Как учените правят живота ни по -ярък, по -дълъг и по -удобен: 10 полезни научни открития и изобретения на 21 -ви век
разни / / September 09, 2021
Разширените технологии, за които се пише в реномирани научни списания, намират приложение в ежедневието - веднага или след десетилетия. Говорим за постиженията на науката през 21 век, които доскоро изглеждаха като научна фантастика.
1. Технологии за 3D печат
Появяват се първите 3D принтериИнфографика: Историята на 3D печат още през 80 -те години, но едва през 21 -ви век те започват да се използват навсякъде. Устройствата са поевтинели и сега не само пластмаса, но и метали, бетон, храна и дори живи клетки се използват като консумативи за тях.
Най -голямата сграда с 3D печат е община Дубай (ОАЕ) с площ от 641 кв. м. Създадена е двуетажната футуристична сграда с височина 9,5 м Община Дубай ще стане най -голямата в света сграда с 3D печат изработени от материал на мазилка. А в Амстердам с помощта на 3D принтери те издигнаха Мостът от неръждаема стомана на Джорис Лаарман най-накрая се отваря в Амстердам 12-метров мост от неръждаема стомана.
Израелски учени са използвали Изследователите 3D отпечатват сърце с човешка тъкан и кръвоносни съдове
3D принтер за отпечатване на изкуствено сърце. Експерименталният орган, с размерите на череша, се състои от хидрогел на базата на живи клетки, които образуват камери и кръвоносни съдове. И френската компания Poietis създаде Френското стартиращо предприятие разработва уникална технология за 4D лазерно биопечатване на жива тъкан изкуствена кожа с четириизмерна структура, която ще помогне на пациентите след изгаряния и сериозни наранявания, и е разработила технологии за отпечатване на други тъкани на човешкото тяло.Има място и за 3D печат в ежедневието. Например, можете да поръчате конвенционален 3D принтер за създаване на пластмасови фигурки и части, или да продължите и да закупите устройство за отпечатване на храна, от пица до десерти до гурме декор. В глобален план 3D печатът на храни трябва да намалее 3D отпечатването на храна намалява разхищението на храна количеството хранителни отпадъци на планетата и направи Ръководство за 3D печатни храни - революция в кухнята? дори диетичните ястия са доста апетитни.
2. Разширена реалност
Често се бърка с виртуалната реалност, но това са напълно различни технологии. Виртуалната реалност е напълно дигитален свят, който можете да видите през специални очила или каска със екрани за всяко око. С помощта на технологията за разширена реалност цифровите обекти се добавят към картината на реалния свят, с който сме свикнали.
Корените на разширената реалност се крият в 20 -ти век, но само преди няколко години изчислителната мощ позволиха технологията да бъде въведена почти навсякъде - от училища и детски градини до монтажни линии за автомобили фабрики. И за това не се нуждаете от сложни скъпи устройства - обикновен смартфон е достатъчен.
Работи съвсем просто. Камерата на смартфон или друга притурка прави снимки на всичко наоколо, а жироскоп или акселерометър следи промяната в позицията на устройството в космоса. След това върху изображението от камерата се наслагват необходимите обекти - подсказки, надписи или забавни виртуални герои. Те се движат заедно с изображението от камерата и когато погледнете екрана, виждате две реалности наведнъж - нашата обективна и цифрова.
Разширената реалност улеснява ученето Разширена реалност в преподаването и изучаването на езици? нови езици: например, смартфон може да разпознава обекти наоколо и да ги подписва. Технологиите помагат на хирурзите Разширена реалност: Бъдещето на медицината да извършват операции, а инженерите да събират Upskill и Boeing използват Skylight, за да преоткрият монтажа на тел сложни устройства, даващи улики в процеса. Водачите могат да се наслаждават на навигация с разширена реалност, когато се показва картата на маршрута Как разширената реалност влияе на автомобилната индустрия днес? над пътя, дизайнери - шоу Възходът на разширената реалност в интериорния дизайн и развитието на имотитеклиенти нов интериор в апартамента преди ремонт. А в ресторанта посетителят може да обмисли, преди да сервира ястието Как разширената реалност (AR) променя индустрията на хранителните услуги него от всички страни, спокойно, което все още е физически празно.
3. Напълно изкуствено сърце
Работещите прототипи на човешки органи съществуват отдавна, но по -често това бяха сложни стационарни системи, с които едва ли би било възможно да напуснете болницата. През 2021 г. учени и лекари успяха да разработят и имплантират напълно изкуствено сърце за първи път.
Екип от хирурзи в Университетската болница „Дюк“, ръководен от Джейкъб Шрьодер и Кармело Милано Изкуствено сърце от ново поколение, имплантирано на пациент в Duke - първо в САЩ успешна подмяна на орган на 39-годишния Матю Мур, страдащ от сърдечна недостатъчност. С имплантата той ще може да дирижира почти позната жена
живот-живот заобиколен от роднини, отглеждане на двегодишен син, ходене до магазина и на работа, пътуване.
Единственото неудобство е, че изкуственото сърце се захранва от външна батерия, която издържа около 4 часа. Контролерът за управление на устройството също е поставен извън човешкото тяло. Следователно, пациентът ще трябва да носи торба с тегло около 4 килограма и редовно да се свързва с компютър в болницата, за да следи състоянието на устройството.
4. Ракети за многократна употреба
SpaceX разработи ракети, които могат да бъдат възстановени и използвани повторно. Тази ефективна и евтина алтернатива на ракетите за еднократна употреба може да намали разходите за доставка на товар до орбита.
Първото повторно изстрелване на ракетата се състоя на 30 март 2017 г. SpaceX изпратен Falcon 9: ракета от първи орбитален клас, способна да прелетя в космоса Falcon 9 е модел с девет течни двигателя Merlin, които работят на керосин RP-1 и течен кислород. По -късно стартира Falcon Heavy: най -мощната ракета в света Falcon Heavy с три модифицирани първи етапа на Falcon 9: един беше използван като централно устройство, два като странични усилватели.
Не цялата ракета може да се нарече за многократна употреба, а само първата от двете степени. Разполага със системи за връщане и вертикално кацане върху площадка за кацане или платформа, плаваща в океана. Стъпката издържа Най -летящата ракета Falcon 9 на SpaceX е сажди ветеран след 10 изстрелвания и кацания (снимки) до десет старта.
По -късно стартира Blue Origin, основан от главния изпълнителен директор на Amazon Джеф Безос Нов овчар нейната едностъпална ракета за многократна употреба New Shepard. Той работи на водород и кислород и е предназначен за суборбитални полети. New Shepard е подходящ за космически туризъм, но за разлика от Falcon, той няма да може да изведе изкуствени земни спътници в орбита.
5. Батерии с висока плътност
Новите самостоятелни устройства се нуждаят от много енергия, за да останат без контакт колкото е възможно по -дълго. В същото време батериите трябва да са компактни и безопасни - например не трябва да експлодират при нагряване или механично повреждане.
Създаден е екипът на Пенсилванския технологичен център за съхранение на батерии и енергия (BEST) Литиево-йонната батерия с висока енергия е по-безопасна за електрически превозни средства безопасна и мощна литиево-йонна батерия, която ще позволи на електрическо превозно средство да измине до 1,6 милиона километра. По време на тестовете в него буквално бяха забити гвоздеи, за да причинят късо съединение. Но температурата на повредената клетка се е увеличила само със 100 градуса по Целзий - а при нормална батерия разликата ще бъде 1000 градуса по Целзий.
Изследователите на Samsung също направиха пробив: те се развиха Samsung разкрива нова твърда литиево -метална батерия с плътност 900Wh / L Литиево-метална батерия с мощност 900 Wh / L. Той е с 50% по -компактен от съществуващите батерии и е проектиран без използване на течен електролит. С течение на времето батерията не се разгражда - количеството заряд, което може да натрупа, остава същото.
6. Бионична ръка
Бионичните протези през 21 век могат почти напълно да заменят естествените крайници. Учените са предоставили не само способността да ги движат сякаш със собствените си ръце, но дори са върнали способността да усещат - импулсите на усещане се предават директно в мозъка.
Изследователи от университета Джон Хопкинс в САЩ са създали Модулен протезен крайник MPL (модулен протезен крайник), който може да изпълнява почти всички движения, на които човешката ръка е способна. Той има повече от 100 сензора, както и специални двигатели, които осигуряват обичайната сила и пъргавина.
Протезата е снабдена с тактилни сензори и ви позволява да определите местоположението, температурата и текстурата на обектите. А невронният интерфейс осигурява интуитивен и естествен контрол на изкуствената ръка - просто помислете за действието, за да го изпълните.
7. Графен
Съществуването на първия известен наистина двуизмерен кристал (с кристална решетка с дебелина един атом) през През 2004 г. учените Андрей Гейм и Константин Новоселов бяха експериментално потвърдени за първи път, а през 2010 г. те получиха Нобелова награда за физика 2010 г.Нобелова награда за физика.
По същество графенът е филм с графит с дебелина един атом (кристализиран въглерод). Той не може да бъде получен дълго време поради нестабилност. Игра и Новоселов използвани Ефект на електрическото поле в атомно тънки въглеродни филми окислен силициев субстрат за стабилизиране на 2D филма.
Графенът е много издръжлив, но изключително гъвкав. Той провежда ток и в него се движат електрони Електроните могат да пътуват над 100 пъти по -бързо в графен, отколкото в силиций, показват физиците по -бързо, отколкото във всички известни материали. По -специално, той е 100 пъти по -бърз от силиция, от който се правят съвременни процесори.
С помощта на графен е възможно да се създадат ултра фини филтри, сензорни дисплеи, сензори, високоефективни каталитични клетки, наноканали за работа с ДНК и компоненти за високо прецизна електроника. Графеновите чипове ще подобрят производителността на компютрите и ще ускорят трансфера на данни, ще направят устройствата по -мощни и по -компактни.
8. Безпилотни превозни средства
Напредък в изкуствения интелект, голяма изчислителна мощ, високи скорости на безжично предаване данни и точни сензори - всичко това послужи като основа за създаването на автомобили, които могат и без шофьор. Те сканират ситуацията с движението в реално време, разпознават пешеходци и пътни знаци и могат да вземат решение в трудна ситуация за част от секундата.
През 2021 г. Tesla Model 3 със система FSD (Full Self-Driving) със самостоятелно управление Tesla Autopilot FSD Сан Франциско до Лос Анджелис с нулева намеса от Сан Франциско до Лос Анджелис и обратно е на около 2400 километра. Колата успешно се справи със задачата дори на оживени градски улици и направи две спирки, за да презареди батерията.
Но автопилотът не се разработва само за лични автомобили. Например в САЩ стартиращ Waymo стартира през 2020 г. Waymo отваря своята услуга без водачи за широката общественост във Финикс безпилотни таксиметрови услуги. Няма много коли, но пътуванията са достъпни за всички.
Безпилотни таксита ще се появят в Русия Yandex съобщи къде ще се появят първите безпилотни таксита в Москва тази есен - обаче, засега в експериментален режим. Избраните от компанията участници в теста ще могат да се возят в кола без шофьор в района на Ясенево в Москва.
Друго приложение на безпилотни превозни средства е превозът на товари. Платформата на NVIDIA Drive вече помага Безпилотни камиони камиони на път и скоро ще могат да ги заменят по стандартни маршрути. Tesla и други компании също работят в тази посока.
9. Редактиране на гени
През 2012 г. Дженифър Дудна от САЩ и Еманюел Шарпентие от Франция разработиха молекулярния инструмент CRISPR-Cas9, който се нарича „генетична ножица“. За този научен пробив през 2020 г. те получиха Еманюел Шарпентие и Дженифър Дудна спечелиха Нобеловата награда за химия за 2020 г. Нобелова награда за химия.
CRISPR - Cas9 ви позволява да редактирате гените на растенията и животните. Това отваря нови пътища за размножаване и има потенциал да спре разпространението на болестта - например, ако гените на комарите се променят, те не могат да понасят малария и лаймска болест.
CRISPR - Cas9 вече е допринесъл за лечение на рак. В ход са изследвания, които в бъдеще могат да спестят Какво представляват редактирането на геноми и CRISPR - Cas9? от наследствени заболявания и генетични мутации.
Но е погрешно да се мисли, че CRISPR-Cas9 ще отвори пътя за ГМО. Първо, генетично модифицираните организми са получили за първи път Хърбърт У. Бойер и Стенли Н. Коен още през 1972 г. CRISPR - Cas9 може само да подобри точността на ДНК модификацията и да се отърве от негативните странични ефекти.
Между другото, картата на човешкия геном също е постижение на 21 век. Основната част от работата по проекта за човешкия геном е завършена Проектът за човешки геном през 2003 г.
10. Хуманоидни роботи
Робот Атлас Атлас: най -динамичният хуманоиден робот от Boston Dynamics - любимецът на Интернет: знае как да прави салта, може да остане на крака след силни удари, умее да преодолява препятствия и дори да танцува. Разработчиците го наричат изследователска платформа, предназначена да измести границите на мобилността на цялото тяло и най-динамичния хуманоиден робот.
Всъщност Atlas и други модели на Boston Dynamics - като роботизираното куче Spot и роботизирания товарач Stretch - имат дълбоки практически последици. Те са в състояние да заменят хората в трудни или опасни условия: да търсят жертви под развалините на сгради или вътре пожари, изследвайте отдалечени райони, доставяйте стоки и изпълнявайте денонощно скучни процедури операции.
Има и други приложения за хуманоидни роботи. Например, разработват се моделни консултанти, спътници и сервитьори, асистенти за хора с увреждания.
А руският робот Федор дори го посети Twitter fedor37516789 в космоса през 2019 г. Той знае как да управлява кола и ATV, да отваря врати, да се изкачва по стълби, да минава през лабиринт, да стреля и да работи с бормашина.
Научните открития могат коренно да променят живота ни: да дадат дълголетие, да помогнат в изследването на космоса, да се заемат с ежедневните дела и дори да построят къща за няколко дни. Научете повече за тях на актуализираното уебсайт на дружеството "Знание". В рамките на Всеруския образователен маратон „Нови знания“ тук ще бъдат публикувани 18 мини-лекции за научните открития на 21 век.
Към маратона „Нови знания“ се присъединиха Юрий Башмет, Константин Хабенски, Едуард Сноудън, Михаил Мишустин, Евгений Касперски, Татяна Голикова, Аркадий Волож, Герман Греф, Александър Овечкин и други популярни говорители. На сайта ще се появят повече от 150 часа образователно съдържание - това са вдъхновяващи истории, разгорещени дебати за съвременните проблеми на човечеството и завладяващи интервюта с известни личности.
Получете нови знания безплатно