Teknologi Kereta Autonomi, Perkembangan dan Potensi

Kereta autonomi merupakan teknologi kenderaan yang penting yang dapat membantu manusia dalam satu lagi teknologi berkaitan pengangkutan.

Pembangunan kereta autonomi mewakili lonjakan transformatif dalam bidang pengangkutan, menjanjikan masa depan di mana kenderaan boleh mengemudi dan beroperasi tanpa campur tangan manusia secara langsung. Evolusi teknologi ini didorong oleh penumpuan kemajuan termaju dalam penderia, kecerdasan buatan dan sistem kawalan. Kepentingan pembangunan kereta autonomi melangkaui kemudahan semata-mata, menyentuh aspek keselamatan, kecekapan dan kebolehcapaian yang penting. Dengan memanfaatkan pelbagai penderia, daripada kamera dan radar kepada lidar dan GPS, kenderaan ini boleh melihat persekitaran mereka dalam masa nyata, membuat keputusan sepersekian saat dengan bantuan algoritma AI yang canggih. Pencarian untuk autonomi telah menimbulkan spektrum tahap automasi pemanduan, daripada ciri bantuan pemandu kepada visi kenderaan autonomi sepenuhnya. Memandangkan industri automotif dan perintis teknologi melabur di sempadan ini, potensi manfaat adalah luas, merangkumi keselamatan jalan raya yang dipertingkatkan, aliran trafik yang dipertingkatkan dan peningkatan mobiliti bagi individu yang menghadapi cabaran pengangkutan. Perbincangan ini menyelidiki trajektori sejarah pembangunan kereta autonomi, teknologi asas yang memacu inovasi ini, dan pelbagai sebab mengapa realisasi kenderaan autonomi mempunyai implikasi yang mendalam untuk masa depan pengangkutan.
 
Sejarah Pembangunan Teknologi Kenderaan Autonomi
 
Walaupun berita mengenai pembangunan kereta autonomi hanya popular semenjak beberapa tahun kebelakangan ini, namun sejarah pembangunan kereta autonomi telah lama bermula. Apa yang membolehkan teknologi ini menjadi kenyataan adalah pembangunan teknologi-teknologi lain yang menyokong kepada merealisasikan impian membina satu kenderaan autonomi yang berfungsi sepenuhnya. Perkembangan kereta autonomi, juga dikenali sebagai kereta pandu sendiri atau kenderaan autonomi, mempunyai sejarah yang menjangkau beberapa dekad. Berikut ialah gambaran ringkas tentang evolusi pembangunan kereta autonomi:
 
1. Konsep Awal (1920an-1980an): Idea kenderaan pandu sendiri boleh dikesan kembali pada awal abad ke-20. Pada tahun 1920-an, konsep pertama kenderaan autonomi muncul dengan kereta kawalan radio. Walau bagaimanapun, batasan teknologi menghalang kemajuan yang ketara dalam tempoh ini.
 
2. Cabaran DARPA (2000-an): Agensi Projek Penyelidikan Lanjutan Pertahanan AS (DARPA) memainkan peranan penting dalam mendorong pembangunan kenderaan autonomi ke hadapan. DARPA menganjurkan satu siri Cabaran Besar, bermula pada tahun 2004, di mana pasukan bersaing untuk membangunkan kenderaan autonomi yang mampu mengemudi melalui bentuk muka bumi yang mencabar. Pertandingan tersebut mendorong inovasi dan menarik perhatian kepada potensi teknologi pandu sendiri.
 
3. Entri Google (2009): Google memasuki dunia kereta autonomi pada tahun 2009, menggunakan kumpulan kenderaan Toyota Prius dan Lexus RX yang diubah suai. Kereta pandu sendiri Google menggunakan gabungan penderia, kamera dan kecerdasan buatan untuk menavigasi. Usaha syarikat meningkatkan kesedaran dan minat orang ramai dengan ketara terhadap kenderaan autonomi.

Cruise merupakan syarikat yang berjaya beroperasi menggunakan kenderaan autonomi di San Francisco.

 
4. Perundangan dan Peraturan (2010s): Apabila teknologi kenderaan autonomi semakin maju, kerajaan mula mempertimbangkan peraturan untuk memastikan keselamatan dan menangani kebimbangan undang-undang dan etika. Pelbagai negeri di AS, seperti California dan Michigan, memperkenalkan peraturan yang membenarkan ujian kenderaan autonomi di jalan awam.
 
5. Kebangkitan Pemain Industri (2010s): Pembuat kereta tradisional dan syarikat teknologi mula melabur banyak dalam pembangunan kenderaan autonomi. Syarikat seperti Tesla, Uber, Lyft dan pembuat kereta utama memperkenalkan ciri pemanduan autonomi mereka sendiri dan menjalankan ujian yang meluas.
 
6. Cabaran dan Kemunduran (2010): Industri menghadapi cabaran, termasuk kemalangan yang melibatkan kenderaan autonomi, kebimbangan etika dan halangan teknikal. Kemunduran ini membawa kepada peningkatan penelitian dan menimbulkan persoalan tentang kesediaan dan keselamatan teknologi pandu sendiri.
 
7. Kemajuan dalam Teknologi Penderia dan AI (2010s-2020s): Kemajuan dalam teknologi penderia, pembelajaran mesin dan kecerdasan buatan adalah penting untuk meningkatkan keupayaan kenderaan autonomi. Lidar, radar dan sistem penglihatan komputer termaju telah menjadi komponen penting dalam sistem pandu sendiri.
 
8. Penggunaan Komersial (2020s): Beberapa syarikat telah memulakan penggunaan komersil terhad kenderaan autonomi untuk perkhidmatan pengangkutan dan penghantaran. Syarikat seperti Waymo (dahulunya projek Google), Uber dan lain-lain telah memulakan program perintis di bandar tertentu.
 
9. Pembangunan Antarabangsa (Berterusan): Pembangunan kenderaan autonomi tidak terhad kepada AS Banyak negara, termasuk China, Jerman dan Jepun, melabur dalam penyelidikan dan pembangunan untuk memajukan teknologi pandu sendiri.
 
Evolusi kereta autonomi terus menjadi bidang yang dinamik dan berkembang pesat, dengan penyelidikan, pembangunan dan ujian berterusan yang bertujuan untuk menjadikan kenderaan autonomi lebih selamat dan tersedia secara meluas.
 
Apakah Yang Mengklasifikasikan Kenderaan Sebagai Kenderaan Autonomi

Kereta autonomi mempunyai sebilangan alatan penderia yang membantu ianya mengesan kedudukan dan arah pemanduan dengan tepat. 

 
Kereta autonomi, juga dikenali sebagai kereta pandu sendiri atau kenderaan autonomi, ialah kenderaan yang mampu mengemudi dan beroperasi tanpa input manusia secara langsung. Dalam erti kata lain, ia mempunyai keupayaan untuk melihat persekitarannya, membuat keputusan, dan melaksanakan tindakan yang berkaitan dengan pemanduan tanpa memerlukan campur tangan manusia yang berterusan. Autonomi kenderaan sedemikian dicapai melalui gabungan teknologi dan penderia termaju. Berikut adalah kriteria utama yang menentukan kereta autonomi:
 
1. Penderia: Kereta autonomi dilengkapi dengan pelbagai penderia yang membolehkan mereka melihat persekitaran mereka. Penderia ini mungkin termasuk kamera, radar, lidar (pengesanan dan julat cahaya), penderia ultrasonik dan GPS. Penderia ini menyediakan data masa nyata tentang persekitaran kenderaan, membolehkannya mengesan halangan, pejalan kaki, kenderaan lain dan keadaan jalan raya.
 
2. Pemprosesan Data dan AI: Data yang dikumpul oleh penderia diproses oleh komputer onboard menggunakan algoritma kecerdasan buatan (AI) lanjutan. Pembelajaran mesin dan teknik pembelajaran mendalam membolehkan kenderaan mentafsir dan memahami maklumat yang diterima daripada penderia, membuat keputusan berdasarkan corak dan ramalan.
 
3. Sistem Kawalan: Kenderaan autonomi mempunyai sistem kawalan canggih yang membolehkan mereka melaksanakan tindakan pemanduan. Sistem ini mengawal pecutan kenderaan, brek, stereng dan fungsi lain. Keputusan yang dibuat oleh AI diterjemahkan ke dalam tindakan fizikal melalui sistem kawalan ini.

Dalam sistem pengoperasian sistem autonomi penuh, kenderaan-kenderaan autonomi akan berinteraksi antara satu sama lain dalam meningkatkan keselamatan dan perjalanan trafik yang lebih lancar.

 
4. Pemetaan dan Penyetempatan: Kereta autonomi sering bergantung pada peta terperinci dan sistem penyetempatan yang tepat untuk menavigasi dengan tepat. Peta definisi tinggi memberikan maklumat tentang geometri jalan, tanda lalu lintas dan butiran lain yang berkaitan. Sistem penyetempatan, seperti GPS dan penderia inersia, membantu kenderaan menentukan kedudukan tepatnya dalam persekitaran yang dipetakan.
 
5. Tahap Autonomi: Persatuan Jurutera Automotif (SAE) telah menentukan tahap automasi pemanduan daripada Tahap 0 (tiada automasi) hingga Tahap 5 (automasi penuh). Tahap ini mengkategorikan sejauh mana kenderaan boleh beroperasi secara autonomi. Sebagai contoh, Tahap 1 melibatkan ciri bantuan pemandu, manakala Tahap 5 membayangkan autonomi lengkap tanpa memerlukan campur tangan manusia.
 
6. Ciri Lebihan dan Keselamatan: Kenderaan autonomi menggabungkan ciri lebihan dan keselamatan untuk memastikan kebolehpercayaan dan meminimumkan risiko kemalangan. Sistem berlebihan, penderia sandaran dan mekanisme selamat-gagal (fail-safe) dilaksanakan untuk menangani situasi yang tidak dijangka atau kegagalan sistem.
 
7. Sistem Komunikasi: Sesetengah kenderaan autonomi direka untuk berkomunikasi antara satu sama lain (komunikasi Kenderaan-ke-Kenderaan atau V2V) dan dengan infrastruktur (Kenderaan-ke-Infrastruktur atau komunikasi V2I). Ini meningkatkan koordinasi dan keselamatan, membolehkan kenderaan berkongsi maklumat tentang pergerakan mereka dan menerima kemas kini tentang keadaan lalu lintas.
 
Sehingga hari ini terdapat beberapa syarikat yang mempunyai kenderaan dengan fungsi autonomi yang beroperasi di beberapa bandar seperti San Francisco, Beijing, Shanghai, Guangzhou dan Shenzhen. Syarikat-syarikat ini adalah terdiri daripada Waymo, Cruise, Baidu, Auto X dan Motional. Walaupun begitu, penggunaan teknologi ini adalah masih di peringkat permulaan, dan kematangan kereta penggunaan teknologi autonomi akan mengambil masa untuk beberapa lama lagi sebelum ianya menjadi satu norma baru sebagaimana teknologi kereta awam hari ini.
 
 

Teknologi Kenderaan Dan Potensi Pengangkutan Masa Hadapan

Teknologi pengangkutan membantu manusia berkembang dan menjadi pemangkin utama dalam pembangunan tamadun manusia.

Pengangkutan merupakan bermula perubahan dalam sejarah peradaban manusia yang membolehkan pencapaian manusia melonjak dengan lebih pantas. Walaupun teknologi pengangkutan berubah dengan amat perlahan dan keupayaan pengangkutan juga amatlah terhad, namun ia amat membantu dalam manusia meningkatkan tahap ekonomi serta membolehkan perdagangan merentasi pelbagai masyarakat dan juga geografi yang berbeza-beza. Kepesatan teknologi pengangkutan bukan sahaja membolehkan tahap muatan yang tinggi, malah kepantasan juga merupakan antara faktor penting dalam pembangunan teknologi pengangkutan hari ini.
 
Kemajuan teknologi pengangkutan telah melalui tempoh jangka masa yang luar biasa sepanjang sejarah manusia. Ia bermula dengan penjinakkan haiwan, seperti kuda, lembu, keldai, dan unta sekitar 4000 BCE, membolehkan manusia menempuh jarak yang lebih jauh. Penciptaan roda sekitar 3500 BCE menandakan detik penting, yang membawa kepada penciptaan pedati dan kereta kuda dalam tamadun purba. Orang Rom memperkenalkan rangkaian jalan raya yang luas, memudahkan pengangkutan darat dalam bentuk jalan raya Rom yang terkenal.

Selama ribuan tahun, manusia bergantung kepada bantuan tenaga haiwan dalam membekalkan tenaga pengangkutan.

Pada abad ke-19, Revolusi Perindustrian membawa perubahan transformatif. Kuasa wap merevolusikan pengangkutan dengan pembangunan lokomotif wap dan kapal wap, menjadikan perjalanan jarak jauh lebih pantas dan lebih cekap. Penciptaan enjin stim oleh James Watt memainkan peranan penting dalam era ini. Pembangunan ini juga membantu manusia dalam mengenalpasti sumber kuasa yang boleh dipercayai berbanding sumber kuasa seperti haiwan dan kuasa angin.
 
Abad ke-20 menyaksikan kebangkitan kereta, dikuasakan oleh enjin pembakaran dalaman. Pengeluaran barisan pemasangan Henry Ford menjadikan kereta lebih mampu milik dan boleh diakses oleh orang awam. Pada masa yang sama, penerbangan mengambil penerbangan dengan penerbangan berkuasa Wright bersaudara yang berjaya pada tahun 1903. Perkembangan penerbangan komersial seterusnya mengubah perjalanan global. Pembangunan teknologi kereta dan penerbangan juga berkembang dengan pesat adalah dengan perkembangan industri bahan api iaitu minyak yang membekalkan sumber bahan bakar untuk kenderaan-kenderaan ini.
 
Pada separuh kedua abad ke-20, zaman angkasa lepas bermula dengan pelancaran satelit buatan pertama, Sputnik 1, pada tahun 1957. Ini menandakan permulaan penerokaan angkasa lepas, akhirnya membawa kepada penerbangan angkasa lepas berawak dan penubuhan pesawat ulang-alik. Teknologi angkasa merupakan antara teknologi yang memerlukan pembangunan yang paling penting kerana keluasan angkasa yang perlu diteroka adakan jauh lebih luas berbanding sebarang perjalanan yang perlu dilalui di atas permukaan bumi.

Pembangunan teknologi stim, memberikan manusia 

 
Penghujung abad ke-20 dan awal abad ke-21 menyaksikan revolusi digital, memberi kesan kepada pengangkutan melalui inovasi seperti sistem navigasi GPS dan kemunculan kenderaan elektrik dan hibrid. Kereta api berkelajuan tinggi dan teknologi levitasi magnetik (maglev) terus menolak sempadan transit pantas. Perkembangan teknologi terkini dan gabungan-gabungan teknologi digital dan mekanikal membolehkan kenderaan hari ini berfungsi dengan jauh berbeza daripada bagaimana ianya mula dihasilkan. Bagaimanapun pembangunan ini penting bagi memastikan teknologi pengangkutan yang lebih efisien, pantas, selesa, mudah dan selamat.
 
Hari ini, teknologi pengangkutan terus berkembang, dengan tumpuan pada kemampanan, automasi dan konsep baru muncul seperti hyperloop dan kenderaan autonomi. Ini merupakan detik-detik penting dimana evolusi teknologi melangkah dalam menghasilkan rekaan/ciptaan yang lebih drastik berbanding daripada pembangunan jenis kenderaan sedia ada. Sehubungan itu perkembangan kronologi teknologi kenderaan menyerlahkan cara kepintaran manusia terus membentuk dan membentuk semula cara kita bergerak dan berhubung di seluruh dunia.
 
Bagaimanakah pembangunan kenderaan masa depan.

Hyperloop merupakan potensi pengangkutan masa hadapan yang perlu diberikan perhatian untuk menjayakan teknik pengangkutan ini.

Masa depan pengangkutan mempunyai kemungkinan menarik didorong oleh kemajuan teknologi dan konsep inovatif. Sepanjang 100 tahun akan datang, beberapa arah aliran transformatif boleh mentakrifkan semula cara kami bergerak dan berhubung. Satu visi yang menonjol melibatkan penggunaan meluas kenderaan autonomi, di mana kereta dan trak pandu sendiri menjadi pemandangan biasa di jalan raya. Kenderaan ini, dilengkapi dengan penderia termaju dan kecerdasan buatan, bertujuan untuk meningkatkan keselamatan, mengurangkan kesesakan lalu lintas dan mengoptimumkan kecekapan bahan api.
 
Teknologi Hyperloop mewakili satu lagi impian bercita-cita tinggi untuk masa depan. Dicadangkan oleh Elon Musk, Hyperloop membayangkan pengangkutan berkelajuan tinggi melalui tiub tekanan rendah, membolehkan kenderaan seperti pod bergerak pada kelajuan yang luar biasa. Konsep ini boleh merevolusikan perjalanan jarak jauh, dengan ketara mengurangkan masa perjalanan antara bandar utama. Walaupun teknologi ini masih di tahap pembangunan, namun ia memberikan satu harapan baru untuk pembangunan sistem pengangkutan yang lebih cekap dan pantas.
 
Industri penerbangan juga bersedia untuk perubahan besar. Pesawat elektrik dan hibrid semakin mendapat perhatian, menjanjikan perjalanan udara yang lebih mampan dengan kesan alam sekitar yang berkurangan. Pesawat berlepas dan mendarat menegak (VTOL) dan konsep mobiliti udara bandar membayangkan masa depan di mana perjalanan udara jarak dekat menjadi perkara biasa, memudahkan transit yang pantas dan cekap dalam bandar.

Hampir kersemua teknologi kereta terbang hari ini menggunakan teknologi berasaskan kipas seperti drone. Mungkin pada masa akan datang lebih banyak teknologi baru dihasilkan bagi menghasilkan kereta terbang yang lebih baik.

 
Dalam bidang penerokaan angkasa lepas, idea pelancongan angkasa lepas boleh menjadi kenyataan. Syarikat seperti SpaceX dan Blue Origin sedang berusaha untuk menjadikan perjalanan angkasa lepas boleh diakses oleh orang awam, menawarkan potensi untuk penerbangan angkasa lepas komersial dan juga penjajahan planet lain.
 
Penyelesaian pengangkutan mampan mungkin menjadi tumpuan utama, dengan tumpuan pada kenderaan berkuasa bahan api elektrik dan alternatif, serta penyepaduan sumber tenaga boleh diperbaharui. Infrastruktur hijau, termasuk grid pintar dan rangkaian pengecasan, akan menyokong peralihan kepada pengangkutan mesra alam.
 
Selain itu, pembangunan bandar pintar dan sistem pengangkutan yang saling berkaitan dijangkakan. Rangkaian bersepadu yang menggabungkan pelbagai mod pengangkutan dengan lancar, daripada kereta pandu sendiri kepada kereta api berkelajuan tinggi, boleh menawarkan penyelesaian mobiliti yang cekap dan mudah. Internet of Things (IoT) akan memainkan peranan penting dalam mewujudkan ekosistem yang bersambung di mana kenderaan berkomunikasi antara satu sama lain dan dengan infrastruktur untuk mengoptimumkan aliran trafik.

Pengangkutan pelancongan angkasa merupakan satu kenyataan dalam teknologi aero-angkasa.

Walaupun visi ini mewakili kemungkinan yang menarik, masa depan pengangkutan kemungkinan besar akan dibentuk oleh gabungan penemuan teknologi, perubahan masyarakat dan komitmen terhadap mobiliti yang mampan dan inklusif. Semasa kita melihat ke hadapan, impian bukan sahaja untuk pengangkutan yang lebih pantas dan lebih cekap tetapi juga untuk penyelesaian yang menangani kebimbangan alam sekitar dan meningkatkan kesejahteraan keseluruhan individu dan komuniti.

Perkara Yang Kita Perlu Tahu Tentang Komputer Kuantum

Kuantum komputer masih di dalam peringkat penghasilan dan mempunyai pelbagai variasi.

Komputer kuantum ialah sejenis peranti pengkomputeran yang menggunakan prinsip mekanik kuantum untuk melaksanakan jenis pengiraan tertentu dengan lebih cekap daripada komputer klasik. Komputer klasik, yang termasuk komputer riba dan desktop yang kita gunakan setiap hari, memproses maklumat menggunakan bit, yang boleh wujud dalam satu daripada dua keadaan: 0 atau 1.
 
Sebaliknya, komputer kuantum menggunakan bit kuantum, atau qubit. Qubit boleh wujud dalam berbilang keadaan serentak disebabkan oleh sifat kuantum yang dipanggil superposisi. Ini membolehkan komputer kuantum melakukan pengiraan dengan lebih pantas daripada komputer klasik untuk tugasan tertentu. Selain itu, satu lagi sifat kuantum yang dipanggil entanglement membenarkan qubit yang terikat untuk dikaitkan antara satu sama lain, yang boleh meningkatkan lagi keupayaan pengiraan.
 
Komputer kuantum amat sesuai untuk jenis masalah tertentu, seperti pemfaktoran nombor besar, simulasi sistem kuantum dan mengoptimumkan sistem yang kompleks. Walau bagaimanapun, ia masih di peringkat awal pembangunan, dan menghadapi cabaran seperti mengekalkan koheren (memelihara keadaan kuantum) dan pembetulan ralat.
 
Beberapa syarikat dan institusi penyelidikan sedang giat berusaha membina komputer kuantum praktikal, dan terdapat penyelidikan berterusan untuk mengatasi batasan semasa dan menjadikan komputer kuantum lebih berskala dan boleh dipercayai.
 
Prinsip utama pengkomputeran kuantum termasuk:
 
1. Superposisi: Tidak seperti bit klasik, qubit boleh wujud dalam berbilang keadaan pada masa yang sama. Ini membolehkan komputer kuantum memproses sejumlah besar maklumat secara serentak.
 
2. Keterikatan (Entanglement): Qubit boleh menjadi terjerat, bermakna keadaan satu qubit berkaitan secara langsung dengan keadaan qubit yang lain, tanpa mengira jarak fizikal antara mereka. Ini membolehkan komputer kuantum melakukan pengiraan tertentu dengan lebih cekap daripada komputer klasik.
 
3. Gerbang kuantum (Quantum gates): Komputer kuantum menggunakan get kuantum untuk melaksanakan operasi pada qubit, serupa dengan get logik klasik dalam komputer klasik. Walau bagaimanapun, gerbang kuantum mengambil kesempatan daripada superposisi dan entanglement untuk melaksanakan operasi yang lebih kompleks.
 
4. Keselarian kuantum (Quantum parallelism): Komputer kuantum boleh memproses sejumlah besar kemungkinan secara serentak, menjadikannya berpotensi lebih pantas daripada komputer klasik untuk jenis masalah tertentu.
 
Komputer kuantum masih dalam peringkat awal pembangunan, dan komputer kuantum praktikal berskala besar yang mampu mengatasi prestasi komputer klasik untuk tugasan tujuan umum masih belum tersedia. Walau bagaimanapun, penyelidik membuat kemajuan yang ketara dalam membina sistem kuantum yang lebih stabil dan berskala. Pengkomputeran kuantum berpotensi untuk merevolusikan bidang seperti kriptografi, pengoptimuman dan simulasi, tetapi terdapat juga cabaran teknikal penting yang perlu diatasi sebelum penggunaan praktikal yang meluas menjadi kenyataan.
 
 
Berapakah badan yang terlibat dalam penghasilan kuantum komputer?

Penyelidik di MIT bersama kuantum komputer yang cuba dihasilkan.

 
Pembangunan komputer kuantum memerlukan perbelanjaan dan teknologi yang tinggi. Sehubungan itu hanya terdapat beberapa badan yang mampu meneruskan pembangunan teknologi perkomputeran ini. Memandangkan kepentingan teknologi ini untuk teknologi akan datang, ianya tetap diteruskan oleh beberapa badan yang terkenal di dunia. Institusi penyelidikan dan badan kerajaan di seluruh dunia terlibat secara aktif dalam pembangunan komputer kuantum. Pengkomputeran kuantum ialah bidang pelbagai disiplin yang memerlukan kepakaran dalam fizik, sains bahan, sains komputer dan kejuruteraan. Berikut adalah beberapa pemain utama dalam ruang pengkomputeran kuantum:
 
1. Syarikat Swasta:
- IBM: IBM telah menjadi perintis dalam penyelidikan dan pembangunan pengkomputeran kuantum. Mereka menawarkan akses berasaskan awan (cloud-based) kepada komputer kuantum mereka melalui platform Pengalaman Kuantum IBM.
 
- Google: Makmal Quantum AI Google telah mencapai kemajuan yang ketara, terutamanya dengan pemproses kuantumnya yang dipanggil Sycamore. Mereka mencapai ketuanan kuantum (quantum supremacy), menunjukkan keupayaan komputer kuantum untuk melaksanakan tugas tertentu lebih cepat daripada superkomputer klasik yang paling maju.
 
- Microsoft: Microsoft sedang mengusahakan pengkomputeran kuantum sebagai sebahagian daripada Kit Pembangunan Kuantumnya, menyediakan alatan dan sumber untuk penyelidik dan pembangun.
 
- Pengkomputeran Rigetti: Rigetti ialah syarikat permulaan yang memfokuskan pada membangunkan komputer kuantum dan menawarkan akses awan kepada unit pemprosesan kuantumnya.
 
- Sistem D-Wave: D-Wave terkenal dengan pendekatan penyepuhlindapan kuantum (quantum annealing) dan telah membangunkan komputer kuantum yang boleh didapati secara komersial.
 
2. Badan Kerajaan dan Institusi Penyelidikan:
- Pentadbiran Aeronautik dan Angkasa Lepas Kebangsaan (NASA): NASA terlibat dalam penyelidikan pengkomputeran kuantum, meneroka aplikasi berpotensi untuk menyelesaikan masalah kompleks dalam penerokaan angkasa lepas dan bidang berkaitan.
 
- Keutamaan Kuantum Eropah (European Quantum Flagship): Kesatuan Eropah telah melancarkan program Keutamaan Kuantum, satu inisiatif berskala besar untuk memajukan teknologi kuantum, termasuk pengkomputeran kuantum.
 
- Institut Piawaian dan Teknologi Kebangsaan (NIST): NIST terlibat dalam penyelidikan pengkomputeran kuantum dan sedang berusaha membangunkan piawaian untuk kriptografi tahan kuantum.
 
- Akademi Sains China (CAS): China telah melabur secara aktif dalam teknologi kuantum, termasuk pengkomputeran kuantum, dengan institusi seperti CAS menerajui usaha penyelidikan.
 
3. Permulaan (Startups):
- Banyak syarikat permulaan di seluruh dunia memfokuskan pada pelbagai aspek pengkomputeran kuantum, daripada pembangunan perkakasan kepada algoritma kuantum. Contohnya termasuk IonQ, PsiQuantum dan Xanadu Quantum Technologies.
 
4. Usaha Kolaboratif:
- Banyak kerjasama wujud antara institusi akademik, syarikat dan agensi kerajaan untuk mengumpulkan sumber dan kepakaran. Sebagai contoh, projek Open SuperQ ialah kerjasama antara beberapa institusi penyelidikan Eropah yang berusaha membangunkan pemproses kuantum berskala.
 
Ini hanyalah beberapa contoh, dan landskap berkembang pesat. Adalah disyorkan untuk menyemak perkembangan dan pengumuman terkini daripada pemain utama dalam bidang pengkomputeran kuantum untuk mendapatkan maklumat terkini.
 
 
Model-model reka bentuk kuantum komputer yang sedang dihasilkan.

D-Wave menghasilkan kuantum komputer secara komersial. 

 
Organisasi dan syarikat yang berbeza sedang meneroka pelbagai pendekatan dan model dalam reka bentuk dan pembangunan komputer kuantum. Dua paradigma utama untuk pengkomputeran kuantum ialah pengkomputeran kuantum berasaskan gerbang (Quantum gates) dan penyepuhlindapan kuantum (quantum annealing). Berikut ialah gambaran ringkas mengenai pendekatan ini:
 
1. Pengkomputeran Kuantum Berasaskan Gerbang:
- IBM, Google, Microsoft, Rigetti: Syarikat-syarikat ini sedang giat menjalankan pengkomputeran kuantum berasaskan gerbang, yang melibatkan penggunaan bit kuantum (qubit) dan get kuantum untuk melakukan pengiraan. Komputer kuantum berasaskan gerbang menggunakan litar kuantum untuk melaksanakan algoritma kuantum.
- Qubit Superkonduktor: IBM, Google dan Rigetti terutamanya menggunakan qubit superkonduktor, iaitu litar kecil yang diperbuat daripada bahan superkonduktor yang boleh membawa arus elektrik tanpa rintangan apabila disejukkan kepada suhu yang sangat rendah.
- Ion Terperangkap: Sesetengah organisasi, seperti IonQ, menggunakan ion terperangkap sebagai qubit. Qubit diwakili oleh ion individu yang dimanipulasi menggunakan pancaran laser.
 
2. Penyepuhlindapan Kuantum:
- Sistem D-Wave: D-Wave menggunakan pendekatan berbeza yang dikenali sebagai penyepuhlindapan kuantum (quantum annealing). Penyepuh kuantum direka bentuk untuk mencari keadaan tenaga minimum sistem, menjadikannya sesuai untuk masalah pengoptimuman.
- Qubit Fluks Superkonduktor: D-Wave menggunakan qubit fluks superkonduktor dalam pemproses penyepuhlindapan kuantumnya.

Kuantum Komputer yang dihasilkan oleh Google.

 
3. Pengkomputeran Kuantum Topologi:
- Microsoft: Microsoft sedang meneroka pendekatan berbeza yang dikenali sebagai pengkomputeran kuantum topologi. Mereka bertujuan untuk mencipta qubit menggunakan anyon, iaitu zarah eksotik yang wujud dalam jenis bahan tertentu.
 
4. Pengkomputeran Kuantum Fotonik:
- Teknologi Kuantum Xanadu: Xanadu sedang meneroka pengkomputeran kuantum fotonik, yang menggunakan zarah cahaya (foton) sebagai qubit. Pendekatan ini adalah berdasarkan pengkomputeran kuantum pembolehubah berterusan.
 
5. Pengkomputeran Titik Kuantum:
- Pelbagai Institusi Penyelidikan: Titik kuantum, atom buatan berasaskan semikonduktor, juga sedang diterokai sebagai qubit yang berpotensi. Penyelidikan sedang dijalankan dalam tetapan akademik dan industri.
 
6. Pendekatan Hibrid:
- IonQ: IonQ, sebagai contoh, menggunakan pendekatan hibrid, menggabungkan ion terperangkap dengan teknik pengkomputeran kuantum berasaskan gerbang.
 
Itu hanyalah beberapa pendekatan dalam teknik penghasilan kuantum komputer yang digunakan oleh beberapa badan yang cuba menghasilkan kuantum komputer memandangkan bidang ini sangat dinamik. Penyelidik dan syarikat terus meneroka idea dan teknologi baharu untuk menangani cabaran yang berkaitan dengan membina komputer kuantum berskala dan toleransi terhadap kesalahan. Pilihan pendekatan selalunya bergantung pada faktor seperti sifat fizikal qubit, kadar ralat, dan potensi untuk berskala.
 
Bilakah komputer kuantum yang berfungsi sepenuhnya dapat dihasilkan?

Kuantum Komputer oleh IBM yang dikenali sebagai Osprey.

 
Sehingga ke hari ini meramalkan jangka masa yang tepat apabila kita akan mempunyai komputer kuantum berskala besar yang berfungsi sepenuhnya adalah mencabar. Pengkomputeran kuantum ialah bidang penyelidikan yang aktif, dan kemajuan sedang cuba dihasilkan, tetapi sukar untuk menentukan garis masa tertentu disebabkan oleh cabaran dan ketidakpastian yang wujud.
 
Beberapa faktor menyumbang kepada ketidakpastian, termasuk kesukaran teknikal yang berkaitan dengan membina dan mengekalkan qubit yang stabil, membangunkan kaedah pembetulan ralat dan menangani isu kebolehskalaan. Komputer kuantum kini berada di peringkat awal pembangunan, dan para penyelidik membuat kemajuan secara berperingkat.
 
Anggaran untuk pembangunan komputer kuantum yang praktikal dan boleh skala telah berbeza-beza secara meluas. Sesetengah pakar mencadangkan ia mungkin mengambil masa sedekad atau lebih, manakala yang lain percaya bahawa penemuan penting boleh berlaku lebih awal. Garis masa juga boleh dipengaruhi oleh cabaran atau kejayaan yang tidak dijangka dalam bidang tersebut.
 
Adalah penting untuk sentiasa dikemas kini dengan perkembangan terkini dalam pengkomputeran kuantum semasa penyelidikan berjalan, dan garis masa mungkin menjadi lebih jelas sejak kemas kini terakhir yang dilakukan. Sentiasa merujuk kepada sumber terkini untuk mendapatkan maklumat terkini tentang perkembangan teknologi pengkomputeran kuantum.

Ulasan Berkaitan Antara Pembangunan Teknologi Terkini

Penggunaan teknologi robotik menajdi semakin penting bagi industri yang memerlukan kerja-kerja yang mencabar dan merbahaya kepada kesihatan manusia.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kemajuan teknologi telah mendorong masyarakat ke era yang dicirikan oleh inovasi dan evolusi yang pesat. Beberapa teknologi canggih telah muncul sebagai titik fokus, membentuk trajektori pembangunan masa depan. Salah satu bidang utama yang mendapat perhatian penting ialah kecerdasan buatan (AI) dan pembelajaran mesin (ML). Memandangkan teknologi ini terus matang, aplikasinya merangkumi pelbagai industri, daripada penjagaan kesihatan dan kewangan kepada pembuatan dan seterusnya. Keupayaan sistem AI dan ML untuk menganalisis sejumlah besar data, memperoleh cerapan yang bermakna dan membuat keputusan termaklum secara autonomi sedang mengubah paradigma tradisional. Kepentingan mereka untuk kemajuan masa depan terletak pada potensi mereka untuk memacu kecekapan, meningkatkan proses membuat keputusan dan merevolusikan cara perniagaan dan masyarakat beroperasi. Selain itu, teknologi ini adalah penting untuk pembangunan trend transformatif lain, seperti sistem autonomi, pengalaman yang diperibadikan dan pengoptimuman proses yang kompleks. Semasa kami menavigasi landskap teknologi, penyepaduan dan penghalusan AI dan ML berdiri sebagai kuasa penting, bersedia untuk membentuk masa depan inovasi dan membuka era baharu kemungkinan.

Berikut adalah beberapa bidang teknologi yang mendapat perhatian yang penting dalam beberapa tahun kebelakangan ini dan terus diberikan perhatian penting bag menjana perkembangan teknologi yang lebih drastik. Dari senarai ini masih terdapat beberapa bidang teknologi yang juga penting yang tidak disenaraikan. Jadi sekiranya anda ingin menambah input bagi artikel kali ini, sila tambahkan di ruangan komen.

1. Kecerdasan Buatan dan Pembelajaran Mesin: Kemajuan berterusan dalam AI dan ML, termasuk pembelajaran mendalam, pemprosesan bahasa semula jadi dan penglihatan komputer, telah memacu inovasi dalam pelbagai industri.

2. Teknologi 5G: Penggunaan rangkaian 5G terus berkembang, menjanjikan sambungan internet yang lebih pantas dan lebih dipercayai. Ini mempunyai implikasi untuk pelbagai sektor, termasuk IoT, realiti tambahan dan pengalaman mudah alih yang dipertingkatkan. Namun begitu, penggunaan 5G masih lagi terhad dan penggunaannya cuba dioptimumkan. Ia mungkin mengambil masa beberapa tahun lagi untuk benar-benar memberikan impak yang ketara kepada penggunaannya.

3. Rantaian Sekat dan Mata Wang Kripto: Selain daripada mata wang kripto seperti Bitcoin, teknologi blockchain sedang diterokai untuk aplikasi dalam pengurusan rantaian bekalan, kewangan dan aplikasi terdesentralisasi (DApps). Aplikasi rantaian sekat (blockchain) didapati amat berguna dalam pelbagai kegunaan bidang yang lain. Sehubungan itu ia akan terus digunakan dalam pelbagai bidang.

4. Pengkomputeran Tepi (Edge computing): Dengan pertumbuhan peranti IoT, pengkomputeran tepi menjadi terkenal sebagai satu cara untuk memproses data lebih dekat dengan sumber, mengurangkan kependaman dan meningkatkan kecekapan. Ini membolehkan pelbagai kemudahan perkomputeran diakses dengan lebih cekap dan mudah.

Keselamatan data peribadi menjadi semakin penting memandangkan peranti digital menjadi semakin penting dalam kehidupan individu seseorang.

5. Keselamatan Siber: Dengan peningkatan kekerapan dan kecanggihan ancaman siber, keselamatan siber kekal sebagai keutamaan. Teknologi seperti penyelesaian keselamatan dipacu AI dan seni bina sifar amanah (zero-trust) semakin mendapat perhatian.

6. Pengkomputeran Kuantum: Semasa masih di peringkat awal, penyelidikan dan pembangunan pengkomputeran kuantum sedang berkembang. Komputer kuantum mempunyai potensi untuk menyelesaikan masalah kompleks yang kini berada di luar kemampuan komputer klasik.

7. Bioteknologi dan CRISPR: adalah singkatan bagi (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Kemajuan dalam bioteknologi, termasuk teknologi penyuntingan gen seperti CRISPR, telah membuka kemungkinan baharu dalam penjagaan kesihatan, pertanian dan seterusnya. Ia membuka potensi yang luar bagi bidang berkaitan bioteknologi. Namun begitu pengawasan dan pertimbangan etika amatlah penting bagi memastikan ianya tidak mendatangkan mudarat kepada perkembangan semulajadi.

8. Robotik dan Automasi: Kemajuan berterusan dalam robotik dan automasi diperhatikan, dengan aplikasi daripada pembuatan kepada penjagaan kesihatan dan logistik. Dengan pembangunan teknologi AI, teknologi Robotik dan Automasi dijangka akan berkembang dengan lebih pantas. Ia merupakan bidang yang semakin penting memandangkan penggunaan tenaga manusia menjadi semakin sukar selain memenuhi bidang-bidang yang boleh mendatangkan bahaya.

Penggunaan AR dan VR merupakan satu fungsi yang amat berguna dan memanfaatkan peranti telefon yang digunakan meluas hari ini.

9. Augmented Reality (AR) dan Virtual Reality (VR): Teknologi AR dan VR digunakan dalam permainan, pendidikan, penjagaan kesihatan dan perusahaan untuk pengalaman yang mendalam. Teknologi AR dan VR, boleh digunakan di dalam pelbagai bidang terutamanya pendidikan dan pelancongan maya. Walaupun ia sebelum ini lebih popular di dalam industri permainan video, penggunaan bagi fungsi-fungsi yang lain adalah jauh lebih penting.

10. Internet of Things (IoT): Pertumbuhan peranti IoT dan peningkatan kesalinghubungan peranti dan sistem terus membentuk pelbagai industri, daripada rumah pintar kepada aplikasi perindustrian. Ia merupakan teknologi yang terus berkembang dan memakan masa mencapai kematangan yang lebih stabil. Namun begitu (IoT), merupakan gaya hidup masa depan dalam tempoh terdekat.

11. Realiti Lanjutan (Extended Reality - XR): XR merangkumi realiti maya (VR), realiti tambahan (AR) dan realiti campuran (MR). Teknologi ini mencari aplikasi dalam permainan, pendidikan, latihan dan pengalaman yang mendalam. Ia merupakan bidang yang menggunakan VR dan AR dalam aplikasi yang lebih menyeluruh.

12. Teknologi Lejar Teragih (Distributed Ledger Technology - DLT): Di luar rantaian blok (blockchain), DLT sedang diterokai untuk pelbagai kes penggunaan, termasuk meningkatkan ketelusan, kebolehkesanan dan kecekapan dalam rantaian bekalan dan transaksi kewangan.

13. Teknologi Hijau: Dengan penekanan yang semakin meningkat pada kemampanan, teknologi hijau seperti tenaga boleh diperbaharui, sistem cekap tenaga dan amalan mesra alam telah menjadi tumpuan dalam pelbagai industri. Teknologi hijau amat penting bagi memastikan kelestarian alam dapat dikekalkan seiring dengan pembangunan teknologi. Kegagalan ini mungkin akan mengakibatkan kita mengalami krisis sumber tenaga dan pencemaran alam yang sirius.

14. Pemprosesan Bahasa Semulajadi (NLP): Kemajuan dalam NLP telah membawa kepada pemahaman bahasa yang lebih baik oleh mesin, membolehkan aplikasi seperti chatbots, terjemahan bahasa dan analisis sentimen. Pembangunan ini turut membantu pembangunan pelbagai bidang lain dengan teknologi AI.

15. Kenderaan Autonomi: Pembangunan kereta pandu sendiri dan kenderaan autonomi telah menjadi tumpuan penting, dengan kemajuan berterusan dalam teknologi penderia, AI dan rangka kerja kawal selia. Walaupun teknologi ini belum digunakan secara meluas. Terdapat beberapa contoh penggunaan teknologi pemanduan automasi secara praktikal. Mungkin kita akan melihatnya dalam artikel yang akan datang.

Teknologi kesihatan menerima impak positif daripada kepesatan teknologi yang membolehkan ianya menjadi lebih efektif.

16. Teknologi Kesihatan: Persimpangan teknologi dan penjagaan kesihatan, termasuk teleperubatan, peranti boleh pakai dan aplikasi pemantauan kesihatan, telah menjadi bidang utama inovasi. Banyak pembangunan teknologi baru yang turut menyokong pembangunan teknologi perubatan untuk berkembang dengan lebih pesat. Teknologi seperti CRISPR, perkomputeran, robotik, AI dan lain-lain lagi merupakan penyumbang penting bagi membangunkan teknologi kesihatan untuk masa hadapan.

17. Sistem Fizikal Siber (Cyber-Physical Systems): Penyepaduan sistem digital dan fizikal, yang sering dilihat di bandar pintar, pembuatan pintar, dan automasi industri, telah mendapat perhatian kerana potensinya untuk meningkatkan kecekapan dan ketersambungan.

18. Biologi Sintetik: Bidang ini melibatkan kejuruteraan sistem biologi untuk aplikasi praktikal, termasuk bioengineering, biopembuatan dan pembangunan bahan baharu. Banyak bahan industri baru yang dihasilkan dengan kaedah ini, dan ia membolehkan barangan dihasilkan dengan harga yang lebih murah dan kualiti yang terjamin. Antara bahan yang dihasilkan termasuklah bahan biokimia, bahan industri, makanan dan minuman, biodiesel dan ubat-ubatan (biodrug).

19. Bahan Pintar: Pembangunan bahan dengan sifat unik, seperti aloi memori bentuk dan bahan penyembuhan sendiri, mempunyai implikasi untuk pelbagai industri, termasuk pembinaan dan elektronik. Ia merupakan bidang yang semakin membangun memandangkan ianya penting terutamanya bagi tujuan teknologi penerokaan angkasa.

Teknologi masa depan adalah bergantung kepada apa yang kita hasilkan hari ini. Pembangunan teknologi perlulah mementingkan kesinambungan yang membawa kebaikan bersama manusia dan alam semulajadi.

20. Komunikasi Kuantum: Melengkapkan pengkomputeran kuantum, komunikasi kuantum memfokuskan pada komunikasi selamat menggunakan prinsip mekanik kuantum, menawarkan keselamatan yang dipertingkatkan untuk penghantaran data. Teknologi ini membolehkan komunikasi yang lebih cekap untuk tujuan eksplorasi yang lebih jauh (tujuan penjelajahan angkasa) selain penggunaan komunikasi biasa (memperbaiki capaian internet).

Walaupun banyak lagi bidang yang terus dibangunkan pada hari ini, ia samada terangkum di dalam bidang-bidang yang dibincangkan di atas atau tidak jauh daripadanya. Apa pun pembangunan teknologi penyelidikan yang semakin pesat adalah dibantu oleh penyelidikan-penyelidikan yang dihasilkan sebelumnya. Maka dengan itu adalah penting bagi kita meneruskan bidang pembangunan dan penyelidikan bagi memastikan mutu kehidupan yang lebih baik. Dalam pembangunan sebelum ini, kita telah melihat kesan buruk dan baik daripada pembangunan yang dihasilkan. Maka dengan itu, langkah yang lebih berhati-hati perlu diambil bagi mengurangkan kesan buruk ini di masa hadapan.

Cara Aquaponik Berfungsi: Panduan Mudah untuk Teknik Pertanian Masa Depan

Sistem akuaponik menyediakan persekitaran pertumbuhan ikan dan tumbuhan dalam satu masa.

Akuaponik ialah teknik pertanian yang inovatif dan mampan yang menggabungkan akuakultur (penternakan ikan) dengan hidroponik (penanaman tumbuhan tanpa tanah). Ia adalah sistem kitaran tertutup di mana sisa ikan menyediakan nutrien untuk pertumbuhan tumbuhan, dan tumbuhan, seterusnya, menapis dan membersihkan air untuk ikan. Hubungan simbiotik antara ikan dan tumbuhan ini mewujudkan ekosistem mapan yang memerlukan kurang air, tanah dan input luaran berbanding kaedah pertanian tradisional.

 
Konsep akuaponik telah diamalkan selama berabad-abad, dengan tamadun purba seperti Aztec dan Cina menggunakan teknik yang sama. Walau bagaimanapun, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, akuaponik telah mendapat populariti sebagai penyelesaian yang berpotensi untuk pengeluaran makanan yang mampan dan cekap. Berikut adalah beberapa sebab popularitinya yang semakin meningkat:
 
1. Kecekapan sumber: Akuaponik membolehkan penggunaan sumber yang cekap seperti air dan tanah. Sistem kitaran tertutup mengitar semula air, memerlukan 90% kurang air daripada pertanian berasaskan tanah tradisional. Di samping itu, kerana tumbuhan menerima nutrien daripada sisa ikan, tidak ada keperluan untuk baja sintetik, mengurangkan input kimia.
 
2. Pengeluaran makanan yang mampan: Akuaponik meminimumkan kesan alam sekitar dengan mengurangkan pencemaran air dan kemerosotan tanah. Sistem ini beroperasi dengan penggunaan racun perosak yang minimum atau tiada langsung, mengelakkan kemudaratan kepada ekosistem. Ia juga mengurangkan jejak karbon yang dikaitkan dengan pengangkutan, kerana ladang akuaponik boleh diwujudkan lebih dekat dengan kawasan bandar, mengurangkan jarak antara pengeluaran dan penggunaan.
 
3. Pengeluaran sepanjang tahun: Akuaponik membenarkan pengeluaran makanan sepanjang tahun, bebas daripada variasi bermusim. Dengan mengawal suhu, pencahayaan dan faktor persekitaran lain, petani boleh mewujudkan keadaan optimum untuk pertumbuhan tumbuhan dan ikan, memastikan bekalan hasil segar yang konsisten tanpa mengira cuaca atau lokasi.

Sistem akuaponik boleh dibina dalam pelbagai saiz mengikut kesesuaian.

4. Pilihan tanaman yang pelbagai: Akuaponik adalah serba boleh dan sesuai untuk menanam pelbagai jenis tanaman, termasuk sayur-sayuran berdaun, herba, sayur-sayuran, dan juga buah-buahan tertentu. Fleksibiliti ini membolehkan petani memenuhi permintaan pasaran tempatan dan bereksperimen dengan spesies tumbuhan yang berbeza.
 
5. Faedah pendidikan dan komuniti: Sistem akuaponik sering digunakan dalam persekitaran pendidikan untuk mengajar pelajar tentang pertanian mampan, biologi dan sistem makanan. Mereka juga menawarkan peluang untuk penglibatan komuniti, kerana ladang akuaponik bandar boleh berfungsi sebagai sumber makanan tempatan, memupuk hubungan antara pengguna dan pengeluar.
 
6. Kemajuan teknologi: Peningkatan teknologi, seperti penderia, automasi dan analitik data, telah meningkatkan lagi kecekapan dan produktiviti sistem akuaponik. Kemajuan ini membolehkan pemantauan tepat parameter seperti kualiti air, tahap pH, dan kepekatan nutrien, mengoptimumkan keadaan untuk kesihatan tumbuhan dan ikan.

Bagaimana pertanian di Aztec yang memanfaatkan akuaponik.

Hasil daripada faedah ini, akuaponik telah mendapat populariti di seluruh dunia, terutamanya di kawasan bandar dan pinggir bandar. Ia menawarkan alternatif yang menjanjikan kepada pertanian tradisional dengan menangani cabaran kekurangan air, ketersediaan tanah, dan pengeluaran makanan yang mampan. Walaupun masih terdapat cabaran untuk diatasi, seperti kos pendahuluan yang tinggi dan kepakaran teknikal yang diperlukan, minat yang semakin meningkat dalam akuaponik menunjukkan potensinya sebagai teknik pertanian untuk masa hadapan.
 
Bagaimana sistem akuaponik berfungsi?
 
Sistem akuaponik beroperasi pada hubungan simbiotik antara ikan dan tumbuhan, di mana kedua-dua organisma mendapat manfaat daripada kehadiran satu sama lain. Berikut ialah pecahan cara akuaponik berfungsi:
 
1. Komponen ikan: Sistem akuaponik bermula dengan komponen ikan, biasanya terdiri daripada ikan air tawar seperti tilapia, trout atau ikan keli. Ikan disimpan di dalam tangki atau kolam, di mana ia menghasilkan sisa dalam bentuk perkumuhan yang kaya dengan ammonia (najis dan air kencing). Ammonia adalah toksik kepada ikan dalam kepekatan tinggi dan perlu dikeluarkan dari air.
 
2. Penapisan dan penukaran nutrien: Air dari tangki ikan diedarkan ke sistem penapisan, di mana zarah sisa pepejal dialihkan melalui penapisan mekanikal. Air yang ditapis kemudiannya melalui penapis biologi, yang mengandungi bakteria nitrifikasi. Bakteria ini menukarkan ammonia toksik kepada nitrit (NO2-) dan kemudian menjadi nitrat (NO3-). Nitrat adalah sejenis nitrogen yang boleh digunakan oleh tumbuhan sebagai nutrien.
 
3. Komponen tumbuhan: Air yang kaya dengan nutrien, yang mengandungi nitrat dan mineral terlarut lain, dihantar ke komponen tumbuhan di dalam sistem. Tumbuhan ditanam di tempat tumbuh, yang boleh diisi dengan medium tumbuh lengai seperti kerikil, pelet tanah liat atau sabut kelapa. Akar tumbuhan ditenggelami atau bersentuhan dengan air yang kaya dengan nutrien, membolehkan mereka mengambil nutrien yang diperlukan untuk pertumbuhan.
 
4. Pengambilan nutrien dan pembersihan air: Apabila tumbuhan menyerap nutrien yang ada, ia bertindak sebagai biofilter, mengeluarkan nitrat dan nutrien lain daripada air. Proses ini membersihkan air, menjadikannya selamat untuk dikembalikan ke tangki ikan. Tumbuhan menggunakan nutrien untuk pertumbuhan, dan dalam proses itu, mereka meningkatkan kualiti air untuk ikan.
 
5. Peredaran air: Air dikitar semula ke tangki ikan, melengkapkan kitaran. Peredaran air ini mengekalkan sistem kitaran tertutup, meminimumkan keperluan untuk input air tambahan. Untuk memastikan pengoksigenan yang betul untuk ikan, oksigen sering ditambah ke dalam tangki ikan melalui alat pengudaraan.
 
Tindak balas kimia dalam sistem akuaponik terutamanya melibatkan penukaran ammonia kepada nitrat melalui proses nitrifikasi. Proses ini melibatkan dua jenis utama bakteria nitrifikasi:
 
1. Nitrosomonas: Bakteria ini menukarkan ammonia (NH3) kepada nitrit (NO2-). Tindak balas boleh diwakili sebagai: 2NH3 + 3O2 → 2NO2- + 2H2O + 2H+.
 
2. Nitrobakter: Bakteria ini menukarkan lagi nitrit (NO2-) kepada nitrat (NO3-). Tindak balas boleh diwakili sebagai: 2NO2- + O2 → 2NO3-.
 
Kehadiran bakteria berfaedah ini adalah penting untuk mengekalkan sistem akuaponik yang stabil dan sihat. Bakteria menjajah sistem penapisan, terutamanya penapis biologi, di mana mereka melakukan penukaran penting ini.
 
Secara keseluruhannya, sistem akuaponik mewujudkan hubungan yang saling menguntungkan antara ikan dan tumbuhan. Ikan menyediakan nutrien yang diperlukan untuk pertumbuhan tumbuhan melalui sisanya, manakala tumbuhan bertindak sebagai sistem penapisan semula jadi, membersihkan air untuk ikan. Simbiosis ini menghasilkan teknik pertanian yang sangat cekap dan mampan yang meminimumkan sisa, menjimatkan air, dan menghasilkan kedua-dua ikan dan tumbuhan untuk dimakan.
 
Contoh ikan dan tumbuhan yang sesuai untuk sistem akuaponik.
 
Sistem akuaponik boleh menampung pelbagai jenis ikan dan spesies tumbuhan. Pilihan ikan dan tumbuhan bergantung kepada pelbagai faktor seperti iklim, saiz sistem, parameter air, dan permintaan pasaran. Berikut adalah beberapa contoh spesies ikan dan tumbuhan yang sesuai yang biasa digunakan dalam akuaponik:

Antara ikan-ikan yang sesuai untuk tujuan akuaponik.

1. Ikan:
 
- Tilapia: Tilapia adalah salah satu spesies ikan yang paling popular untuk akuaponik kerana kadar pertumbuhan yang cepat, ketahanan dan keupayaan untuk bertolak ansur dengan keadaan air yang berbeza-beza. Tilapia Nil (Oreochromis niloticus) dan tilapia Mozambique (Oreochromis mossambicus) biasa digunakan.
 
- Trout: Trout pelangi (Oncorhynchus mykiss) dan spesies trout lain sesuai untuk sistem akuaponik, terutamanya dalam keadaan air yang lebih sejuk. Mereka memerlukan air yang beroksigen dengan baik dan suhu yang lebih rendah berbanding beberapa spesies ikan lain.
 
- Ikan keli: Ikan keli saluran (Ictalurus punctatus) dan spesies ikan keli lain sangat sesuai untuk akuaponik. Mereka tahan lasak, mudah menyesuaikan diri, dan membesar dengan baik dalam pelbagai keadaan air.
 
- Perch: Jade perch (Scortum barcoo) dan silver perch (Bidyanus bidyanus) sesuai untuk sistem akuaponik. Mereka bertolak ansur dengan pelbagai suhu air dan mempunyai kadar pertumbuhan yang baik.
 
- Koi dan Ikan Emas: Koi (Cyprinus carpio) dan ikan emas (Carassius auratus) sering digunakan dalam sistem akuaponik hiasan. Walaupun ia biasanya tidak dibesarkan untuk dimakan, ia masih boleh menyumbang kepada kitaran nutrien dan memberikan daya tarikan estetik.

Antara tumbuh-tumbuhan yang sesuai untuk akuaponik.

2. Tumbuhan:
 
- Sayur-sayuran berdaun: Salad, bayam, kangkung, Swiss chard dan sayur-sayuran berdaun lain ialah pilihan popular untuk sistem akuaponik. Mereka mempunyai kadar pertumbuhan yang agak cepat dan boleh berkembang maju dalam air yang kaya dengan nutrien.
 
- Herba: Basil, pudina, ketumbar, pasli, dan herba lain boleh berjaya ditanam dalam akuaponik. Mereka menambah rasa dan kepelbagaian kepada hidangan masakan.
 
- Tomato: Varieti tomato tertentu, terutamanya jenis tertentu, boleh tumbuh subur dalam sistem akuaponik. Mereka memerlukan sokongan yang mencukupi untuk pokok anggur dan mendapat manfaat daripada pemangkasan dan trellising.
 
- Timun: Timun ialah tumbuhan merambat yang boleh ditanam secara menegak dalam akuaponik. Mereka menghasilkan hasil yang tinggi dan sangat sesuai untuk sistem yang lebih besar dengan ruang yang luas.
 
- Strawberi: Tumbuhan strawberi boleh ditanam dalam akuaponik, menghasilkan buah-buahan yang berperisa. Mereka biasanya ditanam di menara menegak atau bakul gantung.
 
- Lada: Lada benggala, lada cili dan jenis lada lain boleh berjaya ditanam dalam akuaponik. Mereka memerlukan keadaan yang lebih panas dan mendapat manfaat daripada pencahayaan tambahan dalam iklim yang lebih sejuk.
 
Ini hanyalah beberapa contoh, dan terdapat banyak spesies ikan dan tumbuhan lain yang boleh disesuaikan dengan sistem akuaponik. Adalah penting untuk mempertimbangkan keperluan khusus setiap spesies dan memadankannya dengan keadaan dan keupayaan persediaan akuaponik anda.
 
Nisbah komponen di dalam sistem akuaponik dan pemeriksaan kualiti.
 
Nisbah ikan, air dan tumbuhan dalam sistem akuaponik boleh berbeza-beza bergantung pada beberapa faktor, termasuk jenis ikan, ketumpatan tumbuhan yang dikehendaki dan saiz dan reka bentuk sistem. Mencapai sistem akuaponik yang seimbang melibatkan mengekalkan tahap nutrien, pengoksigenan dan kualiti air yang betul. Berikut adalah beberapa garis panduan umum:
 
1. Nisbah Ikan kepada Air: Nisbah yang biasa disyorkan ialah mempunyai sekitar 20 liter (5 gelen) air bagi setiap 1 kilogram (2.2 paun) ikan dewasa. Walau bagaimanapun, nisbah ini boleh berbeza-beza bergantung kepada spesies ikan dan keperluan khusus mereka. Sesetengah ikan mungkin memerlukan lebih banyak air bagi setiap unit berat kerana kadar metabolisme yang lebih tinggi atau pengeluaran sisa. Adalah penting untuk mempertimbangkan faktor seperti saiz ikan, kadar pertumbuhan dan keperluan oksigen semasa menentukan nisbah ikan kepada air.
 
2. Nisbah Ikan Kepada Tumbuhan: Nisbah ikan kepada tumbuhan selalunya dikira berdasarkan kadar pengeluaran dan pengambilan nutrien. Garis panduan biasa adalah untuk menyasarkan kepadatan stok 0.25 hingga 1 kilogram (0.55 hingga 2.2 paun) ikan bagi setiap meter persegi (10.76 kaki persegi) kawasan tumbuh-tumbuhan. Nisbah ini memastikan bahawa terdapat cukup nutrien yang dihasilkan oleh ikan untuk menyokong pertumbuhan tumbuhan tanpa membebankan sistem.
 
3. Ketumpatan Tumbuhan: Ketumpatan tumbuhan bergantung kepada jenis tumbuhan dan tabiat pertumbuhannya. Sayur-sayuran dan herba berdaun boleh ditanam pada ketumpatan yang lebih tinggi berbanding dengan tumbuhan berbuah yang lebih besar seperti tomato atau timun. Mulakan dengan kepadatan penanaman yang sederhana dan pantau pertumbuhan dan kesihatan tumbuhan. Laraskan ketumpatan tumbuhan berdasarkan pengambilan nutrien mereka dan prestasi keseluruhan sistem.

Hanya bahagian akar tumbuhan perlu menyentuh air untuk mendapatkan nutrient daripada air di dalam sistem akuaponik.

Memantau kualiti sistem akuaponik adalah penting untuk mengekalkan persekitaran yang seimbang dan sihat. Berikut ialah beberapa parameter utama untuk dipantau:
 
1. Kualiti Air: Sentiasa mengukur parameter seperti pH, ammonia, nitrit, nitrat, oksigen terlarut dan suhu. Parameter ini menunjukkan kualiti air keseluruhan dan memberikan pandangan tentang kitaran nutrien sistem dan kesihatan ikan.
 
2. Kesihatan Tumbuhan: Perhatikan tumbuhan untuk tanda-tanda kekurangan nutrien, perosak, atau penyakit. Pantau kadar pertumbuhan, warna daun, dan daya hidup keseluruhannya. Atasi sebarang isu dengan segera untuk mengekalkan kesihatan tumbuhan yang optimum.
 
3. Kesihatan Ikan: Selalu perhatikan ikan untuk sebarang tanda tekanan, penyakit, atau tingkah laku yang tidak normal. Pantau selera makan, pertumbuhan, dan keadaan keseluruhan mereka. Mengekalkan parameter air yang sesuai dan menangani sebarang isu yang timbul, seperti kualiti air yang lemah atau pengoksigenan yang tidak mencukupi.

Sistem akuaponik boleh dikendalikan dengan sistem yang ringkas atau menggunakan automasi untuk memudahkan pengurusan.

4. Tahap Nutrien: Ukur kepekatan nutrien dalam air, terutamanya ammonia, nitrit dan nitrat. Pastikan ia berada dalam julat yang boleh diterima untuk kedua-dua ikan dan tumbuhan. Laraskan kadar pemakanan dan kepadatan stok ikan dengan sewajarnya untuk mengekalkan tahap nutrien yang seimbang.
 
5. Prestasi Sistem: Pantau prestasi keseluruhan sistem, termasuk peredaran air, kecekapan penapisan dan pengoksigenan. Periksa sebarang penyumbatan atau kerosakan pada komponen sistem dan buat pelarasan atau pembaikan yang diperlukan.
 
Pemantauan tetap boleh dilakukan menggunakan kit ujian, probe dan penderia khusus untuk setiap parameter. Menyimpan rekod terperinci ukuran dan pemerhatian akan membantu mengenal pasti arah aliran dan membolehkan pelarasan proaktif untuk mengekalkan keseimbangan sistem.
 
Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa garis panduan dan parameter pemantauan ini boleh berbeza-beza berdasarkan keperluan khusus ikan dan tumbuhan yang anda pilih, serta keadaan persekitaran setempat. Berunding dengan pengamal atau pakar akuaponik yang berpengalaman boleh memberikan pandangan dan panduan berharga yang disesuaikan dengan persediaan khusus anda.
 
Penambahbaikan kepada sistem akuaponik.

Sistem akuaponik juga boleh dibina secara menegak.

Kesimpulannya, mereka bentuk sistem akuaponik yang berjaya melibatkan pertimbangan teliti beberapa faktor, termasuk pemilihan ikan, pilihan tumbuhan, keseimbangan nutrien, pengurusan air, dan pemantauan sistem. Dengan mengekalkan ekosistem yang seimbang di mana ikan dan tumbuhan berkembang maju, akuaponik menawarkan kaedah pengeluaran makanan yang mampan dan cekap.
 
Untuk menambah baik sistem akuaponik pada masa hadapan, beberapa bidang boleh ditumpukan kepada:
 
1. Penyelidikan dan Pembangunan: Penyelidikan berterusan adalah penting untuk memperhalusi dan mengoptimumkan teknik akuaponik. Ini termasuk mengkaji keperluan nutrien khusus bagi spesies ikan dan tumbuhan yang berbeza, meneroka kaedah alternatif penapisan air dan pengurusan nutrien, dan menyiasat penyepaduan teknologi baharu untuk pemantauan dan automasi.
 
2. Integrasi Amalan Akuakultur dan Hortikultur: Menggabungkan amalan terbaik daripada kedua-dua industri akuakultur dan hortikultur boleh membawa kepada kemajuan dalam akuaponik. Ini melibatkan memanfaatkan pengetahuan akuakultur untuk penternakan ikan dan pengurusan penyakit dan mengamalkan amalan hortikultur yang inovatif untuk mengoptimumkan pertumbuhan tumbuhan dan pengambilan nutrien.
 
3. Penskalaan Sistem dan Daya Maju Komersial: Penskalaan sistem akuaponik untuk pengeluaran komersial adalah bidang yang semakin diminati. Mereka bentuk sistem berskala lebih besar yang boleh berdaya maju dari segi ekonomi dan memenuhi permintaan pasaran memerlukan menangani cabaran logistik, membangunkan teknik pengeluaran dan penuaian yang cekap, dan mewujudkan rangkaian pengedaran yang berkesan.

Sistem akuaponik yang merangkumi sistem tertutup dan terbuka.

4. Kepelbagaian Tanaman: Memperluaskan julat tanaman yang sesuai untuk akuaponik boleh meningkatkan fleksibiliti dan potensi pasaran sistem ini. Menyelidik dan menguji spesies tumbuhan yang berbeza, termasuk tumbuhan berbuah dan tanaman khusus, boleh meluaskan penawaran produk dan menarik kepada pangkalan pengguna yang lebih luas.
 
5. Pendidikan dan Latihan: Menyediakan program pendidikan dan latihan yang komprehensif mengenai akuaponik boleh membantu membangunkan tenaga kerja mahir dan memperkasakan individu untuk menerima pakai teknik pertanian lestari ini. Mengintegrasikan akuaponik ke dalam kurikulum sekolah dan menawarkan peluang latihan profesional boleh memupuk perkongsian pengetahuan dan menggalakkan penggunaan yang lebih meluas.
 
6. Kemampanan dan Kesan Alam Sekitar: Meningkatkan kemampanan sistem akuaponik secara berterusan adalah penting. Meneroka kaedah untuk mengurangkan penggunaan tenaga, meminimumkan penggunaan air dan mengoptimumkan kecekapan sumber boleh meningkatkan lagi faedah alam sekitar akuaponik.
 
Dengan menangani bidang penambahbaikan ini, akuaponik mempunyai potensi untuk menjadi kaedah arus perdana pengeluaran makanan pada masa hadapan. Keupayaannya untuk mengintegrasikan penanaman ikan dan tumbuhan, memulihara sumber, dan menyediakan hasil tanaman tempatan yang segar menjadikannya penyelesaian yang menjanjikan untuk pertanian mampan dan keselamatan makanan.
 
Kesimpulannya, akuaponik adalah teknik pertanian yang inovatif dan mampan yang menggabungkan akuakultur dan hidroponik. Ia telah mendapat populariti selama bertahun-tahun kerana kecekapan sumbernya, keupayaan pengeluaran sepanjang tahun, dan pilihan tanaman yang pelbagai. Dengan mewujudkan hubungan simbiotik antara ikan dan tumbuhan, akuaponik meminimumkan sisa, menjimatkan air dan mengurangkan kesan alam sekitar. Walaupun terdapat pertimbangan seperti nisbah ikan-ke-air dan ikan-ke-tumbuhan, dan parameter pemantauan untuk kesihatan air dan sistem, akuaponik menawarkan penyelesaian yang menjanjikan untuk pertanian masa depan. Dengan penyelidikan dan pembangunan yang berterusan, penyepaduan amalan terbaik, penskalaan untuk daya maju komersial, dan tumpuan pada kemampanan, akuaponik berpotensi merevolusikan pengeluaran makanan dan menyumbang kepada sistem pertanian yang lebih mampan dan berdaya tahan.