Удивительные технологии мира. Apparat — Журнал о новом обществе

Иногда кажется, что в последние десятилетия мир словно застыл на месте, и человечество не изобретает ничего кроме новых смартфонов. К счастью, это не так - существует множество реальных технологий, вполне способных удивить даже самого прихотливого критика. Одни предназначены для войны, другие - для мира, но все так или иначе продвигают цивилизацию в будущее.

Bell Boeing V-22 Osprey - конвертоплан, сочетающий функции самолёта и вертолёта, единственный серийный в мире. Правда, первый полёт он совершил ещё в 1989 году, но в серию попал относительно недавно, в 2005-м. В зависимости от поворота винтов, этот аппарат способен взлетать и приземляться как вертолёт, а в воздухе переключаться на режим самолёта, разгоняясь до 565 км/ч.

Бионические протезы - естественное развитие технологии искусственных конечностей. В XXI веке замены для рук и ног создаются из углепластика и сплавов титана, но главное - последние разработки позволяют управлять ими с помощью разума. Такую ногу получил, к примеру, исландец Гудмундур Олафсон, лишившийся возможности ходить ещё в детстве. Бионическая конечность считывает сигналы живой мышечной ткани и реагирует как настоящая.

Невидимый материал от Dallas NanoTech состоит из углеродных нанотрубок, создающих эффект, схожий с миражами в пустынях. Пока что технология недостаточно проработана, чтобы использовать её в военных целях, поскольку материал быстро и сильно греется, но в эффектности ей не откажешь.

Электромагнитный рельсотрон был представлен на выставке Science and Technology Expo в феврале прошлого года. Он может стрелять со скоростью, в семь раз превышающей скорость звука, поражая цели на расстоянии до 177 километров. Это лишь образец, но реальное оружие на его основе планируется не позже 2028 года.

LaWS - рабочее лазерное оружие, способное не только ослеплять, но и топить лодки противника. Экспериментальный образец этой футуристической пушки был установлен на американском военном корабле USS Ponce в августе 2014 года и успешно прошёл первичные испытания.

Ионные двигатели - не самое новое, но безусловно фантастическое изобретение, ставшее реальностью. Прототипы первых функционирующих ионных двигателей были установлены на зонды NASA Deep Space 1 и Dawn ещё в 1959 году, и с тех пор технология продолжает развиваться.

Бионические глаза - технология, стоящая в одном ряду с бионическими конечностями. В прошлом году в Британии провели первую в мире операцию по имплантации бионической сетчатки 80-летнему мужчине, страдающему от сухой макулярной дегенерации и полностью потерявшему зрение. Теперь, с помощью новой сетчатки и специальных очков, он снова начал видеть контуры предметов и людей.

Самонаводящиеся пули - изобретение довольно-таки пугающее. Раньше его можно было встретить разве что в кино или видеоиграх, но теперь оно постепенно приближается к реальности. EXACTO, прототип настоящей самонаводящейся пули калибра.50 от американского агентства DARPA, с помощью современной системы наведения способен поражать цели на расстоянии до двух километров.

Органы, выращенные в лаборатории на замену пришедшим в негодность, долгое время были недосягаемой мечтой для человечества. Теперь специалисты из Эдинбургского университета в Шотландии смогли вырастить функционирующие мышиные органы с помощью стволовых клеток. Для людей подобная технология пока не подходит, но эксперименты на этом не закончены.

ITER - международный экспериментальный термоядерный реактор, работы над которым ведутся ещё с 1988 года. В проекте участвуют страны ЕС, Индия, Китай, Россия, США, Япония, Корея и Казахстан. Первоначально работы планировалось закончить к 2016 году, но сроки сдвинулись до 2025. Тем не менее, ради термоядерной энергии стоит подождать лишний десяток лет.

Платежные системы с распознаванием лиц: широко применяются уже сейчас

Системы распознавания лиц используются во многих странах для розыска преступников, контроля доступа к режимным объектам, а в некоторых странах - для подтверждения платежей в онлайн-банкинге. С 2014 года китайская компания Alibaba Group тестирует алгоритмы распознавания лиц, разработанные компанией Face++. Их собираются использовать для идентификации личности и подтверждения заказов в платежной системе Alipay. Точность алгоритма уже достигла 80%.

Еще одна компания, которая постепенно внедряет распознавание лиц, - . Она использует функцию Selfie Pay, которая позволяет подтверждать онлайн-платежи с помощью селфи. Чтобы приложение сделало снимок, нужно кивнуть или моргнуть - таким образом алгоритм убедится, что перед ним живой клиент, а не его фотография. Систему уже тестируют в Нидерландах, США, Канаде и странах Евросоюза. В этом году MasterCard обещает расширить перечень стран.

Панорамное селфи: уже сейчас

Первая любительская камера Panono Explorer Edition, позволяющая делать фото с обзором в 360 градусов, появилась на рынке в 2015 году и открыла новую эру в области фотографии. После этого на рынке появилось множество панорамных камер стоимостью до $500 производства Kodak, Samsung, Sony и других компаний. Журналисты из ведущих мировых изданий используют такие камеры, чтобы снимать репортажи из горячих точек. Например, журналисты из The New York Times на камеру Samsung Gear 360 сняли видео из лагеря беженцев в Нигере.

Формат 360-градусных фото и видео дает возможность показать происходящее наиболее достоверно, и в будущем, возможно, станет стандартом для новостных материалов.

Панорамные видеоролики уже используют для создания виртуальной реальности. Например, британский производитель алкоголя Diageo снял VR-ролик «Decisions», предупреждающий об опасности вождения в состоянии алкогольного опьянения.

Генная терапия 2.0: уже сейчас

Фото: Steve Gschmeissner/Science Photo Library

Генная терапия - совокупность биотехнологических и медицинских методов, направленных на лечение заболеваний, вызванных мутациями в структуре ДНК или поражением ДНК вирусами, с помощью редактирования генетического аппарата. Изначально генную терапию рассматривали как средство излечения наследственных генетических заболеваний, однако сейчас исследователи надеются применить ее для борьбы с широким спектром заболеваний: болезнью Альцгеймера, диабетом, сердечной недостаточностью и раком. В мае Евросоюз одобрил использование генной терапии при тяжелом комбинированном иммунодефиците у детей.

Одной из самых перспективных технологий генной терапии является редактирование генома CRISPR/Cas9. Эту технологию открыли в 2013 году как механизм бактериального иммунитета вирусной ДНК. Ученые называют ее «молекулярными ножницами», так как она позволяет с высокой точностью вырезать и изменять участки ДНК любых организмов прямо в живых клетках. В октябре китайские ученые провели первый в мире эксперимент по взрослого человека с помощью технологии CRISPR/Cas9. Сотрудники Сычуаньского университета ввели модифицированные Т-лимфоциты пациенту, больному раком легких. Предполагается, что это запустит процесс уничтожения раковых клеток в его организме.

Ботнет вещей: уже сейчас

В начале 2000-х годов хакеры научились взламывать подключенные к интернету компьютеры и организовывать их в сеть для массированных атак на определенный сервер. С распространением «интернета вещей» - недорогих подключаемых камер, принтеров и сканеров - хакеры все чаще стали выбирать своей мишенью уязвимые смарт-устройства. Через них киберпреступники получают контроль над оборудованием локальных сетей, модемами, сетевыми хранилищами, системами видеонаблюдения и даже промышленными управляющими системами.

В сентябре сайт хостинговой компании OVH подвергся рекордным с помощью ботнета. Суммарная мощность атак достигла 1 Тб/с, наибольшая мощность одной из них - 799 Гб/с.

Обучение с подкреплением: распространится через 1–2 года

Искусственный интеллект AlphaGo, основанный на обучении с подкреплением, обыграл в го мирового чемпиона Ли Седоля

Обучение с подкреплением - один из способов машинного обучения, в ходе которого система обучается, взаимодействуя со средой. Самые перспективные исследования в этой области ведет лаборатория DeepMind, подразделение Alphabet. В 2016 году ее программа AlphaGo обыграла мирового чемпиона Ли Седоля со счетом 4:1 в го - древнекитайскую настольную игру, которая долгое время считалась недоступной искусственному интеллекту.

Сотрудники DeepMind предполагают, что перспективы обучения с подкреплением гораздо шире игрового искусственного интеллекта. Например, оно позволит роботам учиться ходить и манипулировать незнакомыми предметами без предварительных исчерпывающих инструкций, а беспилотным автомобилям - извлекать опыт из каждой поездки.

Практический квантовый компьютер: через 4–5 лет

Квантовый компьютер D-Wave Systems.

Квантовый компьютер - это вычислительное устройство, которое для передачи и обработки данных использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности. Основной единицей вычисления в нем является квантовый бит, который, в отличие от бита, может означать 1 и 0 одновременно. Это позволяет квантовому компьютеру производить вычисления в 100 млн раз быстрее, чем стандартный компьютер.

В мае прошлого года IBM через облачную платформу IBM Quantum Experience открыл доступ к своему квантовому компьютеру, который находится в лаборатории в Йорктаун-Хайтс. На данный момент около 40 тысяч пользователей провели более 275 тысяч экспериментов с использованием IBM Quantum Experience. Процессор компьютера состоит из пяти кубитов, а в будущем IBM надеется увеличить мощность до 50 кубитов. 6 марта компания объявила о создании нового подразделения IBM Q, которое будет заниматься разработкой модели квантового компьютера.

Кроме IBM, в этом году сразу несколько компаний - Google, Inte, Microsoft, - а также Научно-исследовательский институт Нидерландов и Технический институт Делфта обещают представить практические наработки в области квантовых вычислений.

Нейрочипы для парализованных: через 10–15 лет

Парализованный пациент играет в Guitar Hero с помощью нейрочипа. Фото: Battelle Memorial Institute

В последние годы ученые делают большие успехи в разработке нейроинтерфейсов, восстанавливающих двигательные функции у пациентов с травмами спинного мозга. Если в 2015 году речь шла в основном об опытах на животных - крысах и приматах, - то сейчас лаборатории в разных странах тестируют новые технологии на добровольцах-людях.

В апреле 2016 года сотрудникам Университета штата Огайо и Мемориального института Баттеля удалось достичь серьезного прогресса при лечении пациента с квадриплегией - параличом всех конечностей. Благодаря имплантированному в двигательную область коры головного мозга микрочипу, передающему декодированные сигналы в мускулы руки с помощью электростимуляторов, он смог заново научиться шевелить пальцами руки и даже в Guitar Hero.

В будущем ученые также надеются создать беспроводные нейрочипы, способные восстанавливать нейронные связи у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Беспилотные грузовики: через 5–10 лет

Беспилотный грузовик Otto совершил первый коммерческий рейс 20 октября 2016 года. Фото: Anheuser-Busch, Otto

Согласно прогнозам, появление на дорогах автономных грузовиков окажет более сильное и противоречивое влияние на общество, чем появление легковых автомобилей. В долгосрочной перспективе беспилотные технологии сделают грузоперевозки дешевле, но в краткосрочной приведут к всплеску безработицы. Согласно докладу Белого дома, только в США работу около 1,7 миллиона водителей грузовиков.

Разработчики предполагают, что внедрение автономных грузовиков поможет сократить количество аварий, так как более 90% из них происходят вследствие ошибок водителя.

Первая коммерческая доставка беспилотным грузовиком состоялась 20 декабря. Ее совершила принадлежащая Uber компания Otto, которая занимается разработкой автономных систем управления для грузового транспорта. Грузовик без водителя преодолел 200 километров города Форт-Коллинс до Колорадо Спрингс со скоростью 88 километров в час и доставил 45 тысяч банок пива Budweiser для пивоваренной корпорации Anheuser-Busch.

Клеточный атлас: через 5 лет

Иллюстрация: Genome Research Limited

Международный консорциум ученых из США, Великобритании, Швеции, Израиля, Нидерландов и Японии собирается создать подробную трехмерную карту человеческих клеток, которая впервые визуализирует то, из чего состоит тело человека. Для этого придется каталогизировать 37,2 триллиона микроскопических изображений клеток человеческого организма, определив молекулярную подпись каждой клетки и присвоив ей «географические координаты» расположения в человеческом организме. «Клеточный атлас» - приоритетный проект в списке медицинских исследований, в которые Марк Цукерберг и его жена Присцилла Чан собираются инвестировать $3 миллиарда. Ученые ожидают, что этот проект окажет значительное влияние на биологию и медицину на ближайшие несколько десятилетий, поможет понять причины развития онкологических и аутоиммунных заболеваний, а также разработать эффективные препараты для их лечения.

Солнечные термофотоэлектрические батареи: через 10–15 лет

Нанофотонный солнечный термофотоэлектрический элемент. Фото: MIT

Стандартные кремниевые солнечные элементы захватывают только видимое излучение в диапазоне от фиолетового (380 нанометров) до красного (780 нанометров) и могут преобразовать в электричество ограниченное количество света. В настоящее время большинство солнечных батарей работают с коэффициентом полезного действия 20%, и, по подсчетам ученых, даже в теории он не сможет превысить 32%. Ученые Массачусетского технологического института (MIT) работают над созданием термофотоэлектрического преобразователя (STPV), который позволит получать энергию не только из света, но и из преобразованного тепла.

Элемент состоит из нескольких слоев углеродных нанотрубок, которые поглощают тепловое излучение, и фотонного кристалла-излучателя, который преобразует его в световое излучение видимого спектра и перенаправляет на солнечную ячейку, которая преобразует энергию в электричество. Такая установка как минимум в два раза эффективнее обычных солнечных элементов.

Эти изобретения достойны не просто нашего внимания, но и успеха на мировой арене. Ведь эти технологии могут круто изменить наш образ жизни. Хорошая новость – их не придется ждать долгие годы, потому что они уже здесь и готовы к использованию!

15. Светящиеся растения

14. Вертикальные фермы

13. Интернет с воздушного шара

12. Биотехнология

11. Виртуальная реальность

10. Мясо из пробирки

9. Экзоскелеты

8. Устройства, управляемые силой мысли

7. Сверхскоростной транспорт

6. Изменение генома

5. Современное опреснение

4. Настоящий трикодер

3. Дроны в сельском хозяйстве

2. Супер материалы

1. 4D принтеры

Научные достижения сегодняшнего дня – основа для изменения привычного нам мира завтра. Что-то изменит мир в ближайшее время, что-то – в далекой перспективе. Мы рассмотрели современные тренды и представили, как они изменят мир в будущем. Если, конечно, изменят. Заодно попробовали оценить вероятность того, что рассмотренные тренды станут массовыми и изменят мир еще при нашей жизни. ()

Энергия из воздуха

Вероятность: 85%

Скоро наши дома «поумнеют». А чтобы это случилось, они должны быть наполнены многочисленными устройствами, которые и сделают нашу жизнь легче. Датчики движения, температуры, загрязнения воздуха, различные фото- и видеокамеры и многое другое. Всем им требуется питание. Но вести к ним провода или менять постоянно батарейки накладно. Сразу несколько групп исследователей работают над тем, чтобы различные гаджеты могли получать энергию, что называется, из воздуха.

Окружающее нас пространство заполнено радиоволнами, например радиосигналами диапазона Wi-Fi. Ученые из Вашингтонского университета взяли стандартный Wi-Fi роутер, внесли в него небольшие изменения, и теперь его можно использовать в качестве источника энергии для удаленных устройств. При этом он по-прежнему может выполнять свою основную функцию, на качестве связи переделка не отразилась. Ученым удалось запитать электроэнергией небольшую фотокамеру и термодатчик. Причем ни одно из этих устройств не имело своей аккумуляторной батареи, вместо нее для хранения заряда применяется суперконденсатор. Такая технология получила название Power over Wi-Fi. Причем эту технологию можно использовать как для устройств «умного дома», так и маломощных гаджетов, например фитнес-браслетов.

А вот технология Freevolt, разработанная компанией Drayson Technologies, позволяет использовать энергию радиоволн различных диапазонов. Созданное компанией устройство выбирает энергию из радиоволн сразу нескольких радиочастот. В основе устройства – многополосная антенна и выпрямитель, который предназначен для преобразования переменного тока в постоянный. Продемонстрировали технологию в компании, применив ее в переносном датчике загрязнения воздуха CleanSpace. Устройство оценивает экологическую обстановку вокруг пользователя и отсылает информацию на его смартфон.

По мере снижения энергопотребления различных устройств, когда им для выполнения своих задач будет требоваться минимальное количество электроэнергии, будет расти и популярность беспроводной передачи энергии. Технология приблизит нас к массовому распространению интернета вещей и «умных» домов. Даже если вы и не будете жить в по-настоящему «умном» доме, пару гаджетов, заряжающихся по воздуху, вы будете иметь через пару лет точно. Если, конечно, в вашем доме имеются необходимые источники радиоволн, например Wi-Fi роутер. Остановить развитие технологии, а вернее, сделать ее непопулярной среди пользователей, может, пожалуй, только радиофобия.

Нейросети повсюду

Вероятность: 95%

То, что раньше было не под силу обычным компьютерам, станет возможно благодаря искусственным нейронным сетям. Их, в отличие от компьютеров архитектуры фон Неймана, можно обучать. Да и сами они способны к самообучению. Компьютеры на основе нейросетевых технологий можно применять там, где сложно описать языком программирования то, что требуется от машины. Поэтому они вытеснят привычные нам машины и людей из многих сфер деятельности. Заодно благодаря ним у нас появятся возможности, которых не было ранее.

©Carsten Koall/AFP/Getty Images

Везде, где мы будем общаться с «умной» машиной, будут присутствовать нейросети. Голосовые помощники и умный поиск. Роботы-помощники в магазинах, интерактивные сервисы и самоуправляемые автомобили. За каждой «умной» железякой будет стоять именно технология искусственных нейронных сетей.

CRISPR/Cas9 меняет генную инженерию. Мы побеждаем рак и ВИЧ

Вероятность: 95%

Генная инженерия должна изменить мир вокруг нас и нас самих. Это очевидно и вряд ли кто-то будет спорить. Вопрос только в том, когда это случится. Технологии изменения генома всегда были сложны и дороги. Но новый метод точного редактирования генов CRISPR/Cas9, кажется, вскоре изменит ситуацию.

В Великобритании в этом году было выдано первое разрешение на применение этой технологии для редактирование генома эмбрионов человека. Пока что только в исследовательских целях. Эмбрионы после эксперимента должны быть уничтожены. Опыты по генетической модификации эмбрионов человека с помощью технологии CRISPR/Cas9 недавно прошли в Китае. И это только начало.

©defeatshyness.com

Что же случилось? Все просто. Молекулярные биологи нашли созданный природой механизм редактирования генома и учатся его применять. Механизм прост и эффективен. Природа наделила им бактерий и архей, которые борются с его помощью с атакующими их вирусами. Ученые же хотят применить его и для редактирования генома животных, растений и, конечно же, человека. CRISPR – подобие архива, иммунологическая память, где хранятся фрагменты ДНК вируса, когда-либо атаковавшего бактерию или ее предков. Cas9 – инструмент, своего рода природная машина для обнаружения в бактериальной ДНК фрагментов вируса, копия которого есть в архиве. Найдя нужный фрагмент, он разрезает его, тем самым защищая клетку от заражения. После чего система репарации клетки заменяет разрушенные участки.

А теперь представим, что этой системе можно предложить любой фрагмент ДНК для поиска и уничтожения, например фрагмент ДНК вируса иммунодефицита человека. Ученые из Темпльского университета уже провели такой эксперимент на крысах и мышах. В результате целевой фрагмент ВИЧ был вырезан из ДНК в каждой ткани живого организма. А в Китае исследователям удалось подавить рост и запустить программу самоуничтожения раковых клеток. Эксперимент также был проведен на мышах. Но опыты на людях уже не за горами. В июле китайскими молекулярными биологами уже получено разрешение на проведение опытов с добровольцами.

В отличие от других технологий, CRISPR/Cas9 позволяет редактировать геном как эмбрионов, так и живых взрослых организмов.

Можно вылечить больного человека, а можно предотвратить передачу негативной наследственной информации потомкам. Чем лучше мы изучим человеческий геном, тем больше у нас будет возможностей его исправлять и улучшать. А это уже путь к проектированию детей. Так называемые «дизайнерские дети» будут не только лишены наследственных заболеваний, но и получат заложенные от рождения и необходимые в жизни «бонусы» в виде интеллектуальных и атлетических способностей, красоты и здоровья.

Квантовая связь и безопасное будущее

Вероятность: 95%

Квантовая связь и квантовые компьютеры, пожалуй, две технологии, объединенные словом «квант» и находящиеся в центре внимания. Но если до повсеместного применения квантовых компьютеров еще далеко, то квантовые коммуникации – дело совсем близкого будущего. Китай только запустил свой первый экспериментальный спутник квантовой связи, а эксперты уже пророчат, что объем рынка квантовой связи в ближайшие 5 лет может достигнуть 7,5 млрд долларов США. Что эта технология значит для нас? Китайский спутник способен передавать неподдающиеся перехвату ключи с орбиты на Землю. Вывод на орбиту большего количества таких спутников позволит создать глобальную сеть квантовой связи к 2030 году, заявляет главный научный сотрудник проекта QUESS Цзянь-Вэй Пань.

Широкое внедрение квантовых линий связи означает, что будущее будет хотя бы отчасти таким, каким мы его ожидаем. По дорогам будут ездить беспилотные автомобили, в небе парить дроны, а, к примеру, деньги на наших банковских счетах будут оставаться в полной безопасности. Разве что-то может этому помешать? Да, уязвимости в каналах передачи информации. Благодаря технологиям квантовой связи, а точнее, квантовой криптографии как ее части, можно безопасно передавать информацию. А это значит, что ни хакер, жаждущий реализовать свои способности, ни террорист не смогут воспользоваться уязвимостью информационных каналов. Сейчас и самоуправляемый автомобиль, движущийся на скорости 120 км/ч, и беспилотник, зависший над головой, и банковский сервер можно взломать. И последствия этого будут печальными. Только представьте себя в беспилотном автомобиле, управление которым захватил хакер. Квантовая физика позволяет создать защищенные линии связи и защититься от атак злоумышленников. А значит, сделать будущее более безопасным.

Повсеместное применение технологии блокчейн

Вероятность: 65%

Глава Сбербанка Герман Греф считает, что в ближайшем будущем эта технология «перевернет все индустрии без исключения, от сельского хозяйства, заканчивая банками, и, к несчастью, государственные органы тоже». Сбербанк и платежная система Qiwi продвигают блокчейн в нашей стране. За рубежом консорциум R3, разрабатывающий технологию блокчейн, объединил ведущие банки и финансовые компании. Его цель – разработка технологии блокчейн с открытым кодом для банковских структур.

Простому читателю технология, возможно, знакома в связи с популярной криптовалютой Bitcoin и одноименной пиринговой платежной системой. Многочисленные майнеры по всему миру добывают биткоины и сатоши с помощью своих компьютеров. Но на самом деле майнинг криптовалют есть не что иное, как проверка транзакций, то есть совершение необходимых для поддержания системы вычислительных операций. За это майнеры и получают свою «добытую» криптовалюту. Да и после биткоина появилось множество других криптовалют.

© trenchreynolds.com

Сегодня технологией заинтересовались госструктуры и ведущие финансовые учреждения. И под блокчейном подразумеваются не только криптовалюты. Эксперты предлагают разделить сферы применения технологии на три группы: непосредственно цифровые валюты, использование в рамках электронного правительства и в области «умных» контрактов и открытых активов.

Сама технология блокчейн (от англ. «blok» – цепочка и «chain» – цепь) представляет собой распределенную базу данных, которая состоит из блоков информации. Каждый такой блок содержит в себе записи о транзакциях, совершенных участниками системы. Сами блоки хранятся на компьютерах участников системы. Это делает взлом и изменение базы данных чрезвычайно трудной задачей.

Банкам блокчейн позволит избавиться от множества расходов, сопровождающих транзакции денежных средств и повысить их скорость. Кроме того, это альтернатива системе межбанковских переводов SWIFT.

В то же время блокчейн позволяет отказаться от регулятора, которым, как правило, выступает государство. Особенно категорически настроены против технологии именно силовые ведомства. Ведь криптовалюта, неподконтрольная государственным финансовым регуляторам, может использоваться преступными и террористическими организациями для совершения теневых сделок. Примеры тому уже есть. Именно поэтому и появилось предложение разделить сферы применения технологии и выделить из нее отдельно криптовалюты. Но блокчейн можно использовать не только для хранения информации о сделках с цифровыми валютами, но и, например, для учета сделок с недвижимостью. Готово ли общество к тому, чтобы информация об их собственности хранилась не в централизованном государственном реестре, а в распределенной базе на компьютерах множества пользователей?

Применение молекулярных машин

Вероятность: 85%

Нобелевская премия по химии этого года вручена за проектирование и синтез молекулярных машин. Ее получили ученые Жан-Пьер Соваж, сэр Фрэзер Стоддарт и Бернард Феринга. И это неудивительно, ведь перед нами открываются фантастические перспективы. Как и во многих других случаях, идею молекулярных машин ученые подсмотрели у природы. Окружающий мир наполнен ими. Практически все функционально активные белки – это молекулярные машины, говорит В. А. Аветисов доктор физико-математических наук, руководитель лаборатории теории сложных систем Института химической физики им. Н. Н. Семенова. В каждой живой клетке насчитывается по несколько тысяч таких машин.

Размеры молекулярных машин составляют всего лишь несколько нанометров. Это значит, в оптический микроскоп их увидеть уже невозможно, ведь они меньше длины волны видимого света. В невидимом нашему глазу мире они с легкостью манипулируют молекулами и одиночными атомами. Перетаскивают их с одного места на другое. Сближают атомы так, чтобы между ними образовалась химическая связь или, наоборот, растаскивают их, рвут молекулы на части и разрывают химические связи, их скрепляющие.

Теперь и мы можем научиться делать такие машины. Где же их можно применять? Для начала это может быть адресная доставка лекарств к больному органу. Большинство лекарств имеют побочные эффекты именно потому, что наряду с больным органом они действуют и на здоровые. Лекарственные препараты практически не умеют выбирать. Попадая в общую кровеносную систему они могут действовать и на другие органы. Молекулярные машины позволят организовать систему доставки лекарственного препарата именно к конкретному органу или ткани.

Молекулярные машины могут выступать сборщиками сложных молекулярных структур, и мы получим материалы с заданными свойствами. Или, наоборот, разбирать их по атому. Хороший способ утилизации, например полимеров.

Сами размеры таких наномашин говорят о том, что они идеально подходят для работы в очень маленьких объектах. Например, в клетках. Там уже работают тысячи своих природных машин. Теперь туда можно будет отправить и искусственные. Зачем? Например, подправить геном. Ведь уже упомянутый белок Cas9 в комбинации с направляющей РНК и есть программируемая молекулярная машина для разрезания ДНК.

Массовое внедрение беспилотного транспорта

Вероятность: 95%

Десятки компаний по всему миру уже занимаются разработкой беспилотных транспортных средств. Причем как автомобильные, такие как Volvo, General Motors, Volkswagen, Toyota, Audi, BMW и, конечно, Tesla, так и те, которые автомобили никогда не выпускали, – Google, Baidu, Uber и других.

Даже отечественный «КамАЗ» участвует. В прошлом году на заводе был создан прототип первого в нашей стране беспилотного автомобиля на базе серийного грузовика. Автомобилями, как грузовыми, так и легковыми, дело не ограничивается. Беспилотное летающее такси представлено было китайской компанией Ehang.

Считается, что беспилотный автомобиль будет безопаснее непредсказуемого и несовершенного человека, склонного к тому же пренебрегать правилами дорожного движения. Оснащенные всевозможными датчиками и сенсорами (радарами, камерами, навигационными системами, а также мощными компьютерами для принятия решений), они будут куда более совершеннее человека. Как было подсчитано, повсеместное распространение самоуправляемых автомобилей сократит количество дорожных аварий на 90%, что спасет жизни множества людей.

Если убрать из автомобиля водителя, то можно существенно сэкономить и на зарплате, чему, безусловно, будут рады транспортные компании. А еще беспилотную машину можно будет гонять по маршруту сутки напролет с минимальными техническими перерывами. Все это сулит большие прибыли перевозчикам.

В один прекрасный день беспилотных автомобилей станет больше, чем управляемых водителем. А через какое-то время вождение автомобиля будет чем-то вроде конных прогулок по выходным. Уже совсем скоро ежедневные поездки на работу и домой мы будем доверять автопилоту. В какой-то момент человек за рулем на скоростном хайвэе в потоке беспилотных автомобилей, несущихся на большой скорости, станет существенным фактором опасности, и многие дороги просто закроют для автомобилей, управляемых живым водителем.

Сам автомобиль через какое-то время уже не будет являться самостоятельной транспортной единицей. Автомобили в будущем будут информационно связаны между собой. Они будут обмениваться полезной информацией друг с другом и с объектами дорожной инфраструктуры.
В будущем не только автомобили будут «умными» но и города, им будет, что «рассказать» друг другу.

Для того чтобы не создать аварийную ситуацию, беспилотники будут постоянно сверять параметры своего движения с соседними автомобилями. Вовремя сообщать о снижении скорости и повороте. Выбирать маршрут в зависимости от плотности движения и погодных условий. На дороге беспилотные автомобили будут больше похожи на косяк рыб, синхронно плывущих в одном на правлении. Пользуясь автомобилем, человек будет пользоваться не столько отдельным автомобилем, сколько целой транспортной системой, в которой беспилотный автомобиль всего лишь только один из ее элементов.

В тоже время это все-таки дело будущего. И в целом, прогноз Илона Маска , сделанный этим летом, о том, что через три года большинство автомобилей будут передвигаться без водителя, кажется слишком оптимистичным.

Добыча ресурсов на астероидах

Вероятность: 85%

Небольшой по размерам Люксембург, затерявшийся между Францией, Германией и Бельгией, неспроста называют Железным Герцогством. Долгое время ведущими отраслями промышленности этой страны были добыча железной руды и производство стали. Сегодня залежи железной руды уже истощились. Но, видимо, маленькому герцогству не дает покоя его прошлое. В этом году было заявлено о желании сделать Люксембург хабом для компаний, занимающихся исследованиями и добычей космических ресурсов. Юристы страны уже готовят необходимую законодательную базу. Это значит, что частные компании, зарегистрированные в Люксембурге, получат юридическую защиту своего права собственности на все ресурсы, которые извлекут из астероидов.

А если вопрос переходит из научной сферы в сферу юридическую, то здесь уже пахнет деньгами и перспективами. Впрочем, как и с CRISPR/Cas9. За право считаться первооткрывателями этой технологии уже начались патентные войны. О своем желании заняться добычей сырья на астероидах уже заявили частные американские компании Planetary Resources и Deep Space Industries, которые высказали свою заинтересованность в инициативе Люксембурга.

Как считается, практически все применяемые в промышленности металлы, которые мы добываем из верхних слоев Земли, имеют астероидное происхождение. Современные месторождения образовались в результате ранней метеоритной бомбардировки нашей планеты. Значит, рано или поздно нам придется подняться в космос и взять ресурсы из космической кладовой.

Космическая деятельность, связанная с добычей ресурсов за пределами планеты, станет таким же естественным явлением, как связь, навигация и космическое зондирование Земли, без которых мы уже не представляем свою жизнь. Наряду с космическим туризмом добыча полезных ископаемых в космосе станет новым видом космического предпринимательства.

Впрочем, надо понимать, что космическая добыча полезных ископаемых еще долго не вытеснит земную. И дело здесь не только в том, что пока добыча ресурсов на космических объектах стоит нереально дорого. Сейчас нас, например, интересуют в космосе редкие металлы. Они так и называются редкоземельными, потому что редко встречаются на нашей планете. Благодаря своим исключительным свойствам они применяются в радиоэлектронике, приборостроении, машиностроении, химической промышленности, металлургии и других отраслях. Именно с них, вероятно, и стоит начинать промышленное освоение астероидов. Спрос на редкоземельные металлы не упадет. Наоборот, широкая доступность позволит найти им большее применение. А это может привести к революционным изменениям во всех отраслях, где они используются. В частности, это приведет к появлению новых материалов с уникальными свойствами.

А вот другие металлы могут уже пригодиться в космосе. Там, куда доставлять их с Земли экономически нецелесообразно. Строительство объектов в космосе будет вестись из материалов, имеющих космическое происхождение. Таким образом, в космическом пространстве будет сосредоточена не только добыча, но и металлургия, и переработка. Орбитальные туристические отели, производства, научные станции будут собраны из элементов, произведенных в космическом пространстве. Кроме того, космическая металлургия имеет множество преимуществ перед земной. В частности, она позволяет получать сплавы высокой однородности и чистоты. А если говорить о колонизации космоса, и в том числе Марса, то без освоения ресурсов астероидов мы обойтись точно не сможем.

Колонизация Марса

Вероятность: 85%

Главный идеолог всего, что связано с Марсом, – Илон Маск. Во всяком случае, сейчас.
Конечно, к тому, что говорит и делает Маск, можно относиться критично. Но освоение Красной планеты как запасного дома для нашей цивилизации – задача необходимая. Наша цивилизация прошла долгий путь, и было бы весьма печально, если бы какая-либо катастрофа или внутренний конфликт уничтожили человечество. Если планы главного мечтателя так и останутся нереализованными, то идею освоения Марса подхватят другие.

В сентябре Маск уже представил широкой общественности свой проект системы межпланетного транспорта – Interplanetary Transport System. По замыслу Маска, ITS предназначена для доставки на Красную планету первых колонистов. А в итоге численность населения марсианской колонии в следующем веке должна составить миллион человек. Вероятно, техническая составляющая проекта к этому моменту все-таки изменится. Мы не обладаем еще множеством технологий, которые позволят землянам создать автономную, максимально самостоятельную колонию на Марсе. Будущим марсианам придется самим добывать себе полезные ресурсы, необходимые для строительства колонии, вырабатывать энергию, вести сельское хозяйство. Только самое высокотехнологичное оборудование и материалы будут доставляться с Земли.

При этом не стоит путать колонизацию с терраформированием. На создание на Красной планете условий, хоть сколько-нибудь напоминающих те, что мы имеем на Земле, могут потребоваться долгие годы. Даже по оценкам Маска, на это уйдет несколько сотен лет. Но и это в лучшем случае

Обнаружение внеземных цивилизаций

Вероятность: 10%

Пожалуй, ни одно научное открытие не способно будет перевернуть наше сознание так, как обнаружение достоверных признаков существования внеземных цивилизаций. В нашей культуре, да и в некотором роде науке, инопланетяне давно существуют. Мы их ждем, боимся, смотрим о них фильмы и читаем книги. Британский физик Стивен Хокинг предупреждает, что инопланетяне могут быть опасны для Земли. Но мы все же надеемся, что это не так и направляем сигналы в космос. Разработанные Карлом Саганом послания внеземным цивилизациям мы разместили в «Вояджерах» и «Пионерах». Проект SETI, направленный на поиск внеземных цивилизаций, действует с 1959 года.

Известное уравнение Дрейка призвано помочь определить число внеземных цивилизаций в нашей Галактике (именно Галактике, а не всей Вселенной), с которыми мы можем установить контакт. Вот только большинство параметров в этом уравнении нам неизвестно и определяется учеными на основе своих предположений. Фрэнк Дрейк на основе своих предположений и используя созданную им формулу, тоже подсчитал количество таких цивилизаций. В итоге оказалось, что таких цивилизаций на всю нашу галактику Млечный Путь диаметром около 30 тысяч парсек всего десять. Но с 1961 года прошло уже много времени. И шансов найти следы внеземных цивилизаций не прибавляется.

©conservativerevival.com

Кроме того, возможно, мы еще недостаточно знаем обо всех необходимых условиях для возникновения разумных форм жизни. Например, если окажется верна гипотеза о том, что жизнь и разумные цивилизации могут возникать только в коротационных торах – узких кольцах в «теле» галактики, – то наши шансы найти братьев по разуму снижаются многократно. Солнечная система как раз и находится в таком галактическом «поясе жизни». Здесь межзвездный газ вращается синхронно с рукавами галактик, то есть его относительного движения практически нет, а значит, не образуется ударных волн. Это одно из самых спокойных мест нашей Галактики. Радиус этого узкого кольца – тора в «теле» Млечного Пути – всего 250 парсек.

Россия – одна из крупнейших мировых стран, способная вести передовые разработки в самых разных отраслях техники и производства. В последние годы появилось немало успешных проектов с использованием новейших российских технологий.

Компанией «Вокорд» придумана инновационная система по распознаванию лиц. Она подходит для смартфонов и прочих гаджетов. Их конкурентами являются крупные рыночные компании Самсунг и Эппл. Но у последних пока есть серьезные трудности и недоработки. Например, самсунговский смартфон можно легко разблокировать, поднеся к нему снимок владельца, скачанный из социальных сетей. Поэтому российская разработка вызывает к себе большой интерес. «Вокород» пророчит, что у их новинки есть большие перспективы.

Российской компанией был успешно разработан облачный сервис беспилотников. Он называется Le Talo Robotics. В нем есть вся статистика по работе дрона. Используя его, можно легко оценивать состояние устройства и выявлять появляющиеся неполадки. Также учеными уже придумана зарядная станция для беспилотников, вызвавшая любопытство у многих инвесторов.

Отечественный принтер печатает изделия при помощи электронно-лучевых технологий. Оборудование создала томская компания «ТЭТА», а разработки проекта велись в Томском политехническом университете и Институте физики прочности и материаловедения.

У принтера есть возможность брать в работу сплавы, меняющие свои свойства при контакте с воздухом. Что касается размеров, то они могут быть самыми разными.

Разработчики планируют активно использовать инновацию также в судостроении и машиностроении

Экзоскелет

С помощью новых технологий российские ученые придумали «носимого человеком робота», который носит название ExoAtlet. Его предназначение – реабилитация пациентов со следующими проблемами:

• неудачные операции;
• травмы;
• постинсультные состояния.

Такой робот помогает больному в самостоятельном передвижении, ускоряет процессы восстановления.

Это транспортное средство, работающее исключительно на солнечной энергии. Автомобиль получает ее за счет солнечных панелей, общая площадь которых составляет 4 кв. м. Корпус выполнен из композитного материала, используемого также в космическом производстве и ракетостроении.

Созданием солнцемобиля занимаются специалисты в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого. Проект активно поддерживается российским Министерством промышленности и торговли, а также «Лабораторией Касперского».

Московским техническим институтом представлено уникальное новое изобретение – шлем виртуальной реальности, оснащенный встроенным интеллектом. Он подходит для использования в самых разных отраслях. Среди них:

• развлекательная индустрия;
• образование;
• медицина;
• искусство;
• оборона.

Создатели утверждают, что шлем превзошел зарубежные аналоги по всем техническим характеристикам.

Крупнейшие корпорации из силиконовой долины заняты созданием транспортных средств, умеющих летать. Наша страна тоже не отстает и готовится выпустить похожие аппараты. Компания Hoversurf изобрела летающий мотоцикл «Скорпион-3», развивающий скорость 320 км/ч. Он обладает способностью сохранять подзарядку до 450 км. Новая российская технология будущего уже вызвала интерес со стороны зарубежья.

Научные сотрудники Томского политехнического университета разрабатывают уникальные технологии, обеспечивающие беспроводную передачу энергии посредством мобильной связи на внушительные расстояния. При этом планируется использовать связи пятого поколения. Согласно придуманному алгоритму, передача энергии будет происходить от одного устройства к другому вместе с радиосигналом. Сейчас эту инновацию проверяют на эффективность.

Среди новейших российских технологий и разработок ─конструктор BiTronics. Его предназначение – изучать человеческие биосигналы. К примеру, возможно создание человеко-машинных интерфейсов управления.

Дополнительные отрасли использования:

• изучение роботехники, физико-математических наук у школьников;
• улучшение спортивных сенсоров, пульсометров и других устройств.

В дальнейшем возможно выведение продукта на международный уровень.

В компании «Моторика» создаются высокоэффективные методики для протезирования конечностей с уникальным дизайном. Ими создана инновация, позволяющая человеку с травмой вернуть верхней конечности функцию хвата. Она называется активный тяговый протез. В него можно встраивать устройства, чтобы обеспечить беспроводной доступ в интернет. Выведение данных происходит на дисплей, который располагается на предплечье.

Цена такого изделия на порядок ниже, чем у иностранных разработок. В отдельных случаях государство предоставляет компенсацию, и получить протез можно абсолютно бесплатно.

Современные самолеты преодолевают большие расстояния, но на них затрачивается немало времени. Российский авиационный научный центр занялся работами по созданию сверхзвуковых авиалайнеров. Для этого активно привлекаются сторонние специалисты, так как спектр задач очень широк. По предварительным оценкам, новые самолеты будут издавать шумы, сравнимые с шумами обычных гражданских самолетов.

Перед учеными стоят следующие задачи:

• разработка предварительной конструктивно-силовой схемы планера;
• выбор основных конструкционных материалов;
• оценка характеристик двигателей;
• выстраивание необходимой тепловой защиты аппарата;
• выработка требований к измерительным средствам.

Сверхзвуковые самолеты будут способны совершать трансатлантические перелет всего за пару часов.

Робот-вездеход

Полезным отечественным стартапом стало устройство Anywalker.Оно представляет собой небольшого робота, способного самостоятельно передвигаться. Также Anywalker нажимает на кнопки и открывает двери, перемещается по лестницам.

Разработан план по масштабированию производства подобных устройств до одной тысячи экземпляров ежегодно.

Это устройство, которое обеспечивает прямой квантовый канал обмена информации между двумя абонентами. Данное изобретение разрабатывается учеными физического факультета в Московском государственном университете. Разговоры по такому устройству будут полностью защищенными от «подслушиваний». Для этого нужно, чтобы телефоны были соединены оптоволокном. Именно по нему идет передача квантовых состояний света.

«Умная» сельхозтехника

Данный проект активно развивается и поддерживается финансовыми вливаниями со стороны государства. Компания Cognitive Technologies разработала систему компьютерного зрения, которая позволяет сельскохозяйственной технике видеть на полях опасные объекты в виде столбов, камней и др. Эта информация используется для того, чтобы обеспечить безопасность механизмов при сборе урожая.

Первый трактор, оснащенный этой системой, уже успешно протестирован на российских полях. Повсеместное использование «умной» сельхозтехники позволит значительно экономить средства (до десятков миллионов рублей ежегодно в масштабах одного хозяйства).

В Томском государственном университете изобрели особый лазер, который предназначен для резки биологических тканей и костей. Установка разработана на парах стронция и может функционировать на разной длине волны. Она компактна и помещается на обычном столе. Под воздействием лазерного луча на тканях остается разрез и тонкая пленочка.

Ученые планируют тестировать изобретение и хотят использовать его в нейрохирургии, имплантологии и прочих медицинских сферах.

В основе всей современной техники лежат микросхемы. Чем меньше их размер, тем более компактным будет устройство. Московские ученые придумали тончайшую микросхему в мире, ее толщина – всего лишь одна молекула.

Когда новая российская технология будет внедрена в производство, появятся миниатюрные гаджеты, кардиостимуляторы и прочие приборы. Это изобретение, по мнению экспертов, способно «перевернуть мир». Оно уменьшит потребление энергии, вес и габариты гаджетов, а производительность поднимется на новый уровень.

Студенты из Перми задумали сделать робота, способного не только к самостоятельному передвижению, но и к общению с людьми. Они создали Promobot, который определяет возраст и половую принадлежность человека, распознает лица. Он владеет огромным словарным запасом, подключен к интернету и может дать ответы на многие вопросы. Такой робот подходит для выполнения функций продавца, официанта или администратора. Promobot используют некоторые пермские торгово-развлекательные центры и банки. Стоимость его составляет десять тысяч долларов, что намного дешевле корейских аналогов.

В ближайшем году в планах Томского политехнического университета заняться созданием нового рентгеновского томографа. Он будет отличаться тем, что сможет работать с фазой электромагнитной волны. В то время как обычные аппараты работают лишь с ее амплитудой. Это позволит устройству получить гораздо большее количество информации о структуре объектов исследования.

Помимо применения в медицинской сфере, изобретение подойдет для того, чтобы проводить диагностику композитных изделий.

Проект активно финансируется со стороны государства и промышленных партнеров.

Беспилотники разрабатывают не только в Америке, но и в нашей стране. На Урбанистическом форуме компанией «Волгабас» из города Волжский разработан и презентован первый беспилотный автобус. Он изготовлен полностью из запчастей отечественного производства. Такой автобус подходит для того, чтобы перевозить пассажиров по закрытым территориям. Планируется, что в 2018 году первые экземпляры уже появятся в столице.

Корпорацией Ростех представлена новейшая уникальная камера. Ее главная особенность в том, что она имеет коротковолновый ИК-диапазон. В нем достигаются высокие уровни природных контрастов и лучшая ночная освещенность.

«Всевидящие» камеры могут найти применение в разных областях. Среди них:

• мониторинг сельскохозяйственных угодий;
• навигация судов;
• проверка подлинности денежных купюр.

В России много талантливых людей, которые способные привнести еще много интересных идей и изобретений. В ближайшие годы появится еще немало новых технологий, которые кардинально изменят мир.