В первые два десятилетия 21-го века наука обогатилась целым рядом открытий, которые в перспективе могут значительно повлиять на качество жизни каждого человека. Чего стоит только получение стволовых клеток из кожи взрослого человека, дающее возможность выращивать нужные органы без использования эмбриональных клеток!
Фундаментальное открытие гравитационных волн дает человечеству надежду на путешествия между звездами, а из нового материала графен совсем скоро будут производить сверхъемкие аккумуляторы. Впрочем, обо всем по порядку: в нижеприведенном рейтинге мы постарались систематизировать важнейшие научные открытия 21 века по степени их значимости для человечества.
ТОП-10 самых значительных научных открытий XXI века
10. БИОНИКА. Сконструированы биопротезы, управляемые силой мысли
Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик.
Одноразовый стакан легко раздавить при чрезмерном усилии, но ученые добились того, что силу сжатия пальцев можно варьировать. Управляющие сигналы для этого снимаются с грудных мышц тела.
Другая компания «Bebionic» в 2016 г. изготовила для инвалида Найджела Экленда бионический протез руки, которым не только можно управлять силой мысли. Вдобавок к этому изделие оснащено датчиками чувствительности, подключенными к нервным окончания культи. Таким образом, достигается обратная связь, чтобы пациент мог чувствовать прикосновения и тепло. Пока биопротезы являются достаточно дорогими, однако благодаря развитию 3D-печати уже в ближайшее время прогнозируется их более широкая доступность.
9. БИОТЕХНОЛОГИИ. Создана первая в мире синтетическая бактериальная клетка
В 2010 г. группа ученых под руководством Крейга Вентера добилась прорыва в амбициозном проекте по созданию ни много, ни мало – новой жизни. Биологи взяли геном бактерии Mycoplasma genitalium и систематически, один за другим, удаляли из него гены, чтобы определить минимальный набор, необходимый для жизни. Оказалось, что он должен включать 382 гена, составляющих, как бы основу жизни. После этого ученые уже «с нуля» составили искусственный геном, который пересадили в клетку бактерии Mycoplasma capricolum, из которой предварительно были удалены собственные комплексы ДНК.
Искусственная клетка, которая даже получила собственное имя – Синтия, оказалась жизнеспособной и начала активно делиться.
Данный успех открывает перед биотехнологами широчайшие возможности по созданию гораздо более сложных организмов с заданными параметрами. Уже сейчас конструируются искусственные клетки, которые смогут производить вакцины и даже топливо для автомобилей, а в перспективе биологи надеются создать бактерию, которая бы поглощала углекислый газ. Такой микроорганизм мог бы помочь в ликвидации парникового эффекта на Земле, а также в терраформировании Марса и Венеры.
Так выглядит первая в мире размножившаяся искусственная клетка Синтия под электронным микроскопом
8. АСТРОФИЗИКА. Обнаружены планета Эрида и вода на Марсе
К крупнейшим открытиям 21 века можно отнести сразу две «космические» находки. В 2005 г. группой американских астрономов из обсерватории «Джемини», Йельского и Калифорнийского университетов было открыто небесное тело, движущееся за орбитой Плутона. Дальнейшие исследования показали, что малая планета, получившая название Эрида, по размерам лишь немного уступает Плутону. В 2006 г. это небесное тело сфотографировал орбитальный телескоп «Хаббл», обнаружив вращающийся вокруг него довольно крупный спутник, получивший название Дисномия. Предполагается, что по физическим характеристикам Эрида похожа на Плутон, а ее поверхность, скорее всего, покрыта ярко-белым льдом, поскольку альбедо (отражающая способность) планетоида уступает только спутнику Сатурна Энцеладу.
Вторым крупнейшим открытием 21 века в исследовании Солнечной системы является обнаружение воды на Марсе. Еще в 2002 г. орбитальный аппарат «Одиссей» обнаружил признаки наличия под поверхностью планеты водяного льда. В 2005 г. европейский аппарат «Марс-Экспресс» заснял кратеры с явственными следами водяных потоков, а окончательно развеял сомнения американский зонд «Феникс». В 2008 г. он сел в окрестностях Северного полюса и в одном из экспериментов – успешно выделил воду из марсианского грунта. Гарантированное наличие влаги на Красной планете снимает главное ограничение для ее колонизации. Америка планирует запустить пилотируемую миссию на Марс уже в 2030-х годах, идет разработка ядерного двигателя для этой цели и в России.
7. НЕЙРОЛОГИЯ. Впервые записаны и перезаписаны воспоминания в мозг
В 2014 г. исследователям из Массачусетского университета удалось внедрить в память подопытных мышей ложные воспоминания. Им в голову были вживлены оптоволоконные провода, присоединенные к участкам мозга, ответственным за формирование памяти. По ним ученые подавали лазерные сигналы, которые воздействовали на определенные участки нейронов. В результате удалось добиться как стирания некоторых воспоминаний мышей, так и формирования ложных. Например, грызуны забывали, что в определенном участке клетки у них когда-то были приятные встречи с самками и больше не стремились туда. В то же время, ученым удалось создать новые воспоминания о том, что «опасный» отсек клетки, на самом деле привлекателен и мыши старались оказаться именно там.
На первый взгляд, эти результаты выглядят детской игрой, да еще и с сомнительным этическим подтекстом. Между тем, нейрофизиологам удалось главное – найти участки мозга, отвечающие за память (гиппокамп и префронтальная кора) и создать, пусть пока примитивные, методы воздействия на них. Это дает широкие перспективы для совершенствования путей воздействия на мозг, а в будущем позволит лечить фобии и душевные расстройства. Не исключено, что уже в обозримом будущем удастся создать приборы для пакетной закачки данных в человеческий мозг для быстрого обучения наукам, требующим запоминания большого количества данных, например, можно будет в кратчайшие сроки овладеть иностранным языком.
6. ФИЗИКА. Обнаружен бозон Хиггса или «частица Бога»
В июле 2012 г. произошло открытие, ради которого были потрачены 6 млрд. долларов, вложенные в постройку Большого адронного коллайдера (CERN) близ Женевы. Ученые обнаружили т.н. «частицу Бога», существование которой было предсказано еще в 60-х годах британским физиком Питером Хиггсом. В честь него она и была названа. Благодаря экспериментальному доказательству существования бозона Хиггса фундаментальная физика получила последнее недостающее звено для построения пренормируемой квантовой теории поля. Данная теория является продолжением классической квантовой механики, однако качественно меняет взгляд на картину микромира и Вселенной в целом.
Практическое значение открытия бозона Хиггса заключается в том, что ученым открываются перспективы разработки антигравитации и разработки двигателей, которым не требуется энергия для работы.
Для этого нужно «всего ничего» - научиться убирать т.н. хиггсовское поле, которое связывает элементарные частицы, не давая им разлетаться. В этом случае масса объекта с нейтрализованным полем будет равна нулю, а значит - он перестанет принимать участие в гравитационном взаимодействии. Разумеется, такие открытия – вопрос весьма отдаленного будущего.
5. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Создан сверхпрочный материал графен
Графен – это уникальный по прочности и многим другим свойствам материал, который был впервые получен русскими физиками (работающими в Британии) Константином Новоселовым и Андреем Геймом в 2004 г. Через 6 лет ученых наградили за это Нобелевской премией, а в наши дни графен активно исследуется и уже применяется в некоторых изделиях . Необычность материала заключается сразу в нескольких его особенностях. Во-первых – это второй по прочности (после карбина) из известных ныне материалов. Во-вторых, графен – великолепный проводник, с помощью которого можно достигать уникальные электронные эффекты. В-третьих, материал обладает высочайшими показателями теплопроводности, что опять же – позволяет использовать его в полупроводниковой электронике без опасений ее перегрева.
Особые надежды на графен возлагаются в плане его применения в сверхъемких аккумуляторах, которых так не хватает электромобилям.
В 2017 г. компания «Samsung» представила один из первых АКБ на основе графена с емкостью на 45% выше, чем у его литий-ионного аналога сопоставимой величины. Но самое главное – новый аккумулятор заряжается и отдает заряд в 5 раз быстрее обычного. Примечательно, что речь идет не о полностью графеновом, а о гибридном АКБ, где инновационный материал используется как вспомогательный. Если же, точнее – когда разработчики создадут полностью графеновую батарею, это станет настоящей революцией в энергетике. Главной проблемой в широком использовании графена является дороговизна его получения и недостатки в технологиях, которые пока не позволяют получить абсолютно однородный материал. Однако уже сейчас число заявок на патенты с использованием графена зашкалило за 50 тыс., поэтому нет сомнения, что уже в обозримом будущем необычный материал заметно повлияет на качество жизни людей.
4. БИОЛОГИЯ. Получены стволовые клетки не из эмбрионов, а из зрелых тканей
В 2012 г. нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор в среде биотехнологов, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы. Для этого ученые ввели в клетки соединительной ткани мыши всего 4 гена и в результате фибропласты превратились в незрелые стволовые клетки, обладающие всеми свойствами эмбриональных. Из подобного материала можно вырастить любой орган – от печени до сердца.
Таким образом, исследователи не только теоретически, но и практически доказали обратимость специализации клеток, что невозможно переоценить.
До недавних пор считалось, что стволовые клетки можно получить только из эмбрионов или пуповинной крови. Первое – сомнительно с этической точки зрения, а второе – вынуждало людей (в основном богатых) делать банк стволовых клеток сразу после рождения ребенка, чтобы в будущем он мог использовать его для лечения. Открытие физиологов сняло данные ограничения и теперь каждому человеку (как минимум, теоретически) доступно лечение стволовыми клетками и клонирование органов, содержащих «родную» ДНК организма.
3. АСТРОФИЗИКА. Доказано существование гравитационных волн
Открытие гравитационных волн считается величайшим научным достижением 2016 года, а возможно и всего второго десятилетия XXI века. В 2017 году их первооткрывателям - Райнеру Вайссу, Бэрри Бэришу и Кипу Торну была присуждена нобелевская премия по физике. С помощью двух интероферометрических обсерваторий LIGO и VIRGO, расположенных в США и Италии, ученым удалось зафиксировать гравитационные волны, образовавшиеся в результате слияния двух черных дыр на расстоянии в 1,3 млрд. световых лет от Солнца.
Тем самым исследователи экспериментально подтвердили достоверность Общей теории относительности Эйнштейна, предсказавшей наличие гравитационных волн еще в начале ХХ века (на уровне теории).
Впоследствии LIGO и VIRGO зафиксировали еще два гравитационных всплеска от столкновения нейтронных звезд. Выдающаяся ценность открытия заключается в подтверждении искривления пространства-времени под воздействием массивных объектов. Это означает, что тысячи раз описанные фантастами путешествия звездолетов сквозь «нуль-пространство» и «гиперпереходы» вполне возможны, хоть и являются перспективой далекого будущего. Вероятно, неслучайно, один из первооткрывателей гравитационных волн – Кип Торн, по итогам своих исследований выпустил книгу, «Интерстеллар. Наука за кадром», название которой перекликается со знаменитым фильмом.
Примерно так по Эйнштейну выглядит пространство-время в окрестностях Солнца, искривляющееся под воздействием массивной звезды. Теперь данная картина доказана экспериментально
2. ФИЗИКА. Проведены успешные опыты по дальней квантовой телепортации
Под квантовой телепортацией понимается не перемещение физических объектов, а передача информации о состоянии элементарной частицы или атома. Важнейшим моментом здесь является расстояние – вплоть до начала XXI века подобную связь удавалось обеспечить только на уровне микромира. Прорывным стал 2009 г., когда ученым из Мерилендского университета удалось передать квантовое состояние иона иттербия на 1 метр. Затем инициативу в данном направлении исследований прочно перехватили китайские ученые.
Сначала им удалось обеспечить квантовую связь на дистанции 120 км, а в 2017 г. – осуществить первую космическую квантовую телепортацию со спутника «Мо-Цзы» на три наземных лаборатории до которых было 1203 км.
Такой научно-технологический скачок позволит уже в ближайшем будущем создавать абсолютно защищенные линии связи, которые даже теоретически не смогут взломать хакеры. В условиях, когда финансовая, деловая и частная жизнь все больше перемещается в Интернет, линии на основе квантовой телепортации обещают стать настоящей панацеей в сфере информационной безопасности. Кроме того, на основе данного способа связи разрабатываются сверхбыстрые компьютеры, которые в перспективе заменят существующие.
1. КИБЕРНЕТИКА. Создан робот с биологическим мозгом
В 2008 г. ученые из Англии создали, пожалуй, первого в мире киборга – полуживого робота с мозгом на основе 300 тыс. крысиных нейронов. Их выделили из эмбриона грызуна, разделили с помощью специального фермента и разместили в питательном растворе на пластине размером 8 см. К полученному квазимозгу ученые присоединили 60 электродов, которые считывают сигналы с нейронов и передают их к электронной схеме. Они же служат для доставки в мозг сигналов. Первый робот с биологическим мозгом получил собственное имя – Гордон, был оснащен платформой для передвижения и ультразвуковым сенсором, сканирующим местность при езде. Сигналы от него идут в мозг, а возникающие там импульсы и обратная связь управляют движением.
Исследователям удалось добиться обучаемости Гордона, поскольку нейроны обладают памятью. Упершись в препятствие всего один раз, робот в 80% случаев уже не ездит по неудачному маршруту. При этом, как заявляют ученые, Гордон не управляется извне, а контролируется исключительно серым веществом, доставшимся от крысы. Таким образом, британцы сделали первый шаг по созданию полноценных киборгов на основе уже не десятков тысяч, а миллиардов нейронов, что, скорее всего, произойдет еще до конца текущего столетия.
Смотрите видео о важнейших научных открытиях XXI века на
Начало 21 века ознаменовалось многими открытиями в области медицины, о которых еще 10-20 лет назад писали в фантастических романах, а сами пациенты о них могли лишь мечтать. И хотя многие из этих открытий ждет длинная дорога внедрения в клиническую практику, они уже относятся не к разряду концептуальных разработок, а являются реально работающими устройствами, пусть пока и не массово применяющимися в медицинской практике.
1. Искусственное сердце AbioCor
В июле 2001 года группа хирургов из Луисвилля (Кентукки) сумела имплантировать пациенту искусственное сердце нового поколения. Устройство, получившее название AbioCor, было имплантировано человеку, который страдал от сердечной недостаточности. Искусственное сердце разработано компанией Abiomed, Inc.. Хотя подобные устройства использовались и раньше, AbioCor является наиболее совершенным в своём роде.
В предыдущих версиях пациент должен был быть присоединён к огромной консоли через трубки и проводки, которые вживлялись ему через кожу. Это означало, что человек оставался прикованным к кровати. AbioCor же полностью автономно существует внутри человеческого тела, и ему не нужны дополнительные трубки или проводки, которые выходят наружу.
2. Биоискусственная печень
Идея создания биоискусственной печени пришла в голову доктору Кенннету Матсумуре (Kenneth Matsumura), который решил по-новому подойти к вопросу. Учёный создал устройство, которое использует клетки печени, собранные у животных. Приспособление считается биоискусственным, поскольку оно состоит из биологического и искусственного материала. В 2001 году биоискусственная печень была названа Изобретением года по версии журнала TIME.
3. Таблетка с камерой
С помощью такой таблетки можно диагностировать рак на самых ранних стадиях. Устройство было создано с целью получать качественные цветные изображения в ограниченных пространствах. Таблетка-камера может зафиксировать признаки рака пищевода, её размер приблизительно равняется ширине ногтя взрослого человека и дважды его длиннее.
4. Бионические контактные линзы
Бионические контактные линзы разработали исследователи Вашингтонского университета (University of Washington). Они сумели соединить эластичные контактные линзы с отпечатанной электронной схемой. Это изобретение помогает пользователю видеть мир, накладывая компьютеризированные картинки поверх его собственного зрения. По словам изобретателей, бионические контактные линзы могут пригодиться шофёрам и пилотам, показывая им маршруты, информацию о погоде или транспортных средствах. В дополнение, эти контактные линзы могут следить за такими физическими показателями человека как уровень холестерола, присутствие бактерий и вирусов. Собранные данные могут быть отправлены на компьютер при помощью беспроводной передачи.
5. Бионическая рука iLIMB
Созданная Дэвидом Глоу (David Gow) в 2007 году, бионическая рука iLIMB стала первой в мире искусственной конечностью, которая снабжена пятью индивидуально механизированными пальцами. Пользователи устройства смогут брать в руку объекты различной формы - например, ручки чашек. iLIMB состоит из 3 отдельных частей: 4-х пальцев, большого пальца и ладони. Каждая из частей содержит свою систему управления.
6. Роботы-помощники во время операций
Хирурги уже некоторое время пользуются роботизированными руками, однако теперь появился робот, который может самостоятельно проводить операцию. Группа учёных из Университета Дьюка (Duke University) уже протестировала робота. Они использовали его на мёртвой индейке (поскольку мясо индейки имеет схожую структуру с человеческим). Успешность роботов оценивается в 93%. Конечно, ещё рано говорить об автономных роботах-хирургах, однако данное изобретение является серьёзным шагом в этом направлении.
7. Устройство, читающее мысли
«Чтение мыслей» - термин, используемый психологами, который подразумевает подсознательное обнаружение и анализ невербальных сигналов, например, выражений лица или движений головы. Такие сигналы помогают людям понять эмоциональное состояние друг друга. Это изобретение является детищем трёх учёных из MIT Media Lab. Читающая мысли машина сканирует сигналы мозга пользователя и оповещает о них тех, с кем происходит общение. Устройство может быть использовано для работы с аутистами.
8. Elekta Axesse
Elekta Axesse - это современное устройство для борьбы с раком. Оно было создано с целью лечить опухоли по всему телу - в позвоночнике, лёгких, простате, печени и многих других. Elekta Axesse совмещает в себе несколько функциональных возможностей. Устройство может производить стереотаксическую радиохирургию, стереотаксическую лучевую терапию, радиохирургию. Во время лечения доктора имеют возможность наблюдать 3D-изображение участка, который будет обработан.
9. Экзоскелет eLEGS
Экзоскелет eLEGS является одним из наиболее впечатляющих изобретений 21-го века. Он прост в использовании, и пациенты могут носить его не только в больнице, но и дома. Устройство позволяет стоять, ходить и даже подниматься по ступенькам. Экзоскелет подходит для людей ростом от 157 см до 193 см и весом до 100 кг.
10 . Глазописец
Это устройство с целью помочь в общении людям, прикованным к постели. Глазописец - общее творение исследователей из Ebeling Group, Not Impossible Foundation и Graffiti Research Lab. В основе технологии лежат дешёвые, отслеживающие движение глаз очки, оснащённые программным обеспечением с открытым исходным кодом. Такие очки позволяют людям, страдающим нервно-мышечным синдромом, общаться, рисуя или записывая на экране при помощи фиксирования движения глаз и преобразования его в линии на дисплее.
Екатерина Мартыненко
Машины с двигателем внутреннего сгорания постепенно начинают устаревать, поскольку им на смену приходят машины с водородным двигателем, гибридные автомобили и машины на электрическом двигателе. Эти транспортные средства современности являются экологически безопасными и экономичными по сравнению с машинами на бензине и других видах топлива.
Использование таких автомобилей позволит существенно снизить количество вредных выхлопов в атмосферу и сэкономить на природных горючих материалах.
Роботы и автоматические системы сегодня уже не фантастов, а самая действительность. Уже созданы роботизированные механизмы в виде животных и даже кибернетические механизмы с человеческой внешностью, которые обладают подобием искусственного интеллекта и могут осмысливать простые задачи. В ближайшем будущем ученые планируют создавать роботов, запрограммированных на выполнение различных охранных, сельскохозяйственных и бытовых работ.
Огромным подарком человечеству стала автоматизация дома, которая позволяет управлять всеми его частями с помощью компьютера. Телевизор, холодильник, бытовая техника, автомобиль, система кондиционирования и другие предметы обихода автоматизированы уже сегодня. Скоро автоматизации подвергнут все фабрики, крупные заводы и городские системы, контролирующие деятельность техники в мегаполисах.
Генетические изобретения 21 века
Не отстают от ученых-инженеров и ученые-медики. В 21 веке им удалось создать прототип искусственной , которая позволит выращивать плод вне материнской утробы. Маточные репликаторы сегодня являются новой биотехнологической революцией, которая активно разрабатывается самыми квалифицированными биоинженерами со всего мира.
С помощью искусственной матки детей смогут иметь даже бесплодные женщины или дамы, лишившиеся матки в результате оперативного вмешательства.
Новинкой 21 века также стали 3D , позволяющие послойно печатать готовые полнообъемные изделия с заданными техническими параметрами, созданными в специальных программах. Трехмерные принтеры могут максимально точно воспроизводить любой запрограммированный шаблон из огромного количества материалов. Изобретение уже используют в медицине, а также пищевой и авиационной промышленности. Существуют настольные домашние версии трехмерных принтеров и профессиональные модели для серьезной работы со сложными задачами.
21й век начался не так давно, но технический прогресс не стоит на месте. За прошедшие почти два десятилетия в нашу жизнь вошли разные новые технологии и изобретения. В этой статье мы расскажем о самых заметных изобретениях 21 века.
Вообще, если почитать что-то в интернете на тему изобретений, сделанных в 21 веке, то зачастую авторы сваливают всё в кучу. В одном списке оказываются и Ютуб, и Большой адронный коллайдер, и бактерия с искусственной ДНК. Мы не будем включать в список подобные сомнительные «изобретения». Мы отберём изобретения по следующим критериям. Во-первых, мы возьмём изобретения действительно значимые, которые в 21 веке вошли в жизнь и начали активно использоваться. Во-вторых, мы отберём такие изобретения, которые действительно представляют собой что-то новое. И, наконец, мы не будем записывать в изобретения что-то, может быть и интересное, но существующее в одном или нескольких экземплярах. Итак, что же действительно изобрели в 21 веке?
3d принтеры
Если говорить честно, то технологии трёхмерной печати, как и первые 3d-принтеры появились ещё в 20 веке. Но некоторые обстоятельства позволяют всё-таки отнести их к изобретениям 21 века. Какие же?
Первый 3d-принтер, т. е. устройство, способное «напечатать» изделие из пластмассы по заранее заданной модели, появилось в США ещё в 1984 году. Этот принтер был способен делать пластик твёрдым при помощи лазерного луча. В следующие несколько лет были придуманы и другие технологии 3d-печати, а вскоре в продаже появились и первые 3d-принтеры. Но из обычных людей это событие мало кто заметил по ряду причин. Во-первых, эти 3d-принтеры были несовершенны и работали очень медленно, а во-вторых, стоили очень дорого и предназначались лишь для промышленного использования.
Но в 21 веке в сфере 3d-печати произошёл настоящий прорыв. Во-первых, появились маленькие и недорогие 3d-принтеры, которые уже мог купить каждый и, подключив к своему домашнему компьютеру, напечатать всё, что захочется. Во-вторых, область применения 3d-принтеров значительно расширилась. Если первые модели в качестве сырья использовали всего один вид пластика, то во второй половине 2000-х спектр материалов значительно расширился. Появились пищевые 3d-принтеры, способные печатать еду (например, торты), медицинские принтеры, печатающие протезы и искусственные кровеносные сосуды, и даже строительные принтеры, способные напечатать целые здания!
Видео — 3d-принтер в Китае печатает целые здания:
Мультикоптеры
Мультикоптеры (в основном в виде квадрокоптеров), или дроны, также появились совсем недавно. С одной стороны, сама схема подобного летательного аппарата с 4 (или большим числом) винтов не была чем-то новым, да и беспилотных летательных аппаратов в 20 веке было сконструировано достаточно, но в 21 веке в этой области был совершён настоящий прорыв.
Произошло это, с одной стороны, благодаря развитию электроники и появлению небольших микросхем, способных контролировать полёт мультикоптеров, а с другой, благодаря появлению компактных литий-ионных аккумуляторов, способных обеспечить дроны достаточной энергией для полёта.
Первый мультикоптер современного типа появился в 2006 году и был разработан немецкой компанией Mikrokopter.
Стоил он дорого — 1500 евро, но конкуренты быстро переняли идею и вскоре сконструировали огромное количество более доступных моделей. Сегодня квадрокоптеры уже активно используются для съёмок, составления карт, различных исследований и доставки небольших грузов.
Нейронные сети глубокого обучения
Уже вскоре после появления компьютеров программисты стали пытаться с их помощью смоделировать работу нейронов, т. е. клеток, занимающихся обработкой информации у животных и человека. При помощи искусственных нейронных сетей пытались решить задачи, которые не удавалось запрограммировать обычным образом — например, научить компьютер распознавать речь или узнавать, что изображено на картинке. Долгое время не удавалось достичь значительных результатов, и ещё в 90-е программы по распознаванию речи или изображений, хотя и существовали, но работали очень плохо. С мёртвой точки ситуация сдвинулась лишь после 2006 года, с появлением т. н. нейронных сетей глубокого обучения. Здесь сыграли роль несколько факторов — как появление новых идей в организации нейронных сетей, так и повышение характеристик компьютеров, совпавшее с накоплением больших массивов данных, на которых можно было обучать нейронные сети.
Всего за несколько лет было сделано то, что не удавалось десятилетиями — программы научились хорошо распознавать речь, классифицировать изображения, играть в достаточно сложные игры. Сейчас на основе нейронных сетей глубокого обучения работают голосовые помощники вроде Яндекс.Алиса, а также сервисы, позволяющие найти человека по фотографии. Но область применения технологии постоянно расширяется. Например, нейронные сети уже успешно применяются для экономического прогнозирования и медицинской диагностики.
Беспилотные автомобили
Беспилотный «Гуглмобиль»
Идея создать транспортное средство, которое сможет передвигаться по дорогам самостоятельно, без участия водителя, появилась очень давно. Но громадные технические сложности долго не позволяли реализовать эту идею на практике. Ещё в 2004 г. на соревнованиях беспилотных автомобилей в США ни одна машина не смогла пройти весь маршрут и доехать до финиша. Но ситуация менялась, конструкторы оснащали автомобили всё более совершенными датчиками и всё более продвинутым искусственным интеллектом, и после 2010 г. появились модели, способные самостоятельно ездить по улицам городов. В настоящее время в нескольких странах уже работают беспилотные автобусы и такси, а власти многих городов вполне серьёзно рассматривают проекты развития беспилотного транспорта.
Видео — испытания беспилотного Яндекс.такси в Москве:
CRISPR/Cas9 — редактирование генов
Технологии генной инженерии, позволяющие внедрять в организм новые гены, появились ещё в 20 веке. Однако в 2013 году было сделано открытие, дающее учёным возможность целенаправленно изъять из ДНК конкретный фрагмент. Было обнаружено, что бактерии способны найти и изъять участок кода вируса из своей ДНК, и что данный метод можно применять не только к бактериям, но и к животным, включая человека.
Пока нельзя сказать, что новая технология позволяет учёным редактировать геном как им вздумается, однако они уверены, что она открывает огромные перспективы. Например, они рассчитывают использовать её для лечения генетических заболеваний, борьбы с раком и вирусными заболеваниями. Определённые обнадёживающие результаты уже получены, хотя учёным стало понятно, что метод требует усовершенствования.
Но самое интересное в том, что через несколько лет после открытия на основе метода CRISPR/Cas9 появились наборы для редактирования генома, по сути, в домашних условиях, которые может купить каждый желающий. Уже сейчас подобные наборы можно купить в интернет-магазине. Простейший вариант, который стоит 75$, позволяет отредактировать геном микроорганизмов, изменив его так, что микробы начинают светиться в темноте. А за несколько тысяч долларов доступен полный набор, при помощи которого геном можно редактировать практически произвольно. Многие уже высказали опасения, что подобная доступность технологии может создать условия для биотерроризма.
Можете назвать другие значимые изобретения, которые появились в 21 веке? Пишите в комментарии.
Принес с собой новые технологии, которые помогли воплотить в жизнь ранее невозможные и необычные изобретения. К таким открытиям относятся:
- искусственная сетчатка глаза;
- проекционная клавиатура;
- электронная сигарета;
- мозговой интерфейс;
- использование цифровых камер в мобильных телефонах;
- цифровой синтезатор запахов;
- электронная бумага;
- портативный ядерный реактор;
- настольный 3D-сканер;
- искусственная хромосома;
- «умные» палочки для еды;
- нанороботы.
Поскольку пройдено еще меньше пятой части века, то, скорее всего, впереди всех ждут самые необычные изобретения человечества, разработанные и созданные в будущем. На сегодняшний день открытые новинки показывают, до чего дошел технический прогресс и какими неизведанными ранее возможностями может воспользоваться человек.
Рассмотрим подробнее некоторые необычные изобретения человека, созданные в начале двадцать первого века.
Искусственная сетчатка глаза
Данное открытие принадлежит японским ученым. Произведенная сетчатка представляет собой алюминиевую матрицу, где используются полупроводниковые элементы из кремния. Разрешение составляет 100 пикселей.
Сетчатка будет выполнять свои функции, если она была установлена в комплекте со специальными очками и небольшим компьютером. Очки со встроенной видеокамерой используются для получения и передачи изображения компьютеру, где и происходит обработка. Камера в очках преобразовывает свет в порции электронных импульсов. После обработки изображения компьютер делит его пополам и передает на левый и на правый глаз, в инфракрасные излучатели, расположенные на обратной стороне линз очков. Очки излучают короткие импульсы инфракрасного излучения, которое активирует фотодатчики на сетчатке глаза и заставляет их передавать электрические импульсы, кодирующие картинку, в оптические нейроны.
В будущем планируется, что такая сетчатка сможет вернуть зрение незрячему человеку и поможет видеть более мелкие предметы.
Позже японские ученые смогли вырастить сетчатку глаза из стволовых клеток мышей, ее тестирование еще не закончено.
Проекционная клавиатура
С течением времени появляются все новые и новые изобретения. присутствуют в жизни человека, одна из них - это проекционная клавиатура.
С ее помощью появляется возможность проектировать клавиши на поверхность, где и происходит их нажатие. Видеопроектор, который проектирует клавиатуру, имеет датчик, способный отслеживать движения пальцев, после чего высчитывает координаты нажатых клавиш и на дисплей выводит правильно набранный текст. Однако такая клавиатура имеет и недостатки, ее нельзя использовать на природе.
Электронная сигарета
Это открытие сделал китайский ученый, после того как его отец умер от рака легких. Никотиновая зависимость - одна из самых сильных в мире. Чего только ни делает человек, бросающий курить. Он старается заменить эту привычку чем-то другим, например, клеит покупает жвачки, пытается найти альтернативу курению.
Электронная сигарета - это устройство, с помощью которого имитируется процесс курения. При использовании такой новинки человек не отказывается от своей привычки, не ищет замен, а обычно проводит время. Однако курильщик не портит свои лёгкие ядовитой смолой и продуктами горения, поскольку они отсутствуют в данном виде устройства. Таким образом, человек, курящий электронную сигарету, может избавиться от никотиновой зависимости.
Мозговой интерфейс
Необычные изобретения 21 века довольно разнообразны, и одно из них - мозговой интерфейс.
Пример управления предметами мыслью был продемонстрирован японской компанией. Человек силой мысли заставлял переключаться выключатель, установленный на масштабной железной дороги.
Принцип действия: в инфракрасном спектре происходит просвечивание и съемка коры головного мозга. При проведении такой процедуры хорошо видно прохождение по сосудам гемоглобина как с кислородом, так и без, при этом виден и объем крови в различных участках мозга. Такие изменения машина переводит в сигналы напряжения, которые руководят внешними устройствами. Таким образом и происходит управление переключателем поезда.
В проекте планируется достичь более сложного дешифрования изменений в работе мозга человека. Получение сигналов выполнения будет вершиной развития человеко-машинного интерфейса.
Цифровой синтезатор запахов
Сегодня никого уже не удивишь 3D-звуком или 3D-видео. На сегодняшний день это достаточно популярные изобретения. Необычные технологии вошли в нашу жизнь в начале 21-го века. Французская компания представляет свое решение цифрового измерения запахов. Появление такой новинки принесло разнообразие в «цифровую жизнь» общества. Многообразие запахов будет синтезироваться из картриджей. Это добавит изюминки к просмотру фильмов и видеоигр.
Электронная бумага
Представляет собой то же, что и электронные чернила. Информация отображается на особом дисплее. В электронных книгах используется электронная бумага, также она применяется и в других сферах. Электронные чернила в отраженном свете могут отображать графику и текст достаточно долго, не затрачивая при этом много энергии.
Преимущества такой бумаги:
- экономия энергии;
- данный вид чтения не нагружает глаза, как обычная бумага, а значит, не портит зрение человека.
Электронная бумага может отражать видеоролик с частотой 6 кадров в секунду, передает 16 оттенков серого цвета.
Продолжаются работы по совершенствованию данного изобретения и увеличения скорости показа.
Настольный 3D-сканер
Принцип работы такого устройства состоит в использовании двух камер, изображение с которых формируется и сравнивается. С помощью такого сканера создаются точные трехмерные модели необходимых объектов. Отражаются они с максимальной точностью различных деталей. Информация передается в математическом, компьютерном и цифровом виде, несет данные о размерах, форме, цвете сканированного элемента.
С помощью компьютера осуществляется управление настройками изображения. Все полученные данные анализируются, и изображение появляется на экране уже в трехмерном пространстве.
«Умные» китайские палочки для еды
Одна из в двадцать первом веке презентовала вниманию аудитории «умные» палочки для еды. Суть данного изобретения в том, что при погружении палочек в пищу на экране гаджета, на котором установлено необходимое приложение, отражается информация о качестве пищи. То есть, опустив, например, палочки в масло, вы на экране увидите сообщение «хорошее» или «плохое», исходя из качества проверяемого продукта.
К выпуску такого изобретения ученых подтолкнула ситуация с продуктами в Китае. В стране выявлено много заболеваний именно из-за употребления в пищу некачественной еды. Часто продукты готовят на одном и том же масле, что приводит к появлению в нем токсических веществ.
«Умные» палочки могут показать:
- свежесть масла;
- уровень pH;
- температуру жидкости;
- количество калорий во фруктах.
Производители собираются расширять возможности палочек, чтобы с их помощью можно было определять большее количество показателей принимаемой пищи. еще не было выпущено в доступную продажу, поскольку пока не ведется массовое производство.
Изобретение: нанороботы
На сегодняшний день многие ученые стремятся создать нанороботов - машины, которые смогут работать на атомном и молекулярном уровнях. Такое изобретение даст возможность производить молекулярные материалы. Можно будет, например, делать кислород или воду. Также в хозяйственной сфере они смогут создавать продукты питания, топливо и участвовать в других процессах, обеспечивающих жизнедеятельность человека. Такие роботы смогут сами себя создавать.
Нанотехнологии являются символом будущего и одним из векторов развития цивилизации. Их использование возможно практически в любых сферах человеческой жизни.
В медицине появление нанороботов приведет к полному излечению организма человека. Их можно будет запустить в тело. Правильно запрограммированные машины начнут уничтожать вирусы и другие вредные вещества, находящиеся внутри организма. С помощью нанотехнологий можно придать красивый и здоровый вид коже человека.
В экологии электронные машины помогут прекратить загрязнение планеты. С их помощью можно будет проводить очищение воды, воздуха и других жизненно важных источников здоровья человека.
Такие необычные изобретения человечества могут помочь в решении сложных задач, однако на данный момент разработки находятся на научно-исследовательской стадии.
На сегодняшний день созданы некоторые компоненты будущих молекулярных машин, проводятся различные конференции, посвященные вопросу создания нанороботов.
Существуют примитивные прототипы будущих машин. В 2010 году впервые были показаны молекулярные машины на основе ДНК, которые могут перемещаться в пространстве.
Мир нанотехнологий не стоит на месте, и возможно, 21-й век еще будет наименован веком, в котором появятся самые необычные изобретения.
Виртуальный мир
Новый век принес с собой виртуальное общение, знакомства, игры. Человек строит сам свой кругозор, создает свои виртуальные страницы во Всемирных социальных сетях. Поэтому можно сказать, что необычные изобретения, своими руками созданные, - это социальные сети.
Развитие технологий приводит к уменьшению реальных встреч и больше склоняет к виртуальному общению.
Новые виртуальные изобретения, необычные функции которых помогают адаптации человека в виртуальном социуме, - это:
Заключение
Изобретения бывают глупыми и умными, полезными и не очень. Однако с каждым годом необычные изобретения мира совершенствуются, на фоне одних развиваются другие. Человечество стремится изобрести что-нибудь необыкновенное, что удивит всех. При этом новинка должна приносить в жизнь людей удобство, облегчать в чем-то жизнь человеку.
21-й век еще будет приносить новые изобретения, необычные возможности, благодаря которым человечество сможет осваивать не изведанные ранее пространства и приобретать новые знания.
