Десять инновационных технологий, которые изменят нашу жизнь
Фото: Science HD / Unsplash
Инновационные технологии уходящего года однажды позволят обняться с человеком, который находится на другом континенте, вылечить болезнь Альцгеймера и вместо флешки для хранения информации использовать ДНК
Редакция Scientific American совместно с аналитиками Всемирного экономического форума опросили ведущих экспертов в области технологий, чтобы определить самые интересные и полезные инновации [1].
Инновационные технологии:
- Биопластик из растительных отходов
- Социальные роботы
- Металинзы
- Потенциальное лекарство от Альцгеймера
- Умные удобрения
- Совместное телеприсутствие
- Блокчейн против пищевых отравлений
- Безопасные ядерные реакторы
- Хранение данных в ДНК
- Сетевые накопители энергии
1. Биопластик из растительных отходов
Пластмассовый мусор, накапливающийся в Мировом океане, — причина гибели морских животных, растений и даже источник человеческих болезней (микропластик может попасть в организм через рыбу).
Биопластик может решить эти проблемы, способствуя развитию циклической экономики — он разлагается и превращается в биомассу. Сегодня биопластик изготавливают из кукурузы, сахарного тростника и отработанных жиров и масел, но он не очень прочный и к тому же некрасивый.
Недавняя разработка — метод изготовления пластика из целлюлозы и лигнина (вещества, характеризующего, например, одеревенелые стенки растений). Биопластик, полученный из непищевых сортов растений (например, гигантского тростника), по качествам ничем не уступает обычной пластмассе.
2. Социальные роботы
217 тыс. профессиональных сервисных роботов было продано в 2018 году, это на 61% больше, чем в 2017-м. И продажи продолжают расти — не в последнюю очередь благодаря социальным роботам. Они нужны для взаимодействия с людьми, которым необходимы общение, уход и забота. Социальные роботы оснащены искусственным интеллектом, который помогает им «понять», как надо реагировать на информацию, полученную через камеры и датчики.
Например, человекоподобный робот Пеппер (от SoftBank Robotics) распознает лица, основные человеческие эмоции и участвует в разговоре посредством сенсорного экрана на «груди». Социальные роботы особенно нужны пожилым. Робот PARO в виде тюленя, разработанный Японским национальным институтом передовых промышленных наук и технологий, снимает стресс у людей с болезнью Альцгеймера. Он отзывается на свое имя движениями головы и реагирует на ласку. А робот Mabu (Catalia Health) напоминает престарелым людям, чтобы они чаще гуляли и принимали лекарства.
3. Металинзы
С каждым годом устройства становятся все более компактными, но их оптические компоненты уменьшаются не с такой высокой скоростью. Инженеры выяснили, какие физические законы стоят за их легкими альтернативами — металинзами. Их миниатюрность позволит уменьшить в размерах камеры, оптические датчики для интернета вещей, микроскопы и другое оборудование. Кроме того, ученые разработали металинзы, которые исправляют астигматизм у человека.
4. Потенциальное лекарство от Альцгеймера
Несколько десятилетий назад ученые обнаружили особый класс белков, вызывающих многие болезни: от рака до нейродегенеративных заболеваний. Они называются «внутренне неупорядоченные белки» (ВНБ). Они играют важную роль в частях клеток, называемых безмембранными органеллами. Ученые разработали технологию манипуляции этими органеллами, благодаря чему, вероятно, удастся найти лекарства от болезней, которые вызывают ВНБ.
5. Умные удобрения
Стандартные способы внесения удобрений часто наносят вред окружающей среде. Новая разработка — удобрения с контролируемым высвобождением веществ, которые снабжают почву веществами, когда это необходимо. Они состоят из маленьких капсул, внешняя оболочка которых замедляет проникновение воды внутрь содержимого.
6. Совместное телеприсутствие
Технология совместного телеприсутствия находится в стадии разработки, однако ведущие технологические гиганты, например, Microsoft, вкладывают деньги в развитие этой индустрии.
Экономика инноваций Как роботы помогают сделать телепортацию реальной
7. Блокчейн против пищевых отравлений
Снизить количество пищевых отравлений можно с помощью блокчейна. Инновационный метод использования этого инструмента в промышленности применяется для отслеживания продуктов. С помощью блокчейна продавцы могут сразу же вывести испорченную еду из обращения и уничтожить лишь запасы, полученные из того же источника. Кроме того, некоторые компании начали производить упаковки с датчиками, которые контролируют качество продуктов и указывают на истекающий срок годности.
8. Безопасные ядерные реакторы
Многие производители (например, Westinghouse Electric Company, Framatome) форсируют разработку ядерного топлива, устойчивого к перегреву.
Такое топливо почти не вырабатывает водород или вырабатывает его очень мало. Новейшие модели ядерных реакторов вместо воды для охлаждения используют жидкий натрий или расплавленную соль, которые не могут производить водород.
9. Хранение данных в ДНК
Жесткий диск или флешка могут потеряться или устареть, поэтому ученые нашли альтернативу традиционным носителям информации — это ДНК. Информацию об организме, которая хранится в ДНК, без труда считывают, синтезируют и копируют. А последние достижения в секвенировании (то есть, определении аминокислотной и нуклеотидной последовательности) ДНК — это использование штрих-кодирования, когда последовательность ДНК используется в качестве маркеров молекулярной идентификации. Благодаря этому ученые продвинулись в изобретении новых методов лечения и в борьбе с лекарственной устойчивостью.
Индустрия 4.0 Нанофлешка: как хранить фильмы и фотографии в ДНК человека
10. Сетевые накопители энергии
Энергетики прогнозируют, что в течение следующего десятилетия литий-ионные аккумуляторы будут использовать чаще всего.
Постоянно совершенствующиеся технологии приведут к тому, что аккумуляторы скоро смогут хранить вдвое больший запас энергии, чем есть сейчас.
Десять инновационных технологий, которые изменят нашу жизнь
Фото: Science HD / Unsplash
Инновационные технологии уходящего года однажды позволят обняться с человеком, который находится на другом континенте, вылечить болезнь Альцгеймера и вместо флешки для хранения информации использовать ДНК
Редакция Scientific American совместно с аналитиками Всемирного экономического форума опросили ведущих экспертов в области технологий, чтобы определить самые интересные и полезные инновации [1].
Инновационные технологии:
- Биопластик из растительных отходов
- Социальные роботы
- Металинзы
- Потенциальное лекарство от Альцгеймера
- Умные удобрения
- Совместное телеприсутствие
- Блокчейн против пищевых отравлений
- Безопасные ядерные реакторы
- Хранение данных в ДНК
- Сетевые накопители энергии
1.
Биопластик из растительных отходовПластмассовый мусор, накапливающийся в Мировом океане, — причина гибели морских животных, растений и даже источник человеческих болезней (микропластик может попасть в организм через рыбу). Биопластик может решить эти проблемы, способствуя развитию циклической экономики — он разлагается и превращается в биомассу. Сегодня биопластик изготавливают из кукурузы, сахарного тростника и отработанных жиров и масел, но он не очень прочный и к тому же некрасивый.
Недавняя разработка — метод изготовления пластика из целлюлозы и лигнина (вещества, характеризующего, например, одеревенелые стенки растений). Биопластик, полученный из непищевых сортов растений (например, гигантского тростника), по качествам ничем не уступает обычной пластмассе.
2. Социальные роботы
217 тыс. профессиональных сервисных роботов было продано в 2018 году, это на 61% больше, чем в 2017-м. И продажи продолжают расти — не в последнюю очередь благодаря социальным роботам.
Они нужны для взаимодействия с людьми, которым необходимы общение, уход и забота. Социальные роботы оснащены искусственным интеллектом, который помогает им «понять», как надо реагировать на информацию, полученную через камеры и датчики.
Например, человекоподобный робот Пеппер (от SoftBank Robotics) распознает лица, основные человеческие эмоции и участвует в разговоре посредством сенсорного экрана на «груди». Социальные роботы особенно нужны пожилым. Робот PARO в виде тюленя, разработанный Японским национальным институтом передовых промышленных наук и технологий, снимает стресс у людей с болезнью Альцгеймера. Он отзывается на свое имя движениями головы и реагирует на ласку. А робот Mabu (Catalia Health) напоминает престарелым людям, чтобы они чаще гуляли и принимали лекарства.
3. Металинзы
С каждым годом устройства становятся все более компактными, но их оптические компоненты уменьшаются не с такой высокой скоростью. Инженеры выяснили, какие физические законы стоят за их легкими альтернативами — металинзами.
Их миниатюрность позволит уменьшить в размерах камеры, оптические датчики для интернета вещей, микроскопы и другое оборудование. Кроме того, ученые разработали металинзы, которые исправляют астигматизм у человека.
4. Потенциальное лекарство от Альцгеймера
Несколько десятилетий назад ученые обнаружили особый класс белков, вызывающих многие болезни: от рака до нейродегенеративных заболеваний. Они называются «внутренне неупорядоченные белки» (ВНБ). Они играют важную роль в частях клеток, называемых безмембранными органеллами. Ученые разработали технологию манипуляции этими органеллами, благодаря чему, вероятно, удастся найти лекарства от болезней, которые вызывают ВНБ.
5. Умные удобрения
Стандартные способы внесения удобрений часто наносят вред окружающей среде. Новая разработка — удобрения с контролируемым высвобождением веществ, которые снабжают почву веществами, когда это необходимо. Они состоят из маленьких капсул, внешняя оболочка которых замедляет проникновение воды внутрь содержимого.
6. Совместное телеприсутствие
Технология совместного телеприсутствия находится в стадии разработки, однако ведущие технологические гиганты, например, Microsoft, вкладывают деньги в развитие этой индустрии. Ожидается, что к 2025 году она будет оцениваться в несколько миллиардов долларов. Фонд XPRIZE Питера Диамандиса объявил о начале конкурса ANPR Avatar XPRIZE. Его победитель получит средства на разработку технологий, которые позволят людям ощущать присутствие друг друга, даже если они будут находиться на разных концах Земли.
Экономика инноваций Как роботы помогают сделать телепортацию реальной
7. Блокчейн против пищевых отравлений
Снизить количество пищевых отравлений можно с помощью блокчейна. Инновационный метод использования этого инструмента в промышленности применяется для отслеживания продуктов. С помощью блокчейна продавцы могут сразу же вывести испорченную еду из обращения и уничтожить лишь запасы, полученные из того же источника.
Кроме того, некоторые компании начали производить упаковки с датчиками, которые контролируют качество продуктов и указывают на истекающий срок годности.
8. Безопасные ядерные реакторы
Многие производители (например, Westinghouse Electric Company, Framatome) форсируют разработку ядерного топлива, устойчивого к перегреву. Такое топливо почти не вырабатывает водород или вырабатывает его очень мало. Новейшие модели ядерных реакторов вместо воды для охлаждения используют жидкий натрий или расплавленную соль, которые не могут производить водород.
9. Хранение данных в ДНК
Жесткий диск или флешка могут потеряться или устареть, поэтому ученые нашли альтернативу традиционным носителям информации — это ДНК. Информацию об организме, которая хранится в ДНК, без труда считывают, синтезируют и копируют. А последние достижения в секвенировании (то есть, определении аминокислотной и нуклеотидной последовательности) ДНК — это использование штрих-кодирования, когда последовательность ДНК используется в качестве маркеров молекулярной идентификации.
Благодаря этому ученые продвинулись в изобретении новых методов лечения и в борьбе с лекарственной устойчивостью.
Индустрия 4.0 Нанофлешка: как хранить фильмы и фотографии в ДНК человека
10. Сетевые накопители энергии
Энергетики прогнозируют, что в течение следующего десятилетия литий-ионные аккумуляторы будут использовать чаще всего. Постоянно совершенствующиеся технологии приведут к тому, что аккумуляторы скоро смогут хранить вдвое больший запас энергии, чем есть сейчас.
10 инноваций, которые могут изменить мир
Новые записи в блоге TechTank доступны здесь
С 2001 года MIT Technology Review публикует свой список 10 самых важных технологических инноваций, которые появляются каждый год. Редакторы выбрали каждый элемент, исходя из его потенциала изменить мир. Списки предыдущих лет включали эпигенетику, беспроводные сенсорные сети, грид-вычисления, аддитивное производство, умные часы и мобильные 3D.
Список 2014 года столь же захватывающий.
Сельскохозяйственные дроны
Фермеры начали использовать сельскохозяйственные дроны, оснащенные камерами, для улучшения обработки урожая. Дроны позволяют фермерам получить уникальную перспективу, которую не могли обеспечить ранее использовавшиеся спутниковые снимки. Они помогают выявить проблемы с обработкой орошения, изменением почвы и проблемными растениями при гораздо меньших затратах, чем такие методы, как визуализация сельскохозяйственных культур с помощью пилотируемого самолета. Успех дронов стал возможен благодаря технологическим достижениям в модулях GPS, цифровых радиоприемниках и небольших датчиках MEMS. В совокупности эти достижения позволяют фермерам повысить точность своего ремесла, чтобы получить большую прибыль.
Смартфоны Ultraprivate
По мере роста опасений по поводу личной конфиденциальности, особенно с точки зрения новых технологий, компания из Мэриленда ищет альтернативу. Silent Circle шифрует голосовые звонки, текстовые сообщения и вложенные файлы клиентов.
Шифрование предотвращает прослушивание телефонных разговоров потенциальными перехватчиками и защищает метаданные. У Silent Circle большие планы на будущее, включая защищенный смартфон под названием Blackphone. Blackphone будет использовать инструменты шифрования, используемые в настоящее время Silent Circle, а также другое программное обеспечение, которое поможет защитить данные.
Картирование мозга
Нейробиологи десятилетиями работали над тем, чтобы лучше понять, как функционирует мозг. Недавние достижения в технологии картирования мозга упростили эту амбициозную задачу. Международная группа исследователей Human Brain Project создала трехмерный атлас мозга. Разрешение карт в пятьдесят раз лучше, чем в предыдущих попытках. Создатели атласа в цифровом виде сшили вместе тысячи поперечных срезов мозга. На карте показаны детали размером до 20 микрометров — примерный размер многих человеческих клеток. Хотя это огромный прогресс, ученые по-прежнему стремятся создать карту, которая показывает детали размером 1 или 2 микрометра, а не 20.
Нейроморфные чипы
Многие компании по всему миру работают над стиранием границ между биологическими системами и искусственными творениями. Qualcomm делает значительные шаги в разработке систем искусственного интеллекта с использованием нейроморфных чипов. Эти чипы объединяют неврологию с традиционными технологиями, такими как чипы для смартфонов. Qualcomm уже тестирует чипы на небольших роботах, которые позволяют машинам выполнять задачи, для которых обычно требуется специализированный компьютер. Чипы могут обрабатывать сенсорные данные посредством зрения и звука, чтобы реагировать способами, которые явно не запрограммированы. Например, чипы могут предвосхищать потребности пользователей.
Редактирование генома
Исследователи из Китая создали пару обезьян со специфическими генетическими мутациями. Ученые использовали новый метод инженерии ДНК, известный как CRISPR. CRISPR позволяет ученым модифицировать оплодотворенные яйца. Это нововведение имеет большое значение для области биомедицины.
Способность изменять ДНК в определенных участках хромосом облегчает изучение болезней. Исследователи из Массачусетского технологического института проявили интерес к изучению заболеваний головного мозга, таких как аутизм и болезнь Альцгеймера. CRISPR может помочь исследователям, изучающим такие заболевания, позволяя им определить, какие генетические мутации действительно вызывают расстройства.
Трехмерная печать в микромасштабе
Потенциал технологии трехмерной печати привлек многих людей новыми приложениями. Но современные принтеры имеют важные ограничения. До недавнего времени большинство 3D-принтеров могли использовать только пластик. Группа исследователей из Гарвардского университета под руководством Дженнифер Льюис приступила к разработке новых чернил для 3D-принтеров. Ее команда печатает сложные объекты, используя материалы, выбранные на основе их механических свойств, электропроводности или оптических свойств. Со временем новые чернила позволят выполнять более широкий спектр функций, включая создание искусственных органов.
Мобильное сотрудничество
Текущая инфраструктура для совместной работы в профессиональной среде может быть контрпродуктивной для выполнения работы. Эту проблему призваны решить новые приложения, такие как Quip. Цель состоит в том, чтобы разработать систему, в которой каждый шаг процесса совместной работы происходит в одном и том же цифровом пространстве. Он направлен на создание более интимного опыта за счет реализации функций чата и новостной ленты в стиле Facebook, что, в свою очередь, создает более совместный опыт. Эти новые платформы направлены на повышение эффективности и производительности текущих рабочих процессов.
Oculus Rift
Похожие книги
Этой весной Facebook купил Oculus Rift за 2 миллиарда долларов, и не зря. Компания родилась в уме Палмера Лаки, парня без инженерного образования, который построил первый прототип Rift, когда ему было 16 лет. Сейчас Лаки, которому 21 год, создал продукт, который делает видеоигры с эффектом погружения реальностью.
Проворные роботы
Чтобы сделать один шаг, требуется баланс, координация, сила и направление. Каждый из этих факторов создал уникальные проблемы для инженеров, разрабатывающих роботов, которые могут ходить. Войдите в компанию Boston Dynamics, которая экспериментировала с «динамическим балансом» — функцией, которая позволяет роботам сохранять равновесие во время ходьбы. Недавно они успешно создали робота, который может ходить по неровной и зыбкой местности. Это новшество открывает двери для более широкого использования роботов в аварийных операциях или помощи пожилым людям и людям с ограниченными возможностями в выполнении повседневных задач.
Хотя технология все еще находится на стадии разработки, Boston Dynamics знает, что роботам нужно ходить, прежде чем они смогут бегать.
Умная ветровая и солнечная энергия
Одним из препятствий на пути повсеместного использования возобновляемых источников энергии является интеграция устойчивых источников энергии в существующую энергосистему. Большие данные и искусственный интеллект упростили прогнозирование того, какую мощность будут производить ветряные турбины. Предвидение колебаний мощности является ключом к разработке технологий интеграции ветра и солнца в энергосистему.
Координатор программы
Аарон Лок участвовал в написании этого поста.
Новые записи блога TechTank доступны здесь
Технологии будущего: 22 идеи, которые изменят наш мир
В наши дни технологии развиваются очень быстро. Иногда может показаться, что каждый божий день появляется новая технология, которая произведет революцию в будущем.
Но с таким количеством масштабных технологических обновлений, которые происходят постоянно, легко потерять представление о том, как развивается мир.
Существуют программы искусственного интеллекта, пишущие стихи с нуля и создающие изображения из не более чем словесной подсказки, есть бионические глаза, массивные голограммы и еда, сделанная в лабораториях. Все это лишь малая часть того, что есть на самом деле, поэтому мы собрали самые захватывающие технологии будущего и перечислили их все ниже.
Necrobotics
Иногда новые технологии будущего могут предложить удивительное развитие, с возможностью изменить будущее… и в то же время невероятно жуткие.
Это один из способов описать идею некроботов, которая, как следует из названия, включает в себя превращение мертвых существ в роботов. Хотя это звучит как сюжет для жуткого фильма ужасов, эта технология изучается в Университете Райса.
Группа исследователей превратила мертвого паука в роботоподобного захвата, получив возможность поднимать другие предметы.
Для этого они берут паука и нагнетают в него воздух. Это работает, потому что пауки используют гидравлику, чтобы направить свою версию крови (гемолимфу) в свои конечности, заставляя их вытягиваться.
Сейчас эта концепция находится в зачаточном состоянии, но она может означать будущее, в котором мертвые животные будут использоваться для развития науки… Все это очень похоже на Франкенштейна!
Песчаные батареи
© Edwin Remsberg
Не каждая технология, улучшающая наше будущее, должна быть сложной, некоторые из них просты, но чрезвычайно эффективны.
Одна из таких технологий принадлежит финским инженерам, которые нашли способ превратить песок в гигантскую батарею.
Эти инженеры засыпали 100 тонн песка в стальной контейнер размером 4 х 7 метров. Затем весь этот песок нагревали с помощью энергии ветра и солнца.
Затем местная энергетическая компания может распределять это тепло для обогрева зданий в близлежащих районах. Энергия может храниться таким образом в течение длительного периода времени.
Все это происходит благодаря концепции, известной как резистивный нагрев. Здесь материал нагревается за счет трения электрических токов.
Песок и любой другой не сверхпроводник нагреваются за счет проходящего через них электричества, вырабатываемого тепла, которое может быть использовано для получения энергии.
Разумные экзоскелеты
Экзоскелеты уже много лет существуют как в научно-популярной фантастике, так и в реальной жизни. Но с течением времени технология быстро становилась все более впечатляющей.
В последние годы мы стали свидетелями того, что технология стала более доступной для молодежи. Atlas 2030 описывается как самый совершенный мобильный медицинский экзоскелет, разработанный специально для детей.
Хотя эта технология еще не поступила в продажу, она может помочь детям в будущем, предлагая педиатрический медицинский экзоскелет для нижней части тела. Это могло бы помочь детям с тяжелыми нервно-мышечными заболеваниями, церебральным параличом или расщеплением позвоночника ходить.
Больше похожего на это
Катапультирование спутников в космос
Кто бы мог подумать, что лучший способ отправить спутники в космос — это импровизированная катапульта! Хорошо, это намного умнее катапульты, но технология существует аналогичным образом.
SpinLaunch — это прототип системы для запуска спутников или других полезных нагрузок в космос. Это достигается за счет использования кинетической энергии вместо обычного метода использования химического топлива, используемого в традиционных ракетах. Эта технология может быть способна вращать полезные грузы со скоростью 8 000 км/ч и 10 000 G, а затем запускать их в небо через большую пусковую трубу.
Конечно, для выхода полезной нагрузки на орбиту по-прежнему потребуются небольшие ракетные двигатели, но SpinLaunch утверждает, что эта система сокращает потребление топлива и инфраструктуры на впечатляющие 70 процентов.
Компания подписала соглашение с НАСА и сейчас тестирует систему.
Ксенотрансплантация
Хирурги в середине операции © Школа медицины Университета Мэриленда
Вставить сердце свиньи в человека кажется плохой идеей, и тем не менее, это одна из последних медицинских процедур, которая набирает обороты прогресс.
Ксенотрансплантация — процедура трансплантации, внедрения или переливания человеку клеток, тканей или органов животного происхождения — может произвести революцию в хирургии.
Одной из наиболее распространенных процедур, выполняемых до сих пор, является введение сердца свиньи человеку. Теперь это успешно произошло дважды. Однако один из заболевших прожил всего несколько месяцев, а второй все еще находится под наблюдением.
При этих операциях сердце не может быть мгновенно помещено в человека, сначала необходимо провести редактирование генов. Некоторые гены необходимо удалить из сердца и добавить человеческие гены, в основном связанные с иммунным восприятием и генами, предотвращающими чрезмерный рост сердечной ткани.
Сейчас эти операции рискованны, и нет уверенности в успехе. Однако в ближайшем будущем мы сможем увидеть, как ксенотрансплантаты будут происходить на регулярной основе, предоставляя сердца или ткани животных нуждающимся в этом людям.
Генерация изображений с помощью ИИАстронавт держит цветок © OpenAI
Поскольку искусственный интеллект продолжает выполнять работу так же хорошо, как люди, к этому списку можно добавить новую отрасль — мир искусства. Исследователи из компании OpenAI создали программное обеспечение, способное создавать изображения из словесных подсказок.
Введите «собака в ковбойской шляпе, поющая под дождем», и вы получите множество совершенно оригинальных изображений, которые подходят под это описание. Вы даже можете выбрать, в каком стиле искусства будет возвращен ваш запрос. Однако технология не совершенна и все еще имеет проблемы, например, когда мы давали ей плохие подсказки по созданию мультяшных персонажей.
Эта технология, известная как Dall-E, сейчас является второй итерацией, и команда разработчиков планирует продолжить ее развитие. В будущем мы могли бы увидеть, как эта технология используется для создания художественных выставок, для компаний, чтобы быстро получать оригинальные иллюстрации или, конечно же, для революционного способа создания мемов в Интернете.
Роботы для чтения мозга
Робот-манипулятор, использующий сигналы мозга Одно из самых интересных и практических применений, которые мы когда-либо видели, было предложено исследователями из Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL).
Благодаря алгоритму машинного обучения, роботу-манипулятору и интерфейсу «мозг-компьютер» этим исследователям удалось создать средства взаимодействия с миром для пациентов с тетраплегией (тех, кто не может двигать верхней или нижней частью тела).
Во время испытаний манипулятор выполнял простые задачи, например обход препятствия. Затем алгоритм будет интерпретировать сигналы от мозга с помощью колпачка ЭЭГ и автоматически определять, когда рука сделала движение, которое мозг считал неправильным, например, слишком близко к препятствию или слишком быстро.
Со временем алгоритм может приспосабливаться к индивидуальным предпочтениям и сигналам мозга. В будущем это может привести к созданию инвалидных колясок, управляемых мозгом, или вспомогательных машин для пациентов с тетраплегией.
3D-печатные кости
3D-печатные костные имплантаты © Ossiform
3D-печать — это отрасль, обещающая все, от дешевого строительства домов до доступной прочной брони, но одним из самых интересных применений этой технологии является создание 3D-печатных костей.
Компания Ossiform специализируется на медицинской 3D-печати, создавая индивидуальные заменители различных костей из трикальцийфосфата — материала, по свойствам схожим с человеческими костями.
Использовать эти напечатанные на 3D-принтере кости на удивление легко. Больница может выполнить МРТ, которая затем отправляется в Ossiform, который создает 3D-модель необходимого имплантата для конкретного пациента. Хирург принимает дизайн, а затем, когда он напечатан, его можно использовать в хирургии.
Особенность этих напечатанных на 3D-принтере костей заключается в том, что благодаря использованию трикальцийфосфата организм преобразует имплантаты в васкуляризированную кость. Это означает, что они позволят полностью восстановить функцию кости, которую она заменяет. Для достижения наилучшей возможной интеграции имплантаты имеют пористую структуру и имеют большие поры и каналы для прикрепления клеток к кости и ее преобразования.
Обработка естественного языка
©Getty Images
Обработка естественного языка — новая тенденция, захватывающая Интернет. Хотя вы, скорее всего, видели его в программном обеспечении автозаполнения Google или когда ваш смартфон предлагает предсказание того, что вы пытаетесь напечатать, он способен на гораздо более умные вещи.
OpenAI — компания, находящаяся в авангарде искусственного интеллекта. Первоначально она покорила Интернет своим генератором изображений Dall-E 2. Теперь она вернулась, создавая чат-бота, известного как ChatGPT, сочиняя стихи с нуля, объясняя сложные теории с легкостью и полноценными разговорами, как будто это человек.
ChatGPT работает на программном обеспечении, известном как GPT-3, обученном на миллиардах примеров текстов, а затем обученном формировать связные и логичные предложения.
ChatGPT — пример ИИ и его будущего. Он доказал свою способность создавать совершенно новые веб-сайты с нуля, писать целые книги и даже шутить… хотя явно еще не освоил юмор.
Лабораторные молочные продукты
Вы слышали о культивируемом «мясе» и стейках вагью, выращенных клетка за клеткой в лаборатории, но как насчет других продуктов животного происхождения? Все большее число биотехнологических компаний по всему миру исследуют молочные продукты лабораторного производства, включая молоко, мороженое, сыр и яйца. И многие думают, что они взломали его.
Молочная промышленность не является экологически чистой, даже близко. На его долю приходится 4 процента мировых выбросов углекислого газа, больше, чем авиаперевозки и морские перевозки вместе взятые, и растет спрос на более экологичные всплески для наших чашек чая и мисок с хлопьями.
По сравнению с мясом молоко не так сложно создать в лаборатории. Вместо того, чтобы выращивать его из стволовых клеток, большинство исследователей пытаются получить его в процессе ферментации, стремясь получить молочные белки, сыворотку и казеин. Некоторые продукты таких компаний, как Perfect Day, уже поступили в продажу в США, при этом текущая работа направлена на воспроизведение вкусовых ощущений и питательных свойств обычного коровьего молока.
Кроме того, исследователи работают над моцареллой, произведенной в лаборатории, которая идеально плавится поверх пиццы, а также других сыров и мороженого.
Самолеты на водороде
Выбросы углерода представляют огромную проблему, когда речь идет о коммерческих рейсах, но есть потенциальное решение, и оно получило большое финансирование.
Британский проект стоимостью 15 миллионов фунтов стерлингов обнародовал планы по созданию самолета с водородным двигателем. Этот проект известен как Fly Zero и осуществляется Институтом аэрокосмических технологий совместно с правительством Великобритании.
Проект разработал концепцию самолета среднего размера, полностью работающего на жидком водороде. Он сможет без остановок перевезти примерно 279 пассажиров через полмира.
Если бы эта технология могла быть реализована, это могло бы означать полет с нулевым выбросом углерода без остановок между Лондоном и Западной Америкой или Лондоном в Новую Зеландию с единственной остановкой.
Цифровые «близнецы», которые следят за вашим здоровьем
Приборная панель Q Bio, где пользователи могут следить за своим здоровьем © Q Bio
В «Звездном пути », где зародились многие наши идеи о технологиях будущего, люди могут войти в медицинский отсек и пройти цифровое сканирование всего своего тела на наличие признаков болезни и травм. Делая это в реальной жизни, говорят создатели Q Bio, можно улучшить показатели здоровья и одновременно снизить нагрузку на врачей.
Американская компания создала сканер, который примерно за час измеряет сотни биомаркеров, от уровня гормонов до накопления жира в печени, до маркеров воспаления или любого количества раковых заболеваний.
Он намерен использовать эти данные для создания 3D-цифрового аватара тела пациента, известного как цифровой двойник, который можно отслеживать с течением времени и обновлять при каждом новом сканировании.
Генеральный директор Q Bio Джефф Кадиц надеется, что это приведет к новой эре профилактической, персонализированной медицины, в которой огромные объемы собранных данных не только помогут врачам расставить приоритеты, каких пациентов нужно осмотреть в первую очередь, но и разработать более сложные способы лечения. диагностирование болезни. Читайте интервью с ним здесь.
Прямой захват воздухаВ процессе фотосинтеза деревья остаются одним из лучших способов снижения уровня CO2 в атмосфере. Тем не менее, новые технологии могут выполнять ту же роль, что и деревья, поглощая углекислый газ в большем количестве и занимая при этом меньше земли.
Эта технология известна как прямой захват воздуха (DAC). Он включает в себя получение углекислого газа из воздуха и либо хранение CO 2 в глубоких геологических пещерах под землей, либо использование его в сочетании с водородом для производства синтетического топлива.
Несмотря на то, что у этой технологии большой потенциал, сейчас у нее много сложностей. В настоящее время уже установлены и работают устройства прямого захвата воздуха, но для работы текущих моделей требуется огромное количество энергии. Если в будущем удастся снизить уровень энергии, DAC может оказаться одним из лучших технологических достижений для будущего окружающей среды.
Зеленые похороны
Экологичный образ жизни становится приоритетом для людей, приспосабливающихся к реалиям климатического кризиса, но как насчет экологически безвредной смерти? Смерть, как правило, является углеродоемким процессом, последним отпечатком нашего экологического следа. Например, при кремации в среднем в атмосферу выбрасывается 400 кг углекислого газа. Итак, что может быть более экологичным?
В штате Вашингтон в США вас могут вместо этого компостировать. Тела укладывают в камеры с корой, землей, соломой и другими составами, способствующими естественному разложению. В течение 30 дней ваше тело превращается в почву, которую можно вернуть в сад или лес.
Recompose, компания, стоящая за этим процессом, утверждает, что использует восьмую часть углекислого газа, выделяемого при кремации.
В альтернативной технологии используются грибы. В 2019 году покойный актер Люк Перри был похоронен в сделанном на заказ «костюме-грибе», разработанном стартапом Coeio. Компания утверждает, что ее костюм сделан из грибов и других микроорганизмов, которые способствуют разложению и нейтрализуют токсины, выделяющиеся при обычном разложении тела.
Большинство альтернативных способов избавления от наших тел после смерти не основаны на новых технологиях; они просто ждут общественного признания, чтобы наверстать упущенное. Другим примером является щелочной гидролиз, при котором тело расщепляется на химические компоненты в течение шести часов в камере под давлением. Это законно в ряде штатов США и требует меньше выбросов по сравнению с более традиционными методами.
Кирпичи для хранения энергии
Ученые нашли способ накапливать энергию в красных кирпичах, которые используются для строительства домов.
Исследователи под руководством Вашингтонского университета в Сент-Луисе, штат Миссури, США, разработали метод, который может превратить дешевый и широко доступный строительный материал в «умные кирпичи», которые могут накапливать энергию, как батарея.
Хотя исследование все еще находится на стадии проверки концепции, ученые утверждают, что стены из этих кирпичей «могут хранить значительное количество энергии» и могут «подзаряжаться сотни тысяч раз в течение часа».
Устройство из красного кирпича, разработанное химиками Вашингтонского университета в Сент-Луисе, зажигает зеленый светодиод © Лаборатория Д’Арси/ Вашингтонский университет в Сент-Луисе
накопитель энергии, называемый суперконденсатором.
Это включало нанесение проводящего покрытия, известного как Pedot, на образцы кирпича, которое затем просачивалось через пористую структуру обожженных кирпичей, превращая их в «электроды, накапливающие энергию».
Оксид железа, который является красным пигментом в кирпичах, помог в этом процессе, говорят исследователи.
Умные часы с питанием от пота
Инженеры из Университета Глазго разработали новый тип гибкого суперконденсатора, который накапливает энергию, заменяя электролиты, содержащиеся в обычных батареях, потом.
Для полной зарядки требуется всего 20 микролитров жидкости, и он достаточно прочен, чтобы выдержать 4000 циклов изгибов и изгибов, с которыми он может столкнуться в процессе эксплуатации.
Устройство работает путем покрытия ткани из полиэфирной целлюлозы тонким слоем полимера, который действует как электрод суперконденсатора.
Когда ткань впитывает пот своего владельца, положительные и отрицательные ионы пота взаимодействуют с поверхностью полимера, создавая электрохимическую реакцию, которая генерирует энергию.
«Обычные батареи дешевле и их больше, чем когда-либо прежде, но они часто изготавливаются с использованием неустойчивых материалов, которые вредны для окружающей среды», — говорит профессор Равиндер Дахия, глава группы Bendable Electronics and Sensing Technologies (Best) из Инженерная школа имени Джеймса Ватта Университета Глазго
«Это затрудняет безопасную и потенциально опасную утилизацию в носимых устройствах, где сломанная батарея может пролить токсичные жидкости на кожу.
«Впервые мы смогли показать, что человеческий пот дает реальную возможность полностью избавиться от этих токсичных материалов с превосходными характеристиками зарядки и разрядки.
Самовосстанавливающийся «живой бетон»
Бактерии, растущие и минерализующиеся в песчано-гидрогелевой структуре © Colorado University Boulder/PA
Ученые разработали то, что они называют живым бетоном, используя песок, гель и бактерии.
Исследователи заявили, что этот строительный материал обладает структурной несущей функцией, способен к самовосстановлению и более экологичен, чем бетон, который является вторым наиболее потребляемым материалом на Земле после воды.
Команда из Университета Колорадо в Боулдере считает, что их работа прокладывает путь к будущим строительным конструкциям, которые могут «залечивать свои собственные трещины, поглощать опасные токсины из воздуха или даже светиться по команде».
Живые роботы
© Дуглас Блэкистон/Университет Тафтса/Пенсильвания
Крошечные гибридные роботы, созданные с использованием стволовых клеток эмбрионов лягушек, однажды можно будет использовать для плавания вокруг человеческих тел в определенные области, требующие лечения, или для сбора микропластика в океанах.
«Это новые живые машины», — сказал Джошуа Бонгард, компьютерный ученый и эксперт по робототехнике из Университета Вермонта, который участвовал в разработке ботов миллиметрового размера, известных как ксеноботы.
«Это не традиционный робот и не известный вид животных. Это новый класс артефактов: живой программируемый организм».0005
Интернет для всех
Микроспутник Hiber
Кажется, что мы не можем жить без Интернета (а как еще вы могли бы читать sciencefocus.com?), но все же только около половины населения мира подключено к Интернету. Для этого есть много причин, в том числе экономические и социальные, но для некоторых интернет просто недоступен, потому что у них нет связи.
Google медленно пытается решить проблему, используя воздушные шары с гелием для доставки интернета в недоступные районы, в то время как Facebook отказался от планов сделать то же самое с помощью дронов, а это означает, что такие компании, как Hiber, перехватывают лидерство.
Они выбрали другой подход, запустив собственную сеть микроспутников размером с обувную коробку на низкую околоземную орбиту, которые будят модем, подключенный к вашему компьютеру или устройству, когда он пролетает над вами и доставляет ваши данные.
Их спутники совершают 16 оборотов вокруг Земли в день и уже используются такими организациями, как Британская антарктическая служба, для обеспечения доступа в Интернет на самых дальних уголках нашей планеты.
Подробнее о технологиях будущего:
- Чувак, где моя летающая машина? 11 технологий будущего, которых мы все еще ждем
- Захватывающие новые экологически чистые технологии будущего
- Технологии будущего: самые захватывающие инновации CES 2022
Заглушите лесные пожары звуком
Когда-нибудь с лесными пожарами можно будет бороться с помощью дронов, которые будут направлять громкие звуки на деревья внизу. Поскольку звук состоит из волн давления, его можно использовать для разрушения воздуха, окружающего огонь, по существу перекрывая подачу кислорода к топливу.
При правильной частоте огонь просто гаснет, как недавно продемонстрировали исследователи из Университета Джорджа Мейсона в Вирджинии с помощью своего звукового огнетушителя. Судя по всему, лучше всего работают низкие частоты.
Автомобильные аккумуляторы, которые заряжаются за 10 минут
На этом снимке показан аккумулятор с быстрой зарядкой, изобретенный Chao-Yang Wang Group © Chao-Yang Wang Group
Быстрая зарядка электромобилей рассматривается как ключ к их использованию, поэтому автомобилисты могут останавливаться на станции техобслуживания и полностью зарядить свой автомобиль за время, необходимое для того, чтобы выпить кофе и сходить в туалет, что занимает не больше времени, чем обычный перерыв.
Но быстрая зарядка литий-ионных аккумуляторов может привести к их износу, говорят исследователи из Университета штата Пенсильвания в США. Это связано с тем, что поток частиц лития, известных как ионы, от одного электрода к другому для зарядки устройства и поддержания энергии, готовой к использованию, не происходит гладко при быстрой зарядке при более низких температурах.
Однако теперь они обнаружили, что если бы батареи могли нагреваться до 60°C всего за 10 минут, а затем снова быстро охлаждаться до температуры окружающей среды, всплески лития не образовывались бы, и можно было бы избежать теплового повреждения.
Батарея, которую они придумали, является самонагревающейся, с использованием тонкой никелевой фольги, которая создает электрическую цепь, которая нагревается менее чем за 30 секунд, чтобы нагреть внутреннюю часть батареи. Быстрое охлаждение, которое потребуется после зарядки аккумулятора, будет осуществляться с помощью системы охлаждения, встроенной в автомобиль.
Их исследование, опубликованное в журнале Joule , показало, что они могут полностью зарядить электромобиль за 10 минут.
Искусственные нейроны на кремниевых чипах
Один из искусственных нейронов в защитной оболочке на кончике пальца © University of Bath/PA
Ученые нашли способ прикреплять искусственные нейроны к кремниевым чипам, имитируя нейроны в нашей нервной системе и копируют их электрические свойства.