Đến một lúc nào đó, chúng ta nên mong đợi máy móc sẽ chiếm quyền kiểm soát.

– ALAN TURING

Tôi sẽ rất ngạc nhiên nếu có điều gì xa xôi như thế xảy ra trong một hoặc hai trăm năm tới.

– DOUGLAS HOFSTADTER

Đó là năm 2084. Người công nhân xây dựng bình thường Arnold Schwarzenegger cứ bị ám ảnh với những giấc mơ lặp đi lặp lại về Sao Hỏa. Ông quyết định mình phải đến tận hành tinh đó để tìm hiểu nguồn gốc của những giấc mộng này. Trên Sao Hỏa, ông thấy những đại đô thị hối hả, những tòa nhà vòm kính lấp lánh và những công trường khai thác mỏ rộng lớn. Một hạ tầng phức tạp gồm các đường ống, dây cáp và máy phát cung cấp năng lượng và oxy đến cho hàng ngàn dân định cư.

Bộ phim Total Recall (Truy tìm ký ức) cho chúng ta thấy viễn cảnh hấp dẫn của một thành phố tương lai trên Sao Hỏa: hào nhoáng, sạch sẽ, thời thượng. Tuy vậy, có một vấn đề nhỏ. Những thành phố tưởng tượng trên Sao Hỏa này được Hollywood dàn dựng tuyệt đẹp, nhưng trong thực tế, nếu xây dựng chúng với công nghệ hiện tại thì chi phí sẽ vượt qua ngân sách cho bất cứ nhiệm vụ NASA nào. Nên nhớ rằng ban đầu, từng chiếc búa, từng tờ giấy và từng chiếc kẹp giấy đều phải được vận chuyển lên Sao Hỏa, cách Trái Đất hàng chục triệu kilômét. Và nếu vượt ra khỏi Hệ Mặt Trời để đến những ngôi sao láng giềng, nơi mà việc liên lạc ngay tức khắc với Trái Đất là bất khả thi, thì vấn đề còn nhân lên gấp bội. Thay vì dựa vào hàng tiếp tế từ Trái Đất, ta phải nghĩ ra cách khác để phát triển sự hiện diện trong vũ trụ nhưng không làm sụp đổ ngân khố quốc gia.

Câu trả lời có thể nằm ở việc vận dụng làn sóng công nghệ thứ tư. Công nghệ nano và trí tuệ nhân tạo (AI) có thể sẽ thay đổi mạnh mẽ luật chơi.

Cuối thế kỷ 21, những tiến bộ trong công nghệ nano sẽ cho phép ta sản xuất số lượng lớn graphene và ống nano cacbon - những vật liệu siêu nhẹ sẽ tạo ra cách mạng trong ngành xây dựng. Graphene là một mạng phân tử gồm nhiều nguyên tử cacbon gắn kết chặt chẽ với nhau, tạo thành một tấm phẳng cực mỏng, cực bền. Graphene gần như trong suốt và có trọng lượng gần như bằng không, nhưng khoa học chưa biết đến vật liệu nào bền hơn nó - nó cứng hơn thép 200 lần và thậm chí cứng hơn cả kim cương. Trên lý thuyết, bạn có thể đặt con voi đứng trên một chiếc bút chì, rồi đặt đầu bút chì lên tấm graphene mà không hề làm tổn hại đến tấm graphene đó. Ngoài ra, graphene còn dẫn điện. Các nhà khoa học hiện đã chế tạo được linh kiện bán dẫn kích cỡ phân tử trên tấm graphene. Máy tính trong tương lai có lẽ sẽ được làm từ loại vật liệu này.

Ống nano cacbon là những tấm graphene cuộn lại thành ống dài. Chúng gần như không thể bị phá hỏng và trong suốt đến vô hình. Nếu dây văng của cầu Brooklyn làm bằng ống nano cacbon, cây cầu trồng sẽ như đang bồng bềnh giữa không trung.

Nếu quả thực graphene và ống nano cacbon thần kỳ như vậy thì tại sao ta chưa dùng chúng để xây nhà cửa, cầu đường và đường cao tốc? Là vì hiện tại việc tạo ra lượng lớn graphene tinh khiết vẫn còn vô cùng khó khăn. Chỉ một chút xíu tạp chất hoặc khiếm khuyết ở cấp độ phân tử cũng phá hỏng những tính chất vật lý thần kỳ của graphene. Rất khó để tạo ra tấm graphene có kích thước lớn hơn con tem thư.

Nhưng các nhà hóa học hy vọng trong thế kỷ tới, graphene sẽ có thể được sản xuất hàng loạt, nhờ vậy, chi phí xây dựng hạ tầng ngoài không gian sẽ giảm đáng kể. Do graphene cực nhẹ, ta có thể vận chuyển chúng đến các địa điểm vũ trụ xa xôi một cách hiệu quả, thậm chí có thể chế tạo tại chỗ ở hành tinh khác. Các thành phố được xây dựng hoàn toàn bằng loại chất liệu từ cacbon này sẽ mọc lên trên sa mạc Sao Hỏa. Các tòa nhà đều trong suốt một phần. Trang phục vũ trụ sẽ trở nên siêu mỏng và bó sát. Ô tô sẽ cực kỳ tiết kiệm năng lượng do có trọng lượng cực thấp. Toàn bộ ngành kiến trúc sẽ thay đổi với sự xuất hiện của công nghệ nano.

Nhưng dù có những tiến bộ như thế thì ai sẽ lo thực hiện những công việc nặng nhọc và bụi bặm để xây dựng khu định cư trên Sao Hỏa, khai thác vành đai tiểu hành tinh, hay lập căn cứ trên Titan và các ngoại hành tinh? Trí tuệ nhân tạo có thể mang đến giải pháp.