Технологии будущего: идеи, которые изменят наш мир. Часть первая
Кажется, что будущее всегда запаздывает. Человеческое воображение работает сложнее, чем человеческая предприимчивость, но каждую секунду ученые и инженеры модернизируют технологии будущего и мир вокруг нас. Мы не осознаем этого, потому что уже живем с этим, но темпы прогресса за последние полвека были ненормальными и даже ошеломляющими в таких широких областях, как компьютерные технологии, медицина, коммуникации и материаловедение.
Тем не менее, ни у кого нет личного реактивного ранца, работающего на постоянной энергии, поэтому работа должна продолжаться. Вот список некоторых самых захватывающих технологий будущего, которые изменят мир.
Молочные продукты из лабораторий
Вы наверняка слышали о выращивании «мяса» и стейков вагю, произведенных клетка за клеткой в лаборатории, но как насчет других продуктов животного происхождения? С каждым годом все больше и больше биотехнологических компаний во всем мире исследуют лабораторные молочные продукты, включая молоко, мороженое, сыр и яйца.
Молочная промышленность не является экологически чистой. На ее долю приходится четыре процента мировых выбросов углерода, что больше, чем от авиаперелетов и судоходства вместе взятых. Растет спрос на более «зеленые» продукты, которые можно было бы без опасений за природу 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 производить молоко в процессе ферментации, стремясь сделать 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. Также исследователи работают над произведенной в лаборатории моцареллой, которая будет идеально таять на поверхности пиццы.
Цифровые «двойники», следящие за вашим здоровьем
В «Стартреке», где зародились многие представления о технологиях будущего, люди могут войти в медицинский отсек и пройти цифровое сканирование всего тела на предмет признаков болезни и травм. В реальной жизни это не только улучшит состояние здоровья, но и снизит нагрузку на врачей.
Американская компания Q Bio построила сканер, который будет измерять сотни биомаркеров примерно за час: от уровня гормонов до жировых отложений в печени и маркеров воспаления или любого рака. Компания намеревается использовать эти данные для создания трехмерного цифрового аватара тела пациента, известного как цифровой двойник, который можно отслеживать и обновлять при каждом новом сканировании.
Генеральный директор Q Bio Джефф Кадитц надеется, что это приведет к новой эре превентивной, персонализированной медицины, где огромные объемы собранных данных не только помогут врачам определять приоритеты пациентов, которых следует осматривать в первую очередь, но и будут способствовать разработке более сложной диагностики заболеваний.
«Зеленые» похороны
Стабильный образ жизни становится приоритетом для людей, осознающих реалии климатического кризиса, но как насчет экологической смерти? Смерть — это процесс с высоким содержанием углерода, последний отпечаток нашего экологического следа. Например, при кремации в среднем в атмосферу выбрасывается 400 килограммов углекислого газа. Так какой же путь более экологичный?
В штате Вашингтон в США из тела можно сделать компост. Умерших людей кладут в камеры с корой, почвой, соломой и другими веществами, способствующими естественному разложению. В течение 30 дней тело превращается в компост, который можно вернуть в сад или лес. Компания Recompose, стоящая за этим процессом, утверждает, что таким образом выделяется восьмая часть углекислого газа кремации.
Альтернативная технология использует грибы. В 2019 году актер Люк Перри был похоронен в грибном костюме, созданном на заказ стартапом Coeio. Компания заявляет, что костюм сделан из грибов и других микроорганизмов, которые способствуют лучшему разложению и нейтрализуют токсины, обычно образующиеся при разложении тела.
Большинство альтернативных способов избавления от наших тел после смерти не основаны на новых технологиях — они просто ждут, пока общество их примет. Другой пример — щелочной гидролиз, включающий в себя расщепление организма на химические компоненты в течение шести часов в герметичной камере. Это уже законно в ряде штатов США.
Искусственные глаза
Бионические глаза были основой научной фантастики на протяжении десятилетий, но теперь исследования реального мира начинают догонять дальновидных писателей. На рынок выходит множество технологий, которые восстанавливают зрение людям с различными видами нарушений.
В январе 2021 года израильские хирурги имплантировали первую в мире искусственную роговицу 78-летнему слепому на оба глаза мужчине. Когда повязки были сняты, пациент мог сразу же читать и узнавать членов семьи. Имплант естественным образом срастается с тканями человека, при этом тело не отторгает его.
Точно так же в 2020 году бельгийские ученые разработали искусственную радужную оболочку глаза, приспособленную к умным контактным линзам, которые исправляют ряд нарушений зрения.
И ученые даже работают над беспроводными мозговыми имплантатами, полностью заменяющими глаза. Исследователи из австралийского университета Монаша проводят испытания системы, в которой люди носят очки с камерой. Камера отправляет данные непосредственно на имплант, находящийся на поверхности мозга, и дает пользователю элементарное зрение.
Аэропорты для дронов и летающих такси
Перегруженные города отчаянно нуждаются в передышке. Планы по созданию транспортного узла другого типа (для дронов-курьеров и электрических аэротакси) становятся реальностью: первый городской воздушный порт уже получает финансирование от правительства Великобритании. Его строят в Ковентри. Идея состоит в том, чтобы станция полностью автономно питалась от водородного генератора.
Требуется устранить необходимость в таком количестве грузовых фургонов и личных автомобилей на дорогах, заменив их чистой альтернативой в виде небольшого самолета нового типа, конструкции которого находятся в стадии разработки у компаний Hyundai и Airbus.
Умные швы, обнаруживающие инфекции
Как врач узнает об инфекции в ране? Он может подождать, пока у пациента появятся признаки инфекции. Или же он может поговорить со старшеклассницей из Огайо, которая разработала гениальное и спасающее жизнь изобретение.
В 17 лет Дасия Тейлор изобрела швы, меняющие цвет с ярко-красного на темно-фиолетовый при инфицировании раны, если обнаруживается изменение уровня pH кожи. Когда рана после травмы или хирургического вмешательства инфицируется, ее pH повышается с 5 до 9. Тейлор увидела, что свекольный сок естественным образом меняет цвет, если pH равен 9. И она использовала свеклу в качестве красителя для шовного материала.
Хотя доступны и другие решения: умные швы, покрытые проводящим материалом, могут определять состояние раны по изменению электрического сопротивления и отправлять сообщение на смартфон. Такой способ менее полезен 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 под руководством Вашингтонского университета в Сент-Луисе разработали метод, который может превратить дешевый и широкодоступный строительный материал в «умные кирпичи», накапливающие энергию, как аккумулятор.
Хотя исследование все еще находится на стадии подтверждения концепции, ученые утверждают, что стены, сделанные из этих кирпичей, «могут сохранить значительное количество энергии», а также «заряжаться сотни тысяч раз в течение часа».
Разработан метод преобразования красных кирпичей в тип накопителя энергии, называемый суперконденсатором. Это включает нанесение проводящего покрытия Pedot на образцы кирпича, которое затем просачивается через пористую структуру обожженного кирпича, превращаясь в электроды, накапливающие энергию.
Умные часы с питанием от пота
Инженеры из университета Глазго разработали новый тип гибкого суперконденсатора, накапливающего энергию, заменяя электролиты, содержащиеся в обычных батареях, на пот.
Конденсатор может быть полностью заряжен всего лишь 20 микролитрами жидкости. Он достаточно прочен, чтобы выдержать 4000 циклов сгибания, с которыми, вероятно, столкнется 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 в поте взаимодействуют с поверхностью полимера, создавая электрохимическую реакцию, генерирующую энергию.
«Обычные батареи дешевле и их больше, чем когда-либо прежде, но они часто изготавливаются с использованием неустойчивых материалов, вредных для окружающей среды», — поясняет профессор Равиндер Дахия из инженерной школы Джеймса Ватта при университете Глазго. Это затрудняет потенциально опасную утилизацию носимых устройств, где сломанная батарея может пролить токсичные жидкости.
Самовосстанавливающийся «живой» бетон
Ученые создали то, что они называют живым бетоном, используя песок, гель и бактерии. Исследователи заявили, что этот строительный материал выполняет структурную несущую функцию, способен к самовосстановлению и является более экологически чистым, чем бетон — второй материал по использованию после воды.
Команда из университета Колорадо считает, что их работа прокладывает путь для будущих строительных конструкций, которые могут «залечивать собственные трещины, всасывать опасные токсины из воздуха или даже светиться по команде».
Живые роботы
Крошечные гибридные роботы, созданные с использованием стволовых клеток эмбрионов лягушки, однажды могут быть использованы для анализа состояния человека в определенных областях организма или для сбора микропластика в океанах.
Ученый и эксперт по робототехнике из университета Вермонта Джошуа Бонгард заявил, что это новые живые машины. Он стал одним из разработчиков миллиметровых ботов — ксеноботов. Это не традиционные роботы и не известные виды животных, а новый класс — живой программируемый организм.
Тактильная виртуальная реальность
Исследователи из Северо-Западного университета разработали прототип устройства, цель которого — сделать прикосновение доступным для виртуальной реальности, используя гибкий материал, снабженный крошечными вибрирующими компонентами, прикрепленными к коже.
Данная система (эпидермальная VR) может быть полезна и в других случаях: от прикосновения ребенка к дисплею, передающему жест члену семьи, находящемуся в другом месте, до обновления осязания людей с ампутациями. В играх эпидермальная VR способна предупреждать игроков, когда происходит удар по соответствующей части тела игрового персонажа.
В конструкции команды используются 32 вибрационных привода на тонком силиконовом полимере размером 15 на 15 сантиметров, приклеивающемся к коже без ленты или ремней и не содержащем больших батареек и шнуров. Для передачи данных внедрили технологию NFC, которая сегодня используется во многих смартфонах для мобильных платежей. В результате получилась тонкая и легкая система, которую можно носить и использовать без ограничений.
Ученые надеются, что эта технология найдет свое применение в одежде, позволяя людям с протезами носить рубашки виртуальной реальности, передающие прикосновения как от кончиков пальцев.
По материалам статьи «Future technology: 22 ideas about to change our world» Science Focus