Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana otak Anda bisa mengingat resep masakan favorit setelah mencobanya sekali, atau tiba-tiba mahir bermain gitar setelah berlatih selama seminggu? Selama ini, ilmu saraf berpegang pada prinsip sederhana: “neurons that fire together, wire together.” Namun, penelitian terbaru dari Stanford University membuktikan bahwa proses belajar otak jauh lebih kompleks dan cerdas dari yang kita duga.

Hebbian Learning: Teori Lama yang Tak Lagi Cukup

Selama 70 tahun terakhir, dunia neurosains mengandalkan konsep Hebbian learning yang dicetuskan Donald Hebb pada 1949. Prinsip ini menyatakan bahwa koneksi antar neuron menguat ketika mereka aktif secara bersamaan. Analoginya seperti jalan setapak yang semakin lebar karena sering dilalui. Teori ini menjadi dasar pemahaman kita tentang memori, pembelajaran, bahkan perkembangan kecerdasan buatan modern.

Tapi tim Stanford menemukan fakta mengejutkan. Dengan menggunakan biosensor bercahaya pada tikus, mereka mengamati perilaku sinapsis (sambungan antarneuron) saat hewan tersebut belajar tugas sederhana. Hasilnya? Tidak semua sinapsis mengikuti aturan Hebbian. Beberapa justru berubah secara independen, bahkan cabang berbeda dari neuron yang sama menggunakan strategi pembelajaran berlainan secara simultan.

Implikasi Besar untuk Kesehatan Mental dan Teknologi

Penemuan ini bukan sekadar teori akademis. Dr. Lisa Giocomo, salah satu peneliti utama, menjelaskan: “Gangguan seperti depresi mungkin terjadi ketika koneksi kunci melemah dengan pola yang tidak kita pahami sebelumnya.” Dengan memetakan berbagai “aturan belajar” di tingkat sinapsis, ilmuwan bisa mengembangkan terapi lebih tepat sasaran untuk kondisi neurologis.

Bidang kecerdasan buatan juga akan terpengaruh. Sistem neural network saat ini umumnya menggunakan satu aturan pembelajaran untuk semua koneksi. Padahal otak nyata bekerja dengan multi-strategi yang jauh lebih fleksibel. “Ini seperti menemukan bahwa processor smartphone ternyata punya 10 core dengan arsitektur berbeda, bukan 8 core identik seperti yang dikatalogkan,” tambah Giocomo.

Masa Depan Riset Otak: Pertanyaan Baru yang Menggoda

Studi ini membuka lebih banyak pertanyaan daripada jawaban. Mengapa beberapa sinapsis memilih aturan tertentu? Apakah ini menjelaskan mengapa beberapa orang lebih cepat belajar musik sementara yang lain jago matematika? Bagaimana proses ini berkembang seiring penuaan?

Yang jelas, temuan ini mengubah paradigma neurosains secara fundamental. Seperti prosesor MediaTek Helio P90 yang mengoptimalkan tugas berbeda dengan core berbeda, otak kita ternyata telah melakukannya selama ribuan tahun. Pertanyaannya sekarang: seberapa jauh lagi kita bisa menggali misteri organ paling kompleks di alam semesta ini?

Bayangkan jika limbah beracun dari pembangkit listrik tenaga batu bara bisa disulap menjadi bahan bangunan yang kuat sekaligus ramah lingkungan. Itulah yang berhasil dilakukan oleh perusahaan AS, PHNX Materials, dengan mengubah abu batu bara menjadi semen berkualitas tinggi yang mampu mengurangi emisi karbon dioksida hingga 30%.

Dari Limbah Beracun Menjadi Solusi Konstruksi

PHNX Materials, startup cleantech asal California, telah mengembangkan metode revolusioner untuk memproses fly ash – limbah beracun dari pembakaran batu bara – menjadi bahan yang layak digunakan dalam konstruksi. Krish Mehta, CEO PHNX Materials, menjelaskan bahwa setiap kilogram semen yang diproduksi melepaskan sekitar satu kilogram CO₂ ke atmosfer. “Dengan teknologi kami, abu ini bisa menggantikan hingga 30% semen dalam campuran beton,” ujarnya.

Industri semen menyumbang sekitar 8% emisi CO₂ global, menjadikannya salah satu kontributor utama perubahan iklim. Proses produksi semen tidak hanya membutuhkan energi tinggi tetapi juga melibatkan reaksi kimia yang melepaskan karbon dioksida dalam jumlah besar.

Teknologi Pemurnian yang Inovatif

Sistem PHNX Materials secara khusus menargetkan sulfur dan karbon – dua pengotor utama dalam fly ash yang membuatnya tidak layak digunakan dalam konstruksi. Dengan menghilangkan kontaminan ini, perusahaan tidak hanya memurnikan abu untuk digunakan dalam beton tetapi juga menghasilkan produk sampingan yang bernilai seperti sulfur untuk pupuk dan aluminium untuk manufaktur.

Jorge Osio-Norgaard, CTO PHNX Materials, menekankan pentingnya daya tahan infrastruktur: “Ketika Anda membangun jalan raya atau jembatan senilai miliaran dolar, Anda ingin itu bertahan 100 tahun ke depan. Fly ash membantu mencapai tujuan itu.”

Mengatasi Kelangkaan Fly Ash

Seiring dengan penutupan pembangkit listrik tenaga batu bara di AS – 21 di antaranya dalam dua dekade terakhir – pasokan fly ash semakin menipis. Batu bara yang dulu menghasilkan lebih dari setengah listrik Amerika kini hanya menyumbang sekitar 15% dari jaringan listrik nasional.

Kelangkaan ini memaksa produsen beton mengurangi kandungan fly ash hingga sekitar 8%, menggantinya dengan lebih banyak semen yang lebih mahal dan lebih berpolusi. Perubahan ini tidak hanya mengurangi kekuatan dan daya tahan beton tetapi juga meningkatkan emisi karbonnya.

Memanfaatkan Limbah yang Terabaikan

PHNX Materials berencana memanfaatkan sekitar 843 tempat pembuangan fly ash di seluruh AS, mengubah apa yang dulunya menjadi beban lingkungan menjadi solusi iklim. Perusahaan akan menjual abu yang telah dimurnikan kepada produsen beton dan menjual elemen yang diekstraksi ke industri lain.

“Membuka pasokan tersembunyi ini adalah cara tercepat dan paling scalable untuk mendekarbonisasi beton,” tegas Mehta. Startup ini baru saja mengamankan pendanaan seed senilai $2,5 juta yang dipimpin oleh perusahaan investasi tahap awal yang dikenal mendukung startup berbasis sains dan berfokus pada iklim.

Teknologi PHNX Materials sebenarnya melanjutkan tradisi kuno. Bangsa Romawi sudah menggunakan abu vulkanik (pozzolana) dalam beton mereka ribuan tahun yang lalu. Di era modern, departemen transportasi AS telah lama menggunakan fly ash untuk meningkatkan daya tahan proyek infrastruktur.

Di California misalnya, Caltrans mewajibkan setidaknya 25% fly ash dalam campuran betonnya. Fly ash membantu mencegah reaksi kimia merusak yang dapat menyebabkan beton mengembang dan retak – faktor kritis untuk infrastruktur yang diharapkan bertahan puluhan tahun.

Bayangkan menikmati steak medium-rare yang tumbuh dari sel tunggal di stasiun luar angkasa. Bukan lagi khayalan, melainkan langkah nyata yang sedang diupayakan Badan Antariksa Eropa (ESA). Dengan biaya makan astronot mencapai $27.000 per hari, solusi revolusioner ini bisa mengubah masa depan eksplorasi antariksa.

Proyek ambisius ini dipimpin oleh tim dari Imperial College London dan perusahaan Frontier Space. Mereka mengembangkan bioreaktor yang mampu menumbuhkan makanan dari “energi murni”, seperti dikatakan Dr. Aqeel Shamsul, CEO Frontier Space. Teknologi ini mirip dengan fermentasi bir, tetapi dengan hasil yang jauh lebih kompleks: protein, lemak, karbohidrat, bahkan makanan utuh seperti steak dan kentang.

Bioreaktor: Pabrik Makanan Masa Depan

Bioreaktor yang dikembangkan menggunakan teknik precision fermentation, di mana gen tertentu dimasukkan ke ragi untuk menghasilkan nutrisi tambahan. Meski hasilnya masih berupa “bubur merah”, teknologi ini berpotensi menciptakan beragam jenis makanan. Tantangannya? Membuatnya bekerja di lingkungan mikrogravitasi.

Sebuah satelit kecil berisi mini-lab telah diluncurkan menggunakan roket SpaceX Falcon 9. Setelah tiga jam mengorbit, satelit ini akan mendarat di lepas pantai Portugal untuk dianalisis. Jika berhasil, pabrik makanan luar angkasa pertama bisa beroperasi tahun depan.

Makanan Luar Angkasa: Dari Bubur hingga Masakan Restoran

Jakub Radzikowski, ahli masak dari Imperial College, mengklaim teknologi ini suatu hari nanti bisa menghasilkan “berbagai jenis masakan di luar angkasa”. Saat ini, makanan astronot masih berupa makanan beku-kering yang diseduh dengan air panas. Dengan bioreaktor, mereka bisa mendapatkan nutrisi segar tanpa bergantung pada pasokan dari Bumi.

Proyek ini bukan hanya tentang menghemat biaya. Ini adalah langkah penting untuk memungkinkan kehidupan manusia di Bulan atau Mars. “Impian kami adalah memiliki pabrik di orbit dan di Bulan,” kata Dr. Shamsul. Visi ini selaras dengan ambisi ESA untuk membangun infrastruktur pendukung kolonisasi antariksa.

Meski terdengar seperti fiksi ilmiah, teknologi serupa sudah mulai digunakan di Bumi. Lab-grown chicken telah dijual di supermarket AS dan Singapura. Jika berhasil di luar angkasa, ini akan menjadi terobosan besar dalam sejarah manusia sebagai spesies multi-planet.

Bayangkan panel surya yang tidak hanya menangkap sinar matahari, tetapi mengubahnya menjadi energi dengan efisiensi hampir 70%—sebuah angka yang sebelumnya dianggap mustahil untuk material organik. Inilah terobosan terbaru dari China yang mengguncang dunia energi terbarukan.

Tim peneliti gabungan dari Nanchang University, Soochow University, dan Nanjing University berhasil menciptakan cocrystal photothermal bernama coronene-Br2NDA (CBC). Material ini mampu mencapai suhu 86°C dalam hitungan detik di bawah paparan sinar inframerah, dengan efisiensi konversi panas mencapai 67,2%—rekor tertinggi untuk material organik.

Teknologi ini tidak hanya menjanjikan revolusi di bidang energi bersih, tetapi juga membuka pintu untuk aplikasi wearable electronics hingga sistem komunikasi berbasis cahaya. Bagaimana China berhasil menciptakan lompatan besar ini?

Kinerja Luar Biasa: Dari Lab ke Dunia Nyata

Ketika diuji pada thermoelectric generator, lapisan CBC menghasilkan tegangan 209 mV—melonjak 375% dibandingkan generator tanpa coating. “Ini seperti menemukan bahan bakar jet untuk panel surya,” ujar Sheng Zhuo, peneliti utama dari Nanjing University.

Analisis XRD, SAED, dan FT-IR mengungkap interaksi transfer muatan yang kuat antara komponen coronene dan Br2NDA. Hasilnya? Material yang menyerap cahaya dari spektrum 350–1100 nm dengan hampir tidak ada emisi fotoluminesensi—indikasi efisiensi energi yang nyaris sempurna.

Aplikasi Masa Depan: Lebih dari Sekadar Listrik

Tim peneliti membuktikan CBC bisa menjadi “tinta photothermal” untuk resin transparan. Dalam demonstrasi komunikasi cahaya, mereka berhasil mengirim kode Morse melalui modulasi sinar laser—membuka potensi untuk:

• Sistem enkripsi wearable
• Transmisi data nirkontak
• Elektronik adaptif untuk lingkungan ekstrem

Dengan China semakin agresif dalam pengembangan drone tenaga surya dan jaringan satelit, teknologi CBC bisa menjadi game-changer dalam perlombaan teknologi hijau global.

Yang paling menarik? Proses sintesis CBC yang sederhana dan skalabel membuatnya siap untuk produksi massal. Dalam lima tahun ke depan, kita mungkin akan melihat atap rumah hingga pakaian pintar bertenaga cocrystal revolusioner ini.