Nhìn ra thế giới: Nhật Bản và những công nghệ phục vụ đời sống

Nhật Bản vốn được biết đến là một trong những cường quốc công nghệ hiện đại bậc nhất thế giới. Với sự phát triển không ngừng của xã hội, Nhật Bản luôn cho ra đời những ứng dụng công nghệ hữu ích, phục vụ đời sống người dân. Không chỉ vậy, nhiều phát minh thân thiện với môi trường, tài nguyên thiên nhiên cũng được Nhật Bản khai thác và phát triển hết tiềm năng.

CÔNG NGHỆ GIẢM LÃNG PHÍ THỰC PHẨM

Mỗi năm, thế giới lãng phí khoảng 1,3 tấn lương thực, thực phẩm. Liên Hợp Quốc kêu gọi các quốc gia cắt giảm thất thoát và lãng phí lương thực toàn cầu. Nhiều giải pháp đã và đang được triển khai nhưng vấn đề này vẫn chưa đạt được những tiến triển đột phá. Dù vậy, nhận thức được tầm quan trọng của việc chống lãng phí thực thẩm, người dân các nước vẫn miệt mài tìm kiếm áp ựng những giải pháp mới, công nghệ mới. 

Chẳng hạn như anh Kinoshita Masayuki, người dân Nhật Bản này là một ví dụ.

Anh KINOSHITA MASAYUKI, Công ty DayBreak, Nhật Bản: “Tôi đã tận mắt nhìn thấy rất nhiều loại hoa quả chưa bao giờ được nhập khẩu vào Nhật Bản. Đó là ở một đất nước có khí hậu nóng, hoa quả rất dễ bị hỏng. Với tôi, đó là một sự lãng phí rất lớn. Điều đó khiến tôi muốn làm một điều gì đó.”

Anh Kinoshita tập trung vào một công nghệ trữ đông đặc biệt, giúp bảo quản thực phẩm một cách tối ưu thay vì vứt bỏ chúng. Phương pháp này tiết kiệm được thời gian và được vận hành ở nhiệt độ thấp hơn so với phương pháp bảo quản thông thường. 

Bên trong tủ trữ đông này, nhiệt độ là -35 độ C. Các quạt gió liên tục thổi khí lạnh vào hoa quả theo nhiều hướng khác nhau, nhằm đảm bảo chúng đông lại một cách đồng đều. Quá trình này chỉ mất 1/10 thời gian yêu cầu so với các tủ trữ đông thông thường.

Anh Kinoshita đã bắt đầu sử dụng công nghệ này để có được nhiều loại hoa quả đông lạnh.

Thực phẩm đông lạnh bằng công nghệ mới này có thể bảo quản được trong thời gian lên tới 6 tháng, trong khi không hề mất đi hương vị ban đầu và hàm lượng chất dinh dưỡng.

Anh KINOSHITA MASAYUKI, Công ty DayBreak, Nhật Bản: “Với việc sử dụng hoa quả đông lạnh này, bạn đang giúp đỡ các nhà sản xuất và cũng đang đóng góp công sức mình trong việc giải quyết vấn đề lương thực toàn cầu.”

Trong khi đó, ông Soda Keisuke thì lại có niềm tin rằng, loại bỏ tình trạng lãng phí thực phẩm sẽ là chìa khoá để cứu sống hành tinh này. 

Ông SODA KEISUKE, Công ty Isle, Nhật Bản: “Vào năm 2050, dân số thế giới sẽ vượt quá 9 tỷ người, và chúng ta luôn nói tới cuộc khủng hoảng lương thực. Đó là lý do vì sao chúng ta luôn có các nguồn dự trữ ngũ cốc. Nhưng chúng ta lại không thể dự trữ các loại rau xanh. Nếu chúng ta có thể tìm cách bảo quản rau xanh trong một khoảng thời gian dài, điều đó sẽ tạo ra lợi ích to lớn cho loài người.”

Phương pháp của ông Soda là chuyển đổi những loại rau củ không dùng tới thành một hình thức khác mà có thể lưu trữ được trong thời gian dài. 

Loại thực phẩm được vận chuyển tới ngày hôm nay là củ cải daikon, một loại củ được người dân Nhật Bản sử dụng rất nhiều trong căn bếp của mình.

Sau khi được cắt thành từng khoanh và luộc lên, củ cải daikon sẽ được nghiền nát. Sau đó, trải qua một quy trình công nghệ đặc biệt, phần củ cải nghiền nát sẽ chuyển thành những “tấm giấy” củ cải như thế này. 

Trông không khác gì những tờ giấy thông thường, chúng có độ dày chỉ 0,1 mm. Ngoài củ cải, ông Soda còn tạo ra những tấm giấy rau củ khác từ cà rốt, bí đỏ và cà chua. Mặc dù trông chúng không giống với các loại rau củ ban đầu, nhưng chúng lại lưu giữ được hương vị đặc trưng. 

Những “tấm giấy” rau củ có thể sử dụng như những miếng bánh tráng cuốn, hay ăn kèm với các loại nguyên liệu khác. Bạn thậm chí còn có thể gấp nó lại, theo phong cách origami, để tạo thành môt chiếc bát nhỏ có thể ăn được.  

Phát minh của ông Soda rất lý tưởng đối với nguồn cung thực phẩm khẩn cấp. Chúng có thể dự trữ ở mọi nơi và thời gian sử dụng lên tới 2 năm. 

Người dân Nhật Bản: “Rau củ quả thường sẽ hỏng rất nhanh, thậm chí là để ở trong tủ lạnh. Những “tấm giấy” rau củ này rất nhẹ và có để ăn được trong nhiều năm.” 

Ông SODA KEISUKE, Công ty Isle, Nhật Bản: “Tôi cho rằng, một khi mọi người nhận ra rằng chúng rất dễ lưu trữ, hầu như ở khắp mọi nơi, thì chúng ta sẽ còn có thêm rất nhiều loại thực phẩm như thế này trong tương lai.” 

Công nghệ Nhật Bản cùng với khả năng sáng tạo không giới hạn đã và đang góp phần giúp thế giới giải quyết cuộc khủng hoảng về an ninh lương thực, bằng cách hạn chế tối đa tình trạng lãng phí thực phẩm.  

LỌC NƯỚC BẰNG HỆ SINH THÁI TỰ NHIÊN

Nguồn nước uống sạch - cuộc sống của chúng ta phụ thuộc vào nó. 

Nước máy mà chúng ta uống được được lấy từ nguồn tài nguyên thiên nhiên và trải qua quy trình xử lý tại các nhà máy lọc nước để nó trở nên an toàn. 

Tuy nhiên, 30% dân số trên toàn thế giới, tương đương khoảng 2 tỷ người, lại không được tiếp cận với nguồn nước uống an toàn. 

Nguyên nhân chủ yếu là do chi phí để xây dựng và duy trì các nhà máy lọc nước hoạt động rất cao. Điều này đã khiến cho các nhà nghiên cứu luôn phải tìm kiếm một giải pháp thay thế, và ông Nakamoto Nobutada là một ví dụ.

Ý tưởng đột phá của ông là sử dụng hệ sinh thái tự nhiên để lọc nước. Trong các nhà máy lọc nước thông thường, đầu tiên, nước sông sẽ chảy qua một bể lắng để loại bỏ tạp chất. Sau đó, nguồn nước được lọc qua các lớp cát, và cuối cùng được khử trùng bằng clo. 

3 giai đoạn này thường tốn khá nhiều chi phí do bị phụ thuộc vào các chất hoá học và năng lượng sử dụng. 

Trong khi đó, phương pháp của ông Nakamoto lại tập trung vào giai đoạn 2. Là một giáo sư chuyên về sinh học, ông Nakamoto đã dành nhiều năm để nghiên cứu về tảo nằm giữa các lớp cát. 

Đây là một mẫu phẩm của cát và tảo được lấy từ nhà máy lọc nước áp dụng phương pháp của ông Nakamoto. Dưới kính hiển vi, chúng ta có thể thấy nó có chứa rất nhiều loài vi sinh vật.

Giáo sư NAKAMOTO NOBUTADA, Đại học Shinshu, Nhật Bản: “Các vi sinh vật này cần có oxi để phát triển. Và tảo cung cấp khí oxy cho chúng.”

Tảo sản sinh ra khí oxy thiết yếu thông qua quá trình quang hợp. Các vi sinh vật sau đó sẽ làm sạch nguồn nước bằng cách ăn các bụi bẩn và tạp chất. Hướng tiếp cận mang tính tự nhiên này giúp hạn chế đáng kể việc xử lý hoá chất và giảm đáng kể chi phí. 

Phương pháp của ông Nakamoto giờ đây đã giúp người dân tại hơn 30 quốc gia trên thế giới có nguồn nước sạch để sử dụng

Giáo sư NAKAMOTO NOBUTADA, Đại học Shinshu, Nhật Bản: “Thiên nhiên đã làm công việc của nó. Chúng ta vẫn luôn nghĩ tới một hệ thống tiết kiệm năng lượng thân thiện với môi trường tự nhiên. Và đây chính là nó.”

Một hướng tiếp cận khác cũng đã thành công trong việc giải quyết vấn đề nguồn nước. Chỉ cần đổ đầy nước vào chiếc bình này và ấn xuống, tất cả các tạp chất sẽ bị loại bỏ. Bí mật nằm ở bên trong những chiếc hộp này. Đây là những tinh thể natri trititanat. Đây là lần đầu tiên chúng được sử dụng chúng để lọc sạch nước. 

Cấu trúc nguyên tử của các tinh thể này có thể giữ lại các kim loại nặng như chì, loại bỏ chúng khỏi nguồn nước. Tác già của tinh thể nhân tạo này là giáo sư Teshima Katsuya.

Một số chất được kết hợp để tạo nên tinh thể. Giáo sư Teshima đã phải mất tới 10 năm thử nghiệm, điều chỉnh tỷ lệ các chất hoá học theo một lượng nhỏ bằng 1 phần nghìn gram. 

Giáo sư TESHIMA KATSUYA, Viện nghiên cứu siêu vật liệu, Đại học Shinshu, Nhật Bản: “Trong cuộc đời tôi, tôi rất muốn được làm một điều gì đó có ích cho thế giới. Đây thật sự là một điều tuyệt vời khi tôi có thể hoàn thiện quá trình này.”

Giáo sư Teshima hiện đang nộp đơn xin cấp phép để phát minh của ông có thể giúp ích được phần nào cho cuộc khủng hoảng nước sạch trên thế giới. Tại nhiều nơi ở châu Phi, nguồn nước bị ô nhiễm đang đe doạ tới sức khoẻ của cộng đồng. 

Giáo sư TESHIMA KATSUYA, Viện nghiên cứu siêu vật liệu, Đại học Shinshu, Nhật Bản: “Hy vọng những tinh thể này có thể giải quyết được vấn đề nước uống đang hiện hữu ở nhiều nơi. Tôi đang tiến hành các buổi thử nghiệm để xem hiệu quả thực tiễn của chúng ra sao.”

Công nghệ lọc nước Nhật Bản - mang nguồn nước sạch tới cho mọi người trên toàn thế giới. 

CÔNG NGHỆ ÁNH XẠ CHIẾU ĐẢM BẢO AN TOÀN TRONG XÂY DỰNG VÀ Y TẾ

Ánh xạ chiếu, hay còn được gọi là Projection Mapping, là một kỹ thuật trình chiếu sử dụng ánh sáng trên tường của các toà nhà cao tầng hay bất kỳ mặt phẳng nào. 

Công nghệ này thường được ứng dụng rất nhiều trong lĩnh vực giải trí, nhưng tại Nhật Bản, nó lại phát huy tác dụng hữu ích của mình trong những lĩnh vực hoàn toàn khác. 

Đây là đường quốc lộ số 45, đường cao tốc ven biển đi qua vùng Tohoku. 

Một đường hầm lớn đang được xây dựng. Chất nổ vẫn thường được sử dụng để thông đường hầm, thông qua các lớp đá. 

Trước khi mỗi kíp nổ được lắp đặt vào vị trí, mặt đá được rải qua một lớp bê tông để chống sập và đảm bảo an toàn cho công nhân. 

Khi đã quyết định được sẽ đặt bộ kíp nổ ở đâu, và sử dụng bao nhiêu chất nổ, các kỹ sư cần một hình ảnh chính xác về hiện trạng của mặt đá. Nhưng điều đáng nói, là họ không thể làm được điều này bởi mặt đá lại nằm bên dưới lớp bê tông. 

Ông FUKUI SATOSHI, Quản lý, Công ty Taisei: “Trước đây, chúng tôi phải làm các phép tình toán bên ngoài công trường để ước lượng đâu là mặt đá cứng và đâu là mặt đá mềm, để từ đó phân bổ lượng chất nổ một cách hợp lý. Nhưng điều này thường gặp phải rất nhiều tranh cãi dẫn tới những kết quả không khả quan.”

Thật may khi kỹ thuật ánh xạ chiếu lại là giải pháp cho vấn đề này. Bề mặt đá sẽ được đo đạ kỹ lưỡng trước khi quét lớp bê tông lên trên. Dữ liệu này được dùng để tạo ra hình ảnh trình chiếu lên bề mặt.

Mặt đá mềm sẽ cho ánh sáng đỏ, còn mặt đá cúng hơn sẽ cho ánh sáng xanh. Những hình ảnh hỗ trợ trực quan này sẽ giúp ích cho các kiến trúc sư khi lắp đặt các bộ kíp nổ, không cần phải đặt quá nhiều vào các lớp đá mềm, tăng độ chính xác và hiệu quả công việc.

Công nhân Công ty Taisei: “Ánh xạ chiếu giúp cho chúng tôi kiểm soát công việc một cách chính xác nhất. Giờ đây, chúng tôi không cần phải lo lắng về việc cho nổ quá nhiều hay quá ít đá. Nó giúp cho công việc của chúng tôi hiệu quả hơn rất nhiều.”

Lần đầu tiên ứng dụng trong lĩnh vực này trên thế giới, công nghệ ánh xạ chiếu giúp đảm bảo an toàn cho các công nhân xây dựng làm việc trong các đường hầm. 

Ngoài lĩnh vực xây dựng, kỹ thuật ánh xạ chiếu còn tạo ra một cuộc cách mạng trong lĩnh vực y học. Thông thường, các bác sỹ phẫu thuật sẽ cần tới một màn hình hiển thị vị trí cần phẫu thuật trên người bệnh nhân. Trong quá trình làm việc, họ sẽ phải thường xuyên thay đổi điểm nhìn giữa màn hình và vị trí mổ. 

Nhưng với công nghệ ánh xạ chiếu, điều này sẽ thay đổi. Đầu tiên, một máy ảnh hồng ngoại sẽ xác định vị trí cần phẫu thuật. Những dữ liệu này sẽ cho phép tạo ra một hình ảnh hiển thị chính xác vị trí cần làm phẫu thuật. Khi đó, các bác sỹ sẽ chỉ cần tập trung vào một điểm mà thôi. 

Trong mô hình của một bộ phận trên cơ thể, phần hiển thị màu xanh sẽ là phần cần được loại bỏ. Các cơ quan nội tạng của cơ thể luôn hoạt động, nhưng hình ảnh hiển thì từ camera vẫn không bị ảnh hưởng. Độ trễ của chuyển động và hình ảnh hỗ trợ chỉ hơn nhau 0,2 giây, có nghĩa là chúng hiển thị gần như thời gian thực.

Ông SEO SATORU, Đại học Kyoto, Nhật Bản: “Với công nghệ ánh xạ chiếu, chúng tôi đơn giản chỉ cần loại bỏ đi phần có ánh sáng xanh, còn những phần khác sẽ không bị ảnh hưởng gì cả. Nó giúp cho các cuộc phẫu thuật cấy ghép gan an toàn hơn rất nhiều.”

Ánh xạ chiếu từ lâu đã có ảnh hưởng rất lớn tới thế giới giải trí. Tại Nhật Bản, giờ đây, công nghệ này đang tiến thêm một bước xa hơn, tạo ra một sự chuyển đổi lớn trong thế giới y học và lĩnh vực xây dựng.

ROBOT BẢO TRÌ ĐƯỜNG SẮT

Bên cạnh công nghệ Projection Mapping, Nhật Bản cũng sử dụng nhiều công nghệ khác nhau trong lĩnh vực xây dựng, bảo trì các công trình công cộng lớn nhằm tăng tính an toàn cho con người, chẳng hạn như sử dụng robot. 

Xuất hiện như một nhân vật trong phim khoa học viễn tưởng, robot có tên Gundam đang thực hiện công việc bảo trì trên các tuyến đường sắt xa xôi tại đất nước mặt trời mọc. Đây là robot được công ty Man-Machine Synergy Effectors Inc. phát triển, một công ty lớn chuyên về lắp ráp và chế tạo robot công nghiệp điều khiển bằng tay.

Robot Gundam được ra mắt lần đầu tiên trong Triển lãm Robot quốc tế ở Tokyo vào 9.3, với phần đầu mô phỏng khá giống với nửa thân trên của con người, được gắn vào một cần trục thủy lực chạy trên hệ thống đường ray được chế tạo đặc biệt.

Theo Công ty Đường sắt Tây Nhật Bản, nhiệm vụ chính của robot này là thực hiện những công việc khó với rủi ro cao. Nó có thể nâng những thiết bị nặng lên cao khi tiến hành sửa chữa đường tàu và nhiều tác vụ khác như bảo trì và làm sạch đường dây điện... Tuy có thiết kế khá cồng kềnh nhưng con robot này lại cử động một cách nhẹ nhàng và khéo léo. 

Hiện mọi hoạt động của robot đòi hỏi phải thông qua hệ thống điều khiển thực tế ảo VR do một nhân viên trực tiếp thực hiện. Người điều khiển sẽ đeo kính VR để theo dõi chuyển động thông qua hệ thống camera được lắp đặt trên thân của robot và sử dụng tay cầm để điều khiển cánh tay và bàn tay của robot này.

Công ty Đường sắt Tây Nhật Bản tin rằng việc đưa robot vào hoạt động thực tiễn trong tương lai gần không chỉ giúp hạn chế tỷ lệ tai nạn lao động mà còn làm tăng năng suất của công ty.

Thực hiện : Đỗ Lê Ngọc Anh Anh Đào Bùi Thảo Nguyễn Thảo

quảng cáo