Kako znanstvenici čine naš život svjetlijim, dužim i prikladnijim: 10 korisnih znanstvenih otkrića i izuma 21. stoljeća
Miscelanea / / September 09, 2021
Napredne tehnologije, o kojima se piše u uglednim znanstvenim časopisima, nalaze primjenu u svakodnevnom životu - odmah ili nakon desetljeća. Govorimo o dostignućima znanosti u 21. stoljeću, koja su se donedavno činila kao znanstvena fantastika.
1. Tehnologije 3D ispisa
Pojavili su se prvi 3D pisačiInfografija: Povijest 3D ispisa još 1980 -ih, ali tek u 21. stoljeću počeli su se koristiti posvuda. Uređaji su postali jeftiniji, a sada se kao potrošni materijal za njih ne koriste samo plastika, već i metali, beton, hrana, pa čak i žive stanice.
Najveća 3D tiskana zgrada je općina Dubai (UAE) s površinom od 641 m². m. Nastala je dvokatna futuristička zgrada visoka 9,5 m Općina Dubai postat će najveća svjetska zgrada s 3D printom od materijala na bazi gipsa. I u Amsterdamu su uz pomoć 3D pisača podigli U Amsterdamu se konačno otvara most od nehrđajućeg čelika s 3D printom Jorisa Laarmana 12-metarski pješački most od nehrđajućeg čelika.
Izraelski znanstvenici koristili su Istraživači 3D ispisuju srce s ljudskim tkivom i krvnim žilama
3D pisač za ispis umjetnog srca. Pokusni organ, veličine trešnje, sastojao se od hidrogela na temelju živih stanica koje su formirale komore i krvne žile. I stvorila je francuska tvrtka Poietis Francuski start-up razvija jedinstvenu tehnologiju za 4D lasersko biotisak živog tkiva umjetna koža s četverodimenzionalnom strukturom, koja će pomoći pacijentima nakon opeklina i teških ozljeda, te je razvila tehnologije za ispis drugih tkiva ljudskog tijela.U svakodnevnom životu postoji mjesto i za 3D ispis. Na primjer, možete naručiti konvencionalni 3D pisač za izradu plastičnih figurica i dijelova ili kupiti uređaj za ispis hrane, od pizze do deserta do gurmanskog ukrasa. U globalnoj perspektivi, 3D ispis hrane trebao bi se smanjiti 3D ispis hrane smanjuje bacanje hrane količinu otpada hrane na planeti i napraviti Vodič za 3D tiskanu hranu - revolucija u kuhinji? čak su i dijetalni obroci prilično ukusni.
2. Proširena stvarnost
Često se miješa s virtualnom stvarnošću, ali to su potpuno različite tehnologije. Virtualna stvarnost potpuno je digitalni svijet koji možete vidjeti kroz posebne naočale ili kacigu sa zaslonima za svako oko. Uz pomoć tehnologije proširene stvarnosti digitalni se objekti dodaju slici stvarnog svijeta na koji smo navikli.
Korijeni proširene stvarnosti leže u 20. stoljeću, ali samo prije nekoliko godina računalna moć dopustio je uvođenje tehnologije gotovo svugdje - od škola i vrtića do montažnih traka za automobile tvornice. A za to vam ne trebaju složeni skupi uređaji - dovoljan je običan pametni telefon.
Radi sasvim jednostavno. Kamera pametnog telefona ili drugog gadgeta snima sve oko sebe, a žiroskop ili mjerač ubrzanja prati promjenu položaja uređaja u svemiru. Zatim se na sliku s fotoaparata postavljaju potrebni objekti - natuknice, natpisi ili smiješni virtualni likovi. Kreću se zajedno sa slikom s fotoaparata, a kad pogledate ekran, vidite dvije stvarnosti odjednom - našu objektivnu i digitalnu.
Proširena stvarnost olakšava učenje Proširena stvarnost u nastavi i učenju jezika? novi jezici: na primjer, pametni telefon može prepoznati objekte oko sebe i potpisati ih. Tehnologija pomaže kirurzima Proširena stvarnost: budućnost medicine za izvođenje operacija, a inženjeri za prikupljanje Upskill i Boeing koriste krovni prozor za ponovno pronalaženje sklopa žičanih kablova složeni uređaji koji daju tragove u tom procesu. Vozači mogu uživati u navigaciji proširene stvarnosti kada je prikazana karta rute Kako proširena stvarnost danas utječe na automobilsku industriju? preko ceste, dizajneri - pokazati Uspon proširene stvarnosti u dizajnu interijera i razvoju nekretninaklijentima novi interijer u stanu prije obnove. U restoranu posjetitelj može razmisliti prije posluživanja jela Kako proširena stvarnost (AR) preoblikuje industriju prehrambenih usluga njega sa svih strana baš na miru, koji je i dalje fizički prazan.
3. Potpuno umjetno srce
Radni prototipovi ljudskih organa postoje već duže vrijeme, no češće su to bili složeni stacionarni sustavi s kojima je teško izaći izvan bolnice. Godine 2021. znanstvenici i liječnici uspjeli su prvi put razviti i ugraditi potpuno umjetno srce.
Nastupio je tim kirurga u Sveučilišnoj bolnici Duke predvođen Jacobom Schroederom i Carmelom Milanom Umjetno srce nove generacije implantirano pacijentu kod Dukea - prvo u SAD -u uspješna zamjena organa za 39-godišnjeg Matthewa Moorea, koji je patio od zatajenja srca. S implantatom će moći dirigirati gotovo poznatom ženom
život-život okružen rodbinom, odgoj dvogodišnjeg sina, odlazak u trgovinu i na posao, putovanja.
Jedina je neugodnost što se umjetno srce napaja vanjskom baterijom, koja traje oko 4 sata. Kontroler za upravljanje uređajem također se nalazi izvan ljudskog tijela. Stoga će pacijent morati nositi vrećicu tešku oko 4 kilograma i redovito se povezivati s računalom u bolnici radi praćenja statusa uređaja.
4. Rakete za višekratnu upotrebu
SpaceX je razvio rakete koje se mogu pronaći i ponovno koristiti. Ova učinkovita i jeftina alternativa raketama za jednokratnu uporabu može smanjiti troškove isporuke tereta u orbitu.
Prvo ponovno lansiranje rakete dogodilo se 30. ožujka 2017. godine. SpaceX je poslan Falcon 9: raketa prve orbitalne klase sposobna za ponovni let u svemir Falcon 9 je model s devet tekućih Merlinovih motora koji rade na petroleju RP-1 i tekućem kisiku. Kasnije pokrenut Falcon Heavy: najmoćnija raketa na svijetu Falcon Heavy s tri izmijenjene prve faze Falcona 9: jedan je korišten kao središnja jedinica, dva kao bočna pojačala.
Ne može se cijela raketa nazvati za višekratnu uporabu, već samo prva od dvije faze. Posjeduje sustave za povratno i okomito slijetanje na odmorište ili platformu koja pluta oceanom. Korak izdrži SpaceX -ova najveća letjelica Falcon 9 raketa je čađavi veteran nakon 10 lansiranja i slijetanja (fotografije) do deset startova.
Kasnije je lansiran Blue Origin, koji je osnovao izvršni direktor Amazona Jeff Bezos Novi pastir svoju jednostepenu raketu za višekratnu uporabu New Shepard. Radi na vodiku i kisiku i dizajniran je za suborbitalne letove. Novi Shepard pogodan je za svemirski turizam, ali za razliku od Falcona, neće moći staviti u orbitu umjetne zemaljske satelite.
5. Baterije velike gustoće
Novim samostalnim uređajima potrebno je mnogo energije kako bi što duže ostali bez utičnice. Istovremeno, baterije moraju biti kompaktne i sigurne - na primjer, ne smiju eksplodirati pri zagrijavanju ili mehaničkim oštećenjima.
Stvoren je tim Pennsylvania Technology Center for Technology and Storage Technology Center (BEST) Li-Ion baterija visoke energije sigurnija je za električna vozila sigurna i snažna litij-ionska baterija koja će omogućiti električnom vozilu prijeći do 1,6 milijuna kilometara. Tijekom ispitivanja, čavli su doslovno zabijeni u njega kako bi izazvali kratki spoj. No, temperatura oštećene ćelije porasla je samo za 100 stupnjeva Celzijusa - a u konvencionalnoj bateriji razlika bi bila 1.000 stupnjeva Celzijusa.
Istraživači Samsunga također su napravili iskorak: razvili su se Samsung otkriva novu čvrstu litij -metalnu bateriju čvrstoće 900Wh / L Čvrsta litij-metalna baterija gustoće 900 Wh / L. 50% je kompaktniji od postojećih baterija i dizajniran je bez uporabe tekućeg elektrolita. S vremenom se baterija ne razgrađuje - količina napunjenosti koju može akumulirati ostaje ista.
6. Bionička ruka
Bioničke proteze u 21. stoljeću mogu gotovo u potpunosti zamijeniti prirodne udove. Znanstvenici su pružili ne samo sposobnost kretanja kao da su vlastitim rukama, već su im čak vratili i sposobnost osjećanja - impulsi osjeta prenose se izravno u mozak.
Istraživači sa Sveučilišta Johns Hopkins u Sjedinjenim Državama stvorili su Modularni protetski ud MPL (modularni protetski ud), koji može izvesti gotovo sve pokrete za koje je sposobna ljudska ruka. Ima više od 100 senzora, kao i posebne motore koji pružaju uobičajenu snagu i okretnost.
Proteza je opremljena taktilnim senzorima i omogućuje vam određivanje položaja, temperature i teksture predmeta. Neuronsko sučelje pruža intuitivnu i prirodnu kontrolu nad umjetnom rukom - samo razmislite o radnji za njezino izvođenje.
7. Grafen
Postojanje prvog poznatog doista dvodimenzionalnog kristala (s kristalnom rešetkom debljine jednog atoma) u Godine 2004. prvi put su eksperimentalno potvrđeni znanstvenici Andrei Geim i Konstantin Novoselov, a 2010. su primili Nobelova nagrada za fiziku 2010Nobelova nagrada za fiziku.
U osnovi, grafen je jednoatomski film grafita (kristalizirani ugljik). Zbog nestabilnosti se dugo nije moglo dobiti. Igra i Novoselov korišteni Učinak električnog polja u atomski tankim ugljikovim filmovima oksidirana silicijska podloga za stabilizaciju 2D filma.
Grafen je vrlo izdržljiv, ali izuzetno fleksibilan. Provodi struju, a u njoj se kreću elektroni Fizičari pokazuju da elektroni mogu putovati 100 puta brže u grafenu nego u siliciju brže nego u svim poznatim materijalima. Konkretno, 100 puta je brži od silicija, od kojeg se izrađuju moderni procesori.
Pomoću grafena moguće je stvoriti ultrafine filtere, zaslone osjetljive na dodir, senzore, visokoučinkovite katalitičke ćelije, nanokanale za rad s DNA i komponente za visoko preciznu elektroniku. Grafenski čipovi poboljšat će performanse računala i ubrzati prijenos podataka, učiniti uređaje snažnijima i kompaktnijima.
8. Vozila bez posade
Napredak u umjetnoj inteligenciji, velika računalna snaga, visoke stope bežičnog prijenosa podaci i točni senzori - sve je to poslužilo kao osnova za stvaranje automobila bez kojih se može vozač. Skeniraju prometnu situaciju u stvarnom vremenu, prepoznaju pješake i prometne znakove te mogu donijeti odluku u teškoj situaciji u djeliću sekunde.
Godine 2021. Tesla Model 3 sa FSD (Full Self-Driving) sustavom neovisno je vozio Tesla Autopilot FSD San Francisco u Los Angeles sa nula intervencija od San Francisca do Los Angelesa i natrag ima oko 2.400 kilometara. Automobil se uspješno nosio sa zadatkom čak i na prometnim gradskim ulicama te je napravio dva zaustavljanja kako bi napunio bateriju.
No, autopilot se ne razvija samo za osobne automobile. Na primjer, u SAD -u je pokretanje Waymo pokrenuto 2020 Waymo svoju besplatnu uslugu bez vozača otvara široj javnosti u Phoenixu taksi služba bez posade. Nema puno automobila, ali izleti su dostupni svima.
U Rusiji će se pojaviti taksiji bez posade Yandex je rekao gdje će se u Moskvi pojaviti prvi taksiji bez posade ove jeseni - međutim, zasad u eksperimentalnom načinu. Sudionici testa koje odabere tvrtka moći će se voziti automobilom bez vozača u području Yasenevo u Moskvi.
Druga primjena bespilotnih vozila je prijevoz tereta. Platforma NVIDIA Drive već pomaže Kamioni bez posade kamiondžije na cesti, a uskoro će ih moći zamijeniti na standardnim rutama. Tesla i druge tvrtke također rade u tom smjeru.
9. Uređivanje gena
Godine 2012. Jennifer Doudna iz SAD-a i Emmanuelle Charpentier iz Francuske razvile su molekularni alat CRISPR-Cas9, koji se naziva "genetske škare". Za ovaj znanstveni iskorak 2020. godine dobili su Emmanuelle Charpentier i Jennifer Doudna dobitnice su Nobelove nagrade za kemiju za 2020 Nobelova nagrada za kemiju.
CRISPR - Cas9 omogućuje uređivanje gena biljaka i životinja. To otvara nove mogućnosti za uzgoj i ima potencijal zaustaviti širenje bolesti - na primjer, ako se promijene geni komaraca, oni ne mogu tolerirati malariju i lajmsku bolest.
CRISPR - Cas9 je već pridonio liječenju raka. U tijeku su istraživanja koja dugoročno mogu uštedjeti Što su uređivanje genoma i CRISPR - Cas9? od nasljednih bolesti i genetskih mutacija.
No, pogrešno je misliti da će CRISPR-Cas9 otvoriti put GMO-u. Prvo, genetski modificirani organizmi primljeni su po prvi put Herbert W. Boyer i Stanley N. Cohen davne 1972. CRISPR - Cas9 može samo poboljšati točnost DNK modifikacije i riješiti se negativnih nuspojava.
Inače, karta ljudskog genoma također je postignuće 21. stoljeća. Glavni dio rada na Projektu humanog genoma je završen Projekt ljudskog genoma 2003. godine.
10. Humanoidni roboti
Robot Atlas Atlas: najdinamičniji humanoidni robot iz Boston Dynamics - miljenica Interneta: zna raditi salto, ostati na nogama nakon snažnih udaraca, sposoban je svladati prepreke, pa čak i plesati. Razvojni programeri to nazivaju istraživačkom platformom osmišljenom za pomicanje granica mobilnosti cijelog tijela i najdinamičnijeg humanoidnog robota.
Zapravo, Atlas i drugi Boston Dynamics modeli - poput robotskog psa Spot i robotskog utovarivača Stretch - imaju duboke praktične implikacije. Sposobni su zamijeniti ljude u teškim ili opasnim uvjetima: tražiti žrtve pod ruševinama zgrada ili u njima požare, istražujte udaljena područja, dostavljajte robu i dovršavajte dosadne rutine non -stop operacije.
Postoje i druge aplikacije za humanoidne robote. Na primjer, razvijaju se konzultanti za modele, pratitelji i konobari, pomoćnici za osobe s invaliditetom.
A ruski robot Fedor je čak posjetio Twitter fedor37516789 u svemiru 2019. Zna voziti automobil i ATV, otvarati vrata, penjati se stepenicama, hodati labirintom, pucati i raditi bušilicom.
Znanstvena otkrića mogu radikalno promijeniti naše živote: dati dugovječnost, pomoći u istraživanju svemira, preuzeti svakodnevne poslove, pa čak i izgraditi kuću za nekoliko dana. Saznajte više o njima na ažuriranom web stranica društva "Znanje". U okviru sveruskog obrazovnog maratona "Nova znanja" ovdje će biti objavljeno 18 mini predavanja o znanstvenim dostignućima XXI.
Maratonu novog znanja pridružili su se Yuri Bashmet, Konstantin Khabensky, Edward Snowden, Mikhail Mishustin, Evgeny Kaspersky, Tatyana Golikova, Arkady Volozh, German Gref, Alexander Ovechkin i drugi popularni zvučnici. Na stranicama će se pojaviti više od 150 sati obrazovnih sadržaja - to su nadahnjujuće priče, žučne rasprave o suvremenim problemima čovječanstva i fascinantni intervjui sa poznatim ljudima.
Besplatno stjecanje novih znanja