Сегодняшние научные результаты - это основа для изменения мира, к которому мы привыкли завтра. Что-то изменит мир в ближайшем будущем, что-то в далеком будущем. Мы рассмотрели современные тенденции и представили, как мир изменится в будущем. Если, конечно, они изменятся. В то же время мы попытались оценить вероятность того, что рассматриваемые тенденции станут огромными и изменят мир в течение нашей жизни.
Энергия из воздуха
Скоро наши дома «поумнеют». А для того, чтобы это произошло, они должны быть наполнены множеством устройств, которые сделают нашу жизнь проще. Датчики движения, температуры, загрязнения воздуха, несколько фото- и видеокамер и многое другое. Всем им нужна еда. Но подводить к ним провода или постоянно менять батарейки - дорогое удовольствие. Несколько групп исследователей работают над тем, чтобы различные устройства могли получать энергию, как говорится, из воздуха.
Пространство вокруг нас наполнено радиоволнами, подобными радиосигналам Wi-Fi. Ученые Вашингтонского университета взяли стандартный беспроводной маршрутизатор, внесли небольшие изменения и теперь могут использовать его в качестве источника питания для удаленных устройств. При этом он может продолжать выполнять свою основную функцию, изменение не повлияло на качество связи. Ученым удалось запитать небольшую камеру и термодатчик. Кроме того, ни одно из этих устройств не имело собственной батареи, вместо этого использовался суперконденсатор для хранения заряда. Эта технология известна как Power over Wi-Fi. Кроме того, эту технологию можно использовать как в устройствах умного дома, так и в устройствах с низким энергопотреблением, таких как фитнес-браслеты.
Однако технология Freevolt, разработанная Drayson Technologies, позволяет использовать энергию радиоволн из разных диапазонов. Устройство, разработанное компанией, отбирает энергию из радиоволн одновременно на нескольких радиочастотах. В основе устройства - многодиапазонная антенна и выпрямитель, преобразующий переменный ток в постоянный. Компания продемонстрировала технологию, которую она использует в портативном датчике загрязнения воздуха CleanSpace. Устройство оценивает ситуацию вокруг пользователя и отправляет информацию на его смартфон.
По мере снижения энергопотребления различных устройств, когда им для выполнения своих задач потребуется минимальное количество электроэнергии, популярность беспроводной передачи энергии также возрастет. Технологии приблизят нас к массовому распространению Интернета вещей и умных домов. Даже если вы не живете в действительно «умном» доме, у вас обязательно будет несколько гаджетов, которые будут заряжаться в воздухе через несколько лет. Если, конечно, в вашем доме есть необходимые источники радиоволн, например Wi-Fi роутер, возможно, только радиофобия может остановить развитие технологии, а точнее сделать ее непопулярной среди пользователей.
Вероятность: 85% Нейросети повсюду
То, что раньше превосходило возможности обычных компьютеров, станет возможным благодаря искусственным нейронным сетям. В отличие от компьютеров с архитектурой фон Неймана, их можно обучать. И они сами способны учиться самостоятельно. Компьютеры, основанные на технологиях нейронных сетей, могут использоваться там, где сложно описать на языке программирования, что требуется машине. Именно поэтому они вытесняют машины и людей, к которым мы привыкли во многих сферах деятельности. В то же время благодаря им у нас появятся возможности, которых раньше не было.
Везде, где мы общаемся с «умной» машиной, есть нейронные сети. Голосовые помощники и интеллектуальный поиск. Вспомогательные роботы в магазинах, интерактивные сервисы и беспилотные автомобили. За каждым «умным» оборудованием стоит технология искусственных нейронных сетей.
Вероятность: 95% CRISPR/Cas9 меняет генную инженерию. Мы побеждаем рак и ВИЧ.
Генная инженерия должна изменить мир вокруг нас и нас самих. Это очевидно и вряд ли кто-то будет спорить. Вопрос только в том, когда это произойдет. Технологии, изменяющие геном, всегда были сложными и дорогими. Но новый метод точного редактирования генов CRISPR / Cas9, похоже, вот-вот изменит это.
В этом году Великобритания выдала первое разрешение на использование этой технологии для редактирования генома человеческих эмбрионов. Только для исследовательских целей. Эмбрионы после эксперимента необходимо уничтожить. Недавно в Китае были проведены эксперименты по генетической модификации человеческих эмбрионов с использованием технологии CRISPR / Cas9. И это только начало.
Что произошло? Это просто. Молекулярные биологи открыли механизм редактирования генома, созданный природой, и учатся его использовать. Механизм прост и эффективен. Природа наделила их бактериями и археями, которые с ее помощью борются с атакующими их вирусами. Ученые также хотят применить его к редактированию генома животных, растений и, конечно же, людей. CRISPR подобен архиву, иммунологической памяти, в которой хранятся фрагменты ДНК вируса, который когда-либо атаковал бактерию или ее предков. Cas9 - это инструмент, своего рода естественная машина для обнаружения вирусных фрагментов в бактериальной ДНК, копия которой находится в файле. Найдя нужный фрагмент, он разрезает его, тем самым защищая клетку от заражения. Впоследствии система восстановления клеток заменяет разрушенные участки.
А теперь представьте, что этой системе можно предложить для поиска и уничтожения любой фрагмент ДНК, например, фрагмент ДНК вируса иммунодефицита человека. Ученые Университета Темпл уже провели подобный эксперимент на крысах и мышах. В результате целевой фрагмент ВИЧ был вырезан из ДНК в каждой ткани живого организма. А в Китае исследователям удалось подавить рост и запустить программу самоуничтожения раковых клеток. Эксперимент также проводился на мышах. Но эксперименты на людях не за горами. В июле китайские молекулярные биологи уже получили разрешение на проведение экспериментов с добровольцами. В отличие от других технологий, CRISPR / Cas9 позволяет редактировать геном как эмбрионов, так и живых взрослых организмов.
Они могут вылечить больного человека или предотвратить передачу негативной генетической информации своим детям. Чем лучше мы изучаем геном человека, тем больше у нас возможностей исправить и улучшить его. И это уже способ воспитания детей. Так называемые «дети-конструкторы» не только избавляются от наследственных заболеваний, но и получают «бонусы», присущие жизни и необходимые для жизни, в виде интеллектуальных и спортивных навыков, красоты и здоровья.
Вероятность: 95% Квантовая связь и безопасное будущее
Квантовая связь и квантовые вычисления - это, пожалуй, две технологии, которые объединены словом «квант» и находятся в центре внимания. Однако, если до повсеместного применения квантовых компьютеров еще далеко, то квантовая связь - это вопрос ближайшего будущего. Китай только что запустил свой первый экспериментальный спутник квантовой связи, и эксперты уже прогнозируют, что размер рынка квантовой связи может достичь 7,5 миллиардов долларов США в следующие 5 лет. Что эта технология означает для нас? Китайский спутник не может передавать перехваченные ключи с орбиты на Землю. Если на орбиту будет выведено больше этих спутников, к 2030 году появится глобальная сеть квантовой связи, - говорит Цзянь-Вэй Пан, главный научный сотрудник проекта QUESS.
Широкое распространение квантовых линий связи означает, что будущее, по крайней мере частично, будет таким, как мы ожидаем. Беспилотные автомобили будут кататься по дорогам, дроны взлетят в небо и, например, деньги на наших банковских счетах останутся в полной безопасности. Что может этому помешать? Да, уязвимости в каналах передачи информации. Благодаря технологиям квантовой связи или, скорее, квантовой криптографии, которая является их частью, информация может передаваться безопасно. Это означает, что ни хакер, стремящийся реализовать свои способности, ни террорист не смогут воспользоваться уязвимостью информационных каналов. Теперь автономный автомобиль, движущийся со скоростью 120 км / ч, парящий над ним дрон и банковский сервер, можно взломать. И последствия будут печальными. Представьте себя в автономном автомобиле, захваченном хакером. Квантовая физика позволяет создавать безопасные линии связи и защищаться от злонамеренных атак. Это означает сделать будущее более безопасным.
Вероятность: 95% Повсеместное применение технологии блокчейн
Глава Сбербанка Герман Греф считает, что в ближайшем будущем эта технология «произведет революцию во всех без исключения отраслях, от сельского хозяйства до банков и госструктур». Сбербанк и платежная система Qiwi продвигают блокчейн в нашей стране. За рубежом консорциум блокчейнов R3 объединил ведущие банки и финансовые компании. Целью является разработка технологии блокчейн с открытым исходным кодом для банковских структур.
Среднестатистический читатель может быть знаком с технологией в отношении популярной криптовалюты Биткойн и одноименной одноранговой платежной системы. Многие майнеры по всему миру добывают биткойны и сатоши на своих компьютерах. Но на самом деле майнинг криптовалюты - это не что иное, как проверка транзакций, то есть выполнение необходимых вычислительных операций для обслуживания системы. За это майнеры получают свою «добытую» криптовалюту. А после биткойна было много других криптовалют.
Сегодня технологиями интересуются государственные учреждения и крупные финансовые институты. И блокчейн означает не только криптовалюты. Эксперты предлагают разделить сферу применения технологии на три группы: прямые цифровые валюты, использование в электронном правительстве и в области смарт-контрактов и открытых ресурсов.
Сама технология блокчейн (от англ. Blok - цепочка и «цепочка» - цепочка) представляет собой распределенную базу данных, которая состоит из блоков информации. Каждый из этих блоков содержит записи транзакций, совершенных участниками системы. Сами блоки хранятся на компьютерах участников системы. Это чрезвычайно затрудняет взлом и изменение базы данных.
Блокчейн позволит банкам избавиться от множества расходов, связанных с операциями с наличными, и увеличить их скорость. Кроме того, это альтернатива системе межбанковских переводов SWIFT.
В то же время блокчейн позволяет отказаться от регулятора, которым, как правило, является государство. Особенно категорически против технологии силовые ведомства. В конце концов, криптовалюта, неподконтрольная государственным финансовым регуляторам, может использоваться преступными и террористическими организациями для проведения теневых транзакций. Примеры тому уже есть. Поэтому было предложено разделить области применения технологии и отдельно от нее криптовалюты. Но блокчейн можно использовать не только для хранения информации о транзакциях с цифровыми валютами, но и, например, для записи транзакций с недвижимостью. Готово ли общество к тому, чтобы информация об их имуществе хранилась не в централизованном государственном реестре, а в распределенной базе данных на компьютерах многих пользователей?
Вероятность: 65% Применение молекулярных машин
В этом году Нобелевская премия по химии была присуждена за разработку и синтез молекулярных машин. Его получили ученые Жан-Пьер Соваж, сэр Фрейзер Стоддарт и Бернар Феринга. И это неудивительно, ведь перед нами открываются фантастические перспективы. Как и во многих других случаях, ученые шпионили за идеей молекулярных машин природы. Мир вокруг нас полон ими. Практически все функционально активные белки - это молекулярные машины, - говорит В.А. Н. Н. Семенова. Каждая живая клетка содержит несколько тысяч таких машин.
Молекулярные машины измеряют всего несколько нанометров. Это означает, что их больше нельзя увидеть под световым микроскопом, потому что они короче длины волны видимого света. В невидимом для нас мире они легко манипулируют отдельными молекулами и атомами. Перетаскивайте их из одного места в другое. Атомы соединяются таким образом, что между ними образуется химическая связь или, наоборот, они разъединяют их, разделяют молекулы и разрывают химические связи, удерживающие их вместе.
Теперь мы можем узнать, как делать эти машины. Где их можно применить? Начнем с того, что это может быть адресная раздача лекарств больному органу. Большинство лекарств имеют побочные эффекты именно потому, что вместе с больным органом они влияют и на здоровых людей. Лекарства с трудом подбирать. Попадая в общую систему кровообращения, они могут воздействовать на другие органы. Молекулярные машины позволят организовать систему доставки лекарств к конкретному органу или ткани.
Молекулярные машины могут действовать как сборщики сложных молекулярных структур, и мы получим материалы с желаемыми свойствами. Или наоборот разбирать атомарно. Хороший способ удаления, например, полимеров.
Огромный размер этих наномашин предполагает, что они идеально подходят для работы с очень маленькими объектами. Например, в клетках. Тысячи их естественных машин уже работают. Теперь туда можно будет отправлять искусственные. Для чего? Например, изменить геном. Ведь уже упомянутый белок Cas9 в сочетании с проводником РНК представляет собой программируемую молекулярную машину для разрезания ДНК.
Вероятность: 85% Массовое внедрение беспилотного транспорта
Десятки компаний по всему миру уже разрабатывают беспилотные автомобили. Кроме того, оба автомобиля, такие как Volvo, General Motors, Volkswagen, Toyota, Audi, BMW и, конечно же, Tesla, а также те, которые никогда не выпускались автомобилями - Google, Baidu, Uber и другие.
Тут задействован даже отечественный «КамАЗ». В прошлом году на заводе на базе серийного грузовика был создан прототип первого беспилотного автомобиля в нашей стране. Бизнес не ограничивается автомобилями, как грузовиками, так и легковыми автомобилями. Беспилотное летающее такси представила китайская компания Ehang.
Считается, что беспилотный автомобиль безопаснее непредсказуемого и несовершенного человека, который также склонен пренебрегать правилами дорожного движения. Оснащенные всевозможными датчиками и сенсорами (радары, камеры, навигационные системы, а также мощные компьютеры для принятия решений), они намного совершеннее людей. Было подсчитано, что повсеместное распространение беспилотных автомобилей снизит количество дорожно-транспортных происшествий на 90% и спасет множество жизней.
Если снять водителя с машины, то можно существенно сэкономить на зарплате, чему, конечно же, будут рады транспортные компании. А беспилотный автомобиль может ездить по маршруту днем и ночью с минимальными техническими перерывами. Все это сулит большую прибыль перевозчикам.
Когда-нибудь беспилотных автомобилей будет больше, чем машин с водителем. А через некоторое время вождение автомобиля будет похоже на катание на лошадях по выходным. Очень скоро мы будем полагаться на автопилот в ежедневных поездках между работой и домом. В какой-то момент человек, едущий по высокоскоростному шоссе в потоке несущихся на высокой скорости беспилотных автомобилей, станет значительным фактором опасности, и многие дороги будут просто закрыты для транспортных средств, управляемых человеком-водителем.
Сама машина через какое-то время перестанет быть самостоятельной транспортной единицей. Автомобили в будущем будут связаны информационно. Они будут обмениваться полезной информацией друг с другом и с объектами дорожной инфраструктуры. В будущем «умными» будут не только автомобили, но и города, которым будет что «рассказать» друг другу.
Чтобы не создать аварийную ситуацию, дроны будут постоянно проверять параметры своего движения с соседними машинами. Сообщайте о замедлениях и поворотах вовремя. Выбирайте маршрут в зависимости от плотности движения и погодных условий. На дороге беспилотные автомобили будут больше похожи на косяк рыб, синхронно плывущих в одном направлении. Используя автомобиль, человек будет использовать не столько отдельный автомобиль, сколько целую транспортную систему, в которой беспилотный автомобиль является лишь одним из ее элементов.
В то же время это все еще вопрос будущего. В целом прогноз Илона Маска этим летом, в котором говорилось, что большинство автомобилей будут работать без водителя через три года, кажется излишне оптимистичным.
Вероятность: 95% Добыча ресурсов на астероидах
Небольшой по площади Люксембург, затерянный между Францией, Германией и Бельгией, неспроста называют Железным герцогством. Долгое время ведущими отраслями промышленности в стране были добыча железной руды и выплавка стали. Сегодня месторождения железной руды уже истощены. Но, видимо, маленькое герцогство преследует свое прошлое. В этом году было объявлено о желании сделать Люксембург центром для компаний, занимающихся исследованием и добычей космических ресурсов. Юристы страны уже готовят необходимую законодательную базу. Это означает, что частные компании, зарегистрированные в Люксембурге, получат правовую защиту от владения всеми ресурсами, которые будут извлечены с астероидов.
А когда вопрос переходит из научной в юридическую, это пахнет деньгами и перспективами. Как и в случае с CRISPR / Cas9. Патентные войны уже начались за право считаться первооткрывателем этой технологии. Американские частные компании Planetary Resources и Deep Space Industries уже заявили о своем желании начать добычу астероидов и проявили интерес к инициативе Люксембурга.
Считается, что почти все промышленные металлы, которые мы извлекаем из верхних слоев Земли, имеют астероидное происхождение. Современные месторождения образовались в результате первой метеоритной бомбардировки нашей планеты. А это значит, что рано или поздно нам придется отправиться в космос и забрать ресурсы из космической кладовой.
Космическая деятельность, связанная с добычей ресурсов за пределами планеты, станет таким же естественным явлением, как связь, навигация и пространственное зондирование Земли, без которых мы уже не можем представить нашу жизнь. Наряду с космическим туризмом, космическая добыча станет новым видом космического предпринимательства.
Однако необходимо понимать, что пространственная добыча полезных ископаемых надолго не вытеснит наземную. И дело здесь не только в том, что до сих пор добыча ресурсов из космических объектов нереально дорого обходится. Сейчас, например, нас интересуют редкие металлы в космосе. Их называют редкоземельными элементами, потому что они редки на нашей планете. Благодаря своим исключительным свойствам они используются в радиоэлектронике, приборостроении, машиностроении, химической промышленности, металлургии и других отраслях промышленности. Именно с них, вероятно, стоит начать промышленную разработку астероидов. Спрос на редкоземельные металлы не упадет. Напротив, широкая доступность позволит им найти большее применение. А это может привести к революционным изменениям во всех секторах, где они используются. В частности, это приведет к появлению новых материалов с уникальными свойствами.
Но другие металлы уже могут быть полезны в космосе. Где экономически нецелесообразно освобождать их от Земли. Конструкция объектов в космосе будет производиться из материалов пространственного происхождения. Таким образом, в космосе будет сосредоточена не только добыча полезных ископаемых, но и металлургия и переработка. Орбитальные туристические отели, производственные мощности, научные станции будут собираться из элементов, произведенных в космосе. Кроме того, космическая металлургия имеет много преимуществ перед земной. В частности, это позволяет получать сплавы высокой однородности и чистоты. А если говорить о колонизации космоса, в том числе Марса, то без освоения ресурсов астероидов обойтись совершенно невозможно.
Вероятность: 85% Колонизация Марса
Главный идеолог всего Марса - Илон Маск. По крайней мере, на некоторое время.
Конечно, вы можете критиковать то, что говорит и делает Маск. Но освоение Красной планеты как убежища нашей цивилизации - задача необходимая. Наша цивилизация прошла долгий путь, и будет очень печально, если какая-то катастрофа или внутренний конфликт уничтожат человечество. Если планы главного сновидца останутся невыполненными, другим придет в голову идея покорить Марс.
В сентябре Маск уже представил широкой публике свой проект межпланетной транспортной системы - межпланетной транспортной системы. По замыслу Маска, ИТС призван доставить первых поселенцев на Красную планету. В результате ожидается, что население марсианской колонии в следующем столетии составит один миллион человек. Возможно, к тому времени снова изменится техническая составляющая проекта. У нас пока не так много технологий, которые позволят землянам создать автономную и максимально независимую колонию на Марсе. Будущим марсианам нужно будет добывать полезные ресурсы, чтобы построить колонию, вырабатывать энергию и культивировать. Только самое высокотехнологичное оборудование и материалы будут доставлены с Земли.
В то же время не путайте колонизацию с терраформированием. На создание условий, подобных тем, что на Земле на Красной планете, может потребоваться много лет. Даже Маск считает, что это займет несколько сотен лет. Так даже лучше.
Вероятность: 85% обнаружения внеземных цивилизаций.
Возможно, никакое научное открытие не может изменить наше сознание так сильно, как открытие достоверных признаков существования внеземных цивилизаций. В нашей культуре и в некотором смысле в науке инопланетяне существуют уже давно. Мы их ждем, боимся, смотрим фильмы о них, читаем книги. Британский физик Стивен Хокинг предупреждает, что инопланетяне могут быть опасны для Земли. Но мы все еще надеемся, что это не так, и будем посылать сигналы в космос. Мы публикуем отчеты о внеземных цивилизациях, составленные Карлом Саганом в Travelers and Pioneers. Проект SETI, направленный на поиск внеземных цивилизаций, действует с 1959 года.
Хорошо известное уравнение Дрейка призвано помочь определить количество внеземных цивилизаций в нашей галактике (а именно, галактику, а не всю вселенную), с которыми мы можем контактировать. Однако большинство параметров в этом уравнении нам неизвестны и определяются учеными на основе их предположений. Фрэнк Дрейк также подсчитал количество таких цивилизаций, основываясь на своих предположениях и используя созданную им формулу. В результате оказалось, что на всем нашем Млечном Пути всего десять таких цивилизаций диаметром около 30 000 парсеков. Но с 1961 года прошло много времени. И шансы найти следы внеземных цивилизаций не увеличиваются.
Более того, мы, возможно, еще недостаточно знаем обо всех условиях, необходимых для появления разумных форм жизни. Например, если гипотеза о том, что жизнь и разумные цивилизации могут возникнуть только в коронационных торах - узких кольцах в «теле» галактики - верна, наши шансы найти братьев уменьшаются во много раз. Солнечная система находится в этом галактическом «поясе жизни». Здесь межзвездный газ вращается синхронно с рукавами галактик, то есть его относительное движение практически отсутствует, а значит, не образуются ударные волны. Это одно из самых тихих мест в нашей галактике. Радиус этого узкого кольца - тора в «теле» Млечного Пути - всего 250 парсеков.
Вероятность 10%