Про прориви 2017 року в технологіях та науці
2017 рік став для світу точкою технологічного неповернення. Новації з'явилися навіть у консервативних галузях промисловості, де стали грати вирішальну роль у конкурентній боротьбі. Поговоримо про досягнення в технологіях та науці за 2017 рік, які змінять наше майбутнє.
Сонячна енергія
С 2005 по 2015 рік собівартість генерації сонячної енергії упала в 6 разів. В найкоротший час інновації дозволять сонячним електростанціям обійти по економічності та ефективності звичайні ТЕЦ. Але на шляху розвитку сонячної енергії є перешкода - висока вартість і низький КПД панелей: вони посилюють лише видиме світло в межах від червоного до фіолетового. Останні розробки вчених з США доводять, що рівень продуктивності фотоелементів можливо підняти більше, ніж в 2 рази. Вони створили прототип 'гарячої сонячної батареї', в якій крім фотоелементу є і 'поглинач-випромінювач'. Так верхній шар, що складається з карбонових нанотрубок, повністю поглинає енергію спрямованого сонячного потоку та перетворює її більшу частину в теплову. При 1000 градусах випромінювач на основі фотонного кристалу віддає енергію далі, перетворюючи її знову в сонячний промінь, але вже в більш вузькому спектрі, придатному для панелі. Поки що батареї можуть працювати тільки в вакуумі, але вчені працюють над схемою спрощення технології.
У 2017 році стало зрозуміло: доступна та дешева сонячна енергія здатна вирішити питання і генерації тепла та електрики, а також зменшити дефіцит питної води. Ця нововведення вже поступово впроваджується в комерційних проектах. Восени американським стартапом Zero Vass Water були запущені продажі пристроїв на основі сонячних панелей, які можуть поглинати воду з повітря. Губчасті наноматеріали здатні захоплювати молекули води та атмосфери з рівнем вологості до 20%. А енергія, отримана від сонячних променів, дозволяє відділяти воду від абсорбенту та зробити її придатною для пиття. Пристрій, оснащений 2-ма панелями, може добути 5 літрів на день. Враховуючи ринкову вартість в $4.5 тис., включаючи монтаж, середньостатистичне господарство може окупити його за 5 років. Zero Mass Space намагається зробити ставку на свої соціальні проекти. Наприклад, встановити свої системи в школах Африки та в таборах біженців на Ближньому Сході.
Революція в сільському господарстві
Зустрічайте нових фермерів з пропелерами! В цьому році аграрна індустрія активно та повсюдно почала впроваджувати ультрасучасні інструменти 'точного' сільського господарства. Аграрії взяли на озброєння інтелектуальні гаджети під стать арсеналам Джеймса Бонда. Тепер вони обробляють землю під контролем безпілотних роботів на радіоуправлінні, роблять розмітку ріллі використовуючи GPS-навігацію, випасають худобу з використанням 'розумних' відеокамер, які можуть ідентифікувати складні об'єкти. На приклад, розроблений конструкторами Сіднею автономний робот Swagbot здатний замінити і лікаря-ветеринара, і вівчарську собаку. Цей гаджет збирає тварин у стадо та відганяє їх у потрібному напрямку, а також стежить за станом їх здоров'я за допомогою спеціальних датчиків.
В сільському господарстві стали використовувати 'важкі' технології для моделювання земель, машинного навчання та алгоритми аналізу великих даних. Всі ці інструменти призначені для вирішення сугубо прикладних завдань: підвищити якість продукції та урожайність полів, зменшити витрати пестицидів, води та добрив. А головне, скоротити ручну роботу.
Дуже бурхливо розвивається і ніша дронів. Компанія PricewaterhouseCoopers оцінила цей товар у 32,5 млрд і прогнозує його швидкий ріст. Безпілотники здатні займатися розведенням культур, боротися з шкідниками, поливати та запилювати поля, аналізувати стан вирощування та насіння. Так дрон, розроблений британськими авторами стартапа BioCarbon Engineering може посадити до 100 тис. дерев в сутки. По порівнянні з стандартними технологіями, це на 85% дешевше і на 75% швидше. Такі безпілотники вже відновлюють лісові масиви в Ірландії та Австралії.
У 2017 році швейцарською компанією з російськими коренями Gamaya були виведені на ринок дрони для моніторингу цукрової тростини та соєвих культур. Пристрої відстежують, чи не пересихають рослини, чи не страждають вони від шкідників і дають фермеру рекомендації про прийнятні методи обробки його земель. В цей стартап інвестували вже більше 6 млн. євро.
Квантові комп'ютери
Бажання створювати надпотужні та надшвидкісні обчислювальні машини, діючі за принципом квантових обчислень, будоражило наукові уми близько 50 років. Але тільки в 2017 році ця теорія стала набувати реальні форми. І обіцяний футуристами 'квантовий стрибок' - справа завтрашнього дня. Більше 50 дослідницьких груп у всьому світі навипередки створюють потужні машини, використовуючи різні технології та підходи. Хто-то використовує 'холодні атоми', хто-то - супровідні. Є компанії (наприклад, D-Wave), які вже поставляють на ринок адіабатичні системи, здатні вирішувати вузькі завдання, але поки не справляються з деякими квантовими алгоритмами.
А от Гарвард, Google і IBM почали тестувати 50- і 51-кубітні повноцінні квантові машини, здатні легко обходити у швидкості розрахунків сучасні суперкомп'ютери, навіть знаменитого Watson. Чи будуть доступні квантові успіхи бізнесу та простим людям? Звичайно! Квантові обчислення дозволять розвиватися різним галузям економіки. У фармацевтиці ці пристрої будуть моделювати складні молекули всіляких речовин, прогнозувати їх реакції та передбачити їх поведінку. Більше не потрібно буде інвестувати мільярди до клінічних досліджень медичних препаратів. У хімії вони наладять виробництво нових міцних полімерів (у авіа- і автомобільному будівництві). В енергетиці - створять більш продуктивні фотоелементи для сонячних панелей. У виробництві, транспорті, торгівлі, логістиці - допоможуть оптимізувати всі процеси і дозволять позбутися від небажаних простоїв. В інформатиці - прискорять машинне навчання та сприятимуть створенню штучного інтелекту. Всі ці інновації - справа 5-10 найближчих років.
Безпілотні вантажівки
Фотографія: PIXABAY
Технології автономного водіння приживаються в корпоративній області набагато швидше, ніж у споживацькій. У 2017 році безліч компаній заявили про початок розробки вантажних фургонів-безпілотників, які дозволять зняти навантаження з далекобійників, зробити водіння більш безпечним та скоротити транспортні витрати. Ізраїльський стартап Otto вже тестував на дорогах 7 своїх електрофур. П Подібні проекти розробляють Volvo, Peterbilt, Daimler. Восени свою автоматичну вантажівку представила компанія Tesla. Вантажівка обладнана автопілотом, що керує рухом великої вантажівки в тісних колонах. У таких вантажних ланцюгах аеродинамічний опір різко знижується, через що падає витрата палива. Рух в колонах дозволяє знизити витрати на 10%, а витрати електрофур, в порівнянні з дизельними паливами - в 2 рази. Такі безпілотники будуть використовуватися як для доставки вантажів, так і для покриття 'останньої милі'.
Доставка товару зі складу до кінцевого споживача - сама вузька місце в логістичній мережі сектору електронної комерції. Влітку 2017 року британський стартап Ocado Technology протестував у Лондоні свій електрофургон CargoPod. Автомобіль оснащений 8 відсіками, закритими кодовими замками. Підключившись до місця доставки, він відправляє покупцеві сповіщення про своє прибуття на смартфон, потім паркується, підсвічує потрібний відсік і чекає, коли одержувач забере свій товар. Завантаження фургона не потребує участі людини. Обробку замовлення, пошук товару на складі, упаковку та відвантаження здійснюються роботами.
Експерти повідомляють, що в найближчі 5-10 років автономні поїзди, фури та громадський транспорт стануть частиною звичайності. Залишається вирішити питання про працевлаштування мільйонів дальнобійників, що залишаться без роботи.
Клітинний атлас
У 2016 році вченими Америки, Японії, Великобританії, Ізраїлю, Голландії та Швеції був запущений великомасштабний проект Human Cell Atlas. Він здатний розшифрувати, визначити місцезнаходження та описати властивості кожної клітини людського організму. Детальна карта клітин дає можливість зрозуміти розвиток всіляких захворювань і знайти нові ефективні методи їх лікування. Проект підтримали засновник Facebook і його дружина, виділивши грант в $600 млн науковому каліфорнійському центру Biohub, який має намір об'єднати дослідників в цій області з Університету Сан-Франциско, Берклі і Стенфорда.
У 2017-му проект приніс перші результати. Вчені Університету Швеції завершили роботу зі створення докладної карти білків в людському організмі, над якою вони працювали 10 років. Ними було локалізовано понад 12 тисяч білків. При цьому багато видів були систематизовані й описані вперше. А в листопаді опублікували перший тривимірний ескіз клітинної карти тонкого кишківника. Він включає більше 53 тис. клітин і виглядає приголомшливо: скупчення різнокольорових точок схоже зі знімком космічних туманностей.
Саме таким чином - орган за органом, клітина за клітиною, вчені хочуть 'картографувати' організм людини і далі. Даний метод став доступний лише в останні роки, після розробки технології секвенування ДНК (набір біохімічних методів встановлення послідовності нуклеотидних основ ДНК) одиночних клітин 8 років тому. Кожна клітина в організмі містить приблизно однаковий комплект генів, але послідовність 'виключених' та 'включених' клітин різна. Така послідовність і визначає клітинну природу: вона 'програмує' її на виконання особливих функцій - чи посилати сигнали в мозок або виробляти гормони. В даний час генні інженери та біотехнологі ізолюють окремі клітини, 'зчитуючи' послідовність РНК і ДНК для опису структури. При використанні інноваційних методик технології CRISPR, яка покликана редагувати геном, кожному білку в клітині присвоюється флуоресцентна мітка з метою визначення його локації. Вона 'підсвічує' активний білок при атаці різних зовнішніх агентів (вірусів, бактерій).
Робота над створенням клітинного атласу займе 5-8 років. Дані дозволять краще зрозуміти механізми розвитку ревматоїдного артриту, раку, ВІЛ-інфекцій, хвороб Альцгеймера, Паркінсона і т.д.
Інформація, що накопичується в рамках проекту, буде зберігатися у відкритому доступі, щоб вчені уми могли нею скористатися якомога раніше.
Усі статті проекта