ما قبلا کاربردهای مختلفی را برای ویرایش ژن کریسپر (CRISPR) شاهد بوده‌ایم؛ ولی به‌تازگی پژوهشگران به پیشرفتی در این زمینه رسیده‌اند که امکان ویرایش همزمان صدها ژن را فراهم می‌کند. به‌گفته‌ی پژوهشگران، این موفقیت دانشمندان را قادر می‌سازد که در مقیاسی وسیع و به روش‌های پیچیده‌تری سلول‌ها را مجددا برنامه‌ریزی کنند؛ برای مثال در هنگام مطالعه‌ی اختلالات ژنتیکی پیچیده یا در زمان تلاش برای جایگزین کردن سلول‌های آسیب دیده با سلول‌های سالم.

در اکثر موارد، تکنیک‌های کریسپر در یک زمان تنها یک ژن واحد را اصلاح می‌کنند، اگرچه درمواردی تا ۷ ژن هم با هم ویرایش شده‌اند. براساس نتایج تازه‌ترین مطالعه، روش جدید می‌تواند به‌طور همزمان ۲۵ ژن را مورد هدف قرار دهد. راندال پلات، دانشمند موسسه‌ی فناوری فدرال زوریخ می‌گوید:

روش جدید، ما را قادر ساخت که برای نخستین بار در یک مرحله بتوانیم کل شبکه‌ی ژنی را به‌صورت سیستماتیک اصلاح کنیم. به‌خاطر این ابزار جدید اکنون ما و دیگر دانشمندان می‌توانیم آنچه که در گذشته آرزوی آن را داشتیم، انجام دهیم.

کلید سیستم جدید یک ساختار تثبیت‌شده‌ی RAN درون یک پلاسمید یا مولکول DNA حلقوی است. این مولکول‌های RNA همانند برچسب‌های آدرس برای مورد هدف قرار دادن مکان‌های ژنی عمل می‌کنند بنابراین هرچه پلاسمید بتواند تعداد بیشتری آدرس با خود حمل کند، بخش‌های بیشتری از یک سلول را می‌توان مورد هدف قرار داد. پلاسمید علاوه‌بر مولکول‌های RAN، یک آنزیم Cas نیز با خود حمل می‌کند که کار اتصال و برش را انجام می‌دهد. آنزیمی که بیشتر در روش کریسپر مورد استفاده قرار می‌گیرد، Cas9 است اما در اینجا دانشمندان از آنزیم Cas12a استفاده کردند؛ آنزیمی که قبلا نشان داده شده که موجب افزایش دقت ویرایش ژن می‌شود.

دانشمندان در آزمایش‌های خود توانستند به‌طور موفقیت‌آمیزی پلاسمید جدید را در آزمایشگاه وارد سلول‌های انسانی کنند. این تغییر در روند استاندارد کریسپر می‌تواند به این معنا باشد که دانشمندان خواهند توانست تا ویرایش ژن گسترده‌تری انجام دهند. ژن‌ها و پروتئین‌های درون سلول به روش‌های بسیار پیچیده‌ای با هم در تعامل هستند و گاهی فقط ایجاد یک برش یا تغییر در یک زمان محدودکننده است. به‌عنوان مثال، تکنیک جدید می‌تواند این امکان را فراهم کند که با دقت بالایی در یک زمان فعالیت برخی ژن‌ها را افزایش و فعالیت ژن‌های دیگری را کاهش داد. اگرچه در اینجا هم مشکلی وجود دارد. ما دقیقا نمی‌دانیم که چه تغییرات دیگری در ارگانیسمی که ویرایش می‌شود، رخ خواهد داد. همان‌طور که در گذشته دیده‌ایم، ممکن است تغییرات ثانویه‌ی غیرمنتظره‌ای پیش آید و هرچه شمار ژن‌هایی که ویرایش می‌شوند، بیشتر باشد، احتمال خطر بیشتر است. پژوهشگران در مقاله‌ی خود توضیح می‌دهند:

توالی‌های تکراری مستقیم و فضاهای حاوی توالی‌های مکمل می‌توانند ساختارهای ثانویه پیچیده‌ای از RNA ایجاد کنند که روی بلوغ RNAهای کریسپر در سلول تاثیر خواهد گذاشت. بنابراین، مناطق مکمل در RNA پیش‌کریسپر باید درنظر گرفته شود تا بلوغ RNAی کریسپر بهبود یابد. پژوهش‌های آینده با غلبه بر این محدودیت‌ها، کاربردهای مختلفی را برای مهندسی ژنوم گسترده فراهم می‌کند.

ما قبلا دیده‌ایم که کریسپر برای برش ژن‌های مسئول بیماری و برای کشتن پاتوژن‌های ویرانگر مورد استفاده قرار گرفته است. دانشمندان می‌گویند با ابزار همه‌کاره‌ای که در اختیار آن‌ها قرار گرفته است، پیشرفت‌های زیادی اتفاق خواهد افتاد:

روش ما پلتفرم قدرتمندی را برای بررسی و سازماندهی برنامه‌های ژنتیکی پشت‌صحنه‌ی رفتارهای پیچیده‌ی سلولی فراهم می‌کند.

نتایج این پژوهش در مجله‌ی Nature Methods منتشر شده است.

آژانس فضایی روسیه به‌‌تازگی تصاویری بهت‌‌آور از ربات انسان‌‌نمایی به نمایش گذاشته که به‌‌زودی قرار است روانه‌‌یایستگاه فضایی بین‌‌المللی شود. این ربات فدور (FEDOR) نام دارد که مخفف عبارت Final Experimental Demonstration Object Research به‌‌معنای «پژوهش نهایی آزمایشگاهی جسم نمایشی» است. فدور در واقع نام پلتفرم اصلی توسعه‌‌ی یک سری از ربات‌‌های ساخت روسیه بود که هم‌زمان با رونمایی اولین نمونه از آن‌‌ها، رسانه‌‌ها نام فدور را برای ربات مذکور درنظر گرفتند.

ولادیمیر پوتین از این ربات با نام ربونات (به‌‌معنای ربات فضانورد) یاد می‌‌کند؛ رباتی که پیش‌‌بینی می‌‌شود باتوجه به دقت بالای خود در هدف‌‌گیری و عملیاتی نظیر راندن خودرو، می‌‌تواند در عملیات فضایی نیز بسیار مفید واقع شود. ربات یادشده اخیرا طی آزمایش‌‌های تنش انجام‌‌گرفته در پایگاه فضایی بایکونور در قزاقستان دیده شده است. تصاویر تازه در حالی منتشر می‌‌شود که بنابر اعلان آژانس بین‌‌المللی روسیه قرار است به‌‌زودی از فدور در  مأموریت بدون‌‌سرنشین سایوز MS-14 در ۲۲ اوت ۲۰۱۹ (۳۱ مرداد) استفاده شود.

فدور در حالت ایستاده حدود ۱/۸ متر طول دارد؛ در حالی که وزن آن، بسته‌‌به تجهیزات جانبی مورد استفاده، حداقل۱۰۵ کیلوگرم خواهد بود. این ربات می‌‌تواند وزنی به‌‌اندازه‌‌ی ۲۰ کیلوگرم را با خود حمل کند. از قابلیت‌‌های شگفت‌‌انگیز فدور، قابلیت حرکت سینه‌‌خیز، برخاستن پس از افتادن روی زمین، سوار شدن روی صندلی ماشین، استفاده از ابزار و نیز انجام عملیات معمول در فرایند ساخت‌‌وساز است.

اولین تصاویر منتشرشده از این ربات انسان‌‌نما، آن را در حال فعالیت‌‌هایی نظیر وزنه‌‌برداری، رانندگی و کار با ابزارآلات برقی نشان می‌‌داد. حال دانشمندان روسی ابراز امیدواری می‌‌کنند که روزی بتوانند از فدور در عملیاتساخت پایگاه قمری روی ماه بهره ببرند. طراحان این ربات در بنیاد پروژ‌‌ه‌‌های تحقیقات پیشرفته‌‌ی صنایع دفاع روسیه می‌‌گویند یکی از وظایف کلیدی فدور، کمک در ساخت و بهره‌برداری از پایگاه در ماه و احتمالا سایر سیارات خواهد بود.

سرجی خورس، سرپرست پروژه و مدیر مرکز ملی توسعه‌‌ی فناوری و رباتیک پایه توضیح می‌‌دهد که در خلال مأموریت‌‌هایی شامل پیاده‌‌روی فضایی و نیز روی سیارات دیگر، فضانوردان به استفاده از ربات‌‌ها تکیه خواهند داشت. فدور برای اولین‌بار در دسامبر ۲۰۱۶ و به‌‌عنوان بخش از برنامه‌‌ی راهبردی ولادیمیر پوتین، رئیس‌‌جمهور روسیه برای سلطه بر ماه رونمایی شد.

دیمیتری روگازین، مدیر سازمان فضایی فدرال و معاون سابق نخست وزیر روسیه طی سخنانی گفته بود که جنگ سوریه، اهمیت ربات‌‌ها را در محیط‌‌های سخت و خشن نشان داده است و قول داد که فدور طی پنج سال بتواند حضور خود را در فضا آغاز کند. هم‌‌اکنون این مهلت زمانی پنج ساله روبه‌‌پایان است. پیش از این نیز پوتین به فرماندهان صنایع فضایی خود دستور داده بود که نهایتا طی ۱۵ سال آینده، مقدمات فرود به ماه را فراهم آورند.

گفتنی است که در پی انتشار ویدئویی مربوط به نشانه‌‌گیری و تیراندازی فدور در آوریل ۲۰۱۷، گمانه‌‌زنی‌‌ها‌‌ پیرامون اهداف نظامی ساخت این ربات قوت گرفت. روگازین در واکنش به این شایعات اعلام کرد که کشورش قصد ساخت یک «ترمیناتور» را ندارد و هدف از طراحی فدور، کمک به عملیات امداد و نجات بوده است. او علت گذراندن آموزش‌‌های مربوط‌‌به شلیک با اسلحه را تنها تقویت توانایی‌‌های تصمیم‌‌گیری و مهارت‌‌های موتوری ربات قلمداد کرد. با این حال، برنامه‌‌ی «ارتش رباتیک» پوتین همواره یکی از بحث‌‌برانگیزترین مباحث در میان برنامه‌‌های نظامی روسیه بوده است.

تقریبا یک ماه پیش بود که ایلان ماسک در یک همایش کوچک از آخرین دستاورد شرکت نوپای خود با نام نئورالینک (Neuralink) در زمینه‌‌ی اتصال مغز انسان و ماشین پرده برداشت: یک «تراشه‌‌ی مغزی» که روزی خواهد توانست هوش بیولوژیکی را به هوش ماشینی پیوند دهد. آن‌‌گونه که ماسک توضیح داد، این تراشه می‌‌تواند با حفر یک سوراخ دو میلی‌‌متری درون جمجمه‌‌ی انسان، روی مغز نصب شود. او گفت:

رابط کاربری این تراشه، بی‌‌سیم خواهد بود؛ بنابراین قرار نیست هیچ‌‌گونه سیمی از سر به بیرون آویزان شود.

ماسک استدلال می‌‌کند که دراختیارداشتن چنین وسیله‌‌ای می‌‌تواند بشر را در مواجهه با آنچه وی «آخرالزمان هوش مصنوعی» می‌‌خواند، یاری دهد؛ سناریویی که طی آن، هوش مصنوعی بشر را پشت سر می‌‌گذارد و زمین را تحت کنترل خود درمی‌‌آورد. ماسک هشدار می‌‌دهد:

حتی در خوش‌‌بینانه‌‌ترین سناریوی هوش مصنوعی نیز ما عقب خواهیم افتاد. اما با کمک یک واسط کاربری میان مغز و ماشین، ما قادر خوهیم بود همچنان در گردونه‌‌ی رقابت باقی بمانیم و این اختیار را خواهیم داشت که با هوش مصنوعی ترکیب شویم؛ این بسیار اهمیت دارد.

با این حال، برخی از اعضای جامعه‌‌ی علمی هشدار می‌‌دهند که این وسیله می‌‌تواند بشر را به‌‌سمت «خودویرانگری» سوق دهد؛ آن هم حتی قبل از آنکه شاهد وقوع یک «آخرالزمان هوش مصنوعی» باشیم.

در مقاله‌‌ای از فایننشنال تایمز که در روز سه‌‌شنبه‌‌ی گذشته منتشر شد، سوزان اشنایدر، روان‌‌شناس علوم شناختی و فیلسوف می‌‌گوید، ترکیب مغز انسان با هوش مصنوعی می‌‌تواند به‌‌منزله‌‌ی یک «خودکشی برای ذهن بشر» تلقی شود. اشنایدر که ریاست کتابخانه‌‌ی کنگره و مدیریت گروه هوش مصنوعی، ذهن و جامعه را در دانشگاه کانکتیکات به‌‌عهده دارد، این‌‌گونه می‌‌نویسد:

موانع فلسفی موجود (در این عرصه) به‌‌اندازه‌‌ی موانع تکنولوژیکی آن دشوار و پیچیده‌‌اند.

ایلان ماسک بر این باور است که ادغام هوش مصنوعی و هوش بیولوژیکی گامی مهم در مقابله با خطر بروز آخرالزمان هوش مصنوعی است.

اشنایدر با الهام از ایده‌‌های یک نویسنده‌‌ی استرالیایی در سبکعلمی‌تخیلی با نام گرگ اگان، یک سناریوی فرضی را مطرح می‌‌کند: تصور کنید به‌‌محض متولدشدن، یک وسیله‌‌ی هوش مصنوعی به نام «جواهر» در مغز شما کاشته شود. این تجهیز به‌‌صورت دائمی فعالیت‌‌های مغزی شما را رصد می‌‌کند تا دریابد چگونه می‌‌تواند افکار و رفتار شما را شبیه‌‌سازی کند. زمانی‌که به بلوغ می‌‌رسید، این وسیله نیز یک نسخه‌‌ی کامل از مغز شما را در اختیار دارد و می‌‌تواند درست مانند شما فکر و تصمیم‌‌گیری کند. سپس شما می‌‌توانید طی یک جراحی، مغز اصلی خود را خارج کنید و اجازه دهید «جواهر» مغز جدید شما باشد.

در چنین شرایطی، باید پرسید کدام‌‌یک از این‌‌ها خودِ واقعیِ شما خواهند بود: مغز اصلی یا آن «جواهر»؟ اشنایدر این‌‌گونه استدلال می‌‌کند:

از آنجا که غیرممکن است که بتوانیم بگوییم در حین فرایند جداسازی مغز اصلی، آگاهی شما می‌‌تواند به‌‌شکلی جادویی به آن تجهیز هوش مصنوعی منتقل شود، احتمالا باید گفت در لحظه‌‌ی جداسازی مغزتان، شما خودتان را کشته‌‌اید.

او ادامه می‌‌دهد:

این استدلال گویای آن است که ایده‌‌‌‌‌‌ی ارتباط‌‌دهنده‌‌ی مغز با هوش مصنوعی درحقیقت به غلط درک شده است؛ دست‌کم در شرایطی که این ارتباط منجر به جایگزینی کامل مغز با ادوات هوش مصنوعی شود.

در تکمیل این استدلال‌‌ها، باید اذعان کرد که فناوری فعلی با چشم‌‌اندازی که در آن بتوان نسخه‌‌ای از مغز را در یک تراشه کپی‌‌برداری کرد، فاصله‌‌ی زیادی دارد. آنچه که ایلان ماسک فعلا در سر دارد، استفاده از این اختراع نئورالینک برای درمان بیماری‌‌ها و ضایعات عصبی نظیر زوال عقل و اختلالات حرکتی است. در هر حال استفاده از چنین تجهیزی نیز منوط به کسب مجوز از سازمان غذا و دارو و سایر نهادهای نظارتی خواهد بود.

دانشمندان تصدیق می‌‌کنند که این نوع دستاوردهای حوزه‌‌ی هوش مصنوعی می‌‌تواند مکملی برای فعالیت‌‌های عصبی باشد؛ اما اگر قرار باشد کار تا آنجا پیش برود که این فناوری جایگزین بافت عصبی طبیعی شود، نهایتا ممکن است به زندگی فرد پایان دهند.

اگر زمانی فناوری به‌‌حدی پیشرفت کند که خود بتوانیم انتخاب کنیم که تا چه اندازه‌‌ای از مغز ما با هوش مصنوعی ادغام شود، باز هم شاید به‌‌سختی بتوان مرزی میان اعتدال و زیاده‌‌روی تصور کرد. اشنایدر این پرسش تامل‌‌برانگیز را مطرح می‌‌کند که آیا باید مثلا ۱۵ درصد را به‌عنوان حد اعتدال برای چنین فرایندی قلمداد کرد یا عددی مانند ۷۵ درصد را؟ به‌نظر می‌رسد در چنین شرایطی، انتخاب، موضوعی کاملا اختیاری خواهد بود.

سامسونگ سه‌گانه مانیتورهای گیمینگ خود را به گیمزکام ۲۰۱۹ آورده است. پیش‌ از این با دو عضو این سری آشنایی پیدا کرده بودیم؛ مدل فوق عریض CRG9 در نمایشگاه CES سال ۲۰۱۹ معرفی شده بود و مانیتور سریع CRG5 نیز در رویداد E3 امسال رونمایی شده بود، ولی سامسونگ امروز برای اولین‌بار از مانیتور جدیدSpace Gaming رونمایی کرد که به‌گفته‌ی این شرکت برای بازپس‌گیری فضای گیمینگ کاربران طراحی شده است.

مانیتور Space Gaming از صفحه‌ای ۳۲ اینچی با رزولوشن 1440p و نرخ تازه‌سازی ۱۴۴ هرتز برخوردار است و از فناوری فری‌سینک AMD پشتیبانی می‌کند. این روزها با کاهش قیمت مانیتورهای ۱۴۴ هرتزی، چنین مشخصاتی برای مانیتورها عادی شده است، ولی مدل Space Gaming دارای قابلیتی است که آن را از رقبایش متمایز می‌کند و آن بهره‌مندی از طراحی ویژه‌ای است که باعث صرفه‌جویی در فضا می‌شود و امکان نصب دستگاه را روی دیوار ممکن می‌کند. به‌لطف این طراحی، امکان جابه‌جایی عمودی مانیتور روی دیوار نیز در صورت لزوم وجود دارد.

یکی دیگر از ویژگی‌هایی که سامسونگ برای این مانیتور در نظر گرفته است، بهره‌مندی آن از کابل‌های Y شکل قابل مخفی سازی برق و HDMI است که مدیریت کابل‌ها را کمی آسان‌تر می‌کند. این مانیتور از گیره‌ی یکپارچه‌ای برخوردار است که امکان نصب آن روی هر میزی را با کم‌ترین مشقتی ممکن می‌کند. سامسونگ حاشیه‌های صفحه‌ی این مانیتور را از سه طرف به حداقل رسانده است که باعث می‌شود با وجود مجهز بودن Space Gamingبه صفحه‌نمایشی بزرگ، کمترین فضای ممکن اشغال شود.

لازم به‌ذکر است که این اولین مانیتور سامسونگ برای صرفه‌جویی در فضای اشغال شده نیست و پیش‌از‌این از مانیتوری با قابلیت مشابه رونمایی شده بود.

به‌گفته‌ی سامسونگ، مانیتور Space Gaming در سه‌ماهه‌ی چهارم ۲۰۱۹ روانه‌ی بازارهای جهانی خواهد شد؛ قیمت یا اطلاعات بیشتری از آن در دسترس نیست.

مانیتورهای CRG9 و CRG5

در ادامه مروری بر مشخصات دو مانیتور غول‌پیکر CRG9 و CRG5 سامسونگ خواهیم داشت که فقط چند ماه از رونمایی از آن‌ها می‌گذرد. سامسونگ برای اولین‌بار در اسفند ماه و در رویداد CES سال ۲۰۱۹ از مانیتور CRG9 رونمایی کرد. این مانیتور دارای صفحه‌نمایشی ۴۹ اینچی با مقیاس ۳۲:۹ بوده و از رزولوشن QHD دوگانه یا ۵۱۲۰ در ۱۴۴۰ به‌همراه نرخ تازه‌سازی ۱۲۰ هرتزی بهره‌مند است. از آنجایی که CRG9 از فناوری فری‌سینک ۲ شرکت AMD پشتیبانی می‌کند، می‌تواند محتوای HDR10 را نمایش دهد. سامسونگ در آن زمان قیمت این دستگاه را اعلام نکرد، ولی اکنون می‌توان آن را در بازارهای جهانی با قیمت ۱۴۰۰ دلار و تخفیف ۱۰۰ دلاری محدود خریداری کرد.

پس از CRG9، غول فناوری کره‌ای در خرداد ماه به‌سراغ رونمایی از CRG5 در رویداد E3 سال ۲۰۱۹ رفت. CRG5 اولین مانیتور ۲۴۰ هرتزی سامسونگ است که از صفحه‌نمایش ۲۷ اینچی با رزولوشن 1080p و میزان انحنای1500R بهره‌ می‌برد. برخلاف سایر مانیتورهایی که سامسونگ به نمایشگاه گیمزکام آورده است، CRG5 به‌جای فناوری فری‌سینک AMD، از جی-سینک انویدیا پشتیبانی می‌کند. این مانیتور با قیمت ۴۰۰ دلار در بازارهای جهانی قابل تهیه است و می‌توان آن را ارزان‌قیمت‌ترین مدل در میان این سه‌گانه مانیتور به‌حساب آورد.

انتشار مقاله‌ای طی ماه جاری که حاوی راه‌حل مسئله‌ای به قدمت ۳۰ سال در دنیای علوم رایانه بود، معمایی به قدمت سی‌سال را در دنیای علوم رایانه با یک راه‌حل ساده حل کرد. این معما مربوط به تخمینی درباره‌ی ساختار بلوک‌های اصلی به منظور توسعه‌ی مدارهای کامپیوتر است. «تخمین حساسیت» (Sensitivity Conjecture) تاکنون خیلی از دانشمندان سرشناس این حوزه را مقهور خود کرده است؛ اما اثبات جدیدی که به‌تازگی برای آن منتشر شده است، به‌قدری ساده و پیش‌پاافتاده است که پژوهشگری خلاصه‌ای از آن را تنها در یک توییت برای دیگران منتشر کرد.

اسکات هارونسون از دانشگاه تگزاس با انتشار پستی در وبلاگ خود در این خصوص گفت:

تخمین حساسیت مورد نظر یکی از خسته‌کننده‌ترین و دشوارترین مسائل حل‌نشده در ترکیبیات و علوم نظری کامپیوتر بوده است.

او در اظهارنظر دیگری درباره‌ی تخمین حساسیت گفته است:

فهرست افرادی که سعی کردند آن را حل کنند ولی شکست خوردند [درست مانند] فهرست افراد سرشناس در رشته‌ی ریاضیات گسسته و علوم نظری کامپیوتر است.

تخمین حساسیت مربوط به توابع بولی (Boolean functions) است؛ آن‌ها قاعده‌هایی برای تبدیل یک رشته از بیت‌های ورودی (صفر و یک‌ها) به یک بیت خروجی واحد هستند. یکی از این قاعده‌ها آن است که به‌دست‌ آوردن خروجی «یک» مشروط به آن است که هر کدام از بیت‌های ورودی برابر با «یک» باشند. در غیر این‌صورت، خروجی صفر خواهد بود. قاعده‌ی دیگر آن است که اگر تعداد یک‌های موجود در یک رشته‌ی اعداد زوج است، خروجی صفر است؛ در غیر این‌صورت، خروجی برابر با یک است. روکو سرودیو (Rocco Servedio) از دانشگاه کلمبیا می‌گوید:

هر مدار کامپیوتری ترکیبی از توابع بولی است که درواقع همان مواد اولیه‌ی لازم برای انجام هر کاری است که در علوم کامپیوتر انجام می‌شود.

طی سال‌ها، دانشمندان علوم کامپیوتر راه‌های زیادی برای اندازه‌گیری پیچیدگی یک تابع بولی فرضی طراحی کردند. هر کدام از روش‌ها به جنبه‌ی متفاوتی از چگونگی تاثیرگذاری اطلاعات موجود در رشته‌ی ورودی بر بیت‌های خروجی توجه می‌کند. به‌عنوان مثال، «حساسیت» یک تابع بولی تقریبا این احتمال را بررسی می‌کند که آیا تغییر یک بیت ورودی می‌تواند بیت خروجی را تغییر بدهد. «پیچیدگی کوئری» نیز محاسبه می‌کند که برای اطمینان‌یافتن از خروجی موردنظر، چند بیت ورودی را باید مورد پرس‌وجو قرار بدهد.

هر کدام از روش‌های اندازه‌گیری، دریچه‌ای منحصربه‌فرد را به‌روی ساختار توابع بولی می‌گشاید. بااین‌حال، دانشمندان اکنون دریافته‌اند که تقریبا همه‌ی آن‌ها در یک چارچوب یکپارچه می‌گنجند؛ طوری‌که مقدار حاصل از هر کدام را می‌توان معیاری تقریبی برای سنجش نتیجه‌ی سایرین دانست. تنها یکی از روش‌های اندازه‌گیری پیچیدگی است که به‌نظر می‌رسد تناسبی با دیگران ندارد: حساسیت.

سال ۱۹۹۲، نوام نیسان (Noam Nisan) از دانشگاه عبری قدس اشغالی و ماریو سزگدی (Mario Szegedy) که اکنون در دانشگاه راتجرز به‌سر می‌برد، تخمین زدند که حساسیت هم به‌خوبی در این چارچوب جا می‌گیرد؛ اما هیچ‌کس نتوانست این تخمین را ثابت کند. سرودیو می‌گوید:

می‌توانم بگویم که این تخمین، یک سؤال بی‌جواب مهم در بررسی توابع بولی است.

رایان اُ دانل (Ryan O’Donnell) از دانشگاه ملون نیز درباره‌ی این موضوع اینگونه اظهارنظر کرده است:

افراد زیادی مقالات طولانی و پیچیده‌ای نوشتند و سعی کردند [این حدس را] حتی یک گام کوچک به‌جلو پیش برانند.

اکنون هائو هوانگ (Hao Huang)، ریاضیدانی از دانشگاه اموری در ایالت جورجیای آمریکا، تنها در دو صفحه تخمین حساسیت را با استدلالی مبتکرانه و درعین‌حال، ابتدایی درباره‌ی ترکیبیات نقاط روی مکعب‌ها ثابت کرده است. کلر ماتیو از مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه در مصاحبه‌ای اسکایپی نظر خود را اینگونه بیان کرد:

بسیار زیبا است؛ درست مانند یک مروارید گران‌بها.

آرونسون و اُ دانل، هر دو، با اشاره به جمله‌ی معروف پال اردوش (Paul Erdős: ریاضی‌دان مجارستانی که تعداد مقالاتش در رشته‌ی ریاضیات، بیشتر از هر شخص دیگری در کل تاریخ است)، درباره‌ی کتاب مقدسی که خدا اثبات کامل همه‌ی قضیه‌ها را در آن نوشته است، مقاله‌ی هوانگ را «کتاب» اثبات تخمین حساسیت می‌نامند. آرونسون می‌گوید:

به‌سختی می‌توانم تصور کنم که حتی خدا هم بداند که چطور می‌توان تخمین حساسیت را با روشی مشابه این حل کرد.

موضوع حساسیت

ماتیو برای توضیح این مسئله از یک تشبیه استفاده می‌کند؛ فکر کنید می‌خواهید از بانک وام بگیرید و مشغول پاسخگویی به یک سری سوالات بله و خیر هستید. پس از اتمام کار، کارمند بانک به پاسخ‌های شما امتیاز خواهد داد و خواهد گفت آیا واجد شرایط برای دریافت وام هستید یا خیر. این روند را یک تابع بولی می‌نامند: پاسخ‌های شما همان بیت‌های ورودی هستند و تصمیم کارمند بانک، بیت‌های خروجی فرایند.

اگر با درخواست شما مخالفت بشود، حتما با خودتان فکر می‌کنید که آیا می‌توانستید با یکی دو دروغ در پرسشنامه نتیجه را تغییر بدهید و به‌نفع خودتان رقم بزنید. مثلا شاید می‌توانستید به‌دروغ ادعا کنید که درآمدتان بیشتر از ۵۰ هزار دلار است. اگر این دروغ باعث برعکس‌شدن نتیجه می‌شد، درآن‌صورت دانشمندان علوم کامپیوتر می‌گویند تابع بولی نسبت به مقدار آن بیت خاص «حساس» است. شرایط دیگری را در نظر بگیرید که هفت دروغ متفاوت می‌توانستید بگویید و هرکدام از آن‌ها به‌صورت جداگانه بر نتیجه تأثیر می‌گذارند؛ بنابراین، مقدار حساسیت تابع بولی در فرم درخواست وام شما برابر با هفت است.

حساسیت کلی تابع بولی در علوم کامپیوتر برابر است با بزرگ‌ترین مقدار حساسیت در زمان بررسی همه‌ی درخواست‌های متنوع و احتمالی وام. به‌تعبیر دیگر، این معیار، تعداد سوالاتی را محاسبه می‌کند که از اهمیتی واقعی در موارد بینابین برخوردار هستند. منظور از موارد بینابین، همان فرم‌های درخواست وامی است که اگر کمی [و فقط کمی] فرق داشتند، نتایج‌شان به‌راحتی تغییر می‌کرد.

حساسیت را معمولا یکی از آسان‌ترین معیارها برای محاسبه‌ی پیچیدگی می‌دانند؛ اما این معیار فقط یک معیار آموزنده برای روشنگری نیست. به‌عنوان کارمند بانک به‌جای اینکه از شما بخواهد یک فرم کاغذی را پر کنید، می‌تواند با شما مصاحبه کند و این‌کار را با یک سؤال مشخص شروع کند. سپس، براساس پاسخی که می‌دهید، سؤال بعدی را طرح کند. هر تعداد سوالی را که او برای رسیدن به تصمیم نهایی مطرح می‌کند، پیچیدگی پرسش (پرس‌وجو) در تابع بولی می‌نامند.

این روش برای اندازه‌گیری در موارد زیادی کاربرد دارد. به‌عنوان مثال، پزشکی می‌خواهد با کمترین آزمایش ممکن مشکل بیمار خود را حدس بزند، یا اینکه کارشناس یادگیری ماشین می‌خواهد الگوریتمی بنویسد که برای دسته‌بندی یک شی‌ء، تاحد ممکن کمترین تعداد از ویژگی‌های آن را بررسی کند. به‌گفته‌ی اُ دانل:

شما در خیلی از شرایط، اعم از موقعیت‌های پزشکی و موقعیت‌های آموزشی، از اینکه قاعده‌ی زیربنایی [مورداستفاده‌تان] پیچیدگی کمی در فرایند پرس‌وجو داشته باشد، واقعا خوشحال خواهید شد.

سایر روش‌های اندازه‌گیری شامل جست‌وجو برای یافتن ساده‌ترین راه برای نوشتن تابع بولی به‌شکل یک عبارت ریاضی یا محاسبه‌ی تعداد پاسخ‌های احتمالی که کارمند بانک باید به رئیس خود نشان بدهد تا درستی تصمیم خود مبنی بر اعطای وام را ثابت کند، است. حتی یک مدل فیزیک کوانتومی هم از پیچیدگی پرس‌وجو وجود دارد که در آن، کارمند بانک می‌تواند ترکیبی «برهم‌نهی» از چندین سؤال مختلف را در یک زمان مطرح کند. فهمیدن اینکه این روش اندازه‌گیری چه‌رابطه‌ای با سایر روش‌های اندازه‌گیری پیچیدگی دارد، به پژوهشگران کمک کرد تا به محدودیت‌های الگوریتم‌های کوانتومی پی ببرند.

دانشمندان رشته‌ی کامپیوتر ثابت کرده بودند که همه‌ی این روش‌ها، به‌استثنای حساسیت، رابطه‌ای تنگاتنگ با هم دارند. رابطه‌ی خاصی که در میان آن‌ها وجود دارد، رابطه‌ی چندجمله‌ای است. به‌طورمثال، نتیجه‌ی یک روش می‌تواند توان دوم، توان سوم یا حتی ریشه‌ی توان دوم نتیجه‌ی حاصل از دیگری باشد.

این فقط حساسیت بود که با سرسختی تمام از هرگونه همراهی با این توصیف تمیز و شسته‌رفته سرباز می‌زد. بسیاری از پژوهشگران شک داشتند که حساسیت هم واقعا در این چارچوب قرار بگیرد، اما نمی‌توانستند ثابت کنند که هیچ تابع بولی عجیب‌وغریبی وجود ندارد که حساسیت آن رابطه‌ای نمایی (به‌جای رابطه‌ی چندجمله‌ای) با سایر روش‌های اندازه‌گیری داشته باشد. و این موضوع به آن معنا است که حساسیت، بسیار کوچک‌تر از سایرین است. به‌قول آرونسون:

این سؤال مانند یک خار ۳۰ سال به چشمان دانشمندان فرو رفته بود.

و بالاخره، رسیدن به راه‌حل

اواخر سال ۲۰۱۲ بود که هوانگ با تخمین حساسیت آشنا شد. او آن دانشجوی فوق‌دکترا در انستیتو تحقیقات پیشرفته بود و وقت خوردن ناهار با ریاضیدانی به‌نام مایکل ساکس از وجود این حدس آگاه شد. هوانگ که بلافاصله به سهولت و ظرافت حدس پی برده بود، می‌گوید:

از همان لحظه، فکرم به‌شدت مشغول آن شد.

هوانگ، تخمین حساسیت را به فهرست محرمانه‌ی مسائل موردعلاقه‌ی خود افزود و هرزمانی که ابزار جدیدی در ریاضیات می‌آموخت، آن را روی این حدس امتحان می‌کرد. به‌گفته‌ی وی:

پس از انتشار هر مقاله‌ی جدید، همیشه به‌سراغ این مسئله برمی‌گشتم. البته، پس از زمان معینی آن را کنار می‌گذاشتم و روی مسائل واقعی‌تری کار می‌کردم.

هوانگ پژوهش‌های وسیعی در گذشته انجام داده بود و می‌دانست که تخمین حساسیت را درصورتی می‌توان حل کرد که حدسی با تعریف آسان‌تر درباره‌ی مجموعه نقاط روی ابعاد مختلف مکعب‌ها ثابت شود. برای رفتن از رشته‌ای شامل n صفر و یک به سمت نقطه‌ای روی مکعبی n بعدی، یک راه طبیعی وجود دارد: فقط کافی است از n بیت به‌عنوان مختصات نقطه استفاده کنید. به‌عنوان مثال، چهار رشته‌ی دو بیتی (شامل ۰۰، ۰۱، ۱۰ و ۱۱) به چهار نقطه از یک مربع در یک پلان دو بعدی اشاره می‌کند: (۰،۰)، (۰،۱)، (۱،۰) و (۱،۱). به‌همین‌ترتیب، هشت رشته‌ی سه‌بیتی نیز به هشت گوشه از یک مکعب سه‌بعدی اشاره می‌کند و به‌همین ترتیب، ابعاد بیشتر می‌شوند. یک تابع بولی را نیز به‌نوبه‌ی خود می‌توان به‌عنوان قاعده‌ای برای رنگ‌آمیزی این گوشه‌ها بااستفاده‌از دون رنگ متفاوت درنظر گرفت (مثلا، قرمز برای صفر و آبی برای یک).

سال ۱۹۹۲، کریگ گوتسمن، که اکنون در مؤسسه‌ی تکنولوژی نیوجرسی (New Jersey Institute of Technology) به‌سرمی‌برد، به‌همراه ناتی لینیال از دانشگاه عبری قدس اشغالی دریافتند که اثبات تخمین حساسیت را می‌توان تا حد پاسخگویی به سؤال ساده‌ای درباره‌ی مکعب‌هایی با ابعاد مختلف تقلیل داد: هر کدام از مجموعه‌هایی که بیشتر از نیمی از گوشه‌های یک مکعب را دربرمی‌گیرند، انتخاب کنید و آن‌ها را رنگ قرمز بزنید، آیا همیشه و درهرحال، نقطه‌ی قرمزی وجود دارد که به نقاط قرمزرنگ دیگر متصل باشد؟ اینجا، منظور از متصل‌بودن، آن است که دو نقطه‌ی قرمز به یکی از اضلاع بیرونی مکعب دسترسی داشته باشند و این در تضاد با قرارگرفتن در یک خط مورب است.

اگر این مجموعه دقیقا شامل نیمی از گوشه‌های یک مکعب باشد، این احتمال وجود دارد که هیچکدام از آن‌ها هیچ راهی برای اتصال به دیگری نداشته باشند. به‌طورمثال، چهار نقطه‌ی (۰،۰،۰)، (۱،۱،۰)، (۱،۰،۱) و (۰،۱،۱) از بین هشت نقطه‌ی موجود در یک مکعب سه‌بعدی، همگی روی قطر یکدیگر قرار گرفته‌اند. اما به‌محض اینکه بیش از نیمی از نقاط روی یک مکعب چندبعدی (با هر تعداد از ابعاد) به رنگ قرمز درآمد، باید چند نقطه‌ی اتصال بین آن‌ها نمایان بشود. حالا سؤال این است: «نحوه‌ی توزیع این اتصالات چگونه است؟ آیا حداقل یک نقطه در بین آن‌ها وجود دارد که به نقاط زیادی متصل باشد؟»

هوانگ سال ۲۰۱۳ به‌این فکر افتاد که بهترین راه برای درک این سؤال همان روش استاندارد برای نمایش شبکه‌ای با ماتریسی است که نقاط متصل‌به‌هم را ردیابی می‌کند و سپس، مجموعه‌ای از اعداد موسوم‌به مقادیر ویژه‌ی ماتریسی را امتحان می‌کند. او پنج سال تمام مشغول امتحان اشکال مختلف ایده‌ی خود بود، اما هیچ‌کدام از راه‌ها به جایی نرسید. او در زیر پستی که آرونسون در وبلاگ خود گذاشته است، نوشته بود که حداقل فایده‌ی این‌کار آن بود که شب‌های زیادی به خواب سریع و بی‌دردسر وی کمک کرده بود.

بالاخره سال ۲۰۱۸ موقعیتی پیش آمد که هوانگ از یک قطعه‌ ریاضی ۲۰۰ ساله به‌نام قضیه‌ی درهم‌بافی کوشی (Cauchy interlace theorem) استفاده كند. این قضیه، ارتباط مقادیر ویژه‌ی ماتریس با مقادیر ویژه‌ی یک زیرماتریس را برقرار می‌کند و آن را تبدیل به ابزاری عالی برای مطالعه‌ی رابطه‌ی بین یک مکعب و یک زیرمجموعه از گوشه‌های آن می‌کند. هوانگ تصمیم گرفت از بنیاد علوم ملی درخواست کمک مالی کند تا بتواند بیشتر این ایده را مورد واکاوی قرار بدهد.

او ماه گذشته، همچنان که در یکی از هتل‌های مادرید مشغول نوشته‌ی درخواست کمک‌هزینه‌ی خود بود، ناگهان فهمید می‌تواند با تغییر نشانه‌های برخی از اعداد موجود در ماتریس خود، این رویکرد را به‌سادگی تمام و از هر جهت به ثمر بنشاند. او به‌ این‌ ترتیب توانست ثابت کند که در هر مجموعه‌ای با بیش‌از نیمی از نقاط در یک مکعب n بعدی، نقاطی وجود خواهند داشت که حداقل به ریشه‌ی مربع n نقطه‌ی دیگر متصل خواهد بود. تخمین حساسیت هم از همین نتیجه پیروی خواهد کرد.

اولین‌بار که ماتیو مقاله‌ی هوانگ را در ایمیل خود مشاهده کرد از فرط تعجب صدایی از گلویش خارج شد: «اوه اوه». او انتظار داشت پس از بازکردن مقاله، هیچ‌ چیزی از آن سر درنیاورد:

وقتی عمر مسئله‌ای به ۳۰ سال می‌رسد و همه از آن اطلاع داشته باشند، به‌احتمال زیاد اثبات آن یا باید خیلی طولانی، خسته‌کننده و پیچیده باشد یا خیلی عمیق و پرمعنا.

اما اثبات هوانگ به‌قدری ساده بود که ماتیو و خیلی از پژوهشگران دیگر تنها در یک جلسه آن را فهمیدند. ماتیو طی یک پیام اسکایپی ابراز امیدواری کرده است که تدریس آن در دانشگاه‌ها از پاییز همین امسال آغاز شود و به‌عقیده‌ی وی این کار باید تحت‌عنوان یک موضوع درسی واحد، در گرایش ترکیبیات در سطح کارشناسی ارشد رشته‌ی ریاضی انجام شود.

هوانگ برای اثبات تخمین حساسیت بسیار قدرتمند عمل کرده است و همین عامل، بی‌شک پنجره‌های جدیدی را به‌سمت روش‌های اندازه‌گیری پیچیدگی خواهد گشود. سرودیو فکر می‌کند حالا با استفاده از این روش می‌توان سوالات دیگر مربوط به تجزیه‌وتحلیل توابع بولی را پاسخ داد و از همه مهم‌تر اینکه حاصل کار هوانگ توانسته است نگرانی‌های بازدارنده درباره‌ی پرت و ناهمخوان بودن حساسیت نسبت‌به جهان متنوع روش‌های اندازه‌گیری پیچیدگی را برطرف کند:

فکر می‌کنم آن شب پس‌از شنیدن این خبر، خیلی‌ها راحت‌تر خوابیدند.

حدود ۲۰ سال پیش گروه دایملر کرایسلر، تصمیم گرفت خودرویی به نام Necar را براساس مرسدس بنز A کلاس را به بازار معرفی کند. این خودرو قرار بود که اولین خودروی تولید انبوه پیل سوختی جهان باشد. اولین سری از این خودرو با نام Necar X که یک خودروی تجاری بود در سال ۲۰۰۴ وارد بازار شد. در آن زمان دایملر کرایسلر پیش‌بینی می‌کرد بیش از ۱.۱ میلیارد یورو را خرج توسعه‌ی خودروهای پیل سوختی کند. کلاوس دیتر فوهرینگر عضو هیئت مدیره و مسئول بخش تحقیق و توسعه‌ی دایملر کرایسلر در آن زمان اشاره کرد که خودروهای پیل سوختی بین سال‌های ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۰ باید رشد چشمگیری داشته باشند تا زیر ساخت‌های مربوط به این خودروها پیشرفت کند. وی در این مورد درست می‌گفت و عدم توسعه‌ی زیر ساخت‌های لازم برای خودروهای پیل سوختی باعث شد تا هنوز هم این خودروها نتوانند به‌صورت گسترده وارد خیابان‌ها شوند. 

برخی از افراد خودروهای پیل سوختی را بهترین راه‌حل برای آینده می‌دانند چون از اگزوز این خودروها هیچ چیز جز بخار آب و مقداری گرما بیرون نمی‌آید. همچنین سوخت‌گیری خودرویی هیدروژنی به اندازه‌ی بنزین زدن زمان می‌برد و نیازی نیست مانند خودروهای برقی چندین ساعت برای شارژ باتری صبر کرد. سلول‌های سوختی در این خودروها مانند باتری عمل کرده و هر یک چند ولت برق تولید می‌کنند تا در نهایت نیروی مورد نیاز برای حرکت خودرو فراهم شود. 

اصلی‌ترین نوع پیل سوختی که در خودروها استفاده می‌شود، غشای تبادل پلیمری یا PEM نام دارد. در یک پیل سوختی از نوع PEM غشای پلیمری بین کاتد و آند پلاتینیومی قرار داده می‌شود و دو صفحه‌ی جریان نیز در بین آن‌ها قرار می‌گیرد.هیدروژن در ابتدا از صفحه‌ی جریان آند رد شده و هم‌زمان هوا نیز به سمت کاتد پمپ می‌شود تا اکسیژن لازم فراهم باشد. پروتون‌های هیدروژن در اینجا به سمت غشا کشیده شده و با اکسیژن مخلوط می‌شوند و به این ترتیب آب ایجاد می‌شود. تولید آب در این بخش باعث باقی ماندن الکترون‌های هیدروژن در پشت غشا شده و این مسئله سبب ایجاد جریان الکتریکی در مدار می‌گردد. 

در ابتدا طرح سلول‌های سوختی مشکلات فراوانی داشتند برای مثال یخ زدن آب در دمای صفر درجه و پایین‌تر درون سیستم می‌تواند باعث ایجاد مشکل شود اما فناوری امروز با وجود گران بودن خیلی پیشرفته هستند. سیستم پیل سوختی از یک تانکر هیدروژن فیبر کربنی هم استفاده می‌کند که می‌توان هیدروژن را با فشار ۷۵۰ بار درون آن ذخیره کرد. بخش دیگر این سیستم باتری لیتیوم‌یون است که هم محل ذخیره‌ی انرژی تولید شده توسط سیستم بازیابی نیروی ترمز است و هم در هنگام سرعت‌گیری برق اضافی مورد نیاز موتور را تأمین می‌کند. یکی از مزایای هیدروژن این است که در صورت بروز حادثه و آسیب دیدن مخزن، هیدروژن منفجر نمی‌شود بلکه تنها نشت می‌کند و خطر خاصی ندارد. به این ترتیب می‌بینید که فراوان‌ترین عنصر کره‌ی زمین از نظر ایمنی نیز وضعیتی بهتر از بنزین دارد. سایر بخش‌های یک خودروی پیل سوختی مانند خودروهای برقی است و یک موتور الکتریکی و ماژول کنترل قدرت، چرخ‌ها را به حرکت در می‌آورد. 

بیست سال پیش در کالیفرنیا، تأسیسات توسعه‌ی فناوری پیل سوختی (California Fuel Cell Partnership) تأسیس شد. هدف نهایی این است که تا سال ۲۰۳۰ یک میلیون خودروی پیل سوختی تولید شود و ۱۰۰۰ ایستگاه سوختگیری در کالیفرنیا وجود داشته باشد. فناوری پیل سوختی برای خودروهای بزرگ نیز بسیار مناسب هستند.تا امروز دو قطار هیدوژنی تولید شده و از سال ۲۰۱۸ در آلمان مشغول به کار است. آلمان ۲۷ فروند دیگر از این قطارهای هیدروژنی سفارش داده است. 

این هفته وزارت انرژی کشور آمریکا گزارشی را منتشر کرد که با استناد به آمار و ارقام سال ۲۰۱۸ به بررسی وضعیتانرژی بادی در این کشور پرداخته است. نتایج تجزیه‌و‌تحلیل نشان می‌دهد که قیمت تجهیزات بادی درحال کاهش است، حتی با اینکه در طرح‌های جدید توربین‌ها، انرژی تولید شده به‌وسیله‌ی هر توربین در حال افزایش است. درنتیجه، مزارع انرژی بادی جدید چنان ارزان شده‌اند که می‌توان با هزینه‌ای کمتر از هزینه خرید سوخت‌های فسیلی این مزارع را راه‌اندازی و مورد بهره‌برداری قرار داد. البته اعتبار مالیاتی که به تولید انرژی‌های تجدیدپذیر اختصاص داده می‌شود یکی از دلایل ارزان‌تر بودن انرژی بادی است و از آن‌جایی که این اعتبارات قرار است حذف شود، بازار انرژی در بلندمدت دچار وضعیت نامطمئنی خواهد شد چراکه تقاضا برای انرژی به‌طور کلی ثابت مانده یا در حال کاهش است.

در سال ۲۰۱۸ حدود ۷/۶ گیگاوات ظرفیت جدید از نوع انرژی بادی به شبکه اضافه شد که تقرییا ۲۰ درصد از افزایش ظرفیت شبکه برق آمریکا را شامل می‌شود. این امر موجب شد این انرژی پس از گاز طبیعی و انرژی خورشیدی در مقام سوم قرار گیرد. اگرچه این امر با توجه به وضعیت سکون انرژی‌هایی مانند زغال‌سنگ و انرژی هسته‌ای چندان تأثیرگذار به‌نظر نمی‌رسد.

وزش باد در تمام مناطق آمریکا یکسان نیست و بخش عظیمی از تأسیسات بادی در بخش‌هایی که وضعیت وزش باد بهتری دارد مانند دشت بزرگ مستقر شده‌اند. بر این اساس، ظرفیت نصب‌شده‌ی نیروگاه‌های آمریکا به حدود ۱۰۰ گیگاوات می‌رسد. از این نظر، تنها کشور چین است که پیش‌تر از آمریکا قرار گرفته اگرچه شکاف بین این دو کشور قابل‌ملاحظه است و چین دارای ظرفیت نصب‌شده‌ی دوبرابر کشور آمریکا است. انرژی بادی تنها ۶/۵ درصد از کل تولید انرژی برق آمریکا در سال ۲۰۱۸ را شامل می‌شد و از این نظر کشورهای زیادی پیش‌تر از آمریکا قرار دارند. چهار مورد از این کشورها (دانمارک، آلمان، ایرلند و پرتغال) بیش از ۲۰ درصد از انرژی برق مورد نیاز خود را ازطریق باد تأمین می‌کنند که این مقدار در مورد کشور دانمارک بیش از ۴۰ درصد است. این رقم قابل‌توجه است، زیرا اگر بیش از ۳۰ درصد از انرژی به‌وسیله‌ی منابع متناوب تأمین شود، بسیاری از شبکه‌های برق دچار مشکل خواهند شد. اما شماری از ایالت‌های آمریکا اکنون از آستانه‌ی ۳۰ درصد عبور کرده‌اند: کانزاس، آیووا و اکلاهما و ایالت‌های داکوتای شمالی و جنوبی که فاصله‌ی چندانی با آن‌ها ندارند. مخزن انرژی جنوب غربی که برق دو مورد از این ایالت‌ها و نیز تگزاس را تأمین می‌کند، درحال حاضر یک چهارم از برق خود را از باد می‌گیرد (تگزاس با ۲۵ گیگاوات ظرفیت انرژی بادی نصب‌شده مقام اول را در میان ایالت‌های آمریکا دارد). بنابراین درحالی‌که باد سهم کوچکی در کل بازار برق آمریکا دارد، بخش‌هایی از این کشور هستند که در ترکیب انرژی آن‌ها باد سهم زیادی دارد و با توجه به روند نزولی قیمت‌ها، آن بخش‌ها احتمالا گسترش پیدا کنند.

در کشور آمریکا با اینکه تأسیسات انرژی بادی زیادی نصب شده ولی میزان استفاده از منابع دیگر انرژی بیشتر است

در آمریکا قیمت انرژی بادی تا سال ۲۰۰۹ رو به افزایش بود و قیمت برق تولیدشده از باد تا حدود ۷۰ دلار به ازای هر مگاوات ساعت رسید. از آن زمان، روند نزولی ثابتی وجود داشت و در سال ۲۰۱۹ برای نخستین بار میانگین ملی به کمتر از ۲۰ دلار برای هر مگاوات ساعت انرژی رسید. دشت بزرگ داری کمترین قیمت‌ها بود. این کاهش قیمت موجب می‌شود که انرژی باد در موقعیتی رقابتی قرار گیرد. در این گزارش از برآوردی از قیمت‌ گاز طبیعی استفاده می‌شود که نشان‌دهنده‌ی یک افزایش تدریجی حدود ۱۰ دلار بر مگاوات‌ساعت تا سال ۲۰۱۵ است. قیمت گاز طبیعی، به‌تنهایی و بدون درنظرگرفتن هزینه‌ی نیروگاه، هم‌اکنون بیش از ۲۰ دلار بر مگاوات‌ساعت است. این بدان معنا است که بادی که در مرکز کشور آمریکا نشسته است، اکنون ارزان‌تر از گاز طبیعی است و بادی که در دیگر مناطق آمریکا قرار دارد، از نظر قیمت تقریبا برابر با گاز طبیعی است.

میله‌های سیاه قیمت گاز طبیعی، دایره‌های آبی قیمت انرژی بادی و زردها قیمت انرژی خورشیدی را نشان می‌دهند

در این گزارش آمده است که قیمت فتوولتاییک‌ها (یکی از سیستم‌های تولید برق از انرژی خورشیدی) تقریبا به قیمت باد رسیده‌ ولی باید توجه داشت که قیمت این نوع انرژی در سال ۲۰۰۹ حدود ۱۵۰ دلار برای هر مگاوات‌ساعت بود. بنابراین مگر اینکه قیمت‌ گاز طبیعی کاهش یافته و ارزان‌تر شود، وگرنه انرژی‌های بادی و خورشیدی ارزان‌ترین منابع برق جدید آمریکا خواهند بود. هزینه‌ی هم‌تراز شده‌ی برق که تأثیر مشوق‌ها و یارانه‌ها را بر قیمت‌های نهایی حذف می‌کند، قیمت انرژی بادی را به کمتر از ۴۰ دلار به ازای هر مگاوات‌ساعت انرژی می‌رساند.

ارزان‌ترین شکل تولید گاز طبیعی حدود ۱۰ دلار در هر مگاوات ساعت انرژی است. آژانس اطلاعات انرژی آمریکا در سال ۲۰۱۵ پیش‌بینی کرد که هزینه‌ی هم‌تراز شده‌ی انرژی بادی در سال ۲۰۲۰ حدود ۷۴ دلار بر مگاوات ساعت انرژی خواهد بود. یکی از علت‌های ارزان‌تر شدن انرژی بادی نسبت به پیش‌بینی‌ها پیشرفت فناوری است. در سال ۲۰۰۸، هیچ توربین نصب‌شده‌ای در آمریکا وجود نداشت که قطر روتور آن بیش از ۱۰۰ متر باشد اما در سال ۲۰۱۸ تقریبا ۹۹ درصد از روتورهای توربین‌های بادی دارای قطری بیش از ۱۰۰ متر بودند و اندازه‌ی متوسط آن‌ها ۱۱۶ متر بود. به‌همین ترتیب، ژنراتور توربین‌ها نیز رشد کرد. متوسط ظرفیت توربین‌های نصب‌شده در سال ۲۰۱۸ برابر ۲/۴ مگاوات بود که نسبت‌به سال قبل‌ از آن ۵ درصد افزایش یافته بود.

سطحی که به‌وسیله‌ی پره‌های توربین جاروب می‌شود، متناسب با مربع طول پره‌ها افزایش پیدا می‌کند بنابراین حتی اگر طول پره‌ها و ظرفیت تولیدِ ارزیابی‌شده به موازات این عامل افزایش پیدا کند، ظرفیت واقعی خروجی انرژی حاصل از پره‌ها افزایش بسیار بیشتری خواهد داشت. این امر باعث می‌شود توان مخصوص توربین بادی کم شود. این نوع توربین‌ها در مناطقی که باد قوی یا پایدار نیست، عملکرد بهتری دارند. در روزهای واقعا بادی، آن‌ها توانایی ژنراتور را برای استخراج انرژی اشباع می‌کنند درحالی‌که در روزهای معمولی‌تر وقتی که باد نامنظم یا سبک‌تر است، آن‌ها بیشترین انرژی را از آن بادها می‌گیرند. بنابراین حتی اگر توربین‌های بیشتری در مناطق عاری از بادهای قوی ساخته شوند، انرژی بیشتری به‌ازای هر توربین تولید خواهد شد. ضریب ظرفیت (مقدار انرژی تولیدی نسبت‌به اندازه‌ی ژنراتور) برای پروژه‌هایی که در ۴ سال گذشته ساخته شدند، به ۴۲ درصد رسید و به این ترتیب ضریب ظرفیت را برای کل صنعت انرژی بادی آمریکا برای نخستین بار در سال گذشته به بیش از ۳۵ درصد رساند.

هر سال، ضریب ظرفیت پروژه‌های جدیدا نصب شده بالاتر از پروژه‌ی سال‌های گذشته است

اقتصاد این طرح‌های کم‌باد به‌حدی خوب است که در ۲۳ سایت موجود روتورهای جدید بزرگ‌تر جایگزین تجهیزات قدیمی روی برج شدند. موضوع امیدوارکننده‌ای که وجود دارد این است که به‌نظر می‌رسد میزان کاهش در ضریب ظرفیت نیروگاه‌های قدیمی (یک دهه یا بیشتر) طی زمان بسیار ناچیز باشد هرچند علت این امر مشخص نیست و نیاز به ردیابی‌های بیشتری در آینده دارد.

مدیریت بهتر شبکه نیز به اقتصاد باد کمک کرده است. در بعضی مواقع بادهای قوی می‌توانند موجب شوند که مزارع بادی مقدار انرژی بیشتری را نسبت‌به تقاضا تولید کنند و بازده مزرعه کاهش پیدا می‌کند. این فرایند که محدود کردن خوانده می‌شود، ضریب کوچکی است و تنها دو درصد از تولید بالقوه به این طریق هدر می‌رود. به‌عبارت دیگر، اگر از برق محدود شده‌ای استفاده می‌شد، ضریب ظرفیت متوسط را فقط تا حد ۰/۷ درصد افزایش می‌داد.

به‌طور کلی به‌نظر می‌رسد همچنان که اعتبارهای مالیاتی برای ساخت تأسیسات انرژی تجدپذیر طی چند سال آینده حذف می‌شود، وضعیت اقتصاد انرژی باد محکم باقی بماند. اما نبود اعتبارات موجب شده که بسیاری از توسعه‌دهندگان پروژه‌های خود را زودتر از موعد آغاز کنند. به این ترتیب در سال‌های آینده ما شاهد حبابی در ایجاد این تأسیسات خواهیم بود و پس از آن افت قابل‌توجهی رخ خواهد داد.

جعبه‌دنده‌های خودکار و دوکلاچ مزایای فوق‌العاده‌ای دارند اما همچنان در بازار خودرو برای جعبه‌دنده‌های دستی نیز تقاضا وجود دارد. فولکس واگن به‌تازگی از یک جعبه‌دنده‌ی دستی با نام MQ281 رونمایی کرده است. این جعبه‌دنده‌ی دستی جایگزین MQ250 خواهد شد و در برخی مدل‌های نیز به‌جای جعبه‌دنده‌ی MQ350 روی خودروهای نصب می‌شود. 

جعبه‌دنده‌های دستی برای تیپ پایه خودروها گزینه‌هایی مناسب هستند چون قیمت پایینی دارند و نیروی کمی را هم از پیشرانه طلب می‌کنند. این جعبه‌دنده‌ها به دلیل نداشتن کلاچ‌های هیدرولیکی و بسیاری از قطعات جعبه‌دنده‌های خودکار دارای وزن کم‌تری بوده و انرژی کم‌تری هم مصرف می‌کنند. 

نام کامل جعبه‌دنده‌ی جدید فولکس واگن MQ281-6F است. عدد ۶ در کد این جعبه‌دنده نشان‌دهنده‌ی شش دنده بودن و حرف F نشان‌دهنده‌ی محرک جلو بودن آن است. این جعبه‌دنده مخصوص پیشرانه‌های کم حجم وتوربوشارژر جدید طراحی شده است. به دلیل کاهش حجم پیشرانه‌ها خودروسازان به سمت توربوشارژرها روی آورده‌اند. اصلی‌ترین مزیت توربوشارژر افزایش گشتاور پیشرانه در دور پایین است و این جعبه‌دنده نیز برای استفاده در کنار این پیشرانه‌ها طراحی شده است.

فولکس واگن از جعبه‌دنده‌ی MQ281 در خودروهای کوچک خود مانند پولو و تیگوان استفاده خواهد کرد. این جعبه‌دنده در برخی مدل‌های آئودی، اشکودا و سئات نیز مورد استفاده قرار خواهد گرفت. این نشان می‌دهد که جعبه‌دنده‌ی MQ281 توانایی نصب در خودروهایی با ابعاد و وزن مختلف را دارد. حداکثر گشتاور ورودی مجاز این جعبه‌دنده ۳۳۸ نیوتون‌متر است که البته این عدد بسته به نوع پیشرانه و وزن خودرو می‌تواند در مدل‌های مختلف تغییر کند. این جعبه‌دنده نسبت‌های متنوعی تا ۷.۸۹ را دارد و شروع حرکت و سرعت‌گیری را آسان‌تر می‌کند.

طراحی جعبه‌دنده برای خودروهای دیفرانسیل جلو امری دشوار است چون برخلاف جعبه‌دنده‌ی خودروهای محرک عقب که خطی نصب می‌شوند، در خودروهای دیفرانسیل جلو جعبه‌دنده باید درست در انتهای پیشرانه و درون محفظه‌ی موتور به‌صورت عرضی نصب شود. جعبه‌دنده‌یMQ281 دارای ابعاد کوچکی است و طراحی جمع و جوری دارد. از دیگر قابلیت‌های این جعبه‌دنده‌ی جدید می‌توان به توانایی اتصال به موتور الکتریکی اشاره کرد که می‌تواند خودرو را تبدیل به یک خودروی هیبریدی کند. از نظر فنی، جعبه‌دنده‌ی جدید خیلی تفاوتی با قبل ندارد. دو شفت در بالای جعبه‌دنده نصب شده‌اند. شفت ورودی در قسمت بالا است و به پیشرانه متصل می‌شود و شفت خروجی نیز در قسمت پایین بوده و نیرو را به چرخ‌ها می‌فرستد. 

برای کاهش دادن ابعاد جعبه‌دنده، روی شفت خروجی نیز دنده‌هایی قرار داده شده است. به منظور درگیر شدن ساده‌تر دنده‌های یک و دو فولکس واگن از یک مکانیزم هماهنگ‌کننده‌ی چند مخروطی شکل از جنس فولاد و کربناستفاده کرده ولی برای دنده‌های بالاتر از مکانیزم تک مخروطی استفاده شده است. سیستم روغنکاری این جعبه‌دنده نیز جدید است به طوری که روغن به سمت شفت‌ها و دنده‌ی ششم پمپ می‌شود. دنده‌ی ششم در انتهای جعبه‌دنده قرار دارد و ممکن است در هنگام دور زدن پیچ‌ها روغن کافی به آن نرسد اما در این جعبه‌دنده این مشکل حل شده است.  

به‌گفته‌ی فولکس واگن جعبه‌دنده‌ی MQ281 می‌تواند در خودروهای مختلف، آلایندگی را تا ۵ گرم CO2 در هر کیلومتر کاهش دهد. همان‌طور که در بالا اشاره کردیم جعبه‌دنده‌ی جدید MQ281 با پیشرانه‌های هیبریدی نیز سازگاری دارد. موتور الکتریکی می‌تواند مقداری گشتاور اضافی را در اختیار راننده قرار دهد و هم در هنگام ترمزگیری نیروی ترمز را بازیابی کرده و باتری را شارژ کند.