Inovasi ilmiah dan teknologi selalu menciptakan transformasi sosial dan ekonomi. Tetapi dekade terakhir menunjukkan, seperti beberapa orang lain, kecepatan dan skala di mana perubahan tersebut dapat terjadi. Jika terus pada tingkat saat ini, bentuk sepuluh tahun ke depan—dari teknologi informasi hingga bioscience terapan, energi, dan lingkungan—tampak makin bergantung pada penemuan yang dibuat pada waktu itu.

Pada 2010-an, kecerdasan buatan (AI) akhirnya mulai mengungkapkan kekuatan luar biasa dan potensi yang mengganggu. Didorong terutama oleh munculnya pembelajaran mendalam—penggunaan jaringan saraf untuk menemukan pola dalam data yang kompleks—AI melenturkan otot-ototnya dengan mencapai terjemahan bahasa yang andal, mengalahkan pemain manusia ahli di poker1, video game2 dan board game Go3, dan mulai menunjukkan penggunaannya dalam mobil self-driving.

Beberapa bidang tidak tersentuh oleh revolusi pembelajaran mesin, dari ilmu material hingga eksplorasi obat; fisika kuantum untuk kedokteran. Selain itu, sekarang tidak dapat diragukan bahwa banyak pekerjaan yang saat ini dilakukan oleh manusia dapat dilakukan lebih murah dan efisien oleh mesin—dan transisi mungkin datang lebih cepat dari yang kita harapkan.

Dampak ini telah mengintensifkan diskusi risiko, tetapi bahaya saat ini bukan dari pemberontakan robot gaya Terminator. Sebaliknya, itu akan datang dari penggunaan yang tidak tepat—atau hanya buruk—dari alat komputasi yang kami miliki.

Algoritma masih belum dapat mengotomatisasi banyak kualitas manusia, seperti kapasitas kognitif halus yang kita sebut akal sehat. Mesin masa depan akan perlu menggunakan penalaran yang bernuansa dan representasi realitas yang lebih akurat, yang menuntut kemajuan konseptual dan inovasi arsitektur serta sirkuit yang lebih besar.

Penggunaan AI yang tepat juga harus mengakui bahwa algoritma yang dilatih tentang hasil kinerja manusia masa lalu cenderung mewarisi bias dan prasangka kami, menepis gagasan bahwa proses otomatis pada dasarnya merupakan tujuan4.

Para ilmuwan yang berusaha mengembangkan AI yang lebih manusiawi dan dapat diandalkan dalam dekade mendatang harus mengindahkan seruan untuk ilmu interdisipliner 'perilaku mesin'5 yang mengacu pada keterampilan psikolog, sosiolog, filsuf, sarjana hukum, dan peneliti dalam disiplin ilmu-ilmu sosial lainnya. dan humaniora, bersama dengan spesialis di bidang teknik dan ilmu fisika.

Pengaruh revolusi informasi telah dirasakan paling kuat di bidang penelitian yang kaya data. Dalam ilmu kehidupan, ini telah membantu mengubah studi tentang microbiome, bahan genetik dari semua mikroorganisme yang ditemukan di lingkungan tertentu.

Pada gilirannya, ini telah memengaruhi segalanya, mulai dari penghargaan kami terhadap pentingnya mikroba dalam cara bahan organik terurai, hingga pemahaman kami tentang peran mereka dalam penyakit manusia. Demikian pula, studi evolusi manusia telah memperluas fokusnya di luar tulang dan batu untuk juga memasukkan gen dan protein yang sekarang membantu mengungkap kompleksitas evolusi, migrasi, dan struktur populasi.

Sudah jelas pada tahun 2010 bahwa kekenyangan informasi yang disediakan oleh turunnya biaya dan makin cepatnya sekuensing genom akan menjadi berharga dan menantang. Tapi sejak itu, ada beberapa panggilan bangun yang jelas.

Beberapa peneliti mengerahkan Big Data dan kekuatan komputasi untuk mengeksplorasi kontribusi genetik pada masalah yang sangat kompleks, seperti perilaku atau pencapaian pendidikan.

Kenyataannya adalah bahwa tautan semacam itu tersebar dan kurang dipahami. Meskipun demikian, perusahaan-perusahaan yang menawarkan tes genetik memperluas ke apa yang mereka lihat sebagai pasar yang berpotensi menguntungkan untuk 'memprediksi' intelijen, dan kemungkinan produk-produk yang mengeklaim dapat memprediksi sifat-sifat lain akan mengikuti.

Hal ini terjadi sebelum adanya konsensus di antara para peneliti tentang keandalan dan nilai tes tersebut, apalagi peraturan yang tepat.

Perbatasan lain yang terus didorong oleh para peneliti dalam dasawarsa terakhir adalah pemrograman ulang sel manusia dewasa menjadi keadaan sel batang. Kemampuan untuk menginduksi pluripotensi—kapasitas untuk berubah menjadi beberapa tipe jaringan—membuatnya layak untuk menumbuhkan sel baru dari hampir semua jenis dari sel dewasa.

Ini sekarang menemukan digunakan dalam prosedur klinis eksplorasi untuk mengobati degenerasi atau kerusakan jaringan retina dan saraf—tetapi di sini, juga, ada pasar yang berkembang untuk 'perawatan' yang tidak terbukti dan berpotensi tidak aman.

2010-an juga melihat teknik CRISPR-Cas96,7 dimanfaatkan dalam penyebab pengeditan genom. Tetapi selama bertahun-tahun, konsensusnya adalah bahwa tidak ada ilmuwan yang akan sejauh mengedit gen dalam garis kuman—sperma manusia, telur atau embrio—yang memberikan bahaya yang mungkin untuk setiap anak yang dihasilkan, dan masalah etika yang belum terselesaikan yang terlibat dalam membuat keturunan. perubahan.

Namun, situasi itu berubah, ketika ilmuwan He Jiankui mengumumkan pada November 2018 bahwa ia telah menggunakan CRISPR untuk mengedit gen pada dua bayi perempuan yang lahir sebagai hasil dari fertilisasi in vitro, menarik kecaman di seluruh dunia.

Ketika Organisasi Kesehatan Dunia dan akademi sains dan kedokteran berlomba untuk menyusun pedoman regulasi, kita perlu merenungkan mengapa kerangka kerja etis dan regulasi tertinggal di belakang kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi.

Pada saat yang sama, para peneliti harus mempertimbangkan apa yang bisa dilakukan sekarang untuk memastikan bahwa teknologi tidak diterapkan kecuali mereka terbukti cukup aman, efektif, dan inklusif.

Di sini juga ada kemungkinan yang meresahkan bahwa permintaan pasar yang didasarkan pada janji-janji palsu akan mengacaukan pertimbangan yang matang dari komunitas ilmiah.

Tahun 2010 juga menunjukkan mengapa, dalam mengantisipasi dekade yang akan datang, kita seharusnya tidak pernah meremehkan kecerdikan para ilmuwan dan kemampuan mereka untuk mengatasi peluang—diberikan sumber daya yang cukup, dan dukungan dari lembaga pendanaan, industri, dan pembuat keputusan.

Pada 2008, para peneliti di CERN, laboratorium fisika-partikel Eropa di dekat Jenewa, Swiss, mengaktifkan Large Hadron Collider, salah satu kolaborasi ilmiah paling mahal di dunia. Pada 2012, mereka mengonfirmasi8,9 bahwa mereka telah menemukan boson Higgs, seperti yang diprediksi oleh model standar fisika partikel.

Empat tahun kemudian, pada 2016, pengumuman bahwa para peneliti telah mendeteksi gelombang gravitasi10 mewakili keberhasilan teknik yang awalnya dianggap terlalu sulit.

Teori relativitas umum telah lama meramalkan bahwa peristiwa astrofisika yang kejam dapat menyebabkan osilasi kecil dalam ruang-waktu; ide ini akhirnya dikonfirmasi oleh laser interferometri dengan presisi yang menakjubkan. Dua percobaan—Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory di Amerika Serikat dan Virgo di Italia—kini telah dapat mengukur perubahan dalam dimensi ruang-waktu dari sebagian kecil dari diameter proton, yang disebabkan oleh gelombang yang tercipta dalam tabrakan lubang hitam atau bintang neutron. 

Dengan makin banyak detektor yang daring dan peningkatan yang kuat diimplementasikan pada instrumen yang ada, gelombang gravitasi sekarang mengambil tempat mereka sebagai jendela di alam semesta, di samping frekuensi elektromagnetik dari gelombang radio ke sinar.

Demikian pula, ketika dekade dimulai, komputasi kuantum tampak seperti ide bagus di atas kertas tetapi prospek yang jauh dalam hal praktis. Tidak demikian hari ini: bahkan spesialis bidang itu terkejut melihat betapa cepatnya perangkat pertama berevolusi.

IBM membuat komputer lima-kuantum-bitnya tersedia di cloud pada tahun 2016; dekade berakhir dengan mesin-mesin dari IBM, Googl, dan lainnya yang menawarkan array quantum-bit dengan urutan yang lebih besar. Salah satu tantangan besar dalam dekade berikutnya adalah menemukan lebih banyak cara untuk memanfaatkan sumber daya ini, dengan mengembangkan berbagai algoritma kuantum.

Perkembangan teknologi informasi kuantum di Cina hanyalah salah satu indikasi kenaikan luar biasa negara ini sebagai negara adidaya riset. Ilmuwan Cina telah menggunakan metode kuantum untuk mengamankan transmisi data jarak jauh, misalnya dengan memelopori penggunaan teleportasi kuantum11 untuk mengirim informasi ke seluruh dunia dengan aman melalui satelit, dan dengan memasang jaringan serat optik antarkota yang merupakan tahap pertama dari internet kuantum.

Pemerintah Cina juga sedang berupaya membentuk lanskap penelitian global dalam Inisiatif Sabuk dan Jalannya: sebuah program untuk membangun infrastruktur, termasuk jalan, jalur kereta api, pelabuhan, dan bahkan seluruh kota, di seluruh dunia.

Krisis lingkungan telah menjadi sangat dikenal dalam dekade terakhir, dan tingkat pemanasan global yang mengkhawatirkan berada di belakang banyak dari mereka. Paruh terakhir dekade ini—2015 hingga 2019—adalah rekor lima tahun terhangat, menurut Organisasi Meteorologi Dunia. Laju pemanasan berarti bahwa jendela untuk menghindari kenaikan suhu 1,5 atau 2 ° C di atas tingkat pra-industri sekarang sangat kecil. 2020-an akan membuat-atau-istirahat.

Jika emisi karbon tidak berkurang secara drastis pada tahun 2030, kita akan memasuki wilayah yang belum dipetakan, termasuk kemungkinan—meskipun masih banyak diperdebatkan—melewati titik kritis ireversibel12, seperti hilangnya area es Antartika.

Banyak negara sekarang berinvestasi untuk jangka panjang dalam teknologi energi baru. Tonggak sejarah berikutnya dalam janji energi bertenaga fusi adalah beralihnya reaktor ITER internasional di selatan Prancis pada tahun 2025. Tetapi manfaat fusi terlalu jauh mengingat urgensi perubahan iklim. Peta jalan ITER menempatkan momen peningkatan daya bersih yang berkelanjutan sekitar tahun 2035, dengan komersialisasi tidak mungkin sampai setidaknya pertengahan abad.

Itu berarti bahwa cara-cara lain untuk menciptakan energi sambil mengurangi emisi karbon perlu menjadi layak dalam skala besar dalam sepuluh tahun mendatang. Para peneliti harus mengejar teknologi inovatif seperti penangkapan karbon atau membelah air melalui fotosintesis buatan, tetapi solusinya juga harus mencakup perubahan signifikan bagaimana ekonomi energi dijalankan. 

Menavigasi jalur yang lebih berkelanjutan akan membutuhkan kemauan politik dan industri yang ambisius, sama halnya dengan kecerdikan ilmiah.

Di banyak negara—terutama negara-negara yang dilanda berbagai tingkat otoritarianisme dan penolakan perubahan iklim—kekurangan pasokan. Tetapi para peneliti tidak boleh kehilangan harapan. Bekerja dengan masyarakat sipil, mereka harus melangkah keluar, keluar dari zona nyaman mereka dan mengakui aktivisme sebagai bagian dari misi mereka13. Dan mereka harus berjuang untuk mengembalikan status fakta dan kebenaran.

2010-an keduanya luar biasa tetapi juga meresahkan. Dengan pengetahuan baru, dan dedikasi yang diperbarui untuk tanggung jawab sosial dan lingkungan, tahun 2020-an harus transformasional.