О прорывах 2017 года в технологиях и науке
2017 год стал для мира точкой технологического невозврата. Новшества появились даже в консервативных индустриях, где стали играть решающую роль в конкурентной борьбе. Поговорим о достижениях в технологиях и науке за 2017 год, которые изменят наше будущее.
Солнечная энергия
С 2005 по 2015 год себестоимость генерирования солнечной энергии упала в 6 раз. В скором времени инновации позволят солнечным электростанциям обойти по экономичности и эффективности обычные ТЭЦ. Но на пути развития солнечной энергии есть препятствие – высокая стоимость и низкий КПД панелей: они усиливают лишь видимый свет в пределах от красного до фиолетового. Последние разработки ученых из США доказывают, что уровень производительности фотоэлементов возможно поднять более, чем в 2 раза. Они создали прототип 'горячей солнечной батареи', в котором кроме фотоэлемента есть и 'поглотитель-излучатель'. Так верхний слой, состоящий из карбоновых нанотрубок, полностью поглощает энергию направленного солнечного потока и конвертирует ее большую часть в тепловую. При 1000 градусов излучатель на основе фотонного кристалла отдает энергию дальше, превратив ее снова в солнечный луч, но уже в более узком спектре, пригодном для панели. Пока что батареи могут работать только в вакууме, но ученые работают над схемой упрощения технологии.
В 2017 году стало понятно: доступная и дешевая солнечная энергия способна решить вопросы генерации тепла и электричества, а также уменьшить дефицит питьевой воды. Это новшество уже приобретает коммерческие очертания. Осенью американским стартапом Zero Vass Water были запущены продажи устройств на основе солнечных панелей, которые могут поглощать воду из воздуха. Губчатые наноматериалы способны захватывать молекулы воды и из атмосферы с уровнем влажности до 20%. А энергия, полученная от солнечных лучей, позволяет отделять воду от абсорбента и делать ее пригодной для питья. Устройство, оборудованное 2-мя панелями, может добывать 5 литров в день. Учитывая рыночную стоимость в $4,5 тыс., включая монтаж, среднестатистическое хозяйство может окупить его за 5 лет. Zero Mass Water намерено сделать ставку на свои социальные проекты. Например, установить свои системы в школах Африки и лагерях беженцев на Ближнем Востоке.
Сельскохозяйственная революция
Встречайте новых железных фермеров с пропеллерами! В этом году аграрная индустрия активно и повсеместно начала внедрять ультрасовременные инструменты 'точного' земледелия. Аграрии взяли на вооружение интеллектуальные гаджеты под стать арсеналам Джеймса Бонда. Теперь они вспахивают землю под контролем беспилотных роботов на радиоуправлении, делают разметку пашни, используя GPS-навигацию, пасут скот с применением 'умных' видеокамер, которые могут идентифицировать сложные объекты. К примеру, разработанный конструкторами Сиднея автономный робот Swagbot способен заменить и ветеринара, и пастушью собаку. Устройство собирает животных в стадо и отгоняет их в нужном направлении, а также следит за состоянием их здоровья с помощью специальных датчиков.
В сельском хозяйстве стали использовать 'тяжелые' технологии для моделирования почвы, машинное обучение и алгоритмы анализа Big Data. Все эти инструменты призваны решать сугубо прикладные задачи: повышать качество продукции и урожайность полей, уменьшать расход пестицидов, воды и удобрений. А самое главное, сокращать ручной труд.
Очень бурно развивается и ниша дронов. Компания PricewaterhouseCoopers оценила этот товар в 32,5 млрд и прогнозирует его стремительный рост. Беспилотники способны заниматься посевом культур, бороться с вредителями, поливать и опылять поля, анализировать состояние урожая и почвы. Так дрон, разработанный британскими авторами стартапа BioCarbon Engineering может высаживать 100 тыс. деревьев в сутки. По сравнению со стандартными технологиями, это на 85% дешевле и на 75% быстрее. Такие беспилотники уже восстанавливают лесные массивы в Ирландии и Австралии.
В 2017 году швейцарской компанией с российскими корнями Gamaya были выведены на рынок дроны для мониторинга сахарного тростника и соевых культур. Устройства отслеживают, не пересыхают ли растения, не страдают ли они от вредителей и дают фермеру рекомендации о приемлемых корректирующих методах обработки его земель. В этот стартап инвестировали уже более 6 млн евро.
Квантовые компьютеры
Желание создать сверхмощные и сверхбыстрые вычислительные машины, действующие по принципу квантовых вычислений, будоражило ученые умы около 50 лет. Но лишь в 2017 году эта теория стала обретать реальные очертания. И обещанный футуристами 'квантовый скачок' - дело завтрашнего дня. Более 50 исследовательских групп во всем мире наперегонки строят мощные машины, используя различные технологии и подходы. Кто-то использует 'холодные атомы', кто-то – сверхпроводники. Есть компании (например, D-Wave), которые уже поставляют на рынок адиабатические системы, способные решать узкие задачи, но пока не справляющиеся с некоторыми квантовыми алгоритмами.
А вот Гарвард, Google и IBM начали тестировать 50- и 51- кубитные полноценные квантовые машины, способные легко обойти в скорости вычислений современные суперкомпьютеры, даже знаменитый Watson.
Обещают ли квантовые успехи перемены бизнесу и простым людям? Конечно! Квантовые вычисления позволят развиваться различным отраслям экономики. В фармацевтике эти устройства будут моделировать сложные молекулы всевозможных веществ, предсказывать их реакции и предугадывать их поведение. Больше не нужно будет инвестировать миллиарды в доклинические исследования медицинских препаратов. В химии они наладят производство новых прочных полимеров (в авиа- и автомобилестроении). В энергетике – создадут более производительные фотоэлементы для солнечных панелей. В производстве, транспорте, торговле, логистике – помогут оптимизировать все процессы и избавиться от ненужных простоев. В информатике – ускорят машинное обучение и поспособствуют созданию искусственного интеллекта. Все эти инновации – дело 5-10 ближайших лет.
Беспилотные большегрузы
Технологии автономного вождения приживаются в корпоративной области намного быстрее, нежели в потребительской. В 2017 году множество компаний заявили о начале работы над созданием грузовых фур-беспилотников, которые позволят снять нагрузку с дальнобойщиков, сделать вождение более безопасным и сократить транспортные расходы. Израильский стартап Otto уже тестирует на дорогах 7 своих электрофур. Подобные проекты разрабатывают Volvo, Peterbilt, Daimler. Осенью свой автоматический грузовик представила компания Tesla. Он оснащен автопилотом, позволяющем большегрузу двигаться в тесных колоннах. В таких грузовых цепочках аэродинамическое сопротивление резко снижается, из-за чего падает расход топлива. Движение в тесной колонне позволяет снизить издержки на 10%, а у электрофур, по сравнению с дизельными фурами – в 2 раза. Такие беспилотники будут использоваться и для доставки грузов, и для покрытия 'последней мили'.
Доставка товара со склада до конечного потребителя – самое узкое место в логистической цепочке сектора e-commerce. Летом 2017 года британский стартап Ocado Technology протестировал в Лондоне свой электрофургон CargoPod. Автомобиль оснащен 8 закрытыми на кодовом замке отсеками. Подъезжая к месту доставки, он отправляет покупателю оповещение о своем прибытии на смартфон, затем паркуется, подсвечивает нужное отделение и ждет, когда получатель заберет свой товар. Загрузка фургона не нуждается в человеческом участии. Обработку заказа, поиск товара на складе, упаковку и отгрузку осуществляют роботы.
Эксперты сообщают, что в ближайшие 5-10 лет автономные поезда, фуры и общественный транспорт станут частью обыденности. Останется решить вопрос о трудоустройстве миллионов дальнобойщиков, которых автопилоты оставят без работы. Клеточный атлас
Клеточный атлас
В 2016 году учеными Америки, Японии, Великобритании, Израиля, Голландии и Швеции был запущен крупномасштабный проект Human Cell Atlas. Он способен расшифровать, определить местонахождение и описать свойства каждой клетки человеческого организма. Подробная карта клеток дает возможность понять развитие всевозможных заболеваний и найти новые эффективные методы их лечения. Проект поддержали основатель Facebook и его супруга, выделив грант в $600 млн научному калифорнийскому центру Biohub, который намерен объединить исследователей в этой области из Университета Сан-Франциско, Беркли и Стэнфорда.
В 2017-м проект принес первые результаты. Ученые Университета Швеции завершили работу по созданию подробной карты белков в человеческом организме, над которой они трудились 10 лет. Ими было локализовано более 12 тыс. белков. При этом многие виды были систематизированы и описаны впервые. А в ноябре опубликовали первый трехмерный эскиз клеточной карты тонкого кишечника. Он включает более 53 тыс. клеток и выглядит потрясающе: скопление разноцветных точек схоже со снимком космических туманностей.
Именно таким способом – орган за органом, клетка за клеткой, ученые хотят 'картографировать' организм человека и дальше. Данный метод стал доступен лишь в последние годы, после разработки технологии секвенирования ДНК одиночных клеток 8 лет назад. Каждая клетка в организме содержит примерно одинаковый комплект генов, но последовательность 'выключенных' и 'включенных' клеток различна. Такая последовательность и определяет клеточную природу: она 'программирует' ее на выполнение особых функций – посылать ли сигналы в мозг или производить гормоны. В настоящее время генные инженеры и биотехнологии изолируют отдельные клетки, 'считывая последовательность РНК и ДНК для описания структуры. При использовании инновационных методик технологии CRISPR, которая призвана редактировать геном, каждому белку в клетке присваивается флуоресцентная метка с целью определения его локации. Она 'подсвечивает' активный белок при атаке разных внешних агентов (вирусов, бактерий).
Работа над созданием атласа займет 5-8 лет. Данные позволят лучше понять механизмы развития ревматоидного артрита, рака, ВИЧ-инфекций, болезней Альцгеймера, Паркинсона и т.д.
Информация, накапливаемая в рамках проекта, будет храниться в открытом доступе, чтобы ученые умы могли ей воспользоваться как можно раньше.
Все статьи проекта