Hvordan forskere gjør livet vårt lysere, lengre og mer praktisk: 10 nyttige vitenskapelige funn og oppfinnelser fra det 21. århundre
Miscellanea / / September 09, 2021
Avansert teknologi, som er skrevet om i anerkjente vitenskapelige tidsskrifter, finner anvendelse i hverdagen - umiddelbart eller etter flere tiår. Vi snakker om vitenskapens prestasjoner på 2000 -tallet, som inntil nylig virket som science fiction.
1. 3D -utskriftsteknologi
De første 3D -skriverne dukket oppInfographic: Historien om 3D -utskrift tilbake på 1980 -tallet, men først på 2000 -tallet begynte de å bli brukt overalt. Enheter har blitt billigere, og nå brukes ikke bare plast, men også metaller, betong, mat og til og med levende celler som forbruksvarer for dem.
Den største 3D -trykte bygningen er Dubai kommune (UAE) med et areal på 641 kvadratmeter. m. Den to-etasjes futuristiske bygningen 9,5 m høy ble opprettet Dubai kommune for å bli verdens største 3D -trykte bygning laget av gipsbasert materiale. Og i Amsterdam reiste de ved hjelp av 3D -skrivere Joris Laarmans 3D-trykte rustfrie stålbro åpner endelig i Amsterdam 12 meter gangbro i rustfritt stål.
Israelske forskere brukte Forskere 3D skriver ut et hjerte med menneskelig vev og blodkar
3D -skriver for utskrift av et kunstig hjerte. Eksperimentorganet, på størrelse med et kirsebær, besto av en hydrogel basert på levende celler som dannet kamre og blodkar. Og det franske selskapet Poietis opprettet Fransk oppstart utvikler unik teknologi for 4D laserbioprinting av levende vev kunstig hud med en fire-dimensjonal struktur, som vil hjelpe pasienter etter brannskader og alvorlige skader, og har utviklet teknologier for utskrift av andre vev i menneskekroppen.Det er også et sted for 3D -utskrift i hverdagen. For eksempel kan du bestille en konvensjonell 3D -skriver for å lage plastfigurer og deler, eller kjøpe en enhet for utskrift av mat, fra pizza til desserter til gourmetinnredning. I et globalt perspektiv bør 3D -utskrift av mat redusere 3D -utskrift av mat reduserer matsvinn mengden matavfall på planeten og lager En guide til 3D -trykt mat - revolusjon på kjøkkenet? selv diettmåltider er ganske appetittvekkende.
2. Utvidet virkelighet
Det forveksles ofte med virtual reality, men dette er helt forskjellige teknologier. Virtual reality er en helt digital verden som du kan se gjennom spesielle briller eller en hjelm med skjermer for hvert øye. Ved hjelp av augmented reality -teknologi blir digitale objekter lagt til bildet av den virkelige verden vi er vant til.
Røttene til augmented reality ligger på 1900 -tallet, men for bare noen få år siden datakraft tillot teknologien å bli introdusert nesten overalt - fra skoler og barnehager til samlebånd på biler fabrikker. Og for dette trenger du ikke komplekse dyre enheter - en vanlig smarttelefon er nok.
Det fungerer ganske enkelt. Kameraet på en smarttelefon eller annen gadget tar bilder av alt rundt, og et gyroskop eller akselerometer overvåker endringen i enhetens posisjon i verdensrommet. Deretter legges de nødvendige objektene på bildet fra kameraet - hint, inskripsjoner eller morsomme virtuelle tegn. De beveger seg sammen med bildet fra kameraet, og når du ser på skjermen, ser du to realiteter samtidig - vår objektive og digitale.
Augmented reality gjør læring enklere Augmented Reality i språkundervisning og læring? nye språk: for eksempel kan en smarttelefon gjenkjenne objekter rundt og signere dem. Teknologi hjelper kirurger Augmented Reality: The Future of Medicine å utføre operasjoner, og ingeniører å samle inn Upskill og Boeing bruker Skylight til å gjenoppfinne ledningsnettet komplekse enheter, noe som gir ledetråder i prosessen. Sjåfører kan nyte utvidet virkelighetsnavigasjon når rutekartet vises Hvordan påvirker augmented reality bilindustrien i dag? over veien, designere - vis The Rise of Augmented Reality in Interior Design and Property Developmentklienter et nytt interiør i leiligheten før renovering. Og i restauranten kan den besøkende vurdere før han serverer retten Hvordan Augmented Reality (AR) omformer matservicebransjen ham fra alle sider med ro, som fortsatt er fysisk tom.
3. Fullt kunstig hjerte
Arbeidsprototyper av menneskelige organer har eksistert lenge, men oftere enn ikke var det komplekse stasjonære systemer som det neppe ville være mulig å forlate sykehuset med. I 2021 klarte forskere og leger å utvikle og implantere et helt kunstig hjerte for første gang.
Et team av kirurger ved Duke University Hospital ledet av Jacob Schroeder og Carmelo Milano opptrådte Ny generasjon kunstig hjerte implantert hos pasient hos Duke - først i USA vellykket orgelerstatning for 39 år gamle Matthew Moore, som led av hjertesvikt. Med implantatet vil han kunne utføre en nesten kjent kvinne
liv-å leve omgitt av slektninger, oppdra en to år gammel sønn, gå til butikken og jobbe, reise.
Den eneste ulempen er at det kunstige hjertet drives av et eksternt batteri, som varer omtrent 4 timer. Kontrolleren for kontroll av enheten er også plassert utenfor menneskekroppen. Derfor må pasienten bære en pose som veier omtrent 4 kilo og regelmessig koble seg til en datamaskin på sykehuset for å overvåke enhetens status.
4. Gjenbrukbare raketter
SpaceX har utviklet raketter som kan gjenvinnes og gjenbrukes. Dette effektive og rimelige alternativet til engangsraketter kan redusere kostnadene ved å levere last til bane.
Den første re-lanseringen av raketten fant sted 30. mars 2017. SpaceX sendt Falcon 9: rakett av første orbitalklasse som kan reflight i verdensrommet Falcon 9 er en modell med ni Merlin-væskemotorer som kjører på RP-1 parafin og flytende oksygen. Senere lansert Falcon Heavy: verdens kraftigste rakett Falcon Heavy med tre modifiserte første etapper av Falcon 9: en ble brukt som en sentral enhet, to som sideforsterkere.
Ikke hele raketten kan kalles gjenbrukbar, men bare den første av to etapper. Den har systemer for retur og vertikal landing på en landingsplate eller plattform som flyter i havet. Trinnet tåler SpaceXs mest fløyte Falcon 9 -rakett er en sotet veteran etter 10 oppskytninger og landinger (bilder) opptil ti starter.
Senere ble Blue Origin, grunnlagt av Amazon CEO Jeff Bezos, lansert Ny shepard sin New Shepard ett-trinns gjenbrukbar rakett. Den går på hydrogen og oksygen og er designet for suborbitalfly. New Shepard er egnet for romturisme, men i motsetning til Falcon, vil den ikke kunne sette kunstige jordsatellitter i bane.
5. Batterier med høy tetthet
Nye frittstående enheter trenger mye strøm for å gå uten stikkontakt så lenge som mulig. Samtidig må batteriene være kompakte og trygge - for eksempel må de ikke eksplodere ved oppvarming eller mekanisk skade.
Pennsylvania Battery and Energy Storage Technology Center (BEST) -teamet ble opprettet Li-ion-batteri med høy energi er tryggere for elektriske kjøretøyer et trygt og kraftig litiumionbatteri som gjør at et elektrisk kjøretøy kan kjøre opptil 1,6 millioner kilometer. Under testene ble neglene bokstavelig talt hamret inn i den for å forårsake kortslutning. Men temperaturen på den skadede cellen økte med bare 100 grader Celsius - og i et vanlig batteri ville forskjellen være 1000 grader Celsius.
Samsungs forskere gjorde også et gjennombrudd: de utviklet Samsung avslører nytt solid state litium -metallbatteri med 900Wh / l tetthet Solid-state litium-metallbatteri med en tetthet på 900 Wh / L. Den er 50% mer kompakt enn eksisterende batterier og er designet uten bruk av flytende elektrolytt. Over tid degraderes ikke batteriet - mengden ladning det kan akkumulere forblir den samme.
6. Bionisk hånd
Bioniske proteser på 2000 -tallet kan nesten helt erstatte naturlige lemmer. Forskere har ikke bare gitt muligheten til å bevege dem som med egne hender, men har til og med returnert evnen til å føle - sensasjonens impulser overføres direkte til hjernen.
Forskere fra Johns Hopkins University i USA har laget Modulær protetisk lem MPL (Modular Prosthetic Limb), som kan utføre nesten alle bevegelser som menneskehånden er i stand til. Den har mer enn 100 sensorer, i tillegg til spesialmotorer som gir den vanlige styrken og smidigheten.
Protesen er utstyrt med taktile sensorer og lar deg bestemme plasseringen, temperaturen og teksturen til gjenstander. Og det nevrale grensesnittet gir intuitiv og naturlig kontroll over den kunstige hånden - bare tenk på handlingen for å utføre den.
7. Graphene
Eksistensen av den første kjente virkelig todimensjonale krystall (med et krystallgitter et atom tykt) i I 2004 ble forskerne Andrei Geim og Konstantin Novoselov eksperimentelt bekreftet for første gang, og i 2010 mottok de Nobelprisen i fysikk 2010Nobelprisen i fysikk.
I hovedsak er grafen en ett -atom tykk film av grafitt (krystallisert karbon). Det kunne ikke fås på lenge på grunn av ustabilitet. Game og Novoselov brukt Elektrisk felteffekt i atomisk tynne karbonfilmer et oksidert silisiumsubstrat for å stabilisere 2D -filmen.
Graphene er veldig holdbart, men ekstremt fleksibelt. Den leder strøm, og elektroner beveger seg i den Elektroner kan reise over 100 ganger raskere i grafen enn i silisium, viser fysikere raskere enn i alle kjente materialer. Spesielt er det 100 ganger raskere enn silisium, hvorfra moderne prosessorer er laget.
Ved hjelp av grafen er det mulig å lage ultrafine filtre, berøringsskjermdisplayer, sensorer, høyeffektive katalytiske celler, nanokanaler for arbeid med DNA og komponenter for elektronikk med høy presisjon. Graphene chips vil forbedre ytelsen til datamaskiner og fremskynde dataoverføring, gjøre enheter kraftigere og mer kompakte.
8. Ubemannede kjøretøy
Fremskritt innen kunstig intelligens, stor datakraft, høye trådløse overføringshastigheter data og nøyaktige sensorer - alt dette tjente som grunnlag for etableringen av biler som kan klare seg uten sjåfør. De skanner trafikksituasjonen i sanntid, gjenkjenner fotgjengere og veiskilt og kan ta en avgjørelse i en vanskelig situasjon på et splitsekund.
I 2021 kjørte Tesla Model 3 med FSD (Full Self-Driving) -system uavhengig Tesla Autopilot FSD San Francisco til Los Angeles med null intervensjoner fra San Francisco til Los Angeles og tilbake er ca 2400 kilometer. Bilen klarte oppgaven vellykket, selv i travle bygater og gjorde to stopp for å lade batteriet.
Men autopilot utvikles ikke bare for personbiler. For eksempel, i USA, ble en oppstart Waymo lansert i 2020 Waymo åpner sin helt sjåførløse tjeneste for allmennheten i Phoenix ubemannet drosjetjeneste. Det er ikke mange biler, men turer er tilgjengelig for alle.
Ubemannede drosjer vil dukke opp i Russland Yandex fortalte hvor de første ubemannede drosjene vil dukke opp i Moskva i høst - men så langt i eksperimentell modus. Testdeltakere valgt av selskapet vil kunne sitte i en bil uten sjåfør i Yasenevo -området i Moskva.
En annen anvendelse av ubemannede kjøretøyer er godstransport. NVIDIA Drive Platform hjelper allerede Ubemannede lastebiler truckers på veien, og vil snart kunne bytte dem ut på standardruter. Tesla og andre selskaper jobber også i denne retningen.
9. Genredigering
I 2012 utviklet Jennifer Doudna fra USA og Emmanuelle Charpentier fra Frankrike CRISPR-Cas9 molekylært verktøy, som kalles "genetisk saks". For dette vitenskapelige gjennombruddet i 2020 mottok de Emmanuelle Charpentier og Jennifer Doudna vant Nobelprisen i kjemi for 2020 Nobelprisen i kjemi.
CRISPR - Cas9 lar deg redigere genene til planter og dyr. Dette åpner nye veier for avl og har potensial til å stoppe spredning av sykdom - for eksempel hvis mygggener endres, kan de ikke tolerere malaria og Lyme sykdom.
CRISPR - Cas9 har allerede bidratt til kreftbehandlinger. Det pågår forskning som i fremtiden kan spare Hva er genomredigering og CRISPR - Cas9? fra arvelige sykdommer og genetiske mutasjoner.
Men det er feil å tro at CRISPR-Cas9 vil åpne veien for GMO. For det første har genmodifiserte organismer mottatt for første gang Herbert W. Boyer og Stanley N. Cohen tilbake i 1972. CRISPR - Cas9 kan bare forbedre nøyaktigheten av DNA -modifikasjon og bli kvitt negative bivirkninger.
Kartet over det menneskelige genomet er forresten også en prestasjon av det 21. århundre. Hoveddelen av arbeidet med Human Genome Project er fullført Prosjektet menneskelig genom i 2003.
10. Humanoide roboter
Robot Atlas Atlas: den mest dynamiske humanoide roboten fra Boston Dynamics - internettets kjære: han vet hvordan han gjør salto, holder seg på beina etter sterke slag, er i stand til å overvinne hindringer og til og med danse. Utviklerne kaller det en forskningsplattform designet for å skyve grensene for fullkroppsmobilitet og den mest dynamiske humanoide roboten.
Faktisk har Atlas og andre Boston Dynamics -modeller - for eksempel Robothunden Spot og Robotlasteren Stretch - dype praktiske implikasjoner. De er i stand til å erstatte mennesker under vanskelige eller farlige forhold: å lete etter ofre under murstein av bygninger eller i branner, utforsker fjerntliggende områder, leverer varer og fullfører kjedelige rutiner døgnet rundt operasjoner.
Det er andre applikasjoner for humanoide roboter. For eksempel utvikles modellkonsulenter, ledsagere og servitører, assistenter for mennesker med nedsatt funksjonsevne.
Og den russiske roboten Fedor besøkte til og med Twitter fedor37516789 i verdensrommet i 2019. Han vet hvordan man kjører bil og ATV, åpner dører, går i trapper, går gjennom en labyrint, skyter og jobber med en drill.
Vitenskapelige funn kan forandre livet vårt radikalt: gi lang levetid, hjelpe til med å utforske rom, ta fatt på hverdagslige saker og til og med bygge et hus om noen dager. Finn ut mer om dem på den oppdaterte nettstedet til samfunnet "Kunnskap". Innenfor rammen av det helrussiske utdanningsmaratonet "Ny kunnskap", vil det bli publisert 18 miniforelesninger om vitenskapelige gjennombrudd på XXI-tallet.
Maraton for ny kunnskap fikk selskap av Yuri Bashmet, Konstantin Khabensky, Edward Snowden, Mikhail Mishustin, Evgeny Kaspersky, Tatyana Golikova, Arkady Volozh, German Gref, Alexander Ovechkin og andre populære høyttalere. Mer enn 150 timer med pedagogisk innhold vil vises på nettstedet - dette er inspirerende historier, heftige debatter om moderne problemer med menneskeheten og fascinerende intervjuer med kjente mennesker.
Få ny kunnskap gratis