关于2017年科技突破

2017年是全球技术不可逆转的转折点。创新甚至在保守的工业领域中出现，已成为竞争中发挥关键作用的因素。让我们谈谈2017年技术和科学方面的成就，这些成就将改变我们的未来。

太阳能

 

从2005年到2015年，太阳能发电的成本降低了6倍。在不久的将来，创新将使太阳能电站在经济性和效率上超越传统的火力发电厂。但是，太阳能发展道路上仍存在障碍，如太阳能电池板成本高昂且效率低下：它们仅增强了从红色到紫色的可见光。美国科学家的最新研究表明，可以将光电元件的生产效率提高两倍以上。他们创建了“热太阳电池”的原型，除了光电元件外，还有“吸收辐射器”。因此，由碳纳米管组成的顶部层完全吸收定向太阳能流的能量，并将其大部分转化为热能。在1000度的条件下，基于光子晶体的辐射器将能量传递给更窄的光谱范围，再次转化为适用于电池板的太阳光线。目前，这些电池只能在真空中工作，但科学家正在简化技术方案。

 

2017年，人们意识到，可负担且廉价的太阳能能够解决热能和电能的产生问题，同时减少饮用水的短缺问题。这种新技术已经逐渐在商业项目中得到应用。美国初创企业Zero Vass Water在秋天推出了基于太阳能电池板的设备销售，可以从空气中吸收水分。多孔纳米材料能够捕获水分子和空气中高达20%的湿度。从太阳能中获得的能量能够将水从吸附剂中分离出来，使其适用于饮用。配有两个面板的设备每天可以生产5升水。考虑到市场价值为4,500美元，包括安装，平均家庭可以在5年内收回成本。Zero Mass Space试图在其社会项目上下注。例如，在非洲的学校和中东难民营中安装其系统。

农业革命

欢迎使用带有螺旋桨的新农民！今年，农业产业积极地普及和使用最先进的“精准”农业工具。农民武装了詹姆斯·邦德的情报设备一样的智能小玩意儿。现在，他们在无人机遥控下控制土地，使用GPS导航绘制田地界限，使用“智能”视频摄像头放牧牲畜，可以识别复杂的物体。例如，由悉尼设计师制造的自主机器人Swagbot可以替代兽医和牧羊犬。这个小玩意儿可以聚集动物并将它们驱赶到需要的方向，还可以通过特殊的传感器监测它们的健康状况。

 

在农业领域，人们开始使用“重型”技术进行土地建模、机器学习和大数据分析算法。所有这些工具都旨在解决严格的应用问题：提高产品质量和田地产量，减少农药、水和肥料的成本。最重要的是减少人工劳动。

无人机市场正在迅速发展。PricewaterhouseCoopers公司评估这种商品价值325亿美元，并预测其快速增长。无人机能够从事农作物的种植、害虫防治、灌溉和施肥，并分析作物种植和种子的状况。英国创业公司BioCarbon Engineering开发的一款无人机可以每天种植多达10万棵树。与标准技术相比，这比传统技术便宜85%，快75%。这些无人机已经在爱尔兰和澳大利亚恢复森林。

 

在2017年，瑞士公司Gamaya开发了用于监测甘蔗和大豆种植的无人机。设备会跟踪作物是否干旱，是否遭受害虫攻击，并向农民提供土地处理的可行方法建议。这个初创公司已经获得了超过600万欧元的投资。

量子计算机

 

 

近50年来，人们一直渴望创造出基于量子计算原理的超级强大和超级快速的计算机。但直到2017年，这个理论才开始变得具体。未来学家们所承诺的“量子飞跃”现在已经成为现实。全球50多个研究小组正在积极开发各种不同的技术和方法来创建强大的计算机。有人使用“冷原子”，有人使用“超导体”。有些公司（例如D-Wave）已经推出了可解决特定问题的绝热系统，但目前还无法解决某些量子算法。

 

哈佛大学、谷歌和IBM开始测试50到51个量子位的完整量子计算机，这些计算机可以轻松地超过现代超级计算机，甚至超过了著名的沃森。这些量子计算机将会对各个经济领域产生深远的影响。在制药行业，这些设备将可以模拟各种复杂的分子，预测它们的反应并预测其行为。这样就不需要再投资数十亿用于医疗药品的临床试验。在化学中，它们将为生产新的高强度聚合物（用于航空和汽车制造）提供支持。在能源领域，将创建更高效的太阳能电池板。在制造、交通、贸易和物流中，将帮助优化所有流程并消除不必要的停滞。在信息技术方面，它们将加速机器学习并促进人工智能的发展。所有这些创新都将在未来5至10年内实现。

无人驾驶货车

 

照片：PIXABAY

自动驾驶技术在企业领域的应用比在消费领域更快。 2017年，许多公司宣布开始开发无人驾驶货车，这将减轻长途卡车司机的负担，使驾驶更安全，同时降低运输成本。 以色列初创企业Otto已经在道路上测试了7辆电动卡车。 Volvo，Peterbilt和Daimler等公司也在开发类似的项目。 今年秋天，特斯拉公司推出了自己的自动驾驶卡车。 这辆卡车配备了自动驾驶系统，可以控制大型卡车在紧密车队中行驶。 在这样的货运链中，气动阻力急剧降低，从而降低了燃料消耗。 车队行驶可将成本降低10％，电动车的成本相对于柴油燃料降低了2倍。 这些无人驾驶车辆将用于货物运输以及“最后一英里”的覆盖。

 

从仓库到最终消费者的货物运输是电子商务行业物流网络中最狭窄的环节。 2017年夏天，英国初创公司Ocado Technology在伦敦测试了他们的电动货车CargoPod。 车辆配备了8个用代码锁闭的仓位。 连接到交货地点后，它会向购买者的智能手机发送到达通知，然后停车，点亮所需的仓位并等待接收者取走其货物。 车辆的装载不需要人工参与。 订单处理，仓库内商品的搜索，包装和发货都由机器人完成。

 

专家称，在接下来的5-10年里，自动驾驶列车，卡车和公共交通将成为常态。 现在的问题是解决数百万长途卡车司机失业的问题。

细胞图谱

2016年，美国、日本、英国、以色列、荷兰和瑞典的科学家们共同发起了一个大规模的“人类细胞图谱”计划。该计划旨在解密、确定并描述人体内每一种细胞的位置和特性。详细的细胞图谱可以帮助我们了解各种疾病的发展过程，并找到新的有效治疗方法。该项目得到了Facebook创始人和他的妻子的支持，他们向位于加利福尼亚州的Biohub科学中心提供了6亿美元的资金，并打算将该领域的研究人员从旧金山大学、伯克利和斯坦福大学聚集在一起。

 

2017年，该项目取得了第一批结果。瑞典大学的科学家们完成了对人体内蛋白质详细图谱的创建工作，这项工作历时10年。他们已经定位了超过12,000种蛋白质，其中许多种类是首次被系统化和描述的。而在11月份，第一份小肠细胞图谱的三维草图也被公布了。该草图包含了超过53,000个细胞，看起来非常震撼：各种颜色点的聚集类似于太空星云的照片。

 

就是这样 - 器官之间，细胞之间，科学家们想要“绘制”人类生物组织的地图。这种方法只在最近几年才成为可能，之前需要等到8年前单细胞DNA测序技术（一套生物化学方法，用于确定DNA核苷酸序列的顺序）的发展。机体中的每个细胞都含有大致相同的基因组，但是“启动”和“关闭”的细胞序列是不同的。这样的序列决定了细胞的功能：它“编程”细胞执行特定的任务 - 发送信号到大脑或者分泌激素。目前，基因工程师和生物技术专家通过分离细胞，“读取”RNA和DNA序列来描述其结构。使用被称为CRISPR的创新技术的时候，该技术旨在编辑基因组，为细胞中的每个蛋白质分配荧光标记以确定其位置。当细胞受到不同外部因素（如病毒、细菌）的攻击时，它会“发光”活跃的蛋白质。

 

绘制细胞图谱的工作将需要5-8年时间。这些数据将有助于更好地了解风湿性关节炎、癌症、艾滋病毒感染、阿尔茨海默病、帕金森病等疾病的发展机制。

在该项目中积累的信息将以公开方式保存，以使科学家们尽早利用。

 

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