آیا می‌توانید طول عمر یک موش را دو برابر کنید، قطعاتی از طومارها را که نزدیک به 2000 سال پیش نابود شده‌اند، رمزگشایی کنید یا در کمتر از 30 دقیقه باکتری‌هایی را که باعث عفونت‌های دستگاه ادراری می‌شوند، شناسایی کنید؟ اگر چنین است، شما واجد شرایط دریافت یکی از جوایز "چالش" بوده‌اید - فقط مثال‌های بالا پاداش‌هایی بیش از 12 میلیون پوند (15 میلیون دلار آمریکا) را ارائه می‌دهند. چنین جوایزی در دهه گذشته دوباره احیا شده‌اند، به این امید که یک پاداش سنگین بتواند نوآوری را تقویت کند و برخی از مشکلات اساسی جامعه را حل کند.
مفهوم جایزه چالش جدید نیست. یکی از مشهورترین نمونه‌ها، جایزه طول جغرافیایی سال 1714 است که توسط پارلمان بریتانیا برای یافتن روشی برای تعیین طول جغرافیایی در دریا ارائه شد. بیش از 50 سال بعد، ساعت‌ساز جان هریسون با یک کرونومتر دریایی که قادر به نگه‌داشتن دقیق زمان در یک سفر دریایی ناهموار بود، آن را برد.
تریس دایسون، مدیرعامل Challenge Works، سازمان غیرانتفاعی مستقر در لندن که جوایز چالش را در سراسر جهان اجرا می‌کند، می‌گوید راه‌حل برنده "جهان را تغییر داد". در سال 2014، 300 سال پس از جایزه اصلی، Challenge Works جایزه طول جغرافیایی خود را برای مقابله با مقاومت ضد میکروبی (AMR) راه‌اندازی کرد. دایسون می‌گوید که اجرای یک جایزه نوآوری موفق نیازمند چیزی بیش از صرفاً آویزان کردن یک گلدان پول است و Challenge Works اکنون از کمک‌های مالی گرفته تا رویدادهای ایجاد کننده اجتماع را ارائه می‌دهد.
علاقه فعلی به چنین جوایزی ناشی از نگرانی‌هایی است که سرعت نوآوری در حال کاهش است و با محدودتر شدن بودجه‌های عمومی، جوایز می‌توانند راهی ارزان‌تر برای تحریک ایده‌های جدید ارائه دهند.
جوایز می‌توانند هزینه‌های نوآوری را کاهش دهند، و این یکی از جذابیت‌های برنامه American-Made است که در سال 2018 توسط وزارت انرژی ایالات متحده برای پیشبرد فناوری‌ها برای حمایت از انرژی پاک راه‌اندازی شد. این برنامه بیش از 100 جایزه، از جمله جایزه سالانه شاخص Solar را مدیریت کرده است و 400 میلیون دلار جایزه نقدی اختصاص داده است. دبی برادت-گیلز، مدیر برنامه می‌گوید: «ما به افرادی که کاری را که از قبل انجام می‌دهند، پاداش می‌دهیم. برای دولت، این بسیار کم‌خطر است.» این برنامه همچنین با ایجاد مانعی کم برای ورود، تنوع را در میان افرادی که بودجه دریافت می‌کنند، افزایش می‌دهد. «این می‌تواند یک نوآور باشد که از گاراژ خود کار می‌کند یا یک شرکت بزرگ.»
برای محققان، این فرصتی است تا دانش خود را در مورد چالش‌های دنیای واقعی به کار گیرند و در جهتی حرکت کنند که بودجه تحقیقاتی مرسوم اغلب اجازه نمی‌دهد. حتی برای متقاضیان ناموفق، شرکت در آن می‌تواند منجر به یک سرمایه‌گذاری نوپا، پیشرفت در یک هدف تحقیقاتی یا اشتیاق تجدید شده برای نوآوری شود.
دایسون جایزه مدرن طول جغرافیایی را به عنوان جسورانه‌ترین و پرخطرترین سرمایه‌گذاری Challenge Works توصیف می‌کند. او می‌گوید: «ما نمی‌دانستیم که برنده خواهیم داشت یا خیر.»
تشویق نوآوران در مراحل مختلف
این جایزه که با مشارکت دولت بریتانیا برگزار شد، یک رای‌گیری عمومی در بی‌بی‌سی برای انتخاب موضوع داشت. AMR برنده شد و این مسابقه 8 میلیون پوندی حول ایجاد یک آزمایش تشخیصی مقرون‌به‌صرفه، دقیق، سریع و آسان برای استفاده برای عفونت‌های باکتریایی دستگاه ادراری (UTIs) طراحی شد.
اما هایهرست، متخصص میکروبیولوژی، این چالش را پذیرفت. او که در آن زمان در دانشگاه کاردیف بریتانیا بود، اکنون مدیرعامل شرکت Llusern Scientific در کاردیف است، شرکتی که او برای تجاری‌سازی فناوری‌ای که او و همکارانش توسعه داده‌اند، تأسیس کرد. او می‌گوید: «من می‌توانم کاملاً 100% بگویم که بدون جایزه طول جغرافیایی، این کار آغاز نمی‌شد.» در سال 2016، او پس از مرخصی زایمان به علم بازگشت و به دنبال این بود که با تمرکز بر AMR تحقیقات خود را دوباره آغاز کند. او از مهارت‌هایی که قبلاً در تکثیر DNA و RNA با استفاده از تکثیر ایزوترمال حلقه (LAMP) توسعه داده بود، استفاده کرد، یک تکنیک مولکولی تک لوله‌ای که می‌تواند اسیدهای نوکلئیک را بدون نیاز به چرخاندن دماها تکثیر کند. در نهایت، او Lodestar DX را ایجاد کرد، دستگاهی که از LAMP برای شناسایی شش پاتوژن رایج ایجاد کننده UTI در 35 دقیقه استفاده می‌کند (J. Diggle et al. JCR-Antimicrob. 6, dlae148; 2024).
هایهرست می‌گوید، جنبه مهم این رقابت، الزام واضحی بود که راه‌حل برنده باید کاربرپسند و ارزان باشد، دو مورد از هشت معیار اجباری. او می‌گوید: «این باعث شد که ما خیلی زود تمرکز کنیم» و اهداف مشخصی را ارائه داد.
اما آنتون هاوز، رئیس تحقیقات نوآوری در The Entrepreneurs Network، یک اتاق فکر مستقر در لندن، می‌گوید که داشتن یک خلاصه روشن و ارائه یک جایزه هفت رقمی اغلب برای تحریک نوآوری کافی نیست. او می‌گوید، مردم به جایزه طول جغرافیایی "به عنوان مبلغ زیادی پول فکر می‌کنند که برای حل این مشکل بزرگ گذاشته شد و سپس مردم با راه‌حل‌های خود ظاهر شدند". او اشاره می‌کند که جایزه سال 1714، مبالغ کمی را در طول مسیر برای توسعه ایده‌های امیدوارکننده اهدا کرد. به عنوان مثال، هریسون در سال 1737، 250 پوند برای بهبود ساعت دریایی خود دریافت کرد.
جایزه AMR Longitude نیز بودجه جزئی را ارائه کرد. هایهرست می‌گوید: «آنها به ما 16000 پوند دادند، به اندازه‌ای که بتوانیم یک دستیار پژوهشی را برای 6 ماه استخدام کنیم.» برخلاف یک کمک هزینه مرسوم، این بودجه به داشتن سابقه اثبات شده در این زمینه وابسته نبود. او می‌گوید: «هر کسی از هر کجا می‌تواند درخواست دهد، تا زمانی که ایده خوب باشد.» تیم او همچنین مبالغ کمی پول از دانشگاه کاردیف و دولت ولز دریافت کرد که برای کمک به تولید یک نمونه اولیه بسیار مهم بود.
جوایز American-Made نیز برای کمک به کاهش موانع ورود، بودجه‌ای را ارائه می‌دهند و این برنامه از "اتصال‌دهنده‌های قدرت" استفاده می‌کند - افرادی که در زمینه اطلاع‌رسانی و استخدام نوآوران فراتر از شبکه‌های معمول سازمان کمک می‌کنند.
هالی جیمسون، مدیر اجرایی Challenge Works، می‌گوید که بسیاری از جوایز آن اکنون شامل مراحل رقابتی بیشتری هستند: این سازمان یک گروه اولیه را تأمین مالی می‌کند که با افزایش بودجه در هر مرحله کاهش می‌یابد. Challenge Works از این مدل برای دومین جایزه طول جغرافیایی خود استفاده کرد که در سال 2022 راه‌اندازی شد و 4.4 میلیون پوند برای ایجاد فناوری برای کمک به افراد مبتلا به زوال عقل برای زندگی مستقل ارائه کرد. در سال 2023، 24 نیمه‌نهایی هر کدام 80000 پوند برای تولید یک نمونه اولیه دریافت کردند و سپس پنج فینالیست هر کدام 300000 پوند برای توسعه نوآوری‌هایی مانند عینک‌های هوشمند برای کمک به حافظه و یک سیستم نظارت ایمنی از راه دور دریافت کردند. برنده، که سال آینده اعلام خواهد شد، 1 میلیون پوند دریافت خواهد کرد. به طور مشابه، جایزه American-Made Solar به 20 شرکت‌کننده در مرحله اول 50000 دلار پاداش می‌دهد، "به اندازه کافی برای اینکه آنها را پرانرژی نگه دارد و در جهت هدف بعدی تلاش کنند"، به گفته برادت-گیلز، با 100000 دلار برای ده فینالیست و سپس دو جایزه نهایی 500000 دلاری. این رقابت همچنین کوپن‌هایی را اهدا می‌کند که دسترسی به امکانات آزمایشگاهی ملی ایالات متحده را برای کمک به تسریع نوآوری‌ها فراهم می‌کند.
برنده سال 2022، Origami Solar، مستقر در Bend، اورگان، قاب‌های فولادی تولید می‌کند که پانل‌های خورشیدی را در خود جای می‌دهند و از مواد کمتری نسبت به تنظیمات موجود استفاده می‌کنند و به طور چشمگیری ردپای کربن نصب را کاهش می‌دهند. این شرکت 150000 دلار کوپن دریافت کرد که از آن در آزمایشگاه ملی Sandia در Albuquerque، نیومکزیکو، برای بررسی اینکه آیا می‌توان از این قاب‌ها در هر آب و هوایی استفاده کرد، استفاده کرد. اریک هفتر، بنیانگذار می‌گوید: «انرژی خورشیدی می‌تواند انرژی را حتی در آب و هوای شدید نیز تأمین کند، اما شما باید پانل‌هایی داشته باشید که بتوانند بارهای برفی را تحمل کنند. با Sandia، ما در حال انجام آزمایش‌های گسترده بار برف هستیم.»
جان گالاگر، مدل‌ساز سیستم‌های زیست‌محیطی، در ترینیتی کالج دوبلین، برای یکی از اولین جوایز کمیسیون اروپا Horizon رقابت کرد. جایزه سال 2018، 3 میلیون یورو (3.1 میلیون دلار آمریکا) برای راه‌های کاهش غلظت ذرات معلق در مناطق شهری بود. او چندین سال با یکی از همکارانش کار کرده بود تا یک فرآیند پیش تصفیه برای سیستم‌های تهویه مکانیکی در ساختمان‌های شهری ارائه دهد تا ذرات معلق را از هوا حذف کند.
گالاگر بودجه‌ای برای پیشبرد ایده‌های خود دریافت کرد و می‌گوید در مقایسه با سایر بودجه‌های اروپایی، این جایزه "همان سطح گزارش‌دهی مورد نیاز را نداشت که فوق‌العاده بود". نمونه اولیه تیم او مصرف انرژی سیستم‌های تهویه را به یک سوم کاهش داد و یکی از تنها دو پروژه‌ای بود که به مرحله نهایی راه یافت، اما در نهایت این جایزه به یک شرکت بزرگ چند ملیتی رسید. او به یاد می‌آورد: «ما به مراسم رفتیم و در کنار برنده نشستیم و برای برنده دست زدیم و آنها به عنوان یک شرکت 3 میلیون یورو دریافت کردند و ما صفر دریافت کردیم. فکر می‌کنم این سخت‌ترین قسمت بود» زیرا کار هر دو تیم حاوی نوآوری‌هایی بود. هایهرست نیز جایزه Longitude را از دست داد، اما احساس می‌کند که تیمش نزدیک شده است. «من دوست دارم اگر جوایز دوم و سوم وجود داشته باشد، نه فقط همه برای یک برنده، زیرا احساس می‌کنم که ما می‌توانستیم با حتی مقداری از آن پول کارهای بسیار زیادی انجام دهیم.»
برخلاف هایهرست، نوآوری گالاگر در نهایت به دلیل کمبود بودجه قابل توجه متوقف شد. او که دلسرد نشده است، اکنون در چالش جوامع پایدار بنیاد علوم ایرلند رقابت می‌کند. ورودی تیم او یک برنامه تلفن است که به جوامع روستایی کمک می‌کند تا کمبود آب، آلودگی و مسائل زیرساختی را با استفاده از نظارت در زمان واقعی و هوش مصنوعی برای تصمیم‌گیری بهتر مدیریت کنند. این یکی از 12 پروژه‌ای است که به دور ماقبل آخر راه یافته‌اند که به هر کدام 250000 یورو جایزه داده شد.
گالاگر می‌گوید، حتی اگر این بار برنده نشود، شرکت در این مسابقات او را مشتاق‌تر کرده است تا فرصت‌های تجاری ناشی از تحقیقات خود را بررسی کند. او می‌افزاید: «این می‌تواند تأثیرات دنیای واقعی را بیشتر از ادامه با سرعت تحقیقات پایه تسریع کند.»
در پایان، جایزه AMR Longitude 2024 به شرکت تشخیصی Sysmex Astrego، مستقر در Uppsala، سوئد، اهدا شد. تست نقطه مراقبت PA-100 AST سلول‌های باکتریایی را مستقیماً از نمونه‌های ادرار با استفاده از یک تراشه میکروسیالدی جذب می‌کند و میزان رشد آنها را هنگام قرار گرفتن در معرض نه آنتی‌بیوتیک (Ö. Baltekin et al. Proc. Natl Acad. Sci. USA 114, 9170–9175; 2017) نظارت می‌کند تا نشان دهد کدام دارو باید بهترین عملکرد را در برابر UTI داشته باشد.
این شرکت که در ابتدا Astrego نام داشت، در سال 2022 توسط یک شرکت ژاپنی به نام Sysmex خریداری شد که به رشد آن کمک کرد. اما بخشی از رقابت بودن، اعتبار خارجی و الهام‌بخش برای فناوری خود را برای این شرکت فراهم کرد. میکائیل اولسون، مدیرعامل می‌گوید: «این به کارهایی که ما انجام می‌دهیم، مشروعیت می‌بخشد، اینکه این چیزی است که مورد نیاز است. این انگیزه زیادی به بسیاری از افراد در تیم داده است.»
آیا جوایز چالش رقابت را بر همکاری ترجیح می‌دهند؟ دایسون موافق است که آنها رقابتی هستند، به خصوص در مراحل بعدی، اما در اوایل، "در واقع می‌توانند کاملاً مشارکتی باشند". هالی جیمسون اضافه می‌کند که مواردی از ترکیب تیم‌ها در طول مسابقات Challenge Works وجود دارد.
The Vesuvius Challenge با موفقیت رقابت و همکاری را در مسابقه خود برای استفاده از یادگیری ماشین و بینایی کامپیوتری برای خواندن طومارهای Herculaneum که در اثر فوران کوه وزوویوس در سال 79 میلادی مدفون و کربنیزه شده بودند، ترکیب کرد. هاوز می‌گوید: «برای من، این استاندارد طلایی» نحوه اجرای جایزه چالش است.
نات فریدمن، یکی از بنیانگذاران، می‌گوید که "به این پروژه کشیده شد". او که یک کارآفرین فناوری و مدیرعامل سابق GitHub، پلتفرم اشتراک‌گذاری کد منبع باز بود، با دانشمند کامپیوتر برنت سیلز در دانشگاه کنتاکی در لکسینگتون تماس گرفت. به مدت 20 سال، سیلز تلاش‌هایی را برای رمزگشایی طومارها با ایجاد تصاویر مقطعی توموگرافی میکروکامپیوتری هدایت کرده بود. اما از آنجایی که جوهر و پاپیروس مبتنی بر کربن بودند، رمزگشایی متن هنوز یک چالش بزرگ بود.
فریدمن از طریق تجربه خود در GitHub فکر کرد که این مشکل از داشتن یک جامعه آنلاین که با هم کار می‌کنند سود می‌برد. راه‌حلی که او به آن رسید، اهدای جوایز پیشرفت به افرادی بود که پیشرفت‌های تدریجی داشتند، به شرطی که کار خود را منبع باز کنند. این به دیگران اجازه می‌دهد تا از روش‌های آنها برای ادامه ساختن به سمت یک راه‌حل استفاده کنند. هاوز می‌گوید: «افزودن جنبه کشت جامعه یک پیچ و تاب بود.»
فریدمن این چالش را در مارس 2023 راه‌اندازی کرد و یک جایزه بزرگ 700000 دلاری برای رمزگشایی چهار قطعه از 140 کاراکتر هر کدام یا حدود 5% از یک طومار ارائه داد. اما او همچنین یک جایزه "اولین حرف" و جوایزی را برای سایر دستاوردهای فنی اهدا کرد. فریدمن می‌گوید: «این تشویق فوق‌العاده‌ای را ارائه داد. در واقع، جایزه بزرگ به افرادی اهدا شد که قبلاً جوایز پیشرفت فردی را برای مشارکت‌های خود دریافت کرده بودند.»
کمتر از یک سال بعد، دو دانشجوی فارغ‌التحصیل و یک دانشجوی کارشناسی - واقع در آلمان، سوئیس و ایالات متحده - از طریق این چالش با هم ارتباط برقرار کردند، تیمی را تشکیل دادند و جایزه بزرگ را بردند. فریدمن می‌گوید "نوعی شگفت‌انگیز" بود که برندگان بخشی از هیچ شبکه نخبه‌ای نبودند و نشان می‌دهد که چگونه جوایز می‌توانند نوآوری را از مکان‌های غیرمنتظره استخراج کنند. قطعات متنی که تاکنون رمزگشایی شده‌اند، مربوط به لذت به دست آمده از غذا هستند، موضوعی مورد علاقه فیلسوف اپیکوری فیلودموس، که تصور می‌شد در کتابخانه کوچکی که طومارها در آن نگهداری می‌شدند، کار می‌کرد.
هر جایزه‌ای با موفقیت به پایان نمی‌رسد. دایسون می‌گوید برخی از اولین جوایز آنها کوتاهی کردند. او یکی را به یاد می‌آورد که برای کاهش سرقت دوچرخه بود که منجر به طراحی قفل‌های جدید شد، اما به سادگی به یک بازار تثبیت شده اضافه شد. بنیاد XPRIZE، مستقر در Culver City، کالیفرنیا، مسابقات عمومی را برای توسعه فناوری طراحی و میزبانی می‌کند، اما چندین چالش بزرگ را لغو کرده است. یکی از این موارد جایزه 10 میلیون دلاری Archon Genomics XPRIZE بود که از سال 2006 تا 2013 اجرا شد و هدف آن افزایش سرعت تعیین توالی ژنوم انسان بود، اما از نظر فناوری توسعه یافته مستقل پیشی گرفت. دیگری جایزه 20 میلیون دلاری Google Lunar XPRIZE 2007 برای فرود یک مریخ‌نورد روی سطح ماه بود که پس از عدم توانایی هیچ تیمی در برآورده کردن مهلت 2018 لغو شد.
موفقیت یا شکست می‌تواند به چالش انتخابی بستگی داشته باشد. دایسون می‌گوید: «باید درجه‌ای وجود داشته باشد که مطمئن نباشید نوآوری از کجا می‌آید. همچنین باید بدانید که از قبل کسی را ندارید که پیشتاز آشکار باشد» و اینکه این مشکل از باز کردن آن سود می‌برد، به گفته جیمسون. به‌علاوه، فریدمن اضافه می‌کند، اگر «داستان خوبی» داشته باشید که بتواند مردم را هیجان‌زده کند، کمک می‌کند. «این حس ماجراجویی است که مردم را از رختخواب بیرون می‌آورد.»
مشخص نیست که جوایز چالش تا چه حد به سرعت منجر به نوآوری‌های متحول‌کننده بازی می‌شوند. Sysmex Astrego و Llusern هر دو اکنون دستگاه‌های تشخیصی تایید شده برای UTIs دارند، اما این شرکت‌ها می‌گویند حداقل ده سال دیگر طول می‌کشد تا دستگاه‌های آنها به طور گسترده توسط پزشکان استفاده شود، زیرا اثبات سودمندی آنها زمان می‌برد.
بسیاری از محققان می‌گویند که بخشی از جایزه نوآوری بودن یک تجربه مثبت بود، اما آنها این مسابقات را جایگزینی برای بودجه تحقیقاتی نمی‌دانند. هایهرست می‌گوید: «این یک چیز درخشان است، اما من فکر نمی‌کنم که این باید به قیمت راه‌های کمک هزینه آزمایش شده و آزمایش شده باشد.»
Challenge Works در حال راه‌اندازی یک سومین جایزه طول جغرافیایی، برای شناسایی و اعتبارسنجی اهداف دارویی برای بیماری نورون حرکتی (اسکلروز جانبی آمیوتروفیک)، یک بیماری عصبی تخریب‌کننده غیرقابل درمان است. دایسون می‌گوید: «ما می‌گوییم، چرا بیماری‌ای را هدف قرار نمی‌دهیم که هیچ درمانی برای آن وجود ندارد، جایی که می‌توانید تأثیر متحول‌کننده واقعاً قابل توجهی داشته باشید؟» این رقابت مجموعه‌های داده بزرگ را از سازمان‌های شریک در اختیار نوآوران قرار می‌دهد و یک دور مدل‌سازی مبتنی بر رایانه اولیه برگزار می‌کند. Challenge Works می‌خواهد در عرض پنج سال، اهداف دارویی بالقوه را اعتبارسنجی کرده باشد، با یک جایزه نهایی و جدول زمانی باز برای ارائه دارویی که کار می‌کند. استفاده از یک جایزه برای چیزی به پیچیدگی و پرهزینگی توسعه درمان‌ها یک ریسک است، اما Challenge Works امیدوار است که نتیجه دهد.
Nature 638, 845-847 (2025)