Уважаемые коллеги, читатели «Методолога»!
В майском обзоре (в «безраздельной» его части) мы продолжаем публиковать наиболее интересные прогнозы относительно науки и техники будущего. Такие прогнозы не только позволяют нам размышлять о возможных вариантах будущего, но и ярко характеризуют их авторов. Нередко у меня лично по поводу некоторых прогнозируемых инноваций возникает вопрос: «а зачем?».
В целом устоявшаяся структура обзора сохраняется. Я стараюсь выдержать объем обзора в приемлемых рамках, отбрасывая (иногда с большим сожалением) однотипные, неясные и лично для меня не очень важные инновации.
«Ученые составили список изобретений, которые через 9 лет изменят мир», сообщает 4 мая www.nanonewsnet.ru. «Сайт американского научного журнала Popular Science перечислил изобретения, которые в 2020 году смогут изменить мир, сообщает Corriere Della Sera. Самым первым и главным новшеством, как отмечается, станет станция, построенная роботами для роботов на Луне. Этот проект будет реализован Японией, считают ученые. «Несмотря на длительный период реконструкции после разрушительных землетрясений и цунами, этот проект уже запрограммирован, и нет никакой другой страны в мире, которая сможет довести до конца такую сложную работу», – сказал Майк Либхольд из Institute For The Future, калифорнийского научного заведения, специализирующегося на изменениях, которые произойдут в будущем. Вторым по значимости новшеством станет высокоскоростная железнодорожная линия, соединяющая Лондон и Пекин. Эта линия пройдет через 17 стран и соединит Европу и Азию. Также к 2020 году могут быть реализованы такие проекты, как автомобили с автоматическими пилотами и летающие авто. Кроме того, к указанному периоду полеты в космос станут реальностью для многих состоятельных людей, а биотопливо, возможно, придет на смену углеводородам. Человеческий мозг при помощи имплантированных микрочипов сможет управлять ТВ, смартфонами и компьютерами, все экраны будут снабжены технологией Oled, прогнозируют специалисты. А ученые из Лозанны уверяют, что к тому времени уже будет создан искусственный интеллект, который сможет генерировать идеи, как человеческий мозг. Ранее, в декабре 2010 года, корпорация IBM также опубликовала свой ежегодный прогноз направлений развития технологической отрасли под названием Next five in five, способных в течение следующих 5 лет полностью изменить жизнь людей на планете.
В список вошли такие суперновшества как мобильный телефон с 3D проекцией, датчики, способные постоянно собирать информацию об окружающей среде, аккумуляторные батареи, заряжаемые воздухом, а также улучшение рециркуляции тепла и адаптивные транспортные системы».
«Эксперты: продукты в сфере нанотехнологии вряд ли выйдут в массовое производство», пишет 4 мая www.nanonewsnet.ru.« Британский профессор Майк Келли утверждает, что, несмотря на то, что в наноиндустрию сегодня вкладываются миллиарды долларов, существуют ограничения, в силу которых не удастся пустить большинство современных разработок в массовое производство. Профессор Майк Келли из центра фотоники и электроники Кембриджского университета (Centre for Advanced Photonics and Electronics, University of Cambridge) высказал утверждение, что ученым не удастся найти способ массового производства структур размерами 3 нм и менее при подходе «сверху вниз».В основе нанотехнологий лежит возможность контролировать и манипулировать материей на молекулярном и атомном уровне и создавать такие технологии, как целевая доставка лекарства в организме, разработка сверхэффективных солнечных батарей и сверхкомпактных микросхем и многое другое. На развитие нанотехнологий ежегодно тратятся миллиарды долларов в надежде, что очередная разработанная в лаборатории технология сможет выйти на рынок.Для выхода на рынок необходимо, чтобы технология производства была низкозатратной и массовой, однако, утверждает профессор Келли, наши технологии не в состоянии обеспечить сохранение необходимых свойств при производстве элементов меньше предельных 3 нанометров.Это ограничение обусловлено тем, что при подходе «сверху-вниз» для изготовления элементов должны применяться инструменты, разделяющие материал, из которого будут состоять наноэлементы, но эти инструменты не могут обеспечить необходимой точности разделения. Другой подход, «снизу-вверх», предполагает сборку наноэлементов из отдельных «кирпичиков» – атомов, или молекул, но при таком подходе слишком велик разброс несистематизированных отклонений в структуре наноэлемента.Свои наблюдения профессор Келли подтвердил выкладками по созданию вертикальных наностолбиков, сетки из которых могут стать основой дисплеев. Во-первых, показывает исследователь, при массовом производстве элементов такого масштаба неизбежны значительные вариации размера. А это, в свою очередь, приведет к изменениям свойств элементов до такой степени, что вся структура не сможет нормально работать».
«В будущем человек будет наполовину роботом», заявляет 26 мая www.nanonewsnet.ru. «Профессор теоретической физики Университета Нью-Йорка Мичио Каку знаменит на весь мир своими дерзкими прогнозами. Он первым из представителей официальной науки встал на защиту таких безумных проектов, как создание машины времени и вечного двигателя, а также появление приспособлений, способных превратить человека в невидимку и мгновенно перемещать его в любую точку земного шара или даже другой планеты.
2020 год: нанороботы починят больные клетки
К этому году земная цивилизация одержит победу над многими болезнями, считающимися ныне неизлечимыми. Каку связывает эти ожидания с прорывом в области диагностики. За здоровьем человека круглосуточно будет присматривать нашпигованная электронными чипами домашняя техника. И даже обычный поход в туалет будет совмещен с незаметной процедурой полного медицинского обследования организма. Представьте, что ДНК-чипы, в которых зашифрованы ДНК бактерий, вирусов, раковых клеток, вмонтируют в ваш унитаз. И вот однажды вы в очередной раз идете в уборную, чип делает моментальный анализ и находит у вас раковые клетки задолго до появления опухоли. Чипы будут встроены не только в сантехнику. Микроскопические видеокамеру и чип можно вмонтировать, например, в таблетку аспирина. Проглотил ее, камера снимает желудок и передает информацию на суперкомпьютер размером с пуговицу, который вживлен, к примеру, в ваш палец. И если дело серьезно, то этот компьютер сам вызовет врача – но не из поликлиники, а виртуального. И тот с помощью специального устройства запустит в вас порцию наночастиц – «умных бомб», которые будут бороться с вашими больными клетками.
2025 год: гены запишут на флэшку
У каждого человека будет флешка с записанным на нее его собственным геномом – она заменит медицинскую карту. Расшифровка сотен тысяч ДНК сильно подешевеет. Сравните: если в 2009 году полная карта ДНК стоила миллион долларов, в 2010 году – 50 тысяч долларов, то в 2025 году это обойдется всего в 200 долларов.
2030 год: компьютеры исчезнут
Компьютеры станут невидимыми, так как будут находиться повсюду, как сегодня электричество, – в стене, потолке, полу скроются миллионы чипов. Появятся одноразовые компьютерные устройства. Необходимые файлы при этом запишутся на портативные микросхемы, возможно, вживленные прямо в тело.
А вход в Интернет обеспечат контактные линзы. Изображение будет формироваться перед глазами с помощью полупрозрачных, не мешающих зрению светодиодов. Устройство сможет распознавать лица, осуществлять автоматический перевод с иностранных языков и выводить в поле зрения другую информацию. Над прототипом такого устройства сегодня уже работают в Университете Вашингтона (Сиэтл). Благодаря виртуальным программам люди смогут смотреть и кинофильмы, главные роли в которых будут исполнять они сами.
2035 год: старые органы заменят на новые
В этом году предполагается появление в свободной продаже различных «запчастей» для человеческого организма.
Любой орган мы сможем вырастить из собственных клеток пациента, – рассказывает коллега Каку, доктор Энтони Атала из Университета Уэйк Форест. – На губкообразную пластиковую основу высеваются клетки, взятые из организма пациента. После добавления катализатора роста клетки начинают размножаться, а основа постепенно рассасывается. Это будет настоящая революция в биоинженерии: не надо ждать донора и не будет отторжения.
2040 год: чужие мысли прочтут
Самый смелый прогноз: люди, возможно, овладеют телепатией. Но не магической, а технической. Уже сегодня парализованным больным вживляют в мозг микросхемы, с помощью которых они обучаются усилием мысли писать электронные письма, играть в видеоигры и путешествовать по Интернету, – объясняет суть прогноза другой коллега Каку, Кендрик Кэй из Калифорнийского университета в Беркли. – А инженеры Honda Corporation уже приступили к созданию «словаря мышления», благодаря которому появится возможность восстанавливать картину зрительного опыта человека при помощи одних только измерений мозговой активности.
2045 год: мамонтов оживят
В этом году ученые вернут к жизни вымерших животных с помощью генетических манипуляций. Специалисты уже сегодня смогли клонировать погибшее 25 лет назад животное по образцам ДНК, взятым из его останков, – комментирует прогноз Каку доктор биологии Роберт Ланза из корпорации Advanced Cell Technology. – Можно оживить и мамонтов. Кроме того, уже расшифрован геном неандертальца, и генетики планируют возродить этот вид.
2050 год: облетим Вселенную под парусом
Для того чтобы путешествовать на другие планеты, Каку делает ставку на создание солнечного паруса – космического аппарата с двигателем, работающим за счет давления на зеркальную поверхность солнечного света. С его помощью можно разогнаться до половины скорости света – 150 тысяч км/сек., и тогда до Марса можно будет обернуться всего за три месяца. Примерно тогда же должен состояться прорыв в космическом туризме, связанный с созданием космического лифта. По тросу длиною почти в сто тысяч километров, состоящему из сверхпрочных углеродных нанотрубок, будет подниматься подъемник, питающийся от солнечных батарей. Планируется, что устройство будет выводить на орбиту до 100 тонн груза раз в неделю. По нему в космос будут подниматься и люди. Испытания прототипа лифта проводит американская компания Liftport Group.
2055 – 2095 годы: станут другими…
…автомобили: Все машины оснастят встроенной навигационной системой, а управлять ими станут компьютеры. ДТП практически исчезнут. Автомобили станут дешевле, чем места для их парковки.
…самолеты: Самолеты начнут сами предупреждать пилотов и диспетчеров о любых неполадках. Кроме того, в случае необходимости они смогут превращаться в ракеты.
…дома: Дома будут оснащены огромными экранами, которые позволят их обитателям общаться со своими близкими в любой точке земного шара. Виртуальные помощники станут присматривать за детьми, а домашними делами заниматься роботы.
…работа: Поездки на работу станут бессмысленными. Сотрудники смогут общаться с коллегами, находясь в любой точке земного шара, при помощи специальных офисных программ.
2100 год: все будет возникать из ничего
Сбудутся мечты ученых о «программируемой материи», которая позволит предметам менять очертания подобно тому, как это делал робот в фильме «Терминатор-2».На сегодняшний день уже созданы особые микрочипы размером с булавочную головку, так называемые катомы, – рассказывает профессор Каку. – Меняя электрический заряд, они могут перегруппировываться, благодаря чему принимают вид то листа бумаги, то чашки, то вилки, то тарелки. А возможно, настанут и времена, когда целые города будут вставать в пустыне по нажатию кнопки.И к этому времени человек сольется с роботами. По словам другого эксперта, доктора Родни Брукса из Массачусетского технологического института, человеческое тело так радикально изменится с помощью генетических модификаций, что развитие гомо сапиенс больше не будет ограничено эволюцией по Дарвину.
Другая точка зрения
Доктор физики исследовательского центра министерства обороны США Джонатан Хюбнер: «В 2014 году прогресс остановится». — По моим прогнозам, в самое ближайшее время темпы прогресса замедлятся. Более того, они могут достигнуть уровня средних веков. Как же такое возможно? Я думаю, что о темпах развития цивилизации можно судить по соотношению между появлением технических новинок и численностью мирового населения. Чем больше этот процент, тем мы прогрессивнее. Таким образом, наибольшего технологического расцвета общество достигло в конце XIX века. Построив график научно-технического развития нашей цивилизации, мы с коллегами спрогнозировали, что уже к 2014 году темпы появления технических новинок на душу населения упадут до средневекового уровня».
В разделе ЭКОЛОГИЯ мы снова обсуждаем проблемы с мусором. «Мусорщик: Грязная работа», назыается заметка, размещенная 5 мая на www.popmech.ru. «Роботизированный манипулятор ZenRobotics Recycler возьмет на себя трудоемкую и грязную задачу сортировки мусора для отделения опасных веществ и компонентов. Робот ZenRobotics Recycler будет оснащаться целой армией датчиков, позволяющих ему следить за всем, что движется по ленте конвейера, оценивать, анализировать и выбирать определенные объекты из беспорядка, а затем помещать их в тот или иной контейнер для дальнейшей специализированной утилизации. Будут в нем и камеры, работающие в видимом, инфракрасном и рентгеновском диапазонах, лазерные 3D-сканнеры, тактильные датчики, детекторы металлов, система распознавания штрих-кодов, весы и так далее, и так далее. По заявлению создателей системы, разработчиков финской компании ZenRobotics, робота можно будет настроить для определения широкого спектра веществ – камня, бетона, дерева, пластиков – и предметов разной формы – труб, проводов, батареек, разных видов ламп… Его работа может идти в двух направлениях: отбор подходящих для повторного использования материалов и удаление ядовитых компонентов. Если же одного робота на загруженном мусорном конвейере будет недостаточно, они смогут работать и командами по несколько штук.Заранее предусмотреть и ввести в базу все возможные варианты вообще вряд ли возможно, уж слишком разнообразен оставляемый нами мусор. Поэтому система использует сложный алгоритм на основе искусственного интеллекта, позволяющий роботу быстро адаптироваться к новым ситуациям и выделять интересующие его предметы из всего огромного массива поступающей информации.Насколько все это будет работать – покажут результаты тестирования, которое началось в феврале».
Раздел ЭНЕРГИЯ целиком посвящен нетрадиционным видам энергии. «Солнечные панели на наноантеннах собирают 90% света», пишет 25 мая www.nanonewsnet.ru. «Современные солнечные панели используют только 20% солнечного излучения. Ученый из Университета Миссури разработал гибкие панели, которые собирают более 90% солнечного света. Автор изобретения адъюнкт-профессор Патрик Пинеро (Patrick Pinhero) планирует сделать первые коммерческие образцы новых высокоэффективных панелей в течение ближайших пяти лет.Широко применяемые сегодня фотоэлектрические преобразователи неэффективны и не используют большую часть электромагнитного солнечного спектра. Панель Пинеро, представляющая собой тонкий гибкий лист из наноантенн, способна собирать инфракрасное излучение, в том числе и от промышленных процессов, и преобразовывать его в полезную электроэнергию. Таким образом солнечная панель получает возможность использовать не только видимый свет, но и ближний инфракрасный спектр, на который приходится львиная доля солнечной энергии. Массив наноантенн печатается на золотой подложке. Гибкая пленка представляет собой большое количество таких массивов, связанных между собой проводом толщиной примерно в тысячу атомов. Группа исследователей надеется, что в течение пяти лет им удастся создать готовый коммерческий продукт, который дополнит обычные фотоэлектрические панели. Скорее всего, это будет гибкая пленка, которой можно покрыть крышу дома или кузов автомобиля. Теоретически технология позволяет создать гибкую прочную пленку, которую можно перевозить в рулонах и разворачивать в любом месте, создавая таким образом временную электростанцию. «Наша цель заключается в создании недорогого, доступного устройства, которое сможет использовать большое количество солнечной энергии, – рассказывает Патрик Пинеро. – В случае успеха новая технология позволит на порядки увеличить выработку электричества из солнечной энергии». «Побочным» продуктом новой технологии являются несколько других вариантов применений пленки с наноантеннами, в частности, для создания инфракрасных сенсоров, предназначенных для выявления контрабанды и других устройств, полезных в военной и телекоммуникационной сфере».
«Созданы солнечно-тепловые панели для генерации электричества с применением нанотехнологий», сообщает 5 мая www.nanonewsnet.ru.« С помощью нанотехнологий ученым удалось создать новые устройства, которые в 7–8 раз эффективней существующих термоэлектрических генераторов. Об этом сообщили ученые из Бостонского колледжа и Массачусетского технологического института. Приоритетными считаются две технологии. Фотогальванические элементы преобразуют солнечный свет в электрический ток, в то время как солнечно-термальные устройства используют солнечный свет для нагрева воды и производства тепловой энергии.Фотогальванические батареи широко распространены в виде плоских панелей, а в случае с солнечно-тепловыми используются поглощающие солнечный свет поверхности в жилых и крупномасштабных промышленных условиях.Из-за ограниченных свойств материала солнечные тепловые устройства до сих пор не способны были экономично генерировать достаточно электроэнергии. Ученые ввели две инновации: лучшая светопоглощающая поверхность посредством улучшенных наноструктурных термоэлектрических материалов, которые затем помещаются в энергопоглощающую вакуумную плоскую панель.В сочетании обе меры добавляют улучшенную электрогенерирующую способность энерготехнологиям, сообщил профессор Жифенг Рен. «Мы разработали плоскую панель, которая одновременно может как генерировать тепло, так и электричество в пределах одной системы», – сказал Рен».
«Выбрана самая перспективная технология получения водорода», пишет 19 мая www.nanonewsnet.ru. «Министерство энергетики США нашло самую перспективную технологию получения водородного топлива с помощью солнечного света. Эксперты пришли к выводу, что изобретение группы ученых под руководством профессора Алана Веймера (Alan Weimer) из Университета Колорадо является единственным методом получения водорода среди восьми конкурирующих технологий, который обеспечит приемлемую стоимость водородного топлива при минимальном ущербе для окружающей среды.В процессе, который в настоящее время разрабатывается исследовательской группой Алана Веймера, используется множество зеркал, концентрирующих солнечные лучи, что позволяет получить температуру до 1449°C. Процесс состоит из двух этапов, каждый с участием реакций на тонкой металлической ферритовой пленке в приемнике солнечных лучей, где вода расщепляется на водород и кислород.В настоящее время самый дешевый способ получения водорода – это паровая конверсия метана из природного газа. Главный недостаток этого процесса – огромные выбросы парникового углекислого газа. Методика Веймера не ведет к выбросам парниковых газов и является экономически более эффективной, чем другие конкурирующие технологии. Прежде всего эффективность связана с расщеплением воды при более низких температурах. Кроме того, реакции идут быстрее, не требуют много энергии и дорогостоящих активных веществ. Тонкая пленка ферритового покрытия на пористой активной подложке обеспечивает беспрепятственное движение главных компонентов реакции, тепла и водяного пара. В итоге удалось уменьшить температуру расщепления воды до 250°C и устранить нежелательные побочные реакции различных материалов. Кроме основного продукта, водорода, установка производит опреснение и очистку соленой и загрязненной воды, что в некоторых регионах имеет не менее важное значение, чем дешевое топливо. По мнению Алана Веймера, его установка может стать основным источником энергии на юго-западе США и в других солнечных регионах по всему миру. Надо отметить, что Министерство энергетики США активно изучает новые подходы к использованию солнечной энергии для термохимического расщепления воды и производства водорода. Главной целью является минимизация затрат на производство водорода и последующая коммерциализация производства этого вида топлива. Согласно расчетам специалистов ведомства, стоимость производства водорода к 2015 году должна быть не более 6 долларов за килограмм водорода, а к 2025 году цена должна снизится до уровня 2–3 долл. за килограмм. В настоящее время этим показателям соответствует только процесс Алана Веймера, использующий тонкую ферритовую пленку, который сравнивали с множеством других технологий, включая реакции с хлоридом меди, серой, аммиаком, оксидом цинка, оксидом марганца и оксидом кадмия и др.»
«Новая батарейка заряжается от вращения», информирует 23 мая www.nanonewsnet.ru. «Изобретатели из Южной Кореи Ен Кен Хван и Мен Хо Кан придумали батарейку для мобильных гаджетов и фотоаппаратов, которой не требуется внешнего источника энергии для подзарядки. Их батарейка заряжается вручную. Она стандартного «пальчикового» формата АА, ее корпус составлен из двух частей. Чтобы зарядить батарейку, достаточно покрутить в противоположные стороны две ее части. Этим движением заводится размещенная в корпусе батарейки пружина, она передает заряд на микрогенератор, тоже спрятанный в корпусе, генератор подзаряжает аккумуляторный элемент — такой же, как в обычной батарейке. Charge Battery разделена на две части, и каждая половинка корпуса для удобства пользователя снабжена специальными выпуклостями. Как только батарейка садится, нужно несколько раз провернуть ее по оси — и она снова готова к работе. В корпус Charge Battery помещена пружина, которая, натягиваясь, приводит в действие генератор. Авторы проекта уверяют, что нескольких поворотов будет вполне достаточно для продления работы фонарика на несколько минут или же для того, чтобы сделать ещё пару снимков фотоаппаратом.Так что, теперь оказавшись с разряженной батарейкой, будет достаточно сделать несколько вращательных движений и извлечь немного чистой энергии. Осталось дождаться появления этого гаджета в России и надеяться, что у него будет не заоблачная цена».
Продолжение следует
