimaldamaks seda, muudab arvutiteaduse dotsent Treuille’ stsenaariumi matemaatilise kuju voolujoonelisemaks, eemaldades sellest ebatõenäolised tulemused. Näiteks särgi voltimise täielik simulatsioon, räägib ta, hõlmaks fantastilisi origamit meenutavaid kujundeid. Enamikul juhtudel peaks simulatsioon katma vaid tavalisi kortse.
Treuille’ simulatsioonid on äratanud ettevõtete huvi. Näiteks kasutas spordikanal ESPN tema tehnikat, et simuleerida teleotseülekandes õhuvoolu NASCAR-sarja võidusõiduautode ümber. Ja mängutootja Electronic Arts on ostnud tema rahvahulga simuleerimise tehnika litsentsi oma mängude tarvis, kus see vahetab välja suuremat protsessorivõimsust nõudvad tehisintellektimeetodid.
Kuid Treuille’ töö rakendused ulatuvad mujalegi kui meelelahutusse. Tema ja ta kolleeg Seth Cooper lõid allalaaditava mängu Foldit, mis lubab mängijatel kasutada teadaolevate proteiinide simulatsioone, et disainida uusi molekule. Mängu väljatoomisest saadik mais 2008 on registreerunud ja seda mänginud üle 90 000 kasutaja. Treuille mõtiskleb, kas keegi – võib-olla isegi amatöör – võiks ühel päeval Folditi abil avastada proteiini, mis ravib vähki.
Erica Naone, MIT Technology Review
Riistvara
Pranav Mistry, 28
Massachusettsi Tehnoloogiainstituut
Lihtne, kaasaskantav seade täiendab reaalset maailma digitaalinfoga
Info hankimine veebist käigu pealt võib olla keeruline. Selle lihtsustamiseks on kraadiõppur Pranav Mistry arendanud välja SixthSense’i, seadme, mida kantakse kaelas ja mis katab füüsilise maailma digitaalinfoga. Vastupidi varasematele „täiendatud reaalsuse” seadmetele koosneb Mistry oma odavast poeriiulilt pärit riistvarast. Kaks juhet ühendavad LED-projektorit ja veebikaamerat veebiühendusega mobiiltelefoniga, kuid süsteemi võiks üpris lihtsalt ka traadituks muuta, ütleb Mistry.
Kasutajad juhivad SixthSense’i lihtsate käeliigutustega; oma nimetissõrmede ja pöialde kokkupanek pildiraami loomiseks käsib kaameral pildistada, märgi @ joonistamine õhku annab juurdepääsu e-postile. Seade on ka arendatud objekte automaatselt tuvastama ja vajalikku infot koguma: tõstke üles näiteks raamat ja seade projitseerib selle kaanele lugejahinnangud saitidelt, nagu Amazon.com. Teksti kõneks muutmise tarkvara ja Bluetooth-kuularite abil võib see ka info hoopis teile kõrva „sosistada”.
Hämmastaval kombel töötas Mistry SixthSense’i välja vähem kui viie kuuga ja selle ehitamine läheb maksma alla 350 dollari (kui mitte arvestada mobiili). Kasutajad peavad praegu kandma oma sõrmedel värvilisi „märgiseid”, et süsteem saaks nende žeste jälgida, kuid ta loob algoritme, mis lubaks telefonil need otse tuvastada.
Brittany Sauser, MIT Technology Review
Riistvara
Shwetak Patel, 27
Washingtoni Ülikool
Lihtsad sensorid tuvastavad elanike tegevusi
Seinad võivad rääkida ja elektroonikadotsent Shwetak Patel püüab kinni nende lood: jutud, kuidas inimesed liiguvad oma kodudes ning kuidas nad kasutavad elektrit, gaasi ja vett. Patel on näidanud, et iga elektriseade majas annab hoone juhtmestikku allkirja; suvalisse pistikupesasse ühendatud üksainuke sensor, mis püüab kinni elektrilised variatsioonid elektrijuhtmetes, suudab tuvastada iga seadme signaali, kui too sisse või välja lülitatakse. See jälgimisvõime võiks olla iseäranis kasulik vanurite hooldamisel, kuid varem ei saanud seda praktiliselt kasutada, sest see nõudnuks hulka kalleid sensoreid.
Möödunud aastal tegi Patel midagi sarnast ventilatsioonisüsteemidega, luues sensori, mis tuvastab kerged muutused õhurõhus, kui keegi tuppa astub või sellest väljub. Hiljem on ta näidanud, et kerged rõhumuutused gaasi- ja veetorustikus reedavad kindlate seadmete kasutamist, nagu pliit või veekraan. Patel usub, et andes inimestele infot seaduspärasuste kohta nende ressursitarbimises, saab neid panna seda vähendama. Ta on kaasasutanud ettevõtte, mis annab tarbijatele kommunaalarve, kus kulud on seadmete vahel jagatud.
Kate Greene, MIT Technology Review
Tarkvara
Dawn Song, 34
California Ülikool, Berkeley
Pahavara löömine automaatse tarkvaraanalüüsi abil
Aastaid, räägib Dawn Song, on arvutite kaitsjad reageerinud igale uuele viirusele, ussile või muule pahavarajupile pärast selle väljailmumist, arendades ja rakendades filtreid, mis tuvastavad pahatahtliku koodi tuntud mustreid, et peatada selle levimist. Pahatahtlike programmide ükshaaval peatamise asemel püüab arvutiteaduse dotsent Song kaitsta arvuteid sügavamal tasandil.
Nii pahavara kui ka ärilise tarkvara lähtekood ei ole sageli kättesaadav, mis aeglustab haavatavate kohtade otsimist. Song mõtles välja, kuidas leida turvavigasid, uurides vaid ühtesid ja nullisid, mida arvuti jooksutab. Tema platvorm BitBlaze analüüsib pahavara ja loob automaatselt filtri kaitseks selle vastu, kuni turvalapp välja tuuakse. See võib ka neid lappe analüüsida ja luua uut pahavara, mis võimalikke nõrku kohti ära kasutab; see lubab programmeerijatel teha turvalapid nii tugevaks kui võimalik.
Säärased ülesanded „määrati varem ülimalt spetsialiseerunud käsitöölistele”, ütleb Johns Hopkinsi Ülikooli Infoturbeinstituudi tehniline direktor Avi Rubin; ta nimetab Bitblaze’i „hiiglaslikuks edusammuks võitluses nende vastu, kes arvutisüsteemidele paha soovivad”. Kui näiteks ussviirus püüaks arvutisse tungida, võiks BitBlaze’i vastus tõrjuda erinevad tulevased rünnakud, mis püüavad sama nõrkust ära kasutada. Songi tööst tulenev tehnoloogia on juba kasutusel Google’i brauseris Chrome ja ta on teinud kaastööd turvatarkvarafirmadega, nagu Symantec.
Erica Naone, MIT Technology Review
Tarkvara
Anat Levin, 31
Weizmanni Teadusinstituut
Uued kaamerad ja algoritmid teevad teoks digitaalkujutiste potentsiaali
Kuigi digitaalkaamera on muljetavaldav seade, on selle põhiehitus sama, mis vanamoelisel filmikaameral: objektiiv fookustab kujutise tasapinnale. Digitaalkaamera lihtsalt püüab kujutise filmi asemel valgustundliku protsessoriga. Anat Levin leiab, et me suudame enamat.
Iisraelis Rehovotis asuva Weizmanni Instituudi vanemteadlane Levin on arvutifotograafia eesrinnas. Ta arendab mooduseid digitaalkujutiste töötlemiseks, nii kaameras kui ka arvutites. Ja aina enam uurib ta uudseid kaameraid. „Enne digitaalfotograafiat võisime püüda kujutise filmile ja film oli rohkem või vähem loo lõpp,” ütleb ta. „Nüüd, digitaalfotograafiaga, ei ole see, mis meil kaameras on, protsessi lõpp.”
Ülemöödunud aastal leiutas Levin kaamera ja algoritmi, mis üheskoos eemaldavad kujutiselt liikumisest tingitud hägususe. Paradoksaalsel kombel liigutab kaamera ise oma sensorit horisontaalselt muutuval kiirusel kogu säriaja vältel, mis loomulikult muudab terve kujutise uduseks. Kuid kaamera liikumine on spetsiaalselt välja töötatud selliseks, et hägustada stseeni liikuvad ja paigalseisvad osad võrdsel ning teadaoleval määral. Sel moel saab ta hägu eemaldamiseks kõigilt objektidelt kasutada suhteliselt lihtsat algoritmi. Praegu töötleb kujutist eraldi arvuti, kuid kunagi tootmisesse minev kaamera võiks sellega omal jõul toime tulla.
Koostöös kolleegidega MIT-st on Levin ka käinud välja objektiivimudeli, mis annaks kaamerale suurema väljasügavuse, kasvatades pildistatava stseeni osa – nii lähedal kui ka kaugel – mida ühel ajal fookustada saab. Tavaline objektiiv kaetakse eri fookustugevusega läätsedest lõigatud ruudukujuliste tükkidega. Iga ruut fookustab kaamerast eri kaugusel olevale alale. Kõigi objektiivide infot kasutades võib Levin ümber arvutada terve kujutise, et suurendada väljasügavust või isegi pärast pildi tegemist refookustada objektidele, mis lähemal või kaugemal.
Kurt Kleiner, MIT Technology Review
Riistvara
Aydogan Ozcan, 30
California Ülikool, Los Angeles
Soodsad kiibid ja arenenud tarkvara võiks muuta mikroskoobiläätsed tarbetuks
Sajandeid on pildindustehnoloogia aluseks olnud kallid, kohmakad läätsed. Nüüd, ütleb elektroonikadotsent Aydogan Ozcan, „on aeg muuta meie mõtlemist”. Kirjutades keerulise kujutisetöötlemistarkvara ja kasutades ära odavaid valgussensoreid, mida rakendatakse kõigis mobiiltelefonides, on ta võib-olla muutnud läätsed aegunuks. Läätseta pildindusseadmed, mis Ozcan on ehitanud, saavutavad ligikaudu sama lahutusvõime, mis standardsetel laborimikroskoopidel (umbes mikromeeter), nii saab neid kasutada elavate rakkude lugemiseks, tuvastamiseks ja isegi pildistamiseks.
Ta on tehnoloogia demonstreerimiseks valmistanud mobiilide külge paigaldatud mikroskoopide prototüüpe ja asutanud selle arendamiseks ettevõtte nimega Microskia. Esimesed tooted saavad tõenäoliselt olema lihtsad mikroskoobid, mida saab USB-juhtme abil ühendada mobiili või sülearvutiga ja nonde ekraanil kuvada suurendatud kujutisi; esimene kasutusala saab tõenäoliselt olema kaugetes meditsiinikeskustes, et diagnoosida aneemiat, vähki ja nakkushaigusi, nagu malaaria. Kuid Ozcani sõnul on tema prototüübid tegelikult piisavalt head, et vahetada välja USA haiglates kasutatavad suured, kallid rakuloendurid.
Katherine Bourzac, MIT Technology Review
Internet
Jeffrey Bigham, 28
Rochesteri Ülikool
Tasuta teenus pimedate abistamiseks veebis liiklemisel
PROBLEEM: Üle 38 miljoni inimese maailmas näevad halvasti või ei näe üldse. Veebi sirvimiseks kasutavad paljud neist ekraanilugejaid, mis loevad ekraanipealse teksti valjult ette. Kuid see tarkvara on kallis ja seda leidub harva raamatukogude või internetikohvikute avalikes arvutites; säärastes kohtades võib lihtsate asjade nagu lennuinfo kinnitamine või e-posti lugemine olla pimedatele võimatu.
LAHENDUS: Washingtoni Ülikooli kraadiõppurina lõi Jeffrey Bigham tasuta ekraanilugeja WebAnywhere, mida saab kasutada iga veebilehitseja, või operatsioonisüsteemiga – selleks ei ole vaja eritarkvara. Kasutajad alustavad lehelt webanywhere.cs.washington.edu; sealt edasi võivad nad kasutada suvalisele veebilehele minemiseks klaviatuurikäsklusi. Kui teised ekraanilugejad sünteesivad teksti kõneks kohapeal, siis WebAnywhere võtab kõne kesksest serverist ja saadab heli kasutaja arvutisse. „On võimalus, et selle vahel, kui kasutaja vajutab nupule ja saab heli vastu, tekib suur viiteaeg,” ütleb Bigham, kes praegu on Rochesteri Ülikooli arvutiteaduse dotsent. „Pea kõik arvasid, et see latentne probleem tapab meid.” Asjade kiirendamiseks lõi ta mudeli, mis prognoosib, milliste osadega veebilehest kasutaja kõige suurema tõenäosusega suhtleb, nagu näiteks lingid, ja tõmbab ennetavalt seda sisu kirjeldava heli. Selle tulemusel saadab WebAnywhere sünteesitud kõne kasutajateni sekundi murdosaga.
Stephen Cass, MIT Technology Review
Telekommunikatsioon
Ashoke Ravi, 32
Intel
Tarkvara kasutamine eri raadiosignaalide saatmiseks
Tänu Ashoke Ravile ei vaja tuleviku mobiiltelefonid ja sülearvutid eri mikroskeeme mitme raadiosignaali saatmiseks (näiteks mobiilivõrgu, wifi ja WiMAX-i kaudu); üksainus saatja saab nende kõigiga hakkama.
On juba olemas raadiod, mis kasutavad tarkvara signaalide vastuvõtmiseks mitmesuguste traadita side protokollide abil, kuid saatjapoolel on progress maha jäänud. Peaasjalikult on keeruliseks osutunud võimendite ehitamine, mis tuleks toime eri võimsustega, mida läheb vaja saatmiseks üle eri vahemaade, mis iseloomustavad mitmesuguseid traadita võrkusid.
Inteli teadlane Ravi ehitas tarkvara juhitud saatja, mis lahendab selle probleemi. Võimsuse muutmise asemel eri signaalide saatmiseks saab selle võimendist väljuvat signaali nõrgendada või tugevdada, kombineerides kahe konstantse võimsusega töötava ostsillograafi väljundit. Tema mudel lubab võimendit optimeerida üheainsale võimsusele, kasvatades aku vastupidavust.
Ravi ootab, et tehnoloogiat sisaldavad seadmed, näiteks 3G- ja wifi-võrkude vahel sujuvalt üleminevad sülearvutid, jõuavad poeriiulitele viie aasta jooksul.
Stephen Cass, MIT Technology Review
Energeetika
Kurt Zenz House, 31
C12 Energy
Süsinikdioksiidi püüdmine tsemenditootmise abil
Umbes viis protsenti maailma süsinikdioksiidi emissioonidest tekivad tsemendi tootmisel. MIT teadur ja ettevõtte C12 Energy kaasasutaja Kurt Zenz House loodab muuta probleemi lahenduseks. Ta usub, et tehasekorstnatest väljuvat süsinikdioksiidi võib kinni püüda tsemenditööstuses kasutamiseks – ilma et see kunagi atmosfääri satuks.
Tema lähenemise võti peitub selles, et leelislahused reageerivad süsinikdioksiidiga ja seovad seda eri ühendites. Näiteks seebikivi moodustab süsinikdioksiidiga reageerides söögisooda. Söögisooda koos mereveega tekitab teatud sorti tsemendi, liimi, mis hoiab betooni koos.
House’i sõnul võivad kasvuhoonegaaside emissioonide piiramiseks mõeldud regulatsioonid, nagu süsinikumaks, muuta selle keskkonna seisukohalt mõistliku protsessi ka kasumlikuks. Vahepeal uurib ta teisi mooduseid süsinikdioksiidi hoiustamiseks, sealhulgas ookeanipõhja ja maapealsetesse geoloogilistesse reservuaaridesse ladustamine. Ja C12-s arendab ta tehnoloogiat, et vähendada süsinikdioksiidi salvestamise kulu.
Kevin Bullis, MIT Technology Review
Telekommunikatsioon
Nathan Eagle, 32
Sante Fe Instituut
Mobiiltelefoniandmete kaevandamine avalikuks hüvanguks
New Mexico osariigis asuva Santa Fe Instituudi teadur Nathan Eagle usub, et mobiiltelefonid pakuvad enamat kui ainult suhtlust. Tema kätes võivad need muutuda aknaks kogukondade sotsiaalsesse struktuuri, infoks, mis võib viia paremate poliitiliste otsusteni, ja ootamatuteks sissetulekuallikateks vaeste riikide elanikele.
Aastaid on Eagle kaevanud mobiiltelefoniandmetes, mille on kinni püüdnud teenusepakkujad üle maailma. Kasutades MIT kraadiõppurina välja töötatud algoritme, eemaldab ta helistamislogidest kogu identifitseeriva info ja otsib mustreid, kus inimesed käivad ja kuidas nad oma telefone kasutavad – mustreid, mis võivad kirjeldada, kuidas välisjõud mõjutavad sotsiaalseid võrgustikke. Näiteks teeb ta koostööd linnaplaneerijatega Keenias ja Ruandas mõistmaks, kuidas slummid kasvavad ja muutuvad sündmuste peale, nagu loodusõnnetused ning viljahindade langus. Ja möödunud aastal hakkas Eagle kasutama telefonidest saadud andmeid, et luua täpsemat mudelit malaaria levikust Aafrikas. Varasemad mudelid toetusid lünklikele andmetele inimeste liikumise kohta, mis olid pärit juhuslikest küsitlustest. Saades parema pildi, kuidas haigus levib, võivad valitsused täiustada sellega võitlemiseks loodud poliitikat.
Veebruaris käivitas ta teenuse Txteagle, mis lubab igal ettevõttel saata mobiilikasutajatele lihtsaid ülesandeid, nagu teksti tõlkimine. Osalistele makstakse spetsiaalse krediidiga, mida saab kasutada telefoniteenuse ostmiseks või vahetada spetsiaalsetes kioskites rahaks. Pilootprogramm Keenias maksis iga teenuse eest mõne sendi ja oli liigagi edukas. Tundide jooksul paisus kasutajate hulka tuhandetesse; mõne päevaga olid kõik ülesanded otsas.
Eagle kavatseb teenuse taaskäivitada Keenias ning teistes riikides, sealhulgas Ruandas, Indoneesias ja Dominikaanis, kahe muudatusega, mis tema lootuste järgi muudavad selle jätkusuutlikumaks – piirates rahahulka, mille üks inimene päevas teenida võib, et ülesannete lahendamine muutuks kasutajatele rohkem hobiks kui tööks, ning pakkudes rohkem ülesandeid, nagu objektide ja inimeste tuvastamine digitaalfotodel või moondunud sõnade dešifreerimine skaneeritud raamatutes.
Kate Greene, MIT Technology Review
Energeetika
Cyrus Wadia, 34
Lawrence Berkeley National Laboratory
Materjalide leidmine, mis võivad päikesepatareides ootamatult kasulikud olla
Päike lihtsalt ei suuda anda teravatte elektrienergiat, kuni me ei leia paremaid materjale päikesepatareide valmistamiseks. Räni, mida kasutatakse enamikus fotoelementides, on liiga kallis; odavamate kilepäikeseelementide valmistamisel rakendatavad materjalid, nagu kaadmiumtelluriid, on haruldased – ja osa neist on mürgised. Muude võimaluste avastamiseks tegi Berkeley labori teadur Cyrus Wadia majandusliku analüüsi materjalidest, millel on head elektrilised omadused ja mis suudavad efektiivselt päikesevalgust imada. Tulemused viitavad kahele varem tähelepanuta jäetud materjalile: raudpüriit ja vasksulfiid. Analüüs näitab, et nende ühendite olemasolevatest reservidest ammutamise kulu on madal: alla 0,000002 USA sendi vati kohta raudpüriidi ja 0,0014 USA senti vasksulfiidi puhul. Wadia on hiljem arendanud välja moodused kummastki puhaste nanoosakeste sünteesimiseks. Ta on valmistanud toimivaid, kuid seni väheefektiivseid päikesepatareisid vasksulfiid-nanoosakestest ja töötab raudpüriidist elementide kallal.
Katherine Bourzac, MIT Technology Review
Tarkvara
Adam Dunkels, 31
Rootsi Arvutiteaduse Instituut
Minimaalsed traadita võrgu protokollid lubavad pea igal seadmel suhelda interneti kaudu
Rootsi Arvutiteaduse Instituudi vanemteadur Adam Dunkels on arendanud tarkvara, mida kasutatakse, et ühendada võrku seadmeid, mis on sedavõrd erinevad kui satelliidid, torustikud, elektrimõõdikud ja võidusõiduauto mootorid. Niisugused seadmed sisaldavad tihti pisikesi arvuteid, mis peavad edastama andmeid keskserverisse. Internetiprotokolli (IP) kasutamine lubaks neil suhelda iga muu seadme või arvutiga olemasoleva infrastruktuuri kaudu. Kuid seni, kuni Dunkels vastupidist tõestas, uskusid paljud arvutiteadlased, et neil „manussüsteemidel” on liiga väike mälu ja toitevõimsus, et kasutada IP-d.
Aastal 2000 tõmbas Dunkels protokolli koomale, et traadita sensorid võiks seda kasutada hokimängijate füüsiliste näitajate edastamiseks fännidele. Ta jätkas selle kärpimist, et isegi veelgi piiratumad sensorid võiks seda rakendada, kirjutades lõpuks versiooni, mis kasutab ainult 100 baiti muutmälu. Seda miniversiooni IP-st rakendavad nüüd sajad ettevõtted.
Järgmisena paigaldas ta selle täielikku manussüsteemide operatsioonisüsteemi; vabalt allalaaditav avatud lähtekoodiga süsteem Contiki tuli esimest korda välja 2003. aastal. Dunkels täiustab Contikit jätkuvalt ning leiab uusi mooduseid selle kasutamiseks traadita sensorivõrkude ehitamisel ja täiustamisel.
Erica Naone, MIT Technology Review
Tarkvara
Shahram Izadi, 33
Microsoft Research U.K.
Intuitiivne 3-D liides aitab inimestel infokihte hallata
Shahram Izadi tahab muuta arvutitega suhtlemise loomulikumaks. Ühe oma puutepõhise liidese jaoks on teadlane täiustanud Microsofti niigi muljetavaldavat puutepaneeli Surface, et esitada infot täiesti uuel moel.
Surface projitseerib infrapunavalgust ja tuvastab selle peegelduse sõrmedelt või teistelt objektidelt, mis on ekraani pinnal või selle kohal, võimaldades kasutajatel töötada ekraanil kuvatud andmetega. Izadi mudel nimega SecondLight kasutab teist projektorit ja ümberlülitatavat difuusorit, et lisada veel üks füüsiline andmekiht.
Süsteem projitseerib ühe kujutise paneeli pinnale ja teise, peidetud kujutise selle peale; poolläbipaistmatu objekti liigutamine üle laua toob nähtavale teise kujutise. Näiteks võib kasutaja, kes hoiab inimkeha kujutise kohal paberilehte, näha sellel skeletti. Izadi näeb vaimusilmas spetsiaalseid arvuteid, mis võiks koostöö soodustamiseks suhelda SecondLightiga; sama patsiendiga töötavad arstid näiteks võiks igaüks lisada või vaadata uut infot.
Kristina Grifantini, MIT Technology Review
Nanotehnoloogia
Andrea Armani, 31
Lõuna-California Ülikool
Tundlikud optilised sensorid eristavad üksikuid molekule
Keemia ja materjaliteaduse dotsent Andrea Armani on välja töötanud esimese sensori, mis suudab eristada üksiku molekuli ilma, et oleks vaja märgiseid, nagu fluorestsentseid silte. Ükski varem loodud märgisteta detektor ei ole olnud piisavalt tundlik, et eristada ühtainsat molekuli.
Armani sensor koosneb ränikivirõngast, mis paikneb alusel räniplaadi kohal. „See on see väike, tibatilluke, sõõrikukujuline seade,” ütleb ta. Rõngas püüab laserist tulevaid footoneid ja hoiab neid orbiidil. Selle pind on keemiliselt töödeldud, et rebida sihtaine molekule ümbritsevast keskkonnast. Niipea kui isegi üks aine molekul välja rebitakse, tekitab see nähtava muutuse rõnga optilistest parameetrites.
Kuna see toimib vedelikes, kaasa arvatud veres, võiks sensor olla ideaalne diagnostikaseade. Armani kujutab ette näiteks sellise paigaldamist veenisisestesse kateetritesse, mis otsiks patsiendist nakkuseid, korjates üles pisitillukestes kogustes reetlikke molekule ammu enne seda, kui ilmnevad sümptomid.
Jocelyn Rice, MIT Technology Review
Biotehnoloogia
Ellis Meng, 34
Lõuna-California Ülikool
Mikropumbad manustavad ravimeid, mis hoiavad pimedaksjäämise eest
Paljude pimedust põhjustavate haiguste ravi hõlmab sagedasi valulikke süste otse silma, mis tekitavad nakkuse, katarakti või võrkkesta rebendi ohu. Biomeditsiini ja elektroonika dotsent Ellis Meng on ehitanud siirdatava pumba ravimite turvalisemaks manustamiseks.
Kellapatarei suurune seade kasutab mikrojugapumpa, et suruda ravimid mahutist läbi väikese toru silma. Kirurg paigaldab pumba ja mahuti silma välispinnale; ainult toru siseneb otsapidi silma. Ja vastupidi varasematele implantaatidele, mida tuleb perioodiliselt vahetada, sest ravim saab otsa, on Mengi oma korduvalt täidetav. Iganädalaste süstide või igakuiste operatsioonide asemel saab patsient lihtsalt minna korra operatsioonisaali, vähendades oluliselt nii valu kui ka riski. Meng testib pumpa veel loomadel, kuid loodab, et inimkatseid saab alustada viie aasta jooksul.
Jocelyn Rice, MIT Technology Review
Biotehnoloogia
Andrew Lynn, 32
Orthomimetics
Liigeste ravi luu ja kõhre taastumist stimuleerides
Andrew Lynn tahab muuta metallist liigeseproteesid tarbetuks, veendes inimkeha taastama kahjustatud luu ja kõhre. Inglismaal Cambridge’is asuva ettevõtte Orthomimetics tegevjuht ja kaasasutaja Lynn arendas välja biolaguneva toese, mille kirurg võib paigutada igasse vigastuse või vanuse tõttu nõrgenenud liigesesse.
Mikroskoopilised poorid tõmbavad vere- ja tüvirakke punnikujulisse toesesse, mis on valmistatud inimkõhre materjalidest kollageenist ja glükoosaminoglükaanidest. Punni osa, mis ulatub luu sisse, sisaldab ka kaltsiumfosfaati, mida leidub luu sees. Tüvirakud saavad nendelt materjalidelt juhiseid õiges kohas luu või kõhre sisse kasvamiseks, parandades kahjustusi, samas kui punn ise tasapisi lahustub. Toes on Euroopas kasutamiseks juba heakskiidu saanud ning Orthomimetics teeb lisakatseid, et saada heakskiitu USA Toidu- ja Ravimiadministratsioonilt, mida ettevõte loodab umbes kahe aasta pärast. Kõõluseid ja liigesesidemeid taastava toese väljatöötamine on samuti mõne aasta kaugusel.
Neil Savage, MIT Technology Review
Internet
Michael Backes, 31
Saarimaa Ülikool
Tõestus, et interneti turvaprotokolle saab tõepoolest usaldada
PROBLEEM: Aitamaks kaitsta internetikasutajate privaatsust, on krüptograafid töötanud välja teabeta tõestused, mis lubavad kasutajatel näidata, et nad teavad näiteks salasõna või kontonumbrit, ilma paljastamata, mis see on. IBM, Intel ja Hewlett-Packard on kasutanud neid baasina uuele interneti turvaprotokollile, sarnanedes Secure Sockets Layeriga, mis kaitseb e-kaubandustehinguid. Aga kuigi tõestused ise on turvalised, on raske olla kindel selles, et nendel põhinevad protokollid on vabad vigadest, mis lubaks neid häkkida.
LAHENDUS: Saksamaal Saarbrückenis asuva Saarimaa Ülikooli infoturvalisuse ja krüptograafia rühma professor Michael Backes suudab vähem kui sekundiga näidata, kas internetiprotokoll on tõepoolest turvaline. Programm, esimene, mis suudab testida teabeta tõestusel põhinevaid protokolle, loob tõestuste lihtsustatud matemaatilised esitused ja hindab, kuidas need protokolli sees toimivad. Nii saab programm efektiivselt kontrollida, kas üksikud käsud protokollis võivad lasta süsteemi sissetungija.
Neil Savage, MIT Technology Review
Internet
Jeffrey Heer, 30
Stanfordi Ülikool
Kergestikasutatavad vahendid lubavad inimestel esitada andmeid looval ja huvitaval moel
Arvude read ei oma nii palju tähendust kui diagrammid, graafikud ja interaktiivsed graafikud, mis võivad paljastada ootamatuid trende. Aitamaks inimestel neid teha, juhatas arvutiteaduse dotsent Jeff Heer projekti, mis lõi kergestikasutatava avatud lähtekoodiga visualiseerimistarkvara nimega Protovis.
Microsoft Exceli taolised programmid teevad andmete diagrammideks muutmise lihtsaks, kuid nad pakuvad vähe võimalusi. Võimsad analüütilise programmeerimise keeled suudavad enamat, kuid neid on keeruline kasutada. Protovis laseb nappide programmeerimisoskustega inimestel keskenduda visualiseerimise disainile, selle asemel, et muretseda, kuidas struktureerida keerukat arvutikoodi. Tarkvara annab koodiblokke, mis vastavad info visuaalse esitamise eri aspektidele, nagu vormid ja värvid; kasutajad nõeluvad need blokid kokku, et luua täielik graafik. Inimesed saavad ka kujutisi hõlpsasti integreerida veebilehtedele, et neid jagada ja arutada. Protovis toimib praegu sellistes veebisirvijates nagu Firefox, Chrome ja Safari. Heer töötab vahendite kallal, mis muudaks lihtsamaks interaktiivsete ja animeeritud graafikute loomise.
Kate Greene, MIT Technology Review
Biotehnoloogia
Erez Lieberman-Aiden, 29
Harvardi Ülikool / Massachusettsi Tehnoloogiainstituut
Kvantitatiivsed vahendid annavad uusi vihjeid evolutsiooni kohta
Kui Erez Lieberman-Aiden alustas 2003. aastal oma doktoritööd rakendusmatemaatika valdkonnas, ei tulnud evolutsiooniteooria toime reaalse maailma populatsioonide komplekssete vormidega. Nii aitas ta sellel kohaneda, ühendades selle spetsiaalsete matemaatiliste vahenditega. Tema edusammud on lubanud evolutsioonibioloogidel kasutada oma mudelites suuremat hulka muutujaid.
Tema järgmine väljakutse: „Inimesed räägivad evolutsioonist kultuuris ja keeles, kuid ma avastasin end mõtisklemast, kas evolutsioon tegelikult puudutab kultuuri,” ütleb Lieberman-Aiden. Koostöös Google’iga loovad tema ja ta kolleegid vahendeid, mis suudavad skaneerida hiiglaslikke digitaaltekstide kogusid ning määratleda, kui sageli mõni sõna – näiteks kommunism – esineb kindla aja ja koha tekstides. See lihtsustab ideede, kultuuri ja keele liikumise jälgimist ajas ning ruumis.
Hiljuti on Lieberman-Aiden nihutanud oma teadustöö sihiku genoomika poole. Teadlased suudavad määrata DNA baaside järjestuse, kuid neil ei ole olnud võimalik teada genoomi üldist struktuuri. Lieberman-Aiden on olnud kaasarendaja meetodile, mis määratleb nii järjestuse kui ka struktuuri – paljastades näiteks kohanemisega seonduvad muutused, mis on toonud kaks geeni lähestikku, kuigi nad on piki kromosoomi üksteisest kaugel.
Erika Jonietz, MIT Technology Review
Energeetika
Cody Friesen, 31
Fluidic Energy
Odavamate suurema mahtuvusega akude valmistamine taastuvenergia salvestamiseks
Tsink-õhk-akud, mis kasutavad tsinki anoodina ja aluselist pastat elektrolüüdina, on lihtsad, odavad, mürgivabad ja pikaealised. Kuid insenerid ei ole suutnud välja mõelda, kuidas neid uuesti laadida. Arizona Osariigi Ülikooli materjaliteaduse dotsent Cody Friesen lahendas probleemi, kasutades poorset elektroodi ning elektrolüüdina tsingiioonide ja lisandite vedelat lahust. Aastal 2007 kaasasutas ta ettevõtte Fluidic Energy, et lahendus kommertskasutusse viia, ja ärilise prototüübi sõltumatud katsed algasid hilissügisel. Kahe aastaga loodab Friesen müüa akusid, mis suudavad mahutada kaks korda rohkem energiat kui sülearvutites ja kasvavalt ka elektriautodes rakendatavad liitiumioonakud. Ta arvutab, et tema akud võiks lõpuks mahutada kümme korda rohkem energiat kui liitiumioonakud ja teha seda märksa väiksema rahalise kuluga. Esimene turg, mida ta sihib, on tuule- ja päikeseenergeetika, kuid akudest võiks olla kasu ka hübriidautodes ja kaasaskantavates elektroonikaseadmetes.
Neil Savage, MIT Technology Review
Riistvara
Andrea Thomaz, 33
Georgia Tehnoloogiainstituut
Robotid, mis õpivad uusi oskuseid inimeste kombel
Enne kui robotid saavad kodudes, koolides ja haiglates tõesti kasulikud olla, peavad nad olema suutelised õppima uusi oskusi. Interaktiivse andmetöötluse dotsent Andrea Thomaz tahab nad panna õppima oma kasutajatelt, et iga ülesande ei peaks programmeerima asjatundjad. Ta kavatseb teha roboteid, mis ainult ei mõista inimõpetaja käsklusi ja sotsiaalseid signaale, vaid annavad ka ise sotsiaalset tagasisidet, kasutades žeste, näoilmeid ja muid märguandeid, et anda inimesele teada, kas nad said juhistest õigesti aru.
Thomaz on loonud inimeste õppimismehhanismidel põhinevad masinõppimise algoritmid ning sisestanud need oma robotitesse Junior ja Simon, millel on näod, mis suudavad ette manada põhilisi ilmeid, ja käed, mis suudavad haarata lihtsaid esemeid. Õpetajakoolitusega inimestega tehtud katsetel on Junior kiiresti õppinud piisavalt palju tema keskkonnas asuvatest asjadest, et omandada sellised oskused, nagu kasti avamine ja sulgemine.
Kristina Grifantini, MIT Technology Review
Biotehnoloogia
Jorge Conde, 32
Knome
Tarbijatele terve genoomi järjestamise – ja ka selle järjestamise tarkvara – pakkumine
Tänu Jorge Condele saab igaüks lasta oma genoomi järjestada ja lasta otsida sellest viiteid tulevase tervise kohta – kõike seda vähem kui 100 000 dollari eest. Conde on kandvaks jõuks Knome’i, 2007. aastal asutatud personaalgenoomika ettevõtte taga, mis pakub esimesena terve genoomi järjestamist tavatarbijatele. See lähenemine eristab Knome’i teistest tarbijagenoomikafirmadest, mis analüüsivad mõnesaja dollari eest vaid juppe inimeste DNA-st.
Knome’i kaasasutaja ja tegevjuht Conde leiab, et personaalgenoomika äriline väärtus ei peitu niivõrd järjestamises, vaid pigem tõlgendamises. Nii on ettevõte arendanud tarkvara geneetiliste andmete haldamiseks, kaitsemiseks ja analüüsimiseks; tarkvara kammib veebiandmebaasidest uuemaid teaduslikke avastusi, mis on kinnitust leidnud, hindab nende olulisust ja kasutab neid inimese DNA-järjestusest kasuliku info leidmiseks.
Kuigi Knome’i teenus on enamiku inimeste jaoks veel liiga kallis, kukub DNA järjestamise hind kiiresti – 2006. aastal maksis see miljoneid dollareid, 2009. aastal kümneid tuhandeid. Conde usub, et kui genoomi järjestamise hind alaneb tavatarbija käeulatusse – võimalik, et lähema viie aasta jooksul –, annab Knome’i keskendumine tervele genoomile ettevõttele suure edumaa teiste firmade ees.
Emily Singer, MIT Technology Review
Energeetika
Andrew Perlman, 34
GreatPoint Energy
Süsinikuemissioonide vähendamine, muutes söe maagaasiks
Üleilmse soojenemise vastase võitluse üks suuremaid väljakutseid on söe, odava ja laialt levinud, kuid saastava kütuse põletamisel tekkivate süsinikdioksiidiemissioonide vähendamine. Sariettevõtja Andrew Perlman asutas 2004. aastal GreatPoint Energy, et viia kommertskasutusse protsess söe muundamiseks metaaniks (maagaasi põhikomponent), mis emiteerib põletamisel võrdväärse energiahulga loomisel poole vähem süsinikdioksiidi. Muundusprotsessi käigus eraldunud süsinikdioksiidi saab hõlpsasti kinni püüda, et see maa alla ladustada. GreatPoint, kus Perlman on president ja tegevjuht, on rajanud Massachusettsi osariigis asuvas Somersetis näidisjaama ja kavatseb ehitada oma esimese kommertsjaama juba sel aastal. Samal ajal on Perlman asutanud teisi ettevõtteid, mis muu hulgas arendavad odavamaid merevee magestamisjaamu, ülekaalulisuse ravimeid, arstimeid, mis võitlevad vananemisega kaasnevate haigustega, ning protsesse jäätmete biokütuseks muutmiseks ja kilomeetrite sügavusel maa all asuvatelt kividelt saadud soojusest elektritootmiseks.
Kevin Bullis, MIT Technology Review
Nanotehnoloogia
Ali Javey, 29
California Ülikool, Berkeley
Nanojuhtmete „värvimine” elektroonikaskeemidesse
Nanojuhtmed võiks olla arenenud elektroonika baasiks, alates odavatest päikesepaneelidest kõrglahutusekraanideni. Kuid tillukesi kiude on raske täpselt paika sättida. Elektroonika ja arvutiteaduse dotsent Ali Javey on selle ala meistriks saanud. Tema uusim vahend kõrgekvaliteediliste skeemide valmistamiseks: rullprinter. Ta katab klaassilindri katalüsaatoriga ja asetab selle keemilise auru ladestamise kambrisse, kus selle pinnast võrsuvad nanojuhtmed. Kui silinder suruda vastu painduvat plastitükki või ränitahvlit, jäävad nanojuhtmete otsad lameda pinna külge; toru pööreldes tõmmatakse juhtmed küljest ja silutakse enne rullist eraldamist sirgetesse ridadesse. Seni on Javey kasutanud seda tehnikat germaanium-, räni- ja indiumarseniid-nanojuhtmetel põhinevate transistoride printimiseks. Ta on ka printinud valgustundlikke kaadmiumseleniid-nanojuhtmeid, mida saab kasutada pildindusrakendustes valgussensoritena.
Katherine Bourzac, MIT Technology Review
Nanotehnoloogia
Vera Sazonova, 30
Kanada Rahvuslik Teadusnõukogu
Maailma väikseim resonaator võib viia tibatillukeste mehaanikaseadmete loomiseni
Mikroelektromehaanilised süsteemid ehk MEMS täidavad võtmerolli güroskoopides, tillukestes keemilistes sensorites, optilistes lülitites, mida kasutatakse telekommunikatsioonisektoris ja mujalgi. Tehnoloogia veelgi väiksemal vormil – nanoelektromehaanilistel süsteemidel ehk NEMS – võiks samuti olla laiaulatuslik tehniline tähtsus. Vera Sazonova on valmistanud maailma väikseima NEMS-seadme: tillukese resonaatori, mis koosneb ühestainsast süsiniknanotorust, mis on riputatud ränivärava kohale. Värava pinge paneb nanotoru vibreerima, tekitades kõrgsagedusvoolu. Kuna voolu on raske tuvastada, rakendas Sazonova teist, veidi erineva sagedusega pinget; kaks signaali segunevad, tekitades kolmanda, madalsagedusvoolu, mida on lihtsam märgata. Võimalike rakenduste hulka kuuluvad ülitundlikud liikumisandurid, sensorid, mis reageerivad molekuli massile, ja isegi gravitatsioonilaineid tuvastavad seadmed.
Prachi Patel, MIT Technology Review
Nanotehnoloogia
Ranjan Dash, 32
Y-Carbon
Nanopoorne süsinik võib aidata anda toidet hübriidautodele
PROBLEEM: Ultrakondensaatoritel, mis peavad kauem vastu kui tavaakud ja võivad anda võimsa energiapurske, on suur potentsiaal näiteks hübriidautode energiasalvestusseadmena. Kuid ultrakondensaatorid ei suuda tavaliselt salvestada nii palju energiat kui akud, nii tuleb neid sageli laadida. See puudus on piiranud nende kasutust.
LAHENDUS: Drexeli Ülikooli materjaliteaduse kraadiõppurina kasutas Ranjan Dash uudset keemilist moodust ultrakondensaatorites kasutatavatele süsinikmaterjalidele nanomõõdus pooride tekitamiseks. Tillukesed poorid, mille suuruse saab paika panna suurema täpsusega kui nanomeeter, pakuvad laetud osakestele rohkem kinnitumispinda, kahekordistades energiahulga, mille ultrakondensaatoritesse saab salvestada. Dash kaasasutas Pennsylvania osariigis King of Prussia linnas asuva ettevõtte Y-Carbon, et lahendus ärikasutusse viia, ja töötab nüüd firmas tehnoloogiajuhina. Tema sõnul on ettevõte juba välja töötanud ultrakondensaatori prototüübi. Plaanis on koostöös teiste firmadega arendada seda ja teisi rakendusi poorsele materjalile, mida Y-Carbon toodab. Esimesed ultrakondensaatoriga tooted peaks müüki tulema umbes kahe ja poole aasta pärast, ütleb Dash.
Neil Savage, MIT Technology Review
Biotehnoloogia
C. Shad Thaxton, 33
Northwestern Ülikool
Nanoosakesed võivad ravida südameveresoonkonna haigusi, imiteerides „head kolesterooli”
Südameveresoonkonna haigustega võitlemiseks lõi uroloogiadotsent Shad Thaxton nanoosakese, mis võib olla suuteline kolesterooli kehast eemaldama.
Hulk arstimeid ravib südameveresoonkonnahaigusi, alandades lipoproteiinkompleksi LDL – mida hüütakse „halvaks kolesterooliks”, kuna see ladustab kolesterooli veresoonte seintele – taset. Kuid ükski olemasolev ravi ei suuda otseselt juurde anda HDL-i ehk „head kolesterooli”, mis kannab kleepuva molekuli läbi veresoonte maksa väljastamiseks. Thaxtoni nanoosakesed imiteerivad HDL-i. Nende tuumaks on viienanomeetrise läbimõõduga kuldsfäärid; need on kaetud rasva ja proteiinimolekulidega, mis võimaldavad neil kolesterooli tugevalt siduda. Töö on varajases etapis, kuid Thaxton näeb vaimusilmas sünteetilisi HDL-nanoosakesi, mis transpordivad kolesterooli veresoontest maksa, et ennetada ja ravida südameveresoonkonnahaigusi. Kui sünteetiline HDL tunnistatakse ohutuks ja efektiivseks, võib tema sõnul lähema kümne aasta jooksul alustada selle kasutamist südameatakkide ja insultide ennetamiseks.
Katherine Bourzac, MIT Technology Review
Aasta humanist
José Gómez-Márquez, 32
Praktilised meditsiiniseadmed vaestes riikides kasutamiseks
Autor: Emily Singer, MIT Technology Review
Innovatsioonid rahvusvahelises tervises, Massachusettsi Tehnoloogiainstituut
José Gómez-Márquezi labor MIT-s näeb meenutab osalt mänguasjakauplust, osalt masinatehast ja osalt meditsiinikeskust. Töölaudadele on puistatud plastmassmänguasjad, nagu ka lahtilammutatud rasedustest, kõikvõimalikud süstlad ja hulk tehisjäsemeid. Kohvifiltrid on muudetud paberist diagnostikaseadmeks; odavpoe helikopterist on valmistatud uudne astmainhalaator; kasutusele võetud on isegi vaakumpump, mis moodustab torude ja liimi abil ajutise tsentrifuugi.
„Tsentrifuugid lagunevad kogu aeg,” ütleb Gómez-Márquez, keerutades käes vaakumpumba puust käepidet. See on tervishoiutöötajatele probleem, sest isegi lihtsad meditsiinilised testid vajavad seadmeid, mis eraldaks molekule vere- või uriiniproovis. Jõukates maades rikkis aparatuur parandatakse või vahetatakse välja kiiresti; vaestes riikides, kus Gómez-Márquez sageli töötab, võib varuosade hankimine olla võimatu, mis muudab seadmed kasutuks. Nii on ta püüdnud rakendada hõlpsasti kättesaadavaid materjale, et valmistada neist lihtsaid mudeleid, mida on kerge parandada, mille võib ära visata või mis tõenäoliselt ei lähegi katki. „See võib töötada isegi ilma elektrita,” ütleb ta vaakumpump-tsentrifuugi kohta.
Hondurasest pärit Gómez-Márquez on andekas nokitseja: „Mu ema ütles, et mu mänguasjad pidasid vastu vaid mõne päeva, sest ma võtsin need koost lahti, väites, et olen leidnud defekti,” meenutab ta. Kuid ta on ka missioonitundeline leiutaja. „Kasvades üles vaeses riigis,” lausub ta, „tekib arusaamine, et peent tehnoloogiat on kallis välja vahetada, nii seda sageli ei vahetatagi.”
Oma mõne napi aasta jooksul sel alal on Gómez-Márquez saavutanud Bostoni meditsiiniseadmete uurijate seas maine oma taibukusega paljude tootearendusküsimuste vallas. „Ei ole palju inimesi, kellel oleks nii lai vaade innovaatilisele tehnoloogiale väheste ressurssidega keskkonnas,” ütleb Kristian Olson, Bostonis asuva Massachusettsi Üldhaigla arst ja Globaalse Tervise Initsiatiivi juht Meditsiini- ja Innovaatilise Tehnoloogia Integreerimise Keskuses. „Ta leiab vajaduse ja seejärel tehnoloogia, mis vastab sellele. See on tähelepanuväärne moodus läheneda tehnoloogia arendamisele vaeste inimeste tarbeks.”
Mõni võiks öelda, et Gómez-Márquez sündis meditsiinitehnoloogia täiustamiseks. Aastal 1976, kui ultraheliuuringud ei olnud tema ema arstile Hondurases kättesaadavad (USA-s olid need alles hoogu saamas), arvas tohter ekslikult, et naine ootab kaksikuid, ja arvestas valesti, kui kaugele rasedus oli arenenud. Sünnitus kutsuti esile siis, kui rasedus oli alles seitsmendal kuul ja Gómez-Márquez – kelle kaksikust ei paistnud jälgegi – sündis hulga tervisehädadega, mis iseloomustavad alakaalulist ja enneaegset imikut. Ta pääses pikaajalistest kahjustustest. Kuid tänu lapsepõlvele, mille käigus tuli kõvasti arstide lävepakke kulutada, arenes temas sügav arusaam, kui oluline on tervishoid, kui kapriisne võib olla juurdepääs sellele ja kui palju meditsiiniseadmed võiks seda parandada.
Kasuks tuli ka tema perekondlik taust. Tema kirurgist vanaisa töötas nii era- kui ka riiklikes haiglates Hondurase pealinnas Tegucigalpas, kus Gómez-Márquez nägi oma silmadega vahet juurdepääsus meditsiiniteenustele, mille põhjustas raha. Vaesed inimesed, kes läksid riiklikusse haiglasse, said väiksema tõenäosusega keemiaravi või sobiliku proteesi. „Inimesed, kellel oli selleks raha, võisid minna ravile Texasesse või Bostonisse,” ütleb ta.
Gómez-Márquez lahkus Hondurasest 1990-ndate lõpul, et minna USA-s ülikooli. Kuid tema haridustee viis rööpast keeristorm Mitch, mis tegi 1998. aastal Hondurases hävitustööd. Kuna ta vanemad ei olnud enam suutelised tema õppemaksu tasuma, hakkas ta enese ülalpidamiseks töötama mitmesugustel ametikohtadel – „mõnikord õhtuses vahetuses, mõnikord päevases vahetuses, mõnikord lahedal kohal ja mõnikord alandaval kohal”. Lõpuks sattus ta Massachusettsis asuvasse Worcesteri Polütehnilisse Instituuti. „Ausalt öeldes oli see väga raske,” nendib ta. „Ma ei soovitaks seda teed kellelegi.”
Oma napi vaba aja pühendas ta oma tõelisele huvile – eri tehnoloogiate kombineerimisele, et neid uusi asju tegema panna. Aastal 2005 ühines algaja leidur tiimiga, kes osales MIT korraldatud võistlusel IDEAS, mis püüab arendada uusi tehnoloogiaid või programme, millel on maailmale positiivne mõju. Tema meeskond keskendus tervishoiutehnoloogiate arendamisele, inspireerituna Maailma Tervishoiuorganisatsiooni (WHO) üleskutsest uute mooduste leidmiseks leetrivaktsiini manustamiseks; haigus, mis USA-s on peaaegu välja juuritud, tapab maailmas 500 inimest päevas, peaasjalikult lapsi. Gómez-Márquez ja tema kaaslased otsustasid arendada välja süstlata lahenduse vaestes riikides kasutamiseks.
Süstitavate vaktsiinide manustamine nõuab koolitust ja tema tiim tahtis luua „seadet, mis lubaks anda doos vaktsiini igal kogukondlikul tervishoiutöötajal, mitte ainult koolitatud õel”, ütleb Gómez-Márquez. Kuigi süstlata süsteemid olid juba olemas, põhines enamik neist aerosoolitehnoloogial, mis on kohmakas ja vajab elektrit.
Pärast ravimitööstuse firmade uute seadmete prototüüpide uurimist otsustas Gómez-Márquez kiiresti, et olemasolevad lahendused olid liiga keerulised. „Seade istus peenes pehmendava vahuga vooderdatud kastis,” kirjeldab ta üht uuritud prototüüpi. „Kui juba Uus-Inglismaale transportimiseks läheb vaja vahtu, ei jõua see kunagi Kesk-Ameerikasse.”
Saades inspiratsiooni tindipritsprinterite ühekordsetest kassettidest, lõi Gómez-Márquezi meeskond individuaalsed pulverisaatorid, mis sisaldasid õige doosi vaktsiini; seadmeid sai kasutada korra ja siis ära visata. Tiim arendas ka välja mooduse, kuidas stabiliseerida vaktsiini kasseti sees, nii ei olnud vaja seda külmas hoida. Teised teadlased, kes on töötanud vaktsiinipulverisaatorite vallas, on püüdnud kasutada astmapulverisaatoreid, mis pole ei ühekordsed ega odavad. „Kui aerosoolpea läheks katki, tuleks seade tagasi saata,” ütleb Gómez-Márquez. „Meie oma puhul, kuna see maksab vaid kümme [USA] senti, võite katkise ära visata ja kastist järgmise võtta.” Enamik pulverisaatoreid vajavad ka vooluallikat, et käitada kompressorit, mis muudab vedela ravimi auruks. Gómez-Márquezi meeskond kindlustas, et nende süsteemi saaks tööle panna mitmest allikast, näiteks jalapumbaga, kui elektrit ei ole.
Sündinud seade võitis 2006. aasta IDEAS-il rahvusvahelise tehnoloogia auhinna. „Sellest sain idee, et ma võiks end säärasest tööst tõesti ära elatada,” sõnab Gómez-Márquez. Meeskond täiustab seadet praeguseni, seda rahastavad USA Rahvuslikud Terviseinstituudid.
Gómez-Márquez ja tema tiim osales IDEAS-il ka järgmisel aastal, keskendudes seekord strateegiatel, kuidas tõsta ravirežiimist kinnipidamist tuberkuloosipatsientide seas. Kuigi tuberkuloosi saab antibiootikumidega ravida, tappis see WHO hinnangul 2007. aastal 1,8 miljonit inimest ja samal aastal diagnoositi 9,3 miljonit uut juhtumit. Tuberkuloosiravi üks suuremaid väljakutseid on kindlustamine, et patsiendid peaks kinni pikast ravikuurist, mida on vaja viiruse kehast eemaldamiseks.
Testitakse hulka uusi meetodeid ravirežiimist kinnipidamise jälgimiseks, kuid suurem osa neid põhineb mingil määral patsientide endi infol; näiteks antakse patsientidele telefoninumber, kuhu helistada, kui nad on rohtu võtnud. „Ma olin küünik,” ütleb Gómez-Márquez. „Patsientidel ei olnud mingit põhjust meile öelda, kui nad rohtu ei võtnud.” Tema meeskond töötas välja lihtsa pabertesti, mida saab kasutada koos stiimulprogrammiga. Test on valmistatud kohvifiltrite kihtidest, mida on immutatud kemikaalidega, mis reageerivad tuberkuloosi metaboolidele uriinis, paljastades ainulaadse koodi. Patsient saadab koodi iga päev tekstisõnumiga keskandmebaasi, et teenida kõneminuteid. Tiim käivitas testprogrammi Pakistanis Karachis möödunud aastal.
MIT Rahvusvahelise Arengu Initsiatiivi kaasasutajale Amy Smithile avaldas Gómez-Márquez sedavõrd muljet, et ta palkas tolle 2007. aastal juhtima programmi „Innovatsioonid rahvusvahelises tervishoius”, mis tegutseb samuti MIT juures. Nüüdseks on Gómez-M?rquez rajanud rahvusvahelise kaastööliste võrgustiku üle maailma, kes võivad talle rääkida oma kaasmaalaste tervishoiuvajadustest. Selline konsulteerimine, mis on Gómez-Márquezi filosoofia tuumaks, peegeldab kasvavat trendi tehnoloogia asjakohasuse vallas: teha algusest peale koostööd inimestega, kes seadmeid kasutavad. „José on tõesti selle eesrinnas,” ütleb Bostoni Ülikooli Biomeditsiiniliste Mikroseadmete ja Mikrokeskkondade Laboratooriumi direktor Catherine Klapperich. „Kes on klient, mida nad tahavad, mida nad on nõus kasutama? Vastata ei tohi oletustega – see on üks asi, mida José oma tudengitele ja kolleegidele õpetab.”
Gómez-Márquez sihiks on viia seda lähenemist veelgi kaugemale, julgustades vaeste riikide arste ja teadlasi välja töötama omaenda seadmeid. Ta loob praegu meditsiinitehnoloogia arendamise komplekte – omamoodi konstruktoreid meditsiiniprofessionaalidele – mida algul kasutatakse Nicaraguas. Komplektid võimaldavad arstidel ja meditsiinitudengitel kavandada diagnostikaseadmeid, ravimi manustamise vahendeid ja muud.
Vähemalt selline on teooria. Kuid kas hõivatud meditsiinitöötajate meelest on komplektist kasu? Kas need on kasutamiseks liiga keerulised või – vastupidi – liialt lihtsad, et nende abil saaks luua kasulikku tehnoloogiat? Gómez-Márquez ja tema tudengid viisid mõne neist suvel Nicaraguasse, et seda teada saada. Ta loodab, et komplektid aitavad juurduda uuel leiutamiskultuuril. Pikemas plaanis võiks selline lähenemine tuua vaestes riikides kaasa tõelise revolutsiooni nii ravi kui ka meditsiinitehnoloogia vallas.
Aasta innovaator
Kevin Fu, 33
Massachusettsi Ülikool, Amherst
Inimeste tõrjumine, kes püüavad häkkida raadiosagedusprotsessoreid, mida kasutatakse krediitkaartidest südamestimulaatoriteni
Autor: Charles Graeber, MIT Technology Review
Kas traadita sidet kasutavaid siirdatud meditsiiniseadmeid, nagu südamestimulaatoreid saab kuritahtlikult häkkida ja sellega patsientide elu ohtu seada? Kevin Fule ei ole tema teadustöö põhjal sellised ülespuhutud stsenaariumid sugugi võõrad, kuigi ta eelistab rääkida pigem tehnilistest üksikasjadest. Kuid tarkvarainsener ja arvutiteaduse dotsent Fu tegeleb turvaküsimustega. Ja turvainimesed mõtlevad teistmoodi.
„Igaüks, kes töötab turvamaailmas – neil on alati meeles vastane,” selgitab Fu, istudes oma laua taga Massachusettsi Ülikooli Amhersti ülikoolilinnaku arvutiteaduse hoone teisel korrusel. „Sel moel saab kõige paremini arendada oma süsteeme selle eest kaitsma.”
Ähvardused, mida Fu uurib, on peamiselt seotud raadiosageduse tuvastamise (RFID – radio frequency identification) turvalisusega. RFID on kasvavalt levinud tehnoloogia, mida kasutatakse kõiges, veokonteinerite siltidest kuni elektrooniliste võtmekaartideni, naftafirma Exxon Mobil Speedpass-võtmehoidjatest kuni panga Chase „Blink”-seeria krediitkaartideni, mida ei pea maksmiseks kuskilt läbi tõmbama. See lubab arve- ja isiklikku infot kiiresti ja traadita jagada. Kuid mitte väga turvaliselt, mõistis Fu 2006. aastal.
Pärast rohkem kui 20 sellise „targa” või mitte läbitõmmatava MasterCardi, Visa ja American Expressi krediitkaardi testimist leidsid Fu ning tema kolleegid, et nad said mitmest sellisest kaardist – isegi rahakoti vahel olevast kaardist – kätte kontonumbri ja aegumistähtaja, jalutades lihtsalt kodustehtud skanneriga neist mööda.
Kurjategijad nuusivad postkastides, ostukeskustes ja lennujaamades, korjates lähedalolevat RFID-infot, et kasutada seda identiteedivarguseks. Põhimõtteliselt tühjendavad nad teie taskud ilma noid kunagi puudutamata. Selliste kaartide tõeliselt turvaliseks muutmine nõuab head krüpteerimistarkvara – mis on Fu eriala. Kuid krüpteerimine nõuab stabiilset energiaallikat, midagi, mida neis rakendustes kasutatavatel passiivsetel, välisallikast toidetavatel RFID-kiipidel ei ole. „Inspiratsiooniks oli programmeerimine,” ütleb Fu. „Kuid programmeerimisest ei ole kasu, kui ei ole RFID-arvutit, mida programmeerida. Ja RFID-arvuti ei tööta ilma energiaküsimust lahendamata.” Ta naeratab väsinult. „Seni on see umbes kaheks aastaks kõrvale jäänud.”
Ainuke viis, kuidas Fu saaks seda probleemi lahendada, on uue tehnoloogia leiutamine – projekt, mille kallal ta töötab meeskonnas, mida juhib elektroonika ja arvutiprofessor Wayne Burleson. Kuid sellal, kui ta maadles selle probleemiga, avastas Fu end mõtlemast, nagu ainult turvainimene mõtleks: kui rahaline info on haavatav, siis kuidas on näiliselt kõrvalisemad sihtmärgid, mis võivad kaasa tuua hulga raskemaid tagajärgi?
Nii jõudis ta esmakordselt südameatakimasinani.
Oma laua taga istudes näitab Fu PowerPointi esitlust kurikaeltest, alates hullust, kes pani 1982. aastal Chicagos apteegiriiulitele tsüaniidiga segatud Tylenoli kuni häkkerini, kes riputas atakki tekitavaid animatsioone epileptikutele suunatud internetiteatetahvlile.
„See võib näida paranoiline,” möönab Fu, „kuid turvavaatenurgast peab alustama faktist, et halvad inimesed on olemas.” Ja selliste misantroopide jahtimiseks ei paistnud ühtegi paremat kohta kui meditsiinimaailm.
Fu hakkas mõtlema meditsiiniseadmetele, mis raadiosagedussidet kasutavad, nagu südamestimulaatorid ja defibrillaatorid. Ta arutas probleemi oma pikaajalise kolleegi, Washingtoni Ülikooli arvutiteaduse dotsendi ning arvutivõrkude ja hääletusmasinate haavatavuse uurimise veterani Tadayoshi Kohnoga.
„Kevin on fantastiline teadlane,” ütleb Kohno. „Tema teadustööd käsitletakse praeguseks pea igas bakalaureuseõppe arvutiteaduse kursuses, mida ma tean. Ja tema ideed on erakordselt sügavad.” Üheskoos viisid Fu ja Kohno oma küsimused defibrillaatorite kohta arvutiteaduse laborist kaugele – kardioloog William H. Maiseli maailma, kes on Bostonis asuva Beth Israeli Diakoonilise Meditsiinikeskuse Meditsiiniseadmete Turvalisuse Instituudi direktor.
Nad selgitasid Maiseli päranisilmi kuulavatele töötajatele, kuidas turvainimesed mõtlevad. Meditsiiniasjatundjad tutvustasid omalt poolt turvateadlastele kardioloogia aluseid – alustades südamestimulaatoritest ja defibrillaatoritest, seadmetest, mis igal aastal siirdatakse maailmas umbes poolele miljonile inimesele. Põhimõtteliselt reguleerib südamestimulaator rütmist hälbivaid südamelööke õrnade metronoomiliste elektriimpulssidega, defibrillaator aga annab tugeva elektrišoki, et „taaskäivitada” seismajäävat südant. Kokkupanduna moodustavad nad siirdatava kardioverter-defibrillaatori (ICD). ICD on mõeldud südameataki takistamiseks. Kuid, küsisid Fu ja Kohno, kas sellega saaks südameatakki hoopis esile kutsuda?
Oma kontoris Massachusettsi Ülikoolis võtab Fu välja kingakarbi, mille sees on lahtivõetud ICD. See näeb välja, nagu võiks välja näha Plekkmehe süda – tabalukusuurune ja kaetud tugeva hõbedase kirurgilise teraskestaga, mis on konservipurgi kombel lahti kooritud. Instinktiivselt sirutan käe selle suunas, tundes haraka kombel tõmmet läikivate asjade poole. Fu tõmbab kiiresti karbi eemale. „Ee, seda ei maksa puutuda,” ütleb ta. „Nende asjade mähis annab 700 volti” – piisavalt, et süda peatada.
Ta osutab tikutoosi suurusele mikroprotsessor- ja antennimähisele – tehnoloogiale, mis ühendab uusima põlvkonna ICD-d internetiga, lubades arstidel seadet ilma operatsioonita ümber programmeerida. Kardioloogide ja patsientide vaatenurgast on traadita programmeerimine taeva kingitus. Kuid Fu vaatenurgast kujutab see endast uut turvariski. Ja nii ta küsiski: kas häkkerid võiks pealt kuulata traadita sidet ICD ja seda programmeeriva arvuti vahel? Kas nad võiks kuuldust aru saada ja kasutada seda kurjasti ära?
„Enamik inimesi, kes neid seadmeid teevad, nii ei mõtle,” ütleb Fu. „Kuid nii mõtleb vastane. Ta ei mängi teie mängu; ta loob omaenda mängu.” Turvaohu hindamiseks pidid teadlased mängima häkkeri mängu.
Fu meeskond asus looma tehnikat defibrillaatorside pealtkuulamiseks. Riistvara oli tavaline poekraam – platvorm, mis mõeldud T&A-töötajatele ja tõsisematele amatööridele, et nad saaks endale tarkvararaadio ehitada. Sellest on tehtud FM-raadioid, GPS-vastuvõtjaid, digitaaltelevisiooni dekoodreid – ja RFID-lugejaid. Vaja oli vaid kirjutada tarkvara, tõmmata antennimähis vanast stimulaatorist välja, pista see raadiosse – ja voil?, saatja oligi olemas.
„See töötas jahmatavalt hästi,” räägib Fu. Pärast „üheksat kuud verd ja higi” suutsid nad ICD-st tulevaid digitaalseid bitte püüda – kuid neil ei olnud aimugi, mida need bitid tähendasid. Kasutades diferentseerimisanalüüsi – põhimõtteliselt muutes ühe tähe patsiendi nimes ja kuulates, kuidas seejärel vastava raadioside sisu muutus –, suutsid nad üksipulgi koostada koodiraamatu.
Nüüd suutis nende kodustehtud tarkvararaadio ICD-programmeerimiskäske pealt kuulata ja salvestada. Seade suutis ka neid salvestisi taasedastada värskete käskudena lähedalolevale ICD-le. See oli jõudnud arsti etendamisele ohtlikult lähedale.
Fu avastas komplekti käske, mis võiks hoida ICD-d pidevalt „ärkvel” seisundis, tühjendades salamahti hirmutava tõhususega selle patareid. „Tegime selle kohta umbkaudse arvutuse,” selgitab ta. „Mõneks aastaks mõeldud patarei saaks tühjendada mõne nädalaga. Ainuüksi see oli märkimisväärne risk.”
Isegi veel märkimisväärsem oli, et Fu tarkvararaadio suutis täielikult ümber programmeerida patsiendi ICD ajal, mil see oli tolle kehas. Teadlased suutsid anda seadmele käsu mitte reageerida südameprobleemidele, nagu ebanormaalne rütm või südameatakk. Nad leidsid ka mooduse, kuidas käivitada defibrillaatori testtsükkel – põhimõtteliselt anda südamele 700-voldine elektrilöök – millal iganes nad seda tahtsid.
Fule ei meeldi mõelda, et ta ehitas südameatakimasina, või isegi, ta avastas selle ehitamise võimalikkuse. Kuigi ta on teadlane, kes ei kohku tagasi oma teoreetiliste tehnoloogiate reaaleluliste tagajärgede uurimisest, asub see „reaalne elu” tavaliselt vähemalt kümne aasta kaugusel tulevikus. Kuid ICD-programmeerimisraadio tagajärjed olid kohesed ja ehmatavad – seadme võiks kerge vaevaga vähendada iPhone’i suuruseks ja sellega saaks minna läbi rahvast täis ostukeskuse või metroo, saates südameatakikäskluse juhuslikele ohvritele.
Südameatakimasin? Tõesti? Fu ütleb, et oleks rumal mitte tunnistada rikutud inimeste olemasolu, kes on rohkem kui võimelised sellise masina ehitama ja seda kasutama juhulike ohvrite kahjustamiseks „lihtsalt lõbu pärast”. ICD programmeerimisele juurdepääsu kaitsemine on otseselt seotud RFID kaitsemisega. Side krüpteerimine on ainus viis hoida miljoneid inimesi juhuslike riskide eest. Praktiliste lahendustega välja tulemiseks ei ole tingimata Fud vaja, kuid turvaohtude paljastamisega on ta andnud tootjatele väärtusliku, võib-olla isegi elusid päästva hoiatuse.
Fu on liiga tark spekuleerimaks, kuidas tehnoloogiat saab kuritarvitada, öeldes vaid, et ta oleks väga üllatunud, kui ei oleks „inimesi, kes selle kallal juba töötavad”. Parimal juhul ei saa me kunagi teada, kui ettenägelik ta oli; meditsiinitehnoloogia tootjad kõrvaldavad ohu enne, kui häkkerid jõuavad seda ära kasutada. „Kevin on arvutiteadlane, kellel on ka võime vaadata probleeme arsti ja patsiendi pilguga,” ütleb Maisel. „Tööl, mida Kevin praegu teeb – seoses meditsiiniseadmete turvalisuse ja privaatsusega –, on potentsiaali mõjutada miljoneid inimesi.”
Kuidas on aga dramaatilisemate stsenaariumidega? Kujutlege luureagentuuri, kes kasutab trükitud mikroskeemi, et panna südameatakimasin ajalehte, mis toimetatakse südamestimulaatoriga riigijuhile hommikukohvi kõrvale. Või Lex Luthorit meenutavat superkurjategijat, kes ehitab ümber raadiotorni, et saata oma surmakiir tervele elanikkonnale.
Kevin Fu – õppejõud, teadur, teadlane – pööritab oma silmi. „Selle kohta võin vaid öelda,” ütleb ta naerdes, „et sellest saaks päris hea filmi.”
| Comments |
|