что такое технологии будущего
На пороге перемен. Как технологии будущего изменят мир и жизнь людей?
За последние два с половиной столетия мир прошел через три промышленные революции. Каждая из них кардинально меняла общество и жизнь людей. Во время первой появились фабрики, создавшие огромное количество рабочих мест. Вторая подарила людям электричество, комфорт и массовое поточное производство. Третья — цифровая — открыла миру интернет, а с ним и доступ ко всей имеющейся информации. Сейчас нас ждут новые изменения. Какими они будут? Как быть к ним готовым? Ответ — в совместном проектe «Ленты.ру» и Сбера.
От ткацкого станка к компьютеру
Каждая промышленная революция меняла мир. Первая, начавшись в XVIII веке в Великобритании, привела к появлению фабрик. Вслед за этим тяжелый ручной труд почти повсеместно сменился машинным. Появились паровые двигатели, а вместе с ними и поезда, открывшие людям неизвестные прежде скорости перемещения и изменившие представление о расстоянии.
Вторая промышленная революция была еще стремительнее. Она подарила человечеству телеграф, автомобиль и новые сферы производства, о которых раньше никто не мог и помыслить: электроэнергетику и нефтехимическую промышленность.
Быстрое развитие общества, экономики и технологий замедлилось лишь в период между двумя мировыми войнами. За это время мир сильно изменился: на месте Российской империи возник СССР, а США пережили Великую депрессию.
Третья революция началась в 1960-е годы и была во многом продиктована необходимостью восстановления, а заодно и переустройства мира после кровопролитной Второй мировой войны. Появились новые отрасли промышленности, мир вступил в эпоху атомной энергии и освоения космоса. Развитие этих сфер требовало сложных расчетов, что в конечном итоге привело к появлению персональных компьютеров. Угроза ядерной войны, в свою очередь, стала причиной создания децентрализованной системы связи ARPANET, которая позже трансформировалась в интернет. Теперь же компьютер и вовсе умещается на ладони, а доступ в сеть у людей есть из любой точки мира.
Предпосылки для четвертой промышленной революции зародились уже в 1990-х годах. Так, еще в середине десятилетия в Японии при конвейерной сборке автомобилей для контроля качества начали использовать дополненную реальность. Но до полноценного внедрения этих технологий оставалось несколько десятков лет.
Четвертая промышленная революция только начинается, но ее первые плоды видны уже сейчас. Современные технологии присутствуют во всех сферах и становятся основой любого бизнеса. Крупнейшие корпорации постепенно трансформируются в IT-компании, чтобы эффективно решать проблемы нового времени.
Интернет вещей и технологии умного дома в будущем позволят переложить рутинные заботы на искусственный интеллект и роботов. У человека появляется возможность получать образование в удобном формате и работать из любой точки мира. При необходимости здоровье человека будет находиться под круглосуточным дистанционным наблюдением.
Активное внедрение этих технологий уже меняет общество.
«Сбер за последние несколько лет совершил огромный шаг вперед с точки зрения технологий. Мы вывели на рынок множество самых передовых решений, которыми пользуются ежедневно огромное количество клиентов», — рассказал «Ленте.ру» исполнительный вице-президент Сбербанка, CTO Сбера, руководитель блока «Технологии» Давид Рафаловский.
Наша трансформация из финансовой организации в IT-компанию изменила наш взгляд на роль технологий в Сбере в целом. Сегодня IT — не только поддерживающее подразделение, а новый бизнес, в основе которого лежат новые технологические продукты
«С помощью новейших технологий мы стремимся создать вокруг человека очень удобную систему оказания спектра услуг, необходимых для жизни, для бизнеса, с минимальными потерями времени. Система, где клиент является главным лицом и главным дирижером этой экосистемы. Ваша проблема — это наша возможность. Если мы видим, что у вас появилась какая-то проблема, то мы уже придумываем, как ее решить. У нас в Сбере многие буквально заряжены этой идеей: менять себя и менять окружающий мир к лучшему», — говорит Рафаловский.
Искусственный интеллект
Развитие интернета уже привело к лавинообразному увеличению количества информации. Сейчас доступ в сеть есть более чем у пяти миллиардов человек, и большинство из них использует ее для поиска информации.
По оценке компании IDC, с 2018 по 2025 год объем созданных человечеством данных вырастет с 33 до 175 зеттабайт (1 зеттабайт равен 1 миллиарду терабайт).
При таком количестве контента нужную информацию крайне сложно найти без алгоритмов, самостоятельно отбирающих подходящий контент.
Самый банальный пример — рекомендательные системы. Так, онлайн-сервис «СберМаркет» анализирует, что пользователь уже добавил в корзину, оценивает его поисковые запросы и предлагает добавить подходящие товары. Другой пример — социальные сети: алгоритмы Facebook знают о пользователях практически все, что позволяет наполнить ленту новостей только той информацией, которая человеку интересна.
Все большую популярность набирают виртуальные ассистенты, реагирующие на речевые запросы. Они тоже работают на основе ИИ и уже могут не только выполнять базовые команды, но и становятся полноценными помощниками: находят ответы на сложные вопросы, отвечают на звонки, проверяют почту, общаются с курьерами, бронируют столик в ресторане и покупают билеты в кино.
По словам директора по технологиям SberDevices Дениса Филиппова, современные системы могут обеспечить очень высокое качество распознавания речи, не уступая уровню человека, однако все еще требуется учитывать много нюансов:
Например, в русском языке число словоформ значительно больше, чем в английском, поэтому и задача распознавания русской речи несколько сложнее. Еще один важный фактор — вычислительные затраты на распознавание речи. Одно дело — распознавание речи на мощном серверном оборудовании, другое — на обычном мобильном телефоне. Но в целом, с некоторыми оговорками, можно сказать, что сейчас почти не осталось задач распознавания речи, в которых машины уступали бы людям. Однако для достижения этого результата нередко нужны значительные усилия по настройке систем под специфику конкретной задачи
«В какой-то момент ассистент может заменить меня в цифровом мире, стать там моим доверенным представителем. Самое банальное — он мог бы отвечать на большинство звонков с рекламой, разгребать спам в почте без моего участия. А если предположить, что я могу этого ассистента наделить своим голосом, то мой цифровой двойник избавит меня от большого количества мусорной информации, донося до меня выжимку по итогам общения», — считает Филиппов.
Филиппов уточняет, что диалоговые модели уже могут общаться не хуже реальных людей, и человек не сможет отличить, кто с ним говорит — человек или машина:
То же можно сказать и о лучших экспериментальных моделях, разрабатываемых нами для русского языка. Благодаря совместной работе со SberCloud и использованию ресурсов суперкомпьютера «Кристофари» у нас есть возможность обучать такие модели за разумное время. Болтать на различные бытовые темы машины уже сегодня могут практически не хуже людей
Но подбор рекомендаций или фильтрация спама — лишь малая часть возможностей, которую дает ИИ, работая совместно с другими технологиями. Все сферы, которые затронет четвертая промышленная революция, так или иначе будут работать с искусственным интеллектом.
Это инструмент, который упростит работу людей и оставит им время на другие задачи, неподвластные технике.
Искусственный интеллект не только значительно упрощает жизнь человека, но все чаще превосходит его даже в тех областях, где раньше использование машин считалось невозможным: ИИ обыгрывает профессионалов в шахматы, го и покер, система Air Combat Evolution в виртуальном бою превзошла реального летчика-инструктора Военно-воздушных сил США, система от Google AlphaFold решает величайшие проблемы биологии. Подобные успехи искусственного интеллекта привели к тому, что некоторые люди стали опасаться его активного внедрения.
Существуют два популярных прогноза, касающихся роли искусственного интеллекта в будущем человечества: негативный и позитивный. Шведский философ Ник Бостром уверен, что андроида нельзя наделять человеческими чертами. По мнению ученого, со временем машины могут превзойти человека. Однако пока не появился превосходящий человека ИИ, у людей есть время придумать способ обезопасить себя. Похожих мнений придерживаются сотни специалистов, в том числе покойный ученый Стивен Хокинг и предприниматель Илон Маск. Однако, несмотря на страх перед сверхинтеллектом, они признают, что ИИ поможет решить глобальные проблемы, включая изменение климата и лечение онкологических заболеваний.
Другой точки зрения придерживается американский изобретатель и футуролог Рэймонд Курцвейл. Специалист уверен, что люди только выиграют от технологий искусственного интеллекта, развитие которого в далеком будущем приведет к технологической сингулярности — исчезновению границ между человеком и машиной.
По его словам, это произойдет уже в 2045 году, и Земля превратится в один гигантский компьютер, населенный людьми и машинами:
«Мы будем становиться все более небиологическими существами, пока не дойдем до состояния, когда небиологическая часть станет превалировать, а биологическая потеряет свое значение. При этом небиологическая, механическая часть будет настолько мощной, что она сможет полностью моделировать и понимать биологическую часть. Так что если биологическая часть вдруг исчезнет, это не будет иметь значения, поскольку небиологическая часть уже полностью ее поняла…»
По мнению первого заместителя председателя правления Сбербанка Александра Ведяхина, уже сейчас без искусственного интеллекта невозможно представить повседневную жизнь большинства людей.
Искусственный интеллект применяется в смартфонах и навигаторах, в бытовой технике и системах управления автомобилем. ИИ востребован буквально во всех отраслях экономики, недаром многие называют его новым электричеством. Например, ИИ-решения Сбера уже используются для повышения точности диагностики заболеваний и помощи врачам в постановке диагнозов, для предсказания природных катаклизмов и прогнозирования урожайности полей, для расшифровки древних рукописей и даже для создания новых произведений искусства. ИИ уже трансформировал мир, но в дальнейшем нас ждут еще большие изменения. По оценке PwC, вклад ИИ в мировой ВВП к 2030 году может составить 15,7 триллиона долларов. По прогнозу Всемирного экономического форума, к 2025 году в связи с цифровой трансформацией будет создано около 100 миллионов новых рабочих мест. Искусственный интеллект открывает перед человечеством огромные перспективы. Он способен придать новый импульс мировой экономике, помочь справиться с самыми сложными вызовами и создать более справедливое общество
Роботизация
Параллельно с внедрением ИИ предприятия уже осваивают автоматизацию и роботизацию процессов. Подобное развитие технологий не только повысит объемы производства, но и обеспечит его гибкость: вместо выпуска огромного количества однотипных изделий фабрики смогут производить товары по индивидуальным запросам пользователей. Каждый такой товар, как и его владелец, будет уникальным.
Типичная цифровая фабрика будущего — это полностью автоматизированное производство, компоненты которого связаны друг с другом и заказчиком через интернет. Участие людей сведется только к принятию решений на основе сбора и анализа производственных данных, обработанных искусственным интеллектом в реальном времени.
Так, Siemens на одном из своих заводов доверила роботам и станкам выполнять 75 процентов работы без участия человека. Особенность этого предприятия в том, что оно предлагает свыше тысячи вариантов продукции. В результате автоматизация процесса позволила поднять качество продукции до 99,99885 процента — на миллион изделий всего 12 были с дефектами.
Важнейшим направлением роботизации остаются беспилотные технологии. Уже сегодня беспилотники активно применяются в наиболее опасных для человека областях — например, в местах природных катастроф. Они помогают оценить обстановку и масштаб бедствия, найти и спасти пострадавших.
По мере развития беспилотных технологий постепенно появляются беспилотные грузовики и такси, движением которых управляет система искусственного интеллекта. C 2010 года в США тестируют беспилотные автомобили Google, и за десять лет они проехали 32 миллиона километров. Всего по территории США ездит больше 1400 беспилотных автомобилей от 80 разных компаний. В Китае в 2021 году и вовсе полноценно работает роботакси без водителя. В России несколько лет тестируют беспилотные автомобили. По улицам Москвы уже ездят беспилотники Сбера. Первый беспилотный грузовик тестирует «КамАЗ», а в сентябре 2021 года компания BaseTracK объявила о планах до конца года запустить беспилотные грузоперевозки между Москвой и Санкт-Петербургом.
В перспективе за счет широкого внедрения беспилотные автомобили станут дешевле пилотируемых: такие грузовики могут безостановочно ехать до точки назначения, не требуют зарплаты и присутствия человека для обслуживания. Например, система автономного управления, разработанная американским стартапом TuSimple, позволила грузовику проехать в беспилотном режиме из Аризоны в Техас (1530 километров) всего за 14 часов 6 минут. Грузовик с водителем преодолевает это же расстояние за 24 часа.
С появлением беспилотных автомобилей на дорогах станет возможен полный отказ от водителей и таксистов. Уже разрабатываются проекты беспилотного метро в Москве, поэтому появление машин без водителей на улицах — вопрос времени.
Значительно снижает аварийность использование технологий vehicle-to-everything (V2X), позволяющих автомобилям взаимодействовать друг с другом, окружающей средой и дорожной инфраструктурой — в частности, светофорами. Например, прототип беспилотного городского транспорта ФЛИП от Сбера получил как лидары, радары и камеры, позволяющие анализировать информацию на дороге, так и инструменты V2X для обмена данными с окружающими автомобилями и средой.
Все взаимодействие с ФЛИП построено на общении с семейством виртуальных ассистентов Салют. В базовой версии автомобиль получает электродвигатель, но опционально допускает использование в качестве топлива водорода.
Последнее демонстрирует еще один тренд четвертой промышленной революции — отказ от ископаемых источников энергии в пользу возобновляемых. Особенно ярко это проявляется в росте рынка электромобилей. По состоянию на начало 2021 года в мире насчитывается более 10 миллионов электрических автомобилей, 15 процентов которых произведены американской компанией Tesla.
Россия не остается в стороне от зеленых тенденций. Согласно утвержденной российским правительством «Концепции по развитию производства и использования электрического автомобильного транспорта», в 2022 году Россия должна произвести 2,5 тысячи электромобилей. К 2030 году число выпущенных в стране электрических машин должно достичь 217 тысяч. Ожидается, что к тому моменту электромобили займут десять процентов авторынка страны.
«Сегодня все уже хорошо представляют себе серийные беспилотники — обычные автомобили, переоборудованные под автономное вождение. Мы в SberAutoTech выпустили такие машины на дороги Москвы для тестирования еще в декабре 2020 года и продолжаем наращивать собственный парк», — объясняет генеральный директор SberAutoTech Андрей Василевский.
Однако поездка без водителя за рулем — это лишь малая часть того, что получат люди благодаря внедрению технологий автономного вождения. Поэтому перед Сбером стоит задача создания инфрастурктуры — от беспилотных автомобилей перейти к комплексным сервисам городской мобильности в условиях умного города.
Технологии позволяют сделать любые сценарии еще более гибкими и удобными для пользователей. Например, наше видение беспилотного такси будущего мы выразили в прототипе автономного электромобиля ФЛИП, который может одновременно перевозить до шести человек. Такой беспилотник может использоваться как общественный транспорт, если пассажир готов разделить поездку с попутчиками, или же как индивидуальный. В последнем случае ФЛИП становится личным пространством: персональный голосовой помощник, любимая музыка в салоне, удобство во всем, вплоть до комфортной для пользователя манеры передвижения
Будучи общественным транспортом, ФЛИП способен перевозить пассажира «от двери до двери» — нет больше ни пересадок, ни ожидания на остановке, ни проблемы «последней мили». Платформу, на основе которой построен ФЛИП, можно оснастить грузопассажирским или чисто грузовым корпусом, что позволит реализовать еще с десяток сценариев для крупного и мелкого ретейла, грузоперевозок, доставки «от двери до двери».
«В своих разработках мы идем по пути глубокой интеграции с экосистемой Сбера. Благодаря этому пользователю прямо на борту становятся доступны сервисы, позволяющие персонализировать поездку. Например, выбрать часто используемые маршруты навигации 2ГИС, установить в салоне нужную температуру, включить любимую музыку СберЗвук или видеоконтент Okko. Это новый уровень комфорта, который в личном транспорте сегодня доступен единицам, а в общественном пока невозможен вообще», — говорит Василевский.
Для того чтобы полностью раскрыть потенциал автономного транспорта, необходимо создавать инфраструктуру для него: станции высокоточной навигации, цифровые дороги. Вместо того чтобы распознавать созданные для человека знаки, беспилотник должен иметь возможность всю нужную информацию получать от дорожной инфраструктуры и других подключенных автомобилей. Будущее, как считают в SberAutoTech, именно за таким подходом, «и наша команда уверенно воплощает его в жизнь».
Медицина будущего
С внедрением ИИ и роботов меняется и медицина. Уже сейчас искусственный интеллект помогает врачам с высокой долей точности выявлять болезни, а робосиделки помогают в уходе за пациентами. Но в будущем технологии начнут влиять на все здравоохранение — медицина станет персонализированной, при лечении будут учитываться индивидуальные особенности человека. Люди в будущем будут знать о своем здоровье практически все, а информация из генома позволит свести к нулю вероятность заболеть. Более того, развитие методов генетической инженерии и биотехнологии сделает возможным избавление от наследственных заболеваний. Прогресс в здравоохранении не только повысит качество жизни человека, но и увеличит ее продолжительность.
Отдельное развитие получат медицинские технологии, связанные с созданием биологических протезов и выращиванием в биореакторах человеческих органов. Это избавит от необходимости решать вопрос совместимости органов и тканей при трансплантации, что спасет жизни миллионам людей.
Текущее состояние здоровья человека будет отслеживаться в режиме реального времени и практически мгновенно анализироваться. Современные фитнес-браслеты со встроенными пульсометром и датчиком сатурации (количества кислорода в крови) — одни из первых примеров такого оборудования. В будущем при нарушениях в работе органов человека можно будет определить болезнь на начальной стадии и сразу начать лечение.
Огромными темпами развивается и телемедицина. Уже сегодня можно проконсультироваться с врачом, не выходя из дома или из любого удобного места, где есть интернет. Медицинский специалист может дистанционно проанализировать жалобы, ознакомиться с результатами анализов и дать рекомендации.
Значительную часть вопросов, с которыми пациенты приходят на первичный прием к врачу, можно решить удаленно. Попасть на прием можно в течение нескольких минут, без очередей, затраченного времени на дорогу и ожидание. Дежурные врачи отвечают в течение пяти минут
Одной из загадок человека остается устройство его головного мозга. Сегодня все большее внимание привлекают технологии, которые позволят напрямую связать мозг человека и компьютер, отдавая ему команды силой мысли. Самый известный пример — американский стартап Neuralink. По замыслу его основателя Илона Маска, проект расширит возможности людей, страдающих неврологическими заболеваниями. Компания уже тестирует свои технологии и показала видео с обезьяной, способной играть в видеоигры.
Neuralink до сих пор не получил разрешения на проведение испытаний на людях, в отличие от другого американского стартапа — Synchron. Причем, в отличие от устройства Маска, чип Synchron связывается с мозгом через тончайший провод, проведенный через сосуд, а сам находится в грудной клетке. Он помогает парализованным людям управлять компьютером силой мысли и, в случае успешных тестов в США, появится на рынке через пять лет.
Учиться и еще раз учиться
Использование цифровых инструментов может привести к исчезновению одних профессий и появлению других. Чтобы быть успешными, людям уже давно важно обучаться на протяжении всей жизни и понимать, как устроены новые технологии. Согласно докладу «Будущее рынка труда-2020», к 2025 году рост автоматизации производства может привести к созданию более 97 миллионов новых рабочих мест.
По подсчетам Минцифры, уже сегодня в России не хватает около миллиона IT-специалистов. Российские вузы ежегодно выпускают около 80 тысяч кадров в данной сфере, но к 2024 году этот показатель должен вырасти до 120 тысяч. Аналогичная ситуация складывается в Европе, Северной Америке и Юго-Восточной Азии, которые конкурируют друг с другом за IT-специалистов.
Помимо привычных сегодня программистов, системных администраторов, тестировщиков и веб-дизайнеров, в будущем могут появиться новые IT-профессии. Например, архитектор информационных сред займется интеграцией разнородных решений, созданных другими разработчиками. Задачей архитектора VR-сред будет создание виртуального мира, в котором каждый пользователь сможет работать, учиться и отдыхать. За визуальную составляющую этого взаимодействия будет отвечать отдельный специалист — дизайнер виртуальных миров. Ожидается появление новых профессий на стыке с IT. Среди них — проектировщик нейроинтерфейсов, сетевой юрист и цифровой лингвист.
В будущем значительные преобразования ожидают и систему образования. Уже сегодня многие навыки можно получить не выходя из дома — с помощью онлайн-обучения. Четвертая промышленная революция предполагает, что человеку необходимо будет учиться непрерывно. Это также приведет к появлению новых профессий, таких как разработчик образовательной траектории и персональный гид по совершенствованию квалификации и карьерному росту.
Бурное развитие частной космонавтики и борьба с глобальным потеплением приведут к появлению специалистов в области космического туризма и зеленых технологий, а также экоаналитиков в добывающих отраслях. Повсеместное внедрение интернета создаст рабочие места для медиаполицейских, онлайн-терапевтов и игромастеров. Решение вопросов здоровья человека потребует появления инженеров-генетиков и биофармакологов. За создание комфортных условий проживания будут отвечать архитекторы зеленых городов, проектировщики 3D-печати в строительстве, конструкторы инфраструктуры умного дома.
Некоторые профессии только увеличат свою значимость в эпоху четвертой промышленной революции. По мнению лауреата Нобелевской премии по экономике Кристофера Писсаридеса, человек сможет еще больше раскрыть свои таланты в системах образования, здравоохранения, строительном и гостиничном бизнесе и других сферах, связанных с отдыхом и персональными услугами.
Четвертая промышленная революция несет в себе изменения во всех сферах жизни людей. Трансформируется и само общество. На смену рутине придут возможности для саморазвития и заботы о собственном здоровье, вместо совещаний в офисе — встречи в виртуальной реальности, а вместо поиска подходящей информации в горе инфошума и спама — релевантный и заранее отобранный виртуальным ассистентом контент.
Технологии будущего: 21 идея о том, как изменить наш мир
Будущее наступит раньше, чем вы думаете. Эти новые технологии изменят наш образ жизни, то, как мы заботимся о своем теле, и помогут предотвратить климатическую катастрофу.
В любой момент времени, пока вы читаете эту статью, ученые и инженеры создают технологии будущего и меняют мир вокруг нас – в большом и малом. Мы не осознаем этого, так как привыкли к изменениям, но темпы прогресса за последние полвека в таких широких областях, как вычисления, медицина, коммуникации и материаловедение были нетипично-ошеломляющими.
Тем не менее, ни у кого нет личного реактивного ранца, работающего на вечном двигателе, поэтому работа должна продолжаться. Мы надели «дальновидные очки» нашего футуролога и составили список захватывающих технологий будущего, которые изменят наш мир: от бионических человеческих существ до изобретений, которые могут остановить климатический кризис.
Лабораторные молочные продукты
Наверное, вы слышали об искусственном мясе и стейках Вагю, выращенных клетка за клеткой в лаборатории, но как насчет других продуктов животного происхождения? Все больше биотехнологических компаний во всем мире исследуют лабораторные молочные продукты, включая молоко, мороженое, сыр и яйца. И многие думают, что они совершили прорыв.
Молочная промышленность даже близко не является экологически чистой. На нее приходится 4% мировых выбросов углерода, что больше, чем от авиаперелетов и судоходства вместе взятых. При этом растет спрос на более «зеленые» виды молока, которые можно было бы залить в наши чайные чашки и миски для хлопьев.
По сравнению с мясом, приготовить молоко в лаборатории не так уж и сложно. Вместо того чтобы выращивать его из стволовых клеток, большинство исследователей пытаются получить молоко с помощью ферментации, создавая молочные белки, сыворотку и казеин. Некоторые продукты от таких компаний, как Perfect Day, уже поступили на рынок США, и в настоящее время ведется работа по воспроизведению вкусовых качеств и питательных свойств обычного коровьего молока.
Помимо этого, исследователи работают над лабораторной моцареллой, которая идеально тает на поверхности пиццы, а также другими сырами и мороженым.
Цифровые «близнецы», следящие за вашим здоровьем
В сериале «Звездный путь», который повлиял на наше представление о технологиях будущего, люди могли войти в медицинский отсек и пройти цифровое сканирование всего тела на предмет признаков болезней и травм. По словам создателей сканера Q Bio, появление такого оборудования в реальной жизни улучшило бы состояние здоровья людей и в то же время снизило нагрузку на врачей.
Американская компания построила сканер, который будет измерять сотни биомаркеров примерно за час: от уровня гормонов, жировых отложений в печени и маркеров воспаления до любого из видов рака. Она намеревается использовать эти данные для создания трехмерного 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 Кадитц надеется, что это приведет к новой эре превентивной персонализированной медицины, в которой огромные объемы данных не только помогут врачам определять приоритеты пациентов, требующих осмотра в первую очередь, но также будут использоваться для разработки более сложных способов диагностики заболеваний. Прочитать интервью с ним можно здесь.
Искусственные глаза
Бионические глаза были основой научной фантастики на протяжении десятилетий, но теперь исследования реального мира начинают догонять дальновидных фантастов. На рынок выходит множество технологий, которые дают возможность видеть людям с различными нарушениями зрения.
В январе 2021 года израильские хирурги имплантировали первую в мире искусственную роговицу 78-летнему полностью слепому мужчине. Когда его повязки были сняты, пациент мог сразу же читать и узнавать членов семьи. Имплант естественным образом срастается с тканями человека, поэтому тело не отторгает его.
В 2020 году бельгийские ученые разработали искусственную радужную оболочку глаза, приспособленную к умным контактным линзам, которые корректируют ряд нарушений зрения. Ученые даже работают над беспроводными мозговыми имплантатами, для использования которых не нужно зрение.
Исследователи из Университета Монаша в Австралии трудятся над испытаниями системы, пользователи которой носят очки с камерой. Она посылает данные непосредственно на имплант, находящийся на поверхности мозга, и дает пользователю возможность видеть.
Аэропорты для дронов и летающих такси
Наши перегруженные города отчаянно нуждаются в передышке, и разгрузка может прийти со стороны воздушного пространства, а не дорог. Планы по созданию транспортного узла другого типа – для дронов доставки и электрических аэротакси – становятся реальностью: первый городской воздушный порт получает финансирование от правительства Великобритании.
Хаб, строящийся в Ковентри, станет пилотным проектом и, мы надеемся, доказательством концепции компании, стоящей за ней. Идея состоит в том, чтобы автономно получать энергию от водородного генератора и устранить необходимость в таком большом количестве грузовых и личных автомобилей на наших дорогах, заменив их чистой альтернативой в виде нового типа небольших летательных аппаратов, одними из разработчиков которых являются Hyundai и Airbus.
Инфраструктура также будет иметь большое значение. Управление гражданской авиации изучает возможность создания воздушных коридоров, которые могли бы связать центр города с местным аэропортом или распределительным центром.
Умные швы, обнаруживающие инфекции
Как врач узнает, инфицирована ли рана пациента? Он может подождать, пока у пациента появятся признаки инфекции, или поговорить со старшеклассницей из Огайо, которая разработала гениальное и спасающее жизнь изобретение.
В 17 лет Дасия Тейлор изобрела швы, которые меняют цвет с ярко-красного на темно-фиолетовый при инфицировании раны, обнаруживая изменение уровня pH кожи. Когда рана после травмы или хирургического вмешательства инфицируется, ее pH повышается с 5 до 9. Тейлор обнаружила, что свекольный сок естественным образом меняет цвет при pH 9, и использовала это в качестве красителя для шовного материала.
Хотя доступны и другие решения – умные швы, покрытые проводящим материалом, которые могут определять состояние раны по изменению электрического сопротивления и отправлять сообщение на смартфон – они менее полезны в развивающихся странах, где использование смартфонов не является широко распространенным.
Энергосберегающие кирпичи
Ученые нашли способ хранить энергию в красных кирпичах, из которых строят дома. Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали метод, который может превратить дешевый и широко доступный строительный материал в «умные кирпичи», которые могут накапливать энергию как аккумулятор.
Хотя исследование все еще находится на стадии подтверждения концепции, ученые утверждают, что стены, сделанные из таких кирпичей, «могут хранить значительное количество энергии» и «заряжаться сотни тысяч раз в течение часа».
Устройство на базе красного кирпича, разработанного химиками Вашингтонского университета в Сент-Луисе, зажигает зеленый светодиод © D’Arcy lab / Вашингтонский университет в Сент-Луисе
Исследователи разработали метод преобразования красных кирпичей в тип накопителя энергии, называемый суперконденсатором.
Они наносили проводящее покрытие, известное как Pedot, на образцы кирпича. Покрытие просачивалось через пористую структуру обожженного кирпича, превращая его в «электрод, накапливающий энергию».
По словам исследователей, очень помог в этом процессе оксид железа, являющийся красным пигментом кирпичей.
Умные часы с питанием от пота
Инженеры из Университета Глазго разработали новый тип гибкого суперконденсатора, который накапливает энергию, заменяя электролиты, содержащиеся в обычных батареях, человеческим потом.
Суперконденсатор может быть полностью заряжен всего лишь 20 микролитрами жидкости. При этом он достаточно прочен, чтобы выдержать 4000 циклов сгибания/разгибания, с которыми можно столкнуться при использовании.
Устройство работает путем покрытия полиэфирно-целлюлозной ткани тонким слоем полимера, который действует как электрод суперконденсатора.
Когда ткань впитывает пот своего владельца, положительные и отрицательные ионы взаимодействуют с поверхностью полимера, запуская электрохимическую реакцию, которая генерирует электричество.
«Обычные батареи дешевле и их больше, чем когда-либо прежде, но они часто изготавливаются с использованием неустойчивых материалов, вредных для окружающей среды», – говорит профессор Равиндер Дахия, руководитель группы Bendable Electronics and Sensing Technologies (Best) из Университета «Инженерная школа Джеймса Ватта», в городе Глазго.
«Утилизация носимых устройств может быть опасной, так как токсичные жидкости из поврежденной батареи способны попасть на кожу.
То, что мы смогли сделать впервые, – это показать, что человеческий пот дает реальную возможность полностью избавиться от токсичных материалов и получить отличные характеристики зарядки/разрядки».
Самовосстанавливающийся «живой бетон»
Используя песок, гель и бактерии ученые создали то, что они называют «живым бетоном».
Исследователи заявили, что этот строительный материал выполняет структурную несущую функцию, способен к самовосстановлению и является более экологически чистым, чем бетон – второй по частоте использования материал на Земле после воды.
Команда из Университета Колорадо в Боулдере считает, что их работа прокладывает путь для будущих строительных конструкций, которые смогут «залечивать собственные трещины, всасывать опасные токсины из воздуха или даже светиться по команде».
Живые роботы
Крошечные гибридные роботы, созданные с использованием стволовых клеток эмбрионов лягушек, однажды могут быть использованы для заплывания в определенные области человеческих тел, требующие лечения, или для сбора микропластика в океанах.
«Это новые живые машины», – сказал Джошуа Бонгард, ученый-компьютерщик и эксперт по робототехнике из Университета Вермонта, который стал одним из разработчиков миллиметровых ботов, известных как ксеноботы. «Это не традиционные роботы и не известные виды животных. Это новый класс артефактов: живой программируемый организм».
Осязаемая виртуальная реальность
Исследователи из Северо-Западного университета разработали прототип устройства, цель которого – сделать прикосновение ощущаемым внутри виртуальной реальности, используя гибкий материал, снабженный крошечными вибрирующими компонентами, которые можно прикрепить к коже.
Система, известная как эпидермальная VR, может быть полезна и в других случаях. Например, она способна передать прикосновение ребенка к дисплею члену его семьи, находящемуся в другой точке мира, или помочь людям с ампутациями вновь почувствовать касания.
Устройство состоит из 32 вибрирующих приводов на тонкой силиконовой полимерной пластине размером 15 х 15 см, которая приклеивается к коже и не имеет больших батареек и проводов.
Для передачи данных применяется технология связи ближнего радиуса (NFC), которая сегодня используется во многих смартфонах для мобильных платежей.
«В результате получилась тонкая и легкая система, которую можно носить и использовать неограниченное время», – говорит профессор Джон А. Роджерс, работавший над проектом.
Ученые надеются, что эта технология может, в конечном итоге, найти свое применение в одежде, позволяя людям с протезами носить рубашки виртуальной реальности, которые передают прикосновения кончиков пальцев.
Интернет для всех
Кажется, что мы уже не можем жить без интернета, но все же только около половины населения земного шара имеет доступ к нему. Для этого есть много причин, в том числе экономические и социальные, но для некоторых интернет просто недоступен из-за отсутствия подключения.
Google достаточно медленно пытается решить проблему, используя гелиевые шары для покрытия интернетом недоступных прежде областей, в то время как Facebook отказался от планов сделать то же самое с помощью дронов, и это означает, что такие компании, как Hiber, имеют шанс перехватить инициативу. В Hiber использовали другой подход, запустив на низкую околоземную орбиту собственную сеть микроспутников размером с коробку из-под обуви, которые активируют модем, соединенный с вашим компьютером или иным девайсом, и передают данные в тот момент, когда спутник находится в зоне связи.
Их спутники обращаются вокруг Земли 16 раз в день и уже используются Британской антарктической службой для обеспечения доступа в интернет в самых дальних уголках нашей планеты.
Футболка для мониторинга сердечного ритма
Носимые спортивные браслеты, измеряющие частоту сердечного ритма, не являются чем-то новым, но, как показали многочисленные исследования, их точность может сильно варьироваться (особенно если вы полагаетесь на них при подсчете калорий). Это нормально, если вы просто хотите понять, насколько усердно тренируетесь, но для профессионалов точность – это все.
Новая футболка от компании KYMIRA, производящей интеллектуальные материалы, считывает параметры сердечного ритма, используя единственный проводник, напечатанный на ткани, который измеряет сердцебиение и загружает данные в облако через Bluetooth. Полученные данные обрабатываются алгоритмами для точного обнаружения нерегулярных сердечных сокращений, таких как аритмия, что может спасти вашу жизнь.
Преимущества технологии могут прочувствовать не только спортсмены. «Возможности, которые этот продукт предлагает как спортсменам, так и широкой публике, поражают», – говорит Тим Браунстоун, генеральный директор и основатель KYMIRA. «Мы планируем разработать версию данного продукта для использования в клинических целях, чтобы предупреждать о сердечном приступе тех, кто уже страдает сердечными заболеваниями».
Сила кофе
Кофейная промышленность Лондона ежегодно генерирует более 200 000 тонн отходов. Что же с этим делать? Идея предпринимателя Артура Кея состоит в том, чтобы с помощью своей компании bio-bean превратить 85% кофейных отходов в биотопливо для обогрева зданий и заправки транспорта. Компания уже является крупнейшим в мире переработчиком кофейных отходов. Она собирает кофейную гущу из крупных сетей и ресторанов, а также небольших кафе и доставляет ее на свой перерабатывающий завод в Кембриджшире.
Там гущу сушат и обрабатывают, прежде чем использовать ее для создания гранул и дров для биотоплива, биопластика и ароматизаторов.
Утопить лесные пожары в звуке
Однажды с лесными пожарами можно будет бороться с помощью беспилотных летательных аппаратов, которые будут направлять громкий звук на деревья внизу. Поскольку звук состоит из волн давления, его можно использовать для разрушения структуры воздуха, окружающего огонь, перекрывая подачу кислорода к топливу. При правильной частоте огонь просто гаснет, как недавно продемонстрировали исследователи из Университета Джорджа Мейсона в Вирджинии, использовавшие звуковой огнетушитель. Видимо, лучше всего работают низкие частоты.
Отрежьте голову плоскому червю, и вырастет новая. Разрежьте его пополам, и у вас будет два новых червя. Немного облучите его радиацией, и он восстановится. Ученые долгое время хотели выяснить задействованные при этом механизмы, но секрет все время ускользал от них. Подключение к делу искусственного интеллекта, спроектированного в Университете Тафтса, Массачусетс, позволило разгадать тайну регенерации плоского червя всего за 42 часа. В итоге была получена исчерпывающая модель того, как гены плоского червя позволяют ему регенерировать.
Хотя людям по-прежнему необходимо снабжать искусственный интеллект информацией, машина в этом эксперименте смогла самостоятельно создать новую абстрактную теорию – это огромный шаг к развитию сознательного компьютера и, возможно, знаменательный шаг в том, как мы проводим исследования.
Автомобильные аккумуляторы, заряжающиеся за 10 минут
Быстрая зарядка электромобилей рассматривается как ключ к их освоению, так как водители смогут остановиться на станции техобслуживания и полностью зарядить свой автомобиль за время, необходимое для того, чтобы выпить кофе и сходить в туалет – не дольше обычного перерыва.
Но быстрая зарядка литий-ионных аккумуляторов может привести к их разрушению, считают исследователи из Университета Пенсильвании в США. Это связано с тем, что поток частиц лития, известных как ионы, от одного электрода к другому, для зарядки устройства и сохранения энергии, готовой к использованию, не происходит плавно, при быстрой зарядке, при более низких температурах.
Однако ученые обнаружили, что если бы батареи могли нагреваться до 60 °C всего за 10 минут, а затем быстро охлаждаться до температуры окружающей среды, литиевые выбросы не образовывались, и можно было бы избежать теплового повреждения.
Конструкция батареи, которую они придумали, является самонагревающейся, при этом используется тонкая никелевая фольга, которая создает электрическую цепь, нагревающуюся менее чем за 30 секунд, с целью обогрева внутренней части батареи. Быстрое охлаждение, которое потребуется после зарядки аккумулятора, будет осуществляться с помощью специальной системы, встроенной в автомобиль.
Исследование, опубликованное в журнале Joule, показало, что такие батареи могут полностью зарядить электромобиль за 10 минут.
Беспилотные грузовики
Мы почти привыкли к идее беспилотных автомобилей еще до того, как увидели их на дорогах. По правде говоря, вы вполне сможете увидеть гораздо больше беспилотных грузовиков – в конце концов, именно логистика «заставляет мир вращаться». Они будут дешевле в эксплуатации, чем обычные большегрузы, будут двигаться более плавно и, следовательно, потреблять меньше топлива. Компьютеры никогда не устают и не нуждаются в комфортных перерывах, поэтому они смогут преодолевать более длинные маршруты. И они могли бы ехать колоннами, друг за другом, чтобы минимизировать сопротивление ветра.
Такие компании, как Mercedes и Peloton, уже изучают эти возможности, и, если обещанные выгоды будут реальны, грузовые компании могут обновить весь автопарк в одночасье. С другой стороны, это может мгновенно лишить работы водителей и даже сотрудников на стоянках для грузовиков, предназначенных для их обслуживания, но многие компании заявляют, что машинам по-прежнему будет нужен пассажир-человек, чтобы гарантировать безопасность грузов.
Искусственные нейроны на кремниевых чипах
Ученые нашли способ прикрепить искусственные нейроны к кремниевым чипам, имитируя нейроны в нашей нервной системе и копируя их электрические свойства.
«До сих пор нейроны были подобны «черным ящикам», но нам удалось открыть их и заглянуть внутрь», – рассказал профессор Ален Ногаре из Университета Бата, возглавлявший проект.
«Наша работа меняет парадигму, потому что она обеспечивает надежный метод воспроизведения электрических свойств реальных нейронов в мельчайших деталях. Нашим нейронам требуется всего 140 нановатт энергии. Это одна миллиардная потребляемая мощность микропроцессора, по сравнению с другими попытками создать синтетические нейроны».
Исследователи надеются, что их работа может быть использована в медицинских имплантатах для лечения сердечной недостаточности и болезни Альцгеймера, поскольку для этого требуется очень мало энергии.
Плавучие фермы
По прогнозам ООН, к 2050 году в мире будет на два миллиарда человек больше, что увеличит потребность в продуктах питания на 70%. К тому времени 80% из нас будут жить в городах, и большая часть еды, которую мы потребляем в городе, станет привозной. Таким образом, фермы, пришвартованные в море или на внутренних озерах, недалеко от городов, определенно уменьшат путь продовольствия до потребителя.
Но как они будут работать? Проект архитектора Хавьера Понсе из Forward Thinking Architecture представляет собой трехуровневую конструкцию высотой 24 метра с солнечными батареями наверху для обеспечения энергией. На среднем ярусе на площади 51 000 м2 выращиваются различные овощи, но вместо почвы для них используются питательные вещества из жидкости. Эти вещества попадают в нижний слой для кормления рыб, которые разводятся в замкнутом пространстве.
Одна умная плавучая ферма размером 350 х 200 м будет производить около 8,1 тонны овощей и 1,7 тонны рыбы в год. Агрегаты спроектированы так, чтобы соединяться вместе, что удобно, поскольку нам понадобится много ферм: например, один только Дубай импортирует 11 000 тонн фруктов и овощей каждый день.
Плейстоценовый парк
Российский ученый Сергей Зимов надеется воссоздать 12000-летнюю среду в парке дикой природы для травоядных (дикая лошадь и бизон), заменив вымершую мегафауну (например, мамонтов) современными гибридами. Зимов изучит влияние животных на окружающую среду и климат.
Почти идеальная изоляция
У большинства людей в западном мире есть две вещи: холодильник и мобильный телефон. Аэрогели могут произвести революцию в производстве и того, и другого.
Аэрогель – это материал с крошечными порами. Он создан путем удаления всей жидкости из геля, и поры в нем могут составлять до 95% от объема. Эти поры настолько малы (от 20 до 50 нанометров), что молекулы газа просто не могут «протиснуться» через них. В результате аэрогели не могут передавать тепло, представляя собой материал с невероятными изоляционными свойствами.
Необычные электрические свойства аэрогелей делают их также пригодными в качестве легких антенн для мобильных телефонов, спутников и самолетов.