Чудеса науки. 10 самых перспективных технологий 2016 года

Современная наука достигла таких высот, что перестала удивлять далеких от высоких технологий людей. Самоуправляемые машины? Давно пора! Полет на Марс? Когда вылетаем? Искусственный интеллект? Пусть закажет пиццу и выберет кино на вечер.

Эксперты Всемирного экономического форума подготовили список 10 наиболее перспективных технологий современности.

Интернет нановещей

Ожидается, что в 2020 году их количество достигнет 30 млрд устройств онлайн. Однако, по мнению аналитиков, настоящий прорыв все еще впереди.

Инженеры способны уменьшить некоторые устройства до масштабов микромира. Это должно стать первым шагом к интернету нановещей. С помощью синтетической биологии уже сегодня можно создать продвинутые наносенсоры, способные модифицировать одноклеточные организмы.

Цель ученых заключается в производстве простейших биокомпьютеров, которые используют ДНК и белки для распознавания определенных химических веществ. Затем эти одноклеточные биокомпьютеры собирают и передают несколько бит информации с помощью изменения цвета или других элементарных сигналов.

Американский стартап Synlogic уже работает над коммерческой версией штамма бактерий для лечения редких нарушений обмена веществ. Кроме медицины такие клеточные наносенсоры могут использоваться в сельском хозяйстве и фармакологии.

Надеемся, биошифраторы для биокомпьютеров все же не появятся.

Новое поколение батарей

Сегодня возобновляемые источники экологически чистой энергии производят меньше 5% электричества, потребляемого по всему миру.

Распространению солнечной и ветряной энергетики препятствует отсутствие надежных технологий, которые позволили бы хранить накопленное электричество и подавать его в сеть по мере необходимости. Более совершенные батареи могли бы решить эту проблему и обеспечить энергией более 1,2 млрд человек.

В производстве новых видов батарей высокой емкости используется натрий, алюминий и цинк. Эти материалы позволяют уменьшить расходы и повысить безопасность. Кроме того, новые батареи гораздо лучше приспособлены для хранения и передачи электричества, созданного с помощью возобновляемых источников энергии.

В октябре 2015 года компания Fluidic Energy заключила договор с Индонезией на установку солнечных панелей мощностью 35 МВатт. Они обеспечат доступной энергией более 1,7 млн человек, проживающих в удаленных деревнях.

Солнечные супербатареи

Современные солнечные панели из кремния страдают от множества недостатков. Избавиться от них поможет тонкая пленка из перовскита. Это широкий класс материалов, в которых органические молекулы углерода и водорода образуют особую кристаллическую решетку с молекулами металлов.

В 2009 году первые образцы перовскита показывали очень низкую эффективность — всего 4% солнечного света было преобразовано в электрическую энергию. Однако в 2016 этот показатель достиг 20%, показав пятикратный прирост эффективности всего за 7 лет.

Сегодня перовскит уже способен создать конкуренцию традиционным кремниевым солнечным панелям.
Блокчейн

Цифровая криптовалюта биткоин основана на технологии блокчейн. Она позволяет обходить традиционных финансовых посредников, снижая или даже исключая операционные издержки. Иными словами, люди могут совершать транзакции без счета в банке, адвокатов и брокеров.

Блокчейн представляет собой децентрализованную базу данных финансовых операций, которую невозможно контролировать. Она позволяет записывать любые транзакции в зашифрованной форме с использованием математических методов, заимствованных в криптографии.

Надежность финансовых операций обеспечивают многочисленные копии каждого блокчейна, разбросанные по всему интернету. Они не позволяют подделать данные о транзакциях.

Однако блокчейн не ограничивается обычными денежными операциями. По масштабу и значению технология блокчейна сравнима с интернетом. Это глобальная открытая инфраструктура, на основе которой могут быть созданы новые технологии.

Двумерные материалы

Новые материалы способны изменить весь мир (источник? — прим. ред). В 2004 году ученым впервые удалось создать двумерный материал, состоящий из единственного слоя атомов.

Революция началась с графена. Это вещество оказалось прочнее стали, тверже алмаза и легче чего бы то ни было. Кроме того, графен непроницаем для большинства веществ (за исключением паров воды, которые проникают сквозь его молекулярную структуру).

Сегодня двумерные материалы создаются из углерода (графен), нитрида бора (т.н. белый графен), кремния, фосфора и ряда других элементов. Каждый из них имеет особые свойства, а их комбинации позволяют создавать новые материалы, которые станут основой для технологий будущего (митрил? — прим. ред).

Самоуправляемые автомобили

Google и другие компании успешно тестируют самоуправляемые автомобили уже несколько лет, однако до полноценного выхода технологии на потребительский рынок еще далеко.

Тем не менее некоторые модели автомобилей уже сегодня предлагают такие опции, как автоматическая параллельная парковка, экстренное торможение или полуавтономный круиз-контроль. Например, в октябре 2015 года Tesla Motors выпустила загружаемый пакет программного обеспечения, активирующий урезанную версию автопилота.

Чипы вместо органов

Текущий уровень технологий не позволяет поддерживать функции живых органов вне тела. Кроме того, человеческие органы в первую очередь идут на трансплантацию, и ученые не могут «тратить» их на исследования. Однако появилась технология, позволяющая вырастить миниатюрные функционирующие части органов на микрочипах.

В 2010 году в Гарварде было создано первое в своем роде легкое-на-чипе — полимерная структура, которая в точности копировала здоровую и больную ткань человеческого легкого. Позже ученым удалось создать модели тканей печени, почек, сердца, костного мозга и роговицы глаза.

Каждая модель состоит из микротрубок, выстланных живыми человеческими клетками, взятыми из соответствующего органа. Когда в трубки поступает кровь, питательные вещества и экспериментальные препараты, клетки воспроизводят основные функции живого органа. Значение этой технологии для медицины и фармакологии невозможно переоценить.

ИИ-дворецкий

Совсем скоро каждый человек сможет позволить себе личного ассистента. Речь идет не о привычных голосовых помощниках вроде Siri или Cortana, а о полноценных ассистентах, которые не будут отвечать «Я не знаю что это» на каждый второй вопрос.

В ближайшее время разработчики интегрируют ряд продвинутых технологий, чтобы создать открытую экосистему искусственного интеллекта. Она объединит не только компьютеры и смартфоны, но и любые предметы из интернета вещей, личные данные пользователя, самоуправляемый автомобиль, фитнес-гаджеты и многое другое. Такой подход позволит оперировать огромным объемом данных и нарастить вычислительную мощность личных ассистентов.

Ключевым отличием открытой экосистемы искусственного интеллекта от современных голосовых помощников станет контекст. Сейчас Siri не в состоянии распознать те или иные сопутствующие обстоятельства, когда мы просим ее о чем-то, но уже в ближайшее время это станет возможно.

Светотерапия

Ученым только предстоит полностью разобраться в механизмах работы мозга. Нейрофизиологи не могут объяснить, каким именно образом функционируют нейроны. По этой причине такие болезни как Паркинсон или глубокая депрессия не поддаются эффективному лечению. Использование электродов для записи мозговой активности не дает ответов на многие ключевые вопросы.

Прорыв в исследованиях произошел в 2005 году, когда с помощью методов генной инженерии были созданы нейроны, реагирующие на свет определенного цвета. Эта технология получила название оптогенетика.

Световые лучи различных цветов позволяют включать и выключать конкретные нейроны чтобы, например, лечить хроническую боль или успокаивать пациента. Важным фактором такой световой терапии является время — для мозга один и тот же сигнал, посланный на несколько миллисекунд раньше или позже, может иметь противоположное значение.

Полимеры из микробов

Подавляющее большинство окружающих товаров — продукты нефтепереработки. Их производство наносит вред экологии, плюс огромное количество неразлагаемых бытовых отходов не добавляет оптимизма (пластиковые бутылки от колы останутся на планете еще более 100 лет).

Альтернативой добыче полезных ископаемых может стать производство химических соединений из живых микроорганизмов — так называемая система метаболической инженерии. Уже сегодня эта отрасль может стать дешевле, эффективнее и гораздо экологичнее традиционной нефтепереработки.

Суть метода заключается в генной перестройке биохимии микроорганизмов таким образом, чтобы они создавали полезные химические соединения. Количество соединений, которые могут быть получены таким образом, растет с каждым годом.

Ученым уже удалось создать биоразлагаемый полимер, используемый в хирургии, протезировании и онкологии.

Источник: club.esetnod32.ru