1. Trái đất đang nóng lên

2. CO2 làm nóng hành tinh. Lượng khí CO2 con người phát thải vào khí quyển đã tăng gần như găp đôi kể từ những năm 1960s

3. Điều chắc chắn con người là nguyên nhân gây ra sự nóng lên của hành tinh này …

4. Băng đang tan nhanh

5. Các thảm họa thời tiết diễn ra nhiều hơn, khắp nơi trên thế giới

6. Nhiều giống loài động vật và thực vật dần biến mất, tuyệt chủng là điều sắp xảy ra

7. Vậy giải pháp là gì? Sử dụng NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO được xem như một phương án tốt

Nguồn: National Geographic

Tập đoàn Kyocera (Nhật Bản) vừa phát triển thành công cảm biến lưu lượng máu quang học với kích thước siêu nhỏ, đo lượng máu lưu thông trong các mô dưới da. Với cảm biến này, Kyocera đang nghiên cứu một loạt các ứng dụng y tế di động (mHealth) như theo dõi mức độ căng thẳng, ngăn ngừa mất nước, say nắng và các bệnh về độ cao bằng cách nghiên cứu các xu hướng hoặc thay đổi lượng máu lưu thông trong các điều kiện khác nhau và phát triển các thuật toàn phát hiện.

Bằng cách sử dụng công nghệ siêu nhỏ của Kyocera, cảm biến có kich thước chỉ 1 mm x 1,6 mm x 3,2 mm, được thiết kế để phù hợp với các loại thiết bị đeo vầ điện thoại thông minh. Công ty sẽ cung cấp các mẫu mô-đun cảm biến bắt đầu từ tháng 4 năm 2017, và mục tiêu có thiết bị thương mại hóa thương mại hóa vào tháng 3 năm 2018.

Thị trường thiết bị đeo được đã mở rộng đáng kể trong những năm gần đây, tập trung chủ yếu vào sức khoẻ và thể dục thể thao. Các ứng dụng mHealth mới đang được phát triển cho một loạt các ứng dụng chăm sóc sức khoẻ bao gồm bệnh mãn tính, chăm sóc người già và chăm sóc sức khoẻ. Các thiết bị chăm sóc sức khoẻ toàn cầu dự kiến sẽ tăng từ 2,5 triệu chiếc trong năm 2016 lên 97,6 triệu chiếc trong năm 2021

Kyocera, hãng cung cấp nhiều loại linh kiện cho điện thoại thông minh và thiết bị có thể đeo, đã phát triển các sản phẩm nhỏ hơn, mỏng hơn để hỗ trợ chức năng cao hơn trong các thiết bị nhỏ gọn hơn. Công ty phát triển cảm biến này như là một mô-đun tích hợp, kết hợp giữa các điốt laser và điốt quang, dựa trên công nghệ siêu nhỏ phát triển từ trước.

Các thiết bị được trang bị cảm biến mới này sẽ có thể đo khối lượng lưu lượng máu trong mô dưới da bằng cách đặt thiết bị tiếp xúc với tai, ngón tay hoặc trán. Khi ánh sáng phản xạ trên máu trong mạch máu, tần số ánh sáng thay đổi được gọi là tần số thay đổi Doppler hoặc theo vận tốc lưu lượng máu. Bộ cảm biến mới sử dụng tần số thay đổi tương đối (tăng lên khi lưu lượng máu cao) và cường độ của ánh sáng phản xạ (tăng lượng hồng cầu trong máu lớn hơn) để đo khối lượng lưu lượng máu.

Với việc truyền độ nhiễu thấp, kích thước nhỏ và tiêu thụ điện năng ít (0.5 mW), cảm biến có thể dễ dàng tích hợp vào điện thoại thông minh hoặc thiết bị có thể đeo được cho các ứng dụng mHealth.

Source: Kyocera Optical Blood-Flow Sensor is Among Worlds Smallest for Wearable Devices, Smartphones

Ngày nay, dữ liệu Internet of Things (IoT) thường bị giới hạn bởi các hệ thống quản lý dữ liệu độc lập.  Phần lớn không cho phép chia sẻ dữ liệu hoặc tương thích giữa các hệ thống với nhau. Trong khi đó nhu cầu  các thiết bị có thể giao tiếp với nhau, và thông tin từ các nguồn khác nhau có thể được kết hợp luôn cần thiết trong các hệ thống IoT . Trước tình trạng này OGC (Open Geospatial Consortium) – tổ chức địa không gian đã thiết lập  một loạt các tiêu chuẩn mở cho IoT, ví dụ như bộ chuẩn OGC SWE .  OGC SensorThings API  là chuẩn mới nhất  thuộc bộ chuẩn SWE có thể đáp ứng giải quyết các vấn đề nêu trên.

Vào những năm 2011-2012, OGC đã tiến hành một số cuộc hội thảo nhằm đề xuất chuẩn SWE cho các hệ thống IoT. Tháng 10 năm 2012  SWE for IoT SWG(Standard Working Group) được thành lập và được đổi tên thành SensorThings API vào tháng 12 năm 2013. SensorThings API được chấp thuận và áp dụng bắt đầu từ tháng 2 năm 2016.  Với chức năng cung cấp 1 chuẩn mở để kết nối giữa các thiết bị, dữ liệu và các ứng dụng thông qua giao diện Web, SensorThings API sẽ có những điểm tương đồng và khác biệt so với chuẩn OGC SOS(Sensor Observation Service). Sau đây là một số điểm so sánh giữa 2 chuẩn:

• Giống nhau: Cả 2 đều dựa trên O&M (OGC/ISO 19156:2011) . Observation & Measurement (O&M) là một chuẩn cốt lõi trong bộ chuẩn Sensor Web Enablement (SWE), có nhiệm vụ cung cấp tài liệu mô hình cho việc trao đổi thông tin của kết quả quan trắc.
• Khác nhau:

Bảng so sánh các đặc điểm giữa OGC SOS và SensorThingsAPI

Từ bảng trên ta thấy SensorThings API hỗ trợ một số trường hợp sử dụng quan trọng mà không được hỗ trợ trong đặc tả SOS. Một đặc điểm quan trọng đó lá tính năng  hỗ trợ Pub/Sub. Điều đó có nghĩa là để nhận được các dữ liệu quan trắc mới nhất từ ​​bộ cảm biến, một client  SOS cần liên tục và thường xuyên gửi yêu cầu  đến máy chủ. Nó tạo ra gánh nặng không cần thiết cho  máy chủ và mạng. SensorThings API giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng thông qua sử dụng giao thức cho các thiết bị IoT – MQTT. Đây là một cải tiến rất đáng kể so với các đặc điểm kỹ thuật SOS.

Nếu một đơn vụ, tổ chức đang quyết định xem tiêu chuẩn quốc tế nào sẽ sử dụng để xây dựng kết nối mở giữa các thiết bị và dữ liệu tương thích thì theo hiểu biết của chúng tôi đến thời điểm hiện tại SensorThings API là sự lựa chọn tối ưu hơn cả; bởi có những đặc tính công nghệ nổi trội mà OGC SOS không hỗ trợ.

Nội dung chi tiết về chuẩn SensorThings API sẽ tiếp tục được trình bày trong các bài viết tiếp theo.

Tài liệu tham khảo: https://sensorup.atlassian.net/wiki/display/SPS/2015/11

Sự hợp tác chung giữa các nhà khoa học EPA, NOAA, NASA và USGS đã chứng minh rằng hình ảnh vệ tinh có thể được sử dụng để theo dõi tần suất nở hoa tảo gây hại. Các vệ tinh có thể đạt được điều này bằng cách đo các sắc tố tảo nhất định trong nước.

Tảo nở hoa là một hiện tượng nguy hiểm có thể xảy ra ở tất cả các loại nước mặt, bao gồm hồ và biển của quốc gia. Hiện tượng này có thể phá hoại môi trường sống thủy sinh và các nghề cá quan trọng, thậm chí gây nguy hiểm cho sức khoẻ liên quan đến các độc tố mà các nở này có thể sinh ra. Ở nước ngọt, hiện tượng tảo nở hoa gây hại do cyanobacteria, còn được gọi là tảo xanh lam, là phổ biến nhất. Cyanobacteria có thể sản sinh cyanotoxin, gây ra một loạt các nguy cơ sức khỏe cho người, vật nuôi, vật nuôi và động vật hoang dã.

“Nghiên cứu này là một ví dụ tuyệt vời về cách chúng tôi đang sử dụng kỹ thuật không gian để giúp giải quyết một vấn đề muôn thuở,” nhà khoa học USGS Keith Loftin, một trong những nhà khoa học dẫn đầu dự án cho biết. “Chúng tôi đang cung cấp các khoa học cần thiết để xác định phương pháp tiếp cận dựa vào vệ tinh (với sự thừa nhận những hạn chế được biết) rằng các bên liên quan có thể sử dụng để quản lý có hiệu quả các nguồn lực cho việc bảo vệ sức khỏe con người.”

Bản đồ tần suât độc chất cyanoHAB vượt ngưỡng cho phép của WHO tại Florida trong giai đoạn 2008-2011

Các nhà khoa học đã phát triển một phương pháp tiếp cận dựa trên vệ tinh để đánh giá tần suất nở hoa cyanobacterial qua thời gian ở hai vùng thử nghiệm bao gồm các nguồn nước giải trí và nước uống ở Florida và Ohio. Khi được xác minh ở mặt đất, phương pháp tiếp cận vệ tinh xác định tần số của các vụ nở cyanobacterial một cách đáng tin cậy, có nghĩa là cùng một cách tiếp cận có thể được sử dụng trên toàn quốc.

Ngoài ra, nghiên cứu xem xét tính hữu dụng và hạn chế của các dữ liệu vệ tinh hiện đang có sẵn để xác định tần số và mức độ nghiêm trọng của các tảo nở trong hồ và hồ chứa của quốc gia. Các nhà khoa học nhận thấy rằng độ phân giải và khả năng cảm biến của các vệ tinh hiện tại là các yếu tố quan trọng để ảnh vệ tinh có thể đo được sử dụng cho việc giám sát sự nở hoa tảo độc hại trong các hồ có diện tích lớn hơn 1 héc-ta.

Trên toàn quốc, chất cyanotoxin có liên quan đến bệnh ở người và động vật ở ít nhất 43 tiểu bang Hoa Kỳ. Theo EPA, chỉ riêng tháng 8 năm 2016, có ít nhất 19 tiểu bang ở Hoa Kì có các khuyến cáo về sức khoẻ cộng đồng vì chất cyanotoxin.

Blake Schaeffer, một trong những nhà khoa học hàng đầu của dự án CYAN cho biết: “Các chất độc từ hiện tượng tảo nở hoa độc hại này là một vấn đề trong cả nước. “Đó là lý do tại sao chúng ta tập trung vào việc phát triển các phương pháp để theo dõi tần suất và vị trí của nở hoa tảo bằng công nghệ vệ tinh”.

Công nghệ cảm biến vệ tinh hiện tại không được trang bị để phát hiện cyanotoxin. Thay vào đó, hình ảnh vệ tinh cung cấp thông tin về địa điểm nở hoa tảo và do đó có thể giúp các nhà khoa học và cộng đồng y tế công cộng nhắm đến các địa điểm cụ thể cho các đội thực địa để kiểm tra sự có mặt của độc tố tảo.

Các bước tiếp theo hợp lý bao gồm phát triển các phương pháp đo vùng không gian và áp dụng các phương pháp trên toàn quốc để đánh giá tần suất và vị trí và mức độ nở hoa tảo trong hồ và hồ chứa để người quản lý tài nguyên có thể đưa ra quyết định về nở và giảm thiểu nguy cơ phơi nhiễm.

Nghiên cứu này có thể được truy cập ở đây và là một phần của nỗ lực lớn hơn của Sứ mệnh Y tế Môi trường của USGS để cung cấp thông tin giúp các nhà quản lý tài nguyên hiểu làm thế nào để giảm thiểu tối đa các nguy cơ tiềm ẩn đối với sức khoẻ của con người và các sinh vật khác tiếp xúc với cyanotoxins và các sinh vật sinh học khác thông qua các hoạt động giải trí, uống rượu, và các đường tiếp xúc khác.

Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi Chương trình Khoa học Ứng dụng và Sinh học Đại dương của NASA, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, Cục Quản lý Đại dương và Khí quyển Quốc gia và U.S. Geological Survey Toxic Substances Hydrology Program.

Nguồn: USGS

CEO SpaceX, Elon Musk gần đây xuất bản một bài báo ở tạp chí New Space với tiêu đề “Making Humans a Multi-Planetary Species”, trong đó trao đổi về tầm nhìn và kỹ thuật để đưa loài người định cư tại nhiều hành tinh. Bài viết này xin tóm lược một số nội dung chính.

1. Tại sao cần định cư trên nhiều hành tinh?

Chúng ta cần trở thành một loài sinh sống đa hành tinh vì trong tương lai rất có thể sẽ có ngày tận thế nếu chỉ định cư ở Trái đất. Trong quá khứ, Trái đất đã trải qua nhiều hơn 1 lần diệt chủng.

2. Tại sao chọn sao Hỏa?

Niềm tin hiện tại cho rằng sao Hỏa đã từng rất giống Trái đất. Sao Hỏa xa mặt trời gấp rưỡi Trái đất và lạnh hơn. Tuy nhiên, chúng ta có thể làm ấm nó. Khí quyển của sao Hỏa chứa chủ yếu CO2 và một số ít nitrogen, argon…. Điều này có nghĩa chúng ta có thể trồng cây trên sao Hỏa chỉ bằng cách nén bầu khí quyển. Ngoài ra, trọng lực của sao Hỏa bằng khoảng 37% Trái đất và độ dài ngày cũng rất gần Trái đất (Hình 1).

Hình 1. Đặc tính của Trái đất và sao Hỏa

3. Vấn đề chi phí đưa người lên sao Hỏa.

Với công nghệ truyền thống, để đưa 1 người lên sao Hỏa sẽ tiêu tốn 10 tỷ đô la Mỹ. Do vậy số người có thể chi trả chỉ đếm được trên đầu ngón tay. Việc giảm chi phí là vô cùng quan trọng. Chi phí ước tính để việc định cư ở sao Hỏa khả thi là tương đương với giá nhà trung bình ở Mỹ (khoảng 200.000 USD).

4. Các vấn đề kỹ thuật.

Các vấn đề chính cần giải quyết được để hiện thực hóa:

I. Công nghệ tái sử dụng phương tiện hoàn toàn: cũng giống như ô tô, máy bay hiện tại. Để có thể định cư ở nhiều hành tinh, phương tiện vận chuyển cần phải có khả năng tái sử dụng hoàn toàn.

II. Tiếp nhiên liệu trên quỹ đạo: giúp giảm chi phí vận chuyển do nhiên liệu.

III. Sản xuất nhiên liệu tên lửa tại sao Hỏa: việc có thể tiếp nhiên liệu tại sao Hỏa cũng giúp giảm chi phí vận chuyển đáng kể. Hơn nữa, sản xuất nhiên liệu trên sao Hỏa có vẻ khả thi vì nó chứa CO2, nước-băng từ đó có thể tạo ra CH4 và O2. Bên cạnh đó là chọn đúng loại nhiên liệu tên lửa.

5. Kiến trúc hệ thống.

Hình 2. Kiến trúc hệ thống. Ước tính lượng sử dụng lại: 1000 lần/tên lửa, 100 lần/tàu tiếp nhiên liệu, 12 lần/tàu sao Hỏa.

Kịch bản lên sao Hỏa là: đầu tiên tên lửa sẽ đưa tàu sao Hỏa lên quỹ đạo Trái đất, sau đó tên lửa sẽ tách ra và trở về Trái đất trong 20 phút. Tiếp theo tên lửa đó sẽ được sử dụng để đưa tàu tiếp liệu (giống với tàu sao Hỏa) lên quỹ đạo để tiếp liệu cho tàu sao Hỏa. Một khi được tiếp liệu đầy, tàu sao Hỏa sẽ bay thẳng đến sao Hỏa, dự kiến thời gian là 26 tháng. Khi trở về Trái đất, tàu sao Hỏa sẽ được tiếp liệu tại chỗ và khởi hành về(Hình 2).

Hình 3. So sánh tên lửa lên sao Hỏa và các tên lửa trước đó

Để thực hiện được nhiệm vụ này, tên lửa thực hiện nhiệm vụ sao Hỏa cũng cần được thiết kế với nhiều điểm vượt trội so với các thế hệ tên lửa trước đây (Hình 3).

6. Lịch trình dự kiến.

Elon Musk và cộng sự đã đưa ra lịch trình dự kiến thực hiện nhiệm vụ sao Hỏa, trong đó các chuyến bay sao Hỏa sẽ được thực hiện bắt đầu từ năm 2022 (Hình 4).

Hình 4. Lịch trình chinh phục sao Hỏa

Một số cột mốc của SpaceX:

Các mốc phát triển của SpaceX

Source:
Musk Elon. New Space. June 2017, 5(2): 46-61. https://doi.org/10.1089/space.2017.29009.emu