В современном мире самым большим катализатором перемен являются технологии. Передовые технологические достижения обещают решение наиболее актуальных проблем нашего времени: от полностью экологичных автомобилей на водородном топливе, до новейших компьютерных чипов, работающих по аналогии с человеческим мозгом. Новые технологии дают нам яркое представление о мощи инноваций для улучшения нашей жизни и сохранения планеты. Вот 10 самых многообещающих из них.

1. Автомобили на топливных элементах

0*1gglBLSP7xvWkaO1Транспортные средства на топливных элементах давно желанны, поскольку они имеют значительные преимущества над электрическими и углеводородными. Пока они находятся на очень ранней стадии, автомобильные компании только планируют потребительский запуск, а потому прогнозируемая начальная цена на них колеблется в районе $70000, но будет значительно снижаться в течение нескольких лет, по мере увеличения объемов производства.

В отличие от батарей, которые должны заряжаться от внешних источников, топливные элементы могут генерировать электричество самостоятельно, используя в качестве топлива водород и природный газ. На практике авто на топливных элементах окажутся гибридными — топливные ячейки будут работать в сочетании с аккумуляторами, накапливающими выработанную энергию. Вероятно также применение в них рекуперативного торможения, которое сможет возвращать часть энегрии при торможении обратно в батареи, обеспечивая тем самым максимальную эффективность и запас хода.

Сценарий использования таких машин не будет отличаться от традиционных авто, поскольку заправка топливом занимает всего три минуты. Процесс сжигания водорода полностью экологичен (продуктом его сгорания являются водяные пары), что очень положительно отразится на проблеме загрязнения воздуха.

Единственной сложностью на данный момент является эффективное производство водорода из источников с его низким содержанием и отсутствие инфраструктуры по безопасной транспортировке, необходимой для обеспечения сети заправок.

2. Робототехника нового поколения

0*GS8Lo2uxmn84v9ALНаше воображение давно рисует мир, где роботы берут на себя решение различных повседневных задач. Однако это будущее упорно отказывается материализоваться. Сейчас роботы широко используются в производстве (автопроме, например), но текущее их поколение далеко от идеала — они громоздкие и опасны для окражающих.

Более совершенные и доступные сенсоры сделают роботов способными адаптироваться к их окружению и реагировать на его изменения. Благодаря облачным технологиям роботы могут общаться между собой, а также удаленно получать информацию и инструкции без необходимости программирования как полностью автономной единицы.

Новое поколение роботов предполагает их использование далеко за пределами производственных линий. Используя связь и другие технологии вроде GPS, они смогут решать самые разнообразные задачи: от борьбы с сорняками в земледелии и до обслуживания пациентов прикованных к кровати или находящихся на реабилитации.

Роботы идеально подходят для выполнения рутинных и опасных задач, могут работать 24 часа в сутки, а их содержание обходится значительно дешевле живых работников. Однако даже с учетом достижений в области проектирования и искусственного интеллекта, участие человека для их контроля по-прежнему остается очень важным.

3. Перерабатываемые термореактивные пластмассы

0*cDfbg4nEc4iK7EtJЕсть два типа пластмасс — термопласты и реактопласты. Первые изменяют форму при нагреве и широко распространены в современном мире. Их можно многократно расплавить и придать другую форму, благодаря чему они хороши для вторичной переработки. Вторые же, наоборот, переносят высокие температуры, сохраняя свою прочность и придать им нужную форму можно лишь единожды при первичном нагреве. Они являются важной частью современного мира, их используют как в потребительской электронике, так и в аэрокосмической промышленности. Единственный их минус состоит в том, что после окончания срока службы они оказываются на свалке и не поддаются переработке.

В прошлом году были открыты термореактивные полимеры, которые пригодны для вторичной переработки. Так называемые поли-гексагидротриазины, или PTH, можно растворить в кислоте, разрушив полимерные связи на составные из мономеров, которые затем можно применить для создания новых продуктов. Как и в современных термопластах, новообразованные структуры имеют необходимую жесткость и устойчивы к нагреванию. Они обладают тем же потенциалом, что и их неперабатываемые аналоги.

4. Высокоточная генная инженерия

0*JEy9h2wBAq9-sFYgВ настоящее время генная инженерия зависит от бактерий Agrobacterium tumefaciens, которая используется для передачи желаемой ДНК в целевой геном. Проверенная и надежная техника, которая — не смотря на все опасения общественности — является не более рискованной, чем традиционная селекция.

Однако появляются другие более точные технологии, основанные на системах ZFN, TALENS и, чаще всего, CRISPR-Cas9. Используя РНК-молекулу для целевой ДНК, можно отключить ненужный ген или изменить его таким образом, что функционально в нем не будет никаких отличий от природной мутации.

Другим важным аспектом генной инженерии является использование РНК-интерференции в различных культурах, благодаря которой можно эффективно защитить растения от насекомых-вредителей и вирусов, уменьшая потребность в обработке пестицидами.

Такие нововведения будут очень полезны в небольших фермерских хозяйствах развивающихся стран и, кроме того, смогут снизить обеспокоенность общественности. При точном редактировании генома, в него не вводится чужеродный генетический материал, а потому растение или животное нельзя считать трансгенным (ГМО).

5. Аддитивное производство (3D-печать)

0*EQOYqoJyBrfqfrhaАддитивное производство является противоположностью традиционного, субстрактивного, при котором в процессе изготовления используется больший кусок материала, обрабатываемый для получения детали желаемой формы меньшего размера. В аддитивном производстве применяется порошок или жидкость, из которых с помощью цифрового шаблона создается трехмерный объект.

В отличие от серийных промышленных товаров, 3D-продукты можно очень тонко подсторить под нужды конечного пользователя. Это и невидимые брекеты, созданные с учетом индивидуального строения зубов и даже печать клеток для создания тканей человека. Современные направления биотехнологий используют их для тестирования действия образцов новых лекарств, а также генерации кожи, костей и сосудистых тканей, открывая в будущем огромный потенциал для персонализированной медицины.

Следующим важным этапом в аддитивном производстве станет 3D-печать интегрированных электронных комонентов, таких как печатные платы нано-компьютерных частей. Ведь процессоры очень трудно изготовить из-за проблем с объединением компонентов из различных материалов. 4D-печать обещает принести новое поколение продуктов, способных изменяться под действием окружающей среды — одежды, обуви и различных медицинских продуктов, вроде имплантов. Рост этих технологий ожидается в течение ближайшего десятилетия.

6. Независимый искусственный интеллект

0*KU0VIMQn9VI-WstdИскусственный интеллект (ИИ) — это способность компьюторов делать то, что могут делать люди. За последние годы ИИ существенно продвинулся в развитии: мы используем смартфоны, которые могут понимать человеческую речь, а наши лица легко распознаются с помощью специальных сканеров при прохождении миграционного контроля в аэропортах. На стадии тестирования сечас находятся автомобили с автопилотом и автоматизированные летающие дроны.

Как и в случае с робототехникой нового поколения, улучшение ИИ приведет к значительным успехам машин и расширении их применяемости. Исследования показывают, что автоботы позволят сократить количество аварий на дорогах, за счет человеческого фактора. Интеллектуальные машины, имеющие более быстрый доступ к информации и возможность реагировать на обстоятельства без эмоций, также смогут лучше работать в сфере медицины.

Существуют определенные риски, знакомые нам по страшилкам из научной фантастики, когда в один прекрасный день умные машины смогут превзойти людей и поработить человечество. Однако даже с учетом развития инноваций это момент вряд ли наступит в ближайшие десятилетия.

7. Распределенное производство

0*H5hTPEprzbrmBiTUРаспределенное производство может полностью изменить создание и распространение любой продукции. В традиционном производстве сырье доставляется к месту, где сосредоточны все мощности, откуда после изготовления продукция поставляется потребителям. В распределенном производстве сырье и технологические мощности децентрализованы, благодаря чему конечный продукт находится в непосредственной близости от потребителя.

С изменением всех технологических цепочек, если вам понадобится, например, стул — то вместо поиска древесины и ее обработки на центральном заводе, цифровые шаблоны могут быть отправлены в местные производственные центры, имеющие компьютеризированные станки с ЧПУ. Там изготовят детали, которые отправятся в местные мастреские для сборки и превратятся в готовую продукцию.

Распределенное производство позволит более эффективно использовать ресурсы для изготовления и транспортировки, а также значительно снизит порог входа на рынок, за счет уменьшения затрат на изготовление первых прототипов.

8. Полностью автоматизированные дроны и беспилотники

0*zBBtAXadLz8vzDRnБеспилотные летательные аппараты стали очень важным военным потенциалом за последние годы. Также их используют в сельском хозяйстве и других областях, где требуется обширное воздушное наблюдение. Они называются беспилотными, но по факту ими управляют люди, только находятся они не в кабине, а на земле.

Следующий шаг развития технологии дронов предполагает полностью автоматизированное пилотирование, а для этого они должны быть в соостоянии воспринимать окружающую среду и реагировать на нее, изменяя траекторию и высоту, чтобы избежать столкновения с препятствиями и другими дронами. В природе птицы, насекомые и рыбы могут собираться в стаи, но каждое отдельное существо мгновенно реагирует на своего соседа. Дроны смогут эмулировать это.

С хорошей автономностью и надежной защитой от столкновений, дронам можно будет поручить опасные задачи по проверки линий электропередач, доставке лекарств и медицинской оснастки в экстренных ситуациях и многих других.

9. Нейроморфные технологии

0*DpZRMqnY5VDicnNIДаже самые современные компьютеры не могут соперничать с уровнем сложности человеческого мозга. Они действуют линейно, перемещая данные между микросхемами и центральным процессором через высокоскоростную магистраль. Тогда как логика и память в человеском мозге полностью соединены с миллиардами связей, имея значительно плотную структуру элементов, чем компьютер и, как следствие, более быстрое реагирование и мышление.

Нейроморфные чипы могут стать следующим этапом развития мощных вычислительных систем, обеспечивающих более быструю обработку и способность к обучению, благодаря копированию сетевых нейронов человеческого мозга. Также они смогут обеспечить еще большую миниатюризацию, за счет высокой эффективности и меньших энергозатрат.

10. Цифровой геном

0*1Joy4BdjSz7vMoykНа расшифровку 3 миллиардов ДНК человеческого генома было потрачены десятки миллионов долларов и многие годы, но сейчас это можно сделать в течение нескольких минут за сумму менее тысячи долларов. Его можно записать на флешку и отправить через интернет. Возможность быстро и недорого определить ваш геном обещает революцию в сфере более персонализированной и эффективной медицинской помощи.

Большинство трудноразрешимых проблем здравоохранения, начиная от болезней сердца и заканчивая раком, имеют генетический подтекст. Благодаря информации о вашем геноме врачи смогут более эффективно оказывать вам помощь и принимать правильные решения. Но как и любая личная информация, цифровой геном человека должен быть защищен из соображений конфиденциальности. Однако, потенциальные риски, связанные с этим, все же намного меньше, по сравнению с перспективами, которые нам открываются.

via