10 глобальных проблем, которые сегодня решают технологии

1. Углекислый газ в атмосфере

Чтобы ликвидировать парниковый эффект, человечеству недостаточно только сократить вредные выбросы. Нужно ещё и каким-то образом избавиться от того газа, который уже находится в атмосфере. К примеру, с помощью связывания углерода — процесса превращения углекислого газа в органические вещества.

Это невероятно ресурсоёмкая задача. Однако учёные уже пробуют разные способы переработки углерода в полезную продукцию. Так, с помощью катализаторов, созданных из никеля и фосфора, исследователи превращают углекислый газ в разные полимерные материалы. Сразу несколько институтов трудятся над переработкой CO₂ в синтетическое топливо. Используя особые водоросли, углерод превращают в углеволокно. Также есть способ делать из вредных выбросов бетон: для этого используется известняк.

2. Хранение энергии

Люди учатся получать всё больше энергии из возобновляемых источников. Ветрогенераторы и солнечные батареи становятся всё дешевле, однако у них есть серьёзный минус: когда садится солнце или перестаёт дуть ветер, они не работают.

Это одна из причин, по которой человечество пока не может отказаться от более стабильных источников — угля и природного газа. Необходимо найти способ хранить энергию в больших масштабах. Столько, чтобы можно было всю ночь питать мегаполис, к примеру. Современные батареи для этого не очень подходят как минимум из-за своей высокой стоимости.

К счастью, над этим вопросом трудятся учёные и компании по всему миру. Среди многообещающих разработок есть, например, твердотельные литиевые аккумуляторы, в основе которых находится жидкий или гелевый электролит, и батареи на основе алюминия. Плюсы этих изобретений в том, что они позволяют хранить больше энергии, но при этом не горят, в отличие от литийионных батарей, и быстро заряжаются.

3. Грипп

Пандемический грипп встречается редко, но он очень опасен. В 1918 году более 50 миллионов человек погибли из-за вируса H₁N₁, затем около миллиона в 1957 и 1968 годах и около 500 тысяч в 2009-м.

Вирус постоянно меняется, и старые вакцины перестают работать. Поэтому одна из важных задач учёных и изобретателей — создать универсальную вакцину, которая защитит и от менее опасных версий вируса, и от катастрофических эпидемий. Работа над такой уже ведётся: учёные тестируют несколько вакцин сразу. Одна основана на ферритине — белке, который может собираться в наночастицы. Другая включает в себя четыре вида гемагглютинина (одной из составляющих вируса гриппа), которые призваны стимулировать иммунную реакцию организма.

4. Деменция

Около трети людей старше 85 лет страдают от деменции. Со временем продолжительность жизни становится больше, растёт и число подверженных заболеванию. При этом ни одного действительно эффективного способа борьбы с этим недугом пока не придумали.

Развитие нейробиологии, неврологии и генетики помогает нам лучше понять, из-за чего возникает болезнь Альцгеймера и другие формы деменции. Возможно, с появлением более продвинутых устройств и технологий для изучения мозга учёные смогут найти способ замедлить или предотвратить развитие болезни.

Технологии помогают облегчить жизнь людям с нарушениями памяти уже сейчас. К примеру, приложение How Do I? с помощью коротких роликов напоминает, как выполнять ежедневные задачи, например, ставить чайник или мыть посуду. А в Великобритании учёные работают над системами из умных устройств, которые смогут автоматически следить за состоянием больных деменцией и оповещать родных, если человек находится в опасности.

5. Загрязнение океана

Мировой океан заполнен миллиардами кусочков пластика — микропластиками. Они появляются, когда вещи, созданные из этого вещества, попадают в воду и распадаются со временем. Микропластики очень опасны для морских жителей, птиц и людей, они отравляют воду и продукты, которые мы из неё добываем. Так, в 2018 году в Индонезии обнаружили мёртвого кита, в желудке которого находилось 6 килограммов пластика. Также исследования показывают, что 90% морских птиц потребляют какое-то количество пластика на протяжении своей жизни.

Чтобы продолжить жить на Земле, человечеству придётся очистить океан от мусора. С нынешними технологиями на это могут уйти сотни лет, но в будущем наверняка появятся возможности для переработки вредных веществ в гигантских масштабах. Уже сейчас тестируются системы в виде огромных автономных сетей, которые позволяют собирать пластик с относительно небольшими затратами.

6. Дефицит пресной воды

Пресная вода на Земле встречается гораздо реже, чем солёная. Более того, она неравномерно распределена по местам проживания людей: к примеру, в Африке её очень мало. Популяция планеты продолжает расти, и вскоре нам понадобятся энергоэффективные и дешёвые способы опреснения воды.

Это могут быть новые виды фильтров или электрохимические технологии. К примеру, исследователи Колумбийского университета придумали использовать особый растворитель, который плавает над слоем солёной воды. Вода поднимается к растворителю, тот отделяет от неё соль, и пресная жидкость из-за изменения плотности опускается на дно.

7. Небезопасные беспилотные автомобили

Десятки компаний разрабатывают беспилотные автомобили: Ford, Waymo, Audi, Google, «Яндекс». Машины ездят по улицам, обучаются и тестируются, но они ещё недостаточно развиты, чтобы быть выпущенными в производство. Искусственный интеллект с трудом справляется со сложными ситуациями на дорогах, пробками и плохой видимостью.

Однако со временем беспилотники наверняка станут безопасными и преобразят современный город. Появятся автономные такси, благодаря которым люди станут реже пользоваться личными автомобилями. Количество парковок и аварий на дорогах снизятся, а пробки будут образовываться реже.

Инженеры разных брендов работают над улучшением поведения беспилотных машин. Один из способов этого достичь — разработка V2X-протоколов, благодаря которым автомобили смогут оповещать друг друга о своём местонахождении, а также обмениваться данными со светофорами, шлагбаумами, воротами и даже зданиями.

8. Материализация искусственного интеллекта

Сегодня развитый искусственный интеллект и продвинутая робототехника существуют практически отдельно друг от друга. Роботы умеют многое, даже крутить сальто, но автономно мыслить и самообучаться им пока не очень удаётся. Зато это отлично умеют нейросети и программы, запускаемые на стационарных машинах.

Однако рано или поздно искусственный интеллект и искусственное тело соединятся. Появятся роботы, которые умеют свободно взаимодействовать с объектами реального мира, просчитывать действия и их последствия. Это изменит индустриальный мир: роботы смогут работать там, где человек не выживет, им не нужно будет спать и есть.

9. Непредсказуемость землетрясений

Человечество научилось предсказывать ураганы и другие погодные бедствия за несколько дней или даже месяцев до того, как они произойдут. К сожалению, того же нельзя сказать о землетрясениях. Каждый год тысячи человек погибают, получают увечья или лишаются имущества из-за подземных толчков и последующих цунами.

Разработка устройств, сканирующих земную кору, и программ для обработки полученных данных поможет оповещать об этих бедствиях заранее. Программисты и исследователи уже работают над нейронными сетями, которые в теории смогут предсказывать появление землетрясений. К примеру, индонезийские учёные создали нейросеть, которая умеет предугадывать возникновение повторных толчков после землетрясений. Пока что лучше всего ей удаётся предсказывать толчки магнитудой от шести баллов.

10. Декодирование мозга

Несмотря на сотни лет развития медицины, биологии и анатомии, мы до сих пор очень мало знаем о том, как работает человеческий мозг. Всё наше мышление, двигательная активность, память и навыки записаны в нейронах с помощью определённого кода. Разгадка этого кода не только объяснит, как именно мы мыслим, но и позволит более эффективно лечить психические расстройства и неврологические заболевания.

В этой сфере уже есть многообещающие разработки. К примеру, исследователи уже научились распознавать речь по сигналам мозга. А компания Илона Маска Neuralink работает над системой беспроводных чипов, которые будут вживляться в мозг и позволят управлять техникой силой мысли.