Peran MIPA dalam Inovasi dan Teknologi

Tangerang,11/12/2024. Terjadinya perubahan peradaban manusia didukung oleh banyak faktor. Salah satu diantaranya adalah peran inovasi dalam berbagai bidang yang memanfaatkan kemajuan teknologi. Rumpun ilmu Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam (MIPA) berkontribusi menyumbangkan inovasi dan teknologi ini baik dalam bidang pangan, kesehatan, pertanian, peternakan, seni, sosial, lingkungan, antariksa dan energi.

Definisi Inovasi dan Teknologi di MIPA

Inovasi dan teknologi dalam bidang MIPA meliputi pengembangan alat, metode, dan aplikasi baru yang lahir dari riset MIPA untuk memecahkan permasalahan ilmiah, lingkungan, hingga sosial.

Relevansi MIPA dalam Era Digital

Kolaborasi MIPA dengan teknologi digital seperti big data, kecerdasan buatan/ Artificial intelligence (AI) dan bioteknologi menjadi pendorong transformasi di berbagai sektor.

Perkembangan Terkini di Bidang MIPA

1. Matematika dan Data Science berupa Penerapan analitik prediktif untuk memodelkan perubahan iklim dan Algoritma kecerdasan buatan untuk optimalisasi pengelolaan sumber daya alam.

2. Fisika dan teknologi material berupa superkonduktor suhu tinggi untuk transportasi hemat energi dan material metamaterial untuk optik dan telekomunikasi.

3. Kimia dan nanoteknologi berupa katalis nano untuk pengembangan energi hijau seperti hidrogen dan polimer cerdas untuk aplikasi medis (drug delivery).

4. Biologi dan bioteknologi berupa CRISPR-Cas9 dalam pengeditan genetik tanaman tahan iklim ekstrem dan sensor biologis berbasis DNA untuk mendeteksi penyakit lebih dini.

Peluang dan Tantangan

Peluang :

1. Meningkatkan efisiensi proses industri.

2. Menciptakan solusi untuk perubahan iklim.

3. Mendukung keberlanjutan lingkungan.

Tantangan :

1. Kesenjangan akses teknologi di berbagai wilayah.

2. Etika dan keamanan dalam aplikasi teknologi baru (misalnya bioteknologi).

3. Biaya penelitian dan penerapan inovasi yang masih tinggi.

Inovasi-inovasi Inspiratif

1. "Accidental Discovery" Penicillin oleh Alexander Fleming pada tahun 1928. Alexander Fleming menemukan antibiotik pertama, penicillin, secara tidak sengaja. Ia memperhatikan bahwa jamur Penicillium notatum mampu membunuh bakteri di cawan petri yang ia biarkan terbuka. Penemuan ini menyelamatkan jutaan nyawa dan memulai era antibiotik modern.

2. Peran Matematikawan dibalik penyelamatan misi Apollo 13. Ketika misi Apollo 13 mengalami kerusakan pada tangki oksigen, para insinyur dan matematikawan di bumi harus memecahkan masalah dalam waktu singkat. Mereka menggunakan prinsip-prinsip fisika dan matematika untuk merancang solusi darurat yang memungkinkan astronot kembali dengan selamat.

3. Kisah Marie Curie yang menjadi pelopor Ilmu Radiasi. Curie adalah ilmuwan wanita pertama yang meraih dua penghargaan Nobel di bidang fisika dan kimia yang menemukan elemen radioaktif seperti polonium dan radium. Karyanya menjadi dasar untuk pengembangan teknologi seperti radioterapi untuk pengobatan kanker.

4. Kisah penemuan CRISPR-Cas9 merupakan revolusi bioteknologi oleh Jennifer Doudna dan Emmanuelle Charpentier. Kedua ilmuwan ini berasal dari latar belakang berbeda. Mereka berhasil menemukan teknologi pengeditan gen CRISPR-Cas9 pada tahun 2012 yang terinspirasi dari mekanisme pertahanan bakteri terhadap virus. Dengan CRISPR-Cas9, ilmuwan kini dapat "mengedit" gen dengan presisi tinggi dan menjadi pembuka jalan untuk menyembuhkan penyakit genetik, membuat tanaman tahan hama serta mengembangkan terapi kanker personalisasi.

5. Greta Thunberg dengan Inovasi Sains untuk Perubahan Iklim. Gerakan Greta Thunberg menunjukkan bagaimana literasi sains dapat menggerakkan aksi global. Teknologi berbasis sains seperti panel surya, turbin angin, dan material nano untuk energi hijau menjadi solusi nyata untuk mengurangi jejak karbon.

6. Eksperimen mikro jaringan oleh Louis Pasteur. Pasteur menemukan bahwa memanaskan susu (pasteurisasi) dapat membunuh mikroba berbahaya, meningkatkan keamanan pangan. Prinsip ini berasal dari pengamatannya terhadap mikroorganisme kecil. Pasteur berhasil menunjukkan pentingnya pendekatan sains dasar dalam memecahkan masalah sehari-hari.

7. Kisah Perseverance di Mars dengan Menggabungkan Teknologi dan Ilmu Rover Perseverance milik NASA sehingga berhasil mendarat di Mars pada 2021. Dengan menggunakan prinsip fisika, matematika, dan teknologi, rover ini mengeksplorasi kemungkinan adanya kehidupan mikroba di Mars. Inovasi yang menarik adalah MOXIE yaitu alat untuk mengubah karbon dioksida yang tersedia melimpah di atmosfer Mars menjadi oksigen.

8. Penemuan kultivar buah melon yang disebut Hand Melon atau dinamai HIKAPEL oleh inventornya yaitu Prof. Dr., Budi Setiadi Daryono., M.Agr.Sc, dekan Fakultas Biologi UGM pada tahun 2012. Melon ini merupakan hasil riset jenis melon Melodi Gama 1, 2, dan 3 serta melon GMB dan Tacapa selama 25 tahun. Melon ini bernilai ekonomi tinggi dengan harga jual 35 ribu per kilogram dengan ukuran buah relatif kecil yakni 300-800 gram per buah. Meski memiliki ukuran relatif kecil, melon ini tetap miliki rasa melon pada umumnya dan memiliki aroma harum. Rasanya tetap manis dengan daging buahnya berwarna oranye, berbeda dengan melon pada umumnya yang berwarna hijau. Kandungan betakaroten, aktioksidan, vitamin C dan mineral lainnya cukup tinggi serta memiliki masa tanam yang relatif lebih cepat dibandingkan melon pada umumnya yakni 60 hari. Sementara tanaman melon pada umumnya memiliki masa tanam 90 hari. Uniknya penemuan ini terinspirasi dari keluhan para ibu yang menghendaki melon berukuran lebih kecil sehingga praktis untuk dikonsumsi dan mudah dibawa.

9. Dalam penelitiannya, Hestia Hairima (Farmasi UGM, 2024) berhasil menemukan bahwa nanopartikel polimer Poly-caprolactone (PCL) mampu membawa gen rE masuk kedalam sel dan PCL menjadi nanomaterial potensial untuk agen penghantaran DNA pada pengembangan vaksin DNA dengue. Inovasi ini penting sebab virus dengue (DENV) merupakan ancaman kesehatan global yang menyebabkan sekitar setengah dari populasi dunia berisiko terinfeksi, terutama di daerah tropis dan subtropis. Virus dengue (DENV) merupakan virus multiserotipe dimana belum ada obat yang mencakup keseluruhan serotipe DENV.

10. Penemuan teknologi yang diinspirasi oleh tanaman kaktus. Kaktus mampu beradaptasi dengan baik di lingkungan gurun yang ekstrim berkat keajaiban sel penjaga pada stomata. Sel ini dapat mendeteksi cahaya dimana saat terkena cahaya matahari stomata akan menutup sehingga air di dalam tubuh kaktus tidak menguap. Sistem deteksi cahaya pada stomata kaktus kemudian diaplikasikan oleh para ilmuan menjadi sensor cahaya yang dapat mendeteksi keberadaan cahaya. Contoh aplikasinya adalah lampu yang dapat menyala otomatis saat gelap dan mati saat terang. Sensor seperti ini sangat diperlukan karena penggunaan sensor cahaya pada lampu dapat menghemat energi listrik.

Pesan Inspiratif Penerapan MIPA dalam Inovasi dan Teknologi

Dari berbagai inovasi inspiratif tersebut, dapat ditangkap pesan yang terkandung di dalamnya yaitu:

1. Penemuan besar seringkali datang dari observasi sederhana dan rasa ingin tahu yang mendalam.

2. Matematika dan fisika bukan sekadar teori, tetapi alat penyelamat nyawa yang nyata.

3. Penemuan pengeditan gen mengajarkan pentingnya kolaborasi multidisiplin.

4. Alam menjadi sumber inspirasi inovasi.

5. Dedikasi dan semangat pantang menyerah dapat membuka pintu inovasi besar, bahkan dalam kondisi penuh tantangan.

6. Gabungan MIPA dapat membuka kemungkinan untuk menjelajahi dan menghuni planet lain.

Kesimpulan

Inovasi dan teknologi terlahir dari proses penelitian ilmiah yang panjang namun terkadang justru  terinspirasi oleh hal-hal sederhana yang dapat merubah peradaban manusaia ke arah yang lebih baik . Dengan kecakapan generasi sekarang maka generasi muda dapat menggunakan pengetahuan MIPA untuk mengubah dunia.