Самые лучшие технологии 21 века. Десять самых интересных изобретений XXI века! Материаловедение
За 15 лет с начала нового тысячелетия люди и не заметили, что попали в иной мир: мы живем в другой Солнечной системе, умеем ремонтировать гены и управлять протезами силой мысли. Ничего этого в XX столетии не было.
ГЕНЕТИКА
Геном человека полностью секвенирован
Робот сортирует ДНК человека в чашках Петри для проекта The Human Genome
Проект «Человеческий геном» (The Human Genome Project) начался в 1990 году, в 2000-м был выпущен рабочий черновик структуры генома, полный геном - в 2003 году. Однако и сегодня дополнительный анализ некоторых участков еще не закончен. В основном он был выполнен в университетах и исследовательских центрах США, Канады и Великобритании. Секвенирование генома имеет решающее значение для разработки лекарств и понимания того, как устроено человеческое тело .
Генная инженерия вышла на новый уровень
В последние годы был разработан революционный метод манипуляции ДНК при помощи так называемого CRISP-механизма. Эта методика позволяет избирательно редактировать определенные гены, что раньше было невозможно.
МАТЕМАТИКА
Доказана теорема Пуанкаре
В 2002 году российский математик Григорий Перельман доказал теорему Пуанкаре, одну из семи задач тысячелетия (важные математические проблемы, решение которых не найдено в течение десятков лет). Перельман показал, что исходная трехмерная поверхность (если в ней нет разрывов) обязательно будет эволюционировать в трехмерную сферу. За эту работу он получил престижную «медаль Филдса», аналог Нобелевской премии в математике .
АСТРОНОМИЯ
Открыта карликовая планета Эрида
Впервые Эриду сфотографировали еще 21 октября 2003 года, но заметили на снимках только в начале 2005-го. Ее открытие стало последней каплей в спорах о судьбе Плутона (продолжать ли его считать планетой или нет), что изменило привычный образ Солнечной системы.
Обнаружена вода на Марсе
В 2005 году аппарат «Марс Экспресс» Европейского космического агентства обнаружил большие залежи водяного льда недалеко от поверхности - это очень важно для последующей колонизации Красной планеты.
ФИЗИКА
Глобальное потепление - быстрее, чем ожидалось
В 2015 году ученые из Всемирного центра мониторинга ледников при Цюрихском университете (Швейцария) под руководством доктора Михаэля Цемпа, работая совместно с коллегами из 30 стран, установили, что темп таяния ледников на Земле к настоящему времени, по сравнению c усредненными показателями за XX век, вырос в два-три раза.
Обнаружена квантовая телепортация
Такая телепортация отличается от телепортации, о которой любят говорить фантасты, - при ней материя или энергия не передаются на расстояние. Эксперименты по передаче квантовых состояний на большие расстояния были удачно проведены за последние 15 лет не менее чем десятком научных групп. Квантовая телепортация очень важна для создания сверхзащищенных шифров и квантовых компьютеров.
Экспериментально подтверждено существование графена
Его двумерная (толщиной в один атом) кристаллическая решетка проявляет необычные электрофизические свойства. Впервые графен был получен Андреем Геймом и Константином Новоселовым в 2004 году (Нобелевская премия за 2010-й). Его планируется использовать в электронике (в сверхтонких и сверхбыстрых транзисторах), композитах, электродах и т. д. Кроме того, графен - второй по прочности материал на свете (на первом месте - карбин).
Доказано существование кварк-глюонной плазмы
В 2012 году эксперименты физиков, работающих с ускорителем RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории (США), попали в Книгу рекордов Гиннесса с формулировкой «за самую высокую температуру, полученную в лабораторных условиях». Сталкивая ионы золота на ускорителе, ученые добились возникновения кварк-глюонной плазмы с температурой 4 триллиона °С (в 250 тысяч раз горячее, чем в центре Солнца). Спустя примерно микросекунду после Большого взрыва Вселенная была наполнена как раз такой плазмой.
Найден бозон Хиггса
Существование этой элементарной частицы, отвечающей за массу всех прочих частиц, теоретически было предсказано Питером Хиггсом еще в 1960-х годах. А найдена она была во время экспериментов на Большом адронном коллайдере в 2012-м (за что Хиггс, совместно с Франсуа Энглером, получил Нобелевскую премию 2013 года).
БИОЛОГИЯ
Людей поделили на три энтеротипа
В 2011 году ученые из Германии, Франции и нескольких других исследовательских центров доказали, что по генетике населяющих нас бактерий люди делятся на три категории, или энтеротипа. Энтеротип человека проявляется в разной реакции на еду, лекарства и диеты, и потому стало ясно, что никаких универсальных рецептов в этих областях существовать не может.
Создана первая синтетическая бактериальная клетка
В 2010 году ученые из Института Крейга Вентера (был одним из лидеров гонки по расшифровке человеческого генома) создали первую полностью синтетическую хромосому с геномом. Когда ее встроили в бактериальную клетку, лишенную генетического материала, она начала функционировать и делиться по предписанным новым геномом законам. В перспективе синтетический геном позволит создавать вакцины против новых вирусных штаммов за часы, а не за недели, производить эффективное биотопливо, новые пищевые продукты и т. д.
Удачно записаны и перезаписаны воспоминания
Начиная с 2010 года несколько исследовательских групп (США, Франция, Германия) научились записывать в мозг мышей ложные воспоминания, стирать реальные, а также превращать приятные воспоминания в неприятные. До человеческого мозга дело пока не дошло, но осталось недолго.
Получены «этичные» (не из эмбрионов) плюрипотентные стволовые клетки
В 2012 году Синъя Яманака совместно с Джоном Гёрдоном стали лауреатами Нобелевской премии за открытие 2006 года - получение плюрипотентных стволовых клеток мыши путем эпигенетического перепрограммирования. За последующее десятилетие не менее десятка научных групп добились впечатляющих успехов в данной области, в том числе с человеческими клетками. Это предвещает скорые прорывы в терапии рака, регенеративной медицине, а также в клонировании человека (или его органов).
ПАЛЕОНТОЛОГИЯ
Впервые обнаружены мягкие ткани динозавра
Мэри Швейцер руководила научной группой, которая описала коллаген, выделенный из бедренной кости Tyrannosaurus reх
Молекулярный палеонтолог Университета Северной Каролины Мэри Швейцер в 2005 году в окаменевшей конечности подростка-тираннозавра из Монтаны (возрастом 65 млн лет) обнаружила мягкие ткани. Ранее считалось, что любые белки разложатся максимум за несколько тысяч лет, поэтому никто их в окаменелостях и не искал. После этого мягкие ткани (коллаген) были обнаружены и в других древнейших образцах.
У людей обнаружены гены неандертальцев и «денисовского человека»
Участники международного симпозиума «Переход к верхнему палеолиту в Евразии: культурная динамика и развитие рода Homo» осматривают место раскопок в центральном зале Денисовой пещеры
Из работ двух научных групп стало ясно, что от 1 до 3% генома среднестатистического европейца или азиата восходит к неандертальцам. Но у каждого современного индивидуума присутствуют несхожие неандертальские аллели (различные формы одного и того же гена), поэтому общая сумма «неандертальских» генов куда выше, до 30%. «Наследники» неандертальцев (скрещивание происходило около 45 тысяч лет назад) - в основном европейцы; у азиатов в геноме присутствуют следы скрещивания с еще одним гоминидом - «денисовским человеком». Самые «чистые» Homo sapiens - уроженцы Африканского континента.
МЕДИЦИНА
По дыханию распознана ранняя стадия рака легких
Год назад группа израильских, американских и британских ученых разработала устройство, которое способно точно идентифицировать рак легких и определить, в какой стадии он находится. Основой устройства стал анализатор дыхания со встроенным наночипом NaNose, способный «вынюхать» раковую опухоль с 90-процентной точностью, даже когда раковый узелок практически незаметен. В скором времени стоит ожидать анализаторов, которые смогут по «запаху» определять и другие виды рака.
Разработано первое полностью автономное искусственное сердце
Специалисты американской компании Abiomed разработали первое в мире полностью автономное постоянное искусственное сердце для имплантаций (AbioCor). Искусственное сердце предназначено для пациентов, у которых невозможно лечение собственного сердца или имплантация донорского.
БИОНИКА
Созданы биомеханические устройства и протезы, контролируемые усилием мысли
Американец Зак Вотер испытал бионический ножной протез, поднявшись по лестнице на 103-й этаж небоскреба Уиллис-тауэр, расположенного в Чикаго
В 2013 году появились первые опытные образцы «умных» протезов с обратной связью (эмуляцией осязательных ощущений), которые позволяют человеку чувствовать то, что «ощущает» протез. В 2010-х годах созданы и отдельные от человека устройства, управляемые только через мысленный интерфейс (иногда с инвазивными контактами, но чаще это похоже на головной обруч с сухим электродом), - компьютерные игры и тренажеры, манипуляторы, транспорт и пр.
ЭЛЕКТРОНИКА
Перейден петафлопсный барьер
В 2008 году новый суперкомпьютер в Лос-Аламосе (США) заработал со скоростью более квадриллиона (тысяча триллионов) операций в секунду. Следующий барьер, эксафлопсный (квинтиллион операций в секунду) будет достигнут в ближайшие годы. Системы с такой невероятной скоростью необходимы в первую очередь для высокопроизводительных вычислений - обработки данных научных экспериментов, климатического моделирования, финансовых операций и т. д.
Фото: Alamy, SPL, Newscom / Legion Media, SPL / Legion Media (X2), Photo courtesy of North Carolina State University, Reuters / Pix- Stream, Александр Кряжев / РИА Новости, Reuters / Pix-Stream, Michael Hoch, Maximilien Brice / © 2008 CERN, for the benefit of the CMS Collaboration, AP / East News
В 21 веке человеком создается много новых и удивительных изобретений, чему способствует стремительный научно-технический прогресс. Часть устройств уже используется в практических целях для разрешения конкретных проблем, стоящих перед современным обществом, в то время как другая еще только дорабатывается и доводится до ума. Как бы там ни было, уже сейчас эти приспособления будущего захватывают дух!
Несмотря на то, что в ближайшие годы ни один землянин еще не сможет приобрести в магазине техники гаджет, позволяющий силой мысли отдавать команды различным приборам в доме, все же сама идея об этом постепенно переходит из разряда мифов в разряд действительности. В 1998 году такой прибор уже был опробован – с его помощью у парализованных инвалидов получилось успешно регулировать освещение. Позже, в 2008 году, специалисты из японского университета Тохаеси, трудившиеся под руководством профессора фундаментальных технических наук Джуничи Ушибы, смогли изобрести устройство, благодаря которому люди с ограниченными возможностями здоровья смогли отправлять элементарные команды герою компьютерной игры.
Сегодня разработчики продолжают корпеть над приборами, способными различать и верно интерпретировать человеческие мысли. Впоследствии подобное достижение можно будет интегрировать и в развлекательные игры, и в компьютерные интерфейсы, и в адаптационные приложения на смартфонах для тех, у кого имеются проблемы с речью. Пока все это лишь проекты. Ученым еще не удалось связать устройство по данным электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с каким-либо другим электронным приспособлением, успешно перевести его на другие языки и научить разбирать не только цифры и односложные слова, но и более глубокие мысли.
Облака в домах: невозможное возможно
Одно из самых удивительных открытий 21 века сделал нидерландский 40-летний художник-экспериментатор Бернднаут Смилде. Достижение этого жителя Амстердама заключается не столько в том, что он научился создавать в помещениях скопления водяного пара путем продолжительного поддержания температуры воздуха и влажности в комнатах на определенном и неизменном уровне, сколько в том, что начал запечатлевать это на фотопленку.
Снимки художника выглядят поистине завораживающе! Вот только тепло, необходимое для конденсации рассеянных частиц, и холод, удерживающий водяной пар и формирующий его в собственно облако, требуют многочасового установления, в то время как рассеивание «тучки» происходит за несколько секунд – словно ее в помещении никогда и не было.
Важно! На первый взгляд может показаться, будто никакой ощутимой пользы подобное открытие не несет. На самом же деле оно двигает вперед культуру и искусство, без которых также не мыслится человечество, и в руках талантливого Бернднаута поднимает важную тему о непостоянстве состояний жизни.
Микросенсор для мониторинга рта
А вот сотрудники Национального университета Тайваня порадовали мир удивительной технологией, нужной многим жителям планеты в повседневной жизни. В 21 веке нельзя представить себе человека, который бы не осознавал, как важно поддерживать собственное тело в спортивной форме во избежание проявления различных болезней. Однако многие жалуются на то, что им не хватает силы воли для следования диетам и ограничения себя в потребляемой пище. Именно поэтому специалисты решили создать микродатчик для наблюдения за оральной деятельностью.
Миниатюрный гаджет, состоящий из акселерометра (элемента, позволяющего определять угол наклона относительно земной поверхности и пространственное положение объекта) и приспособления для передачи собранных сведений по беспроводному соединению, может крепиться и к внешней стороне коренного зуба, и встраиваться в зуб искусственный. Сенсор призван помочь медикам отслеживать режимы питания своих пациентов, исходя из реальных данных. В будущем разработчики планируют сделать его более информативным, а также полезным не только для диетологов и тех, кто желает похудеть. Предполагается, что скоро гаджет научится собирать и анализировать информацию о скрежетании зубами, а также уровне стресса и работоспособности человека.
Исчезающий небоскреб
В 2013 году южнокорейская Башня Бесконечности вошла в топ-лист 25 самых значительных изобретений по мнению американского еженедельного издания «Time». В чем же заключается ее особенность? Время от времени это здание будет становиться практически невидимым, что может вызывать ощущение какой-то фантастичности происходящего. Сооружение высотой в 450 м. пока окажется первым и единственным в своем роде, однако отличит от остальных его вовсе не размер, а возможность растворяться прямо на глазах зрителей по мановению волшебной палочки, или, если быть точнее, по команде менеджера. Это будет осуществляться благодаря высокотехнологичной фасадной системе, построенной с использованием светодиодов. При включении они начнут не светиться, а транслировать все, что происходит за конструкцией. Благодаря бесшовной панораме Башня Бесконечности, словно примерившая на себя огромный «камуфляж», пропадет из виду.
Сегодня строительство этого проекта все еще ведется, однако власти Южной Кореи уже объяснили, почему они пожелали воплотить такую амбициозную задумку в жизнь. Уж очень им хотелось продемонстрировать миру свои инновационные технологии и, в частности, достижения в архитектурной сфере. Известно, что по завершении работ (дата еще не была названа точно) этой исполинской «красавице» будет отведена роль столичного центра развлечений и досуга, а сама она войдет в список 6 самых высоких башен.
Таблетка с фотосъемкой
Следующее удивительное открытие и изобретение 21 века, качественно расширяющее горизонты человеческой мысли и деятельности, неразрывно связано с недавно возникшим понятием «капсульной эндоскопии». Этот термин обозначает процесс диагностирования состояния здоровья пациента путем введения в его организм специальной таблетки, оснащенной миниатюрной камерой. Такое приспособление проходит через желудочно-кишечный тракт и выходит наружу, успевая сделать десятки тысяч изображений (до 18 фотокарточек в секунду) и даже заснять участки тонкой кишки, что было невозможно при традиционной эндоскопии. Способ не вызывает у человека дискомфорта и боли в отличие от практики введения через естественные отверстия тела оптических приборов. Умный гаджет, названный «Pillcam», был разработан английскими учеными. Он отличается поражающими воображение размерами – всего:
- 11 мм. в ширину;
- 26 мм. в длину;
- 4 г. веса.
Медики Великобритании уже успели опробовать удивительное изобретение в стенах своих кабинетов и остались довольны результатами. Стоит заметить, что проведение процедуры с использованием «Pillcam» будет не бесплатным – за комфортную диагностику и отсутствие неприятных ощущений пациентам понадобится выложить 500 фунтов (около 40000 рублей). Такую цену и создатели, и врачи считают оправданной, учитывая тот факт, что уникальные микроскопические устройства являются одноразовыми и выбрасываются сразу же после применения.
1. Машины с водородным двигателем
С тех пор, как люди изобрели машины, трудно представить нашу жизнь без них. Как бы абсурдно это не звучало, но к середине 21-го века, двигатели внутреннего сгорания устареют в использовании также, как в своё время устарел паровоз. Совсем скоро появятся электромобили и гибридные автомобили. Благодаря таким автомобилям значительно снизится количество вредных выхлопов и расход топлива.
2. Автоматизация
К концу 21-го века ваш дом, машина, холодильник и т.д. будет управляться автоматически. Планируется автоматизировать крупные заводы и фабрики, а также всю авиацию. Города будут управляться с помощью центрального компьютера, который будут контролировать абсолютно всю работу, от полива цветов в парке до движения автомобилей.
3. Антигравитация
Да, это звучит нереально, но в ближайшие 70 лет планируется изобретение магнита, который будет иметь только один полюс. Технически это будет противодействие земному притяжению, а не наоборот. Как только это станет возможным, можно навсегда забыть о колёсах. Вам достаточно будет лишь фиксировать необходимое направление и ваш автомобиль будет двигаться благодаря магнетическим силам Земли.
4. Клонирование человека
Клонирование уже стало возможным в двадцатом веке, итак, осталось его усовершенствовать. Если мы смогли клонировать овечку, сможем клонировать и человека. Конечно, глупо было бы это делать просто для развлечения, а вот например, если речь идёт о пересадке органов, или утрате какого-нибудь члена тела, тогда изобретение очень даже полезное.
5. Нанотехнологии
Звучит, как из романов писателей-фантастов. Но это технология будущего. С помощью нанотехнологий, этих микроскопических механизмов мы сможем управлять молекулами ДНК, атомами, различными микропроцессорами и т.д Единственный вопрос состоит в том, что если мы на столько увлечемся нанотехнологиями, что сможем управлять природными процессами, не обратиться ли это против нас?
6. Искусственный интеллект
Одно дело, создать робота, который будет за вас всё делать, другое – заставить его думать и соображать в разных ситуациях. С помощью искусственного интеллекта можно будет заставить вашего робота учиться, планировать, принимать решения, сравнивать и даже мыслить абстрактно. Конечно, человеческий мозг он не превзойдёт и будет руководствоваться лишь запрограммированной широтой интеллекта, но это будет огромный прорыв в науке.
7. Свободная энергия
Одним из самых полезных изобретений на сегодняшний день, является возможность получать энергию из альтернативных источников, таких как нефть, природный газ, уголь, солнце и т.д. Правда, она будет добываться сразу из нескольких источников и совсем другим способом. Гео-тепловая, воздушная, биомассовая, ядерная энергия и энергия «чистого» угля станут частью переработки. Появятся такие технологии, как плавка и энергия нулевых колебаний, которые позволят использовать неиссякаемые источники энергии, без загрязнения окружающей среды.
8. Телепортация
Создание самолётов, в своё время, совершило целую революцию в скорости передвижения и дало возможность людям передвигаться из одного места в другое за считанные минуты. Технологии развиваются и усовершенствуются и, вскоре, люди смогут добираться из Лондона в Токио на футбольный матч всего за 10 секунд. Таким образом, можно целый день гулять по миру, а вечером вернуться домой.
9. Генная инженерия
Трудно представить, что мы уже стоим на пороге разгадки кода ДНК человека. К концу века, родители смогут узнавать пол, умственные способности и даже внешние данные своего будущего ребёнка. Появиться возможность убирать опасные генетические дефекты, которые унаследовал человек. Эта способность модифицировать эмбрион будет касаться не только людей но и животных.
10. Роботы
Сегодня автоматические системы или так называемые роботы окружают нас повсюду. К концу 21-го века планируется построить таких роботов, которые будут запрограммированы на выполнение любой хозяйственной работы, в том числе и выгуливать собаку и следить за домом, когда вы на работе. Планируется использование роботов в военных целях, например для расчистки минного поля.
В первые два десятилетия 21-го века наука обогатилась целым рядом открытий, которые в перспективе могут значительно повлиять на качество жизни каждого человека. Чего стоит только получение стволовых клеток из кожи взрослого человека, дающее возможность выращивать нужные органы без использования эмбриональных клеток!
Фундаментальное открытие гравитационных волн дает человечеству надежду на путешествия между звездами, а из нового материала графен совсем скоро будут производить сверхъемкие аккумуляторы. Впрочем, обо всем по порядку: в нижеприведенном рейтинге мы постарались систематизировать важнейшие научные открытия 21 века по степени их значимости для человечества.
ТОП-10 самых значительных научных открытий XXI века
10. БИОНИКА. Сконструированы биопротезы, управляемые силой мысли
Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик.
Одноразовый стакан легко раздавить при чрезмерном усилии, но ученые добились того, что силу сжатия пальцев можно варьировать. Управляющие сигналы для этого снимаются с грудных мышц тела.
Другая компания «Bebionic» в 2016 г. изготовила для инвалида Найджела Экленда бионический протез руки, которым не только можно управлять силой мысли. Вдобавок к этому изделие оснащено датчиками чувствительности, подключенными к нервным окончания культи. Таким образом, достигается обратная связь, чтобы пациент мог чувствовать прикосновения и тепло. Пока биопротезы являются достаточно дорогими, однако благодаря развитию 3D-печати уже в ближайшее время прогнозируется их более широкая доступность.
9. БИОТЕХНОЛОГИИ. Создана первая в мире синтетическая бактериальная клетка
В 2010 г. группа ученых под руководством Крейга Вентера добилась прорыва в амбициозном проекте по созданию ни много, ни мало – новой жизни. Биологи взяли геном бактерии Mycoplasma genitalium и систематически, один за другим, удаляли из него гены, чтобы определить минимальный набор, необходимый для жизни. Оказалось, что он должен включать 382 гена, составляющих, как бы основу жизни. После этого ученые уже «с нуля» составили искусственный геном, который пересадили в клетку бактерии Mycoplasma capricolum, из которой предварительно были удалены собственные комплексы ДНК.
Искусственная клетка, которая даже получила собственное имя – Синтия, оказалась жизнеспособной и начала активно делиться.
Данный успех открывает перед биотехнологами широчайшие возможности по созданию гораздо более сложных организмов с заданными параметрами. Уже сейчас конструируются искусственные клетки, которые смогут производить вакцины и даже топливо для автомобилей, а в перспективе биологи надеются создать бактерию, которая бы поглощала углекислый газ. Такой микроорганизм мог бы помочь в ликвидации парникового эффекта на Земле, а также в терраформировании Марса и Венеры.
Так выглядит первая в мире размножившаяся искусственная клетка Синтия под электронным микроскопом
8. АСТРОФИЗИКА. Обнаружены планета Эрида и вода на Марсе
К крупнейшим открытиям 21 века можно отнести сразу две «космические» находки. В 2005 г. группой американских астрономов из обсерватории «Джемини», Йельского и Калифорнийского университетов было открыто небесное тело, движущееся за орбитой Плутона. Дальнейшие исследования показали, что малая планета, получившая название Эрида, по размерам лишь немного уступает Плутону. В 2006 г. это небесное тело сфотографировал орбитальный телескоп «Хаббл», обнаружив вращающийся вокруг него довольно крупный спутник, получивший название Дисномия. Предполагается, что по физическим характеристикам Эрида похожа на Плутон, а ее поверхность, скорее всего, покрыта ярко-белым льдом, поскольку альбедо (отражающая способность) планетоида уступает только спутнику Сатурна Энцеладу.
Вторым крупнейшим открытием 21 века в исследовании Солнечной системы является обнаружение воды на Марсе. Еще в 2002 г. орбитальный аппарат «Одиссей» обнаружил признаки наличия под поверхностью планеты водяного льда. В 2005 г. европейский аппарат «Марс-Экспресс» заснял кратеры с явственными следами водяных потоков, а окончательно развеял сомнения американский зонд «Феникс». В 2008 г. он сел в окрестностях Северного полюса и в одном из экспериментов – успешно выделил воду из марсианского грунта. Гарантированное наличие влаги на Красной планете снимает главное ограничение для ее колонизации. Америка планирует запустить пилотируемую миссию на Марс уже в 2030-х годах, идет разработка ядерного двигателя для этой цели и в России.
7. НЕЙРОЛОГИЯ. Впервые записаны и перезаписаны воспоминания в мозг
В 2014 г. исследователям из Массачусетского университета удалось внедрить в память подопытных мышей ложные воспоминания. Им в голову были вживлены оптоволоконные провода, присоединенные к участкам мозга, ответственным за формирование памяти. По ним ученые подавали лазерные сигналы, которые воздействовали на определенные участки нейронов. В результате удалось добиться как стирания некоторых воспоминаний мышей, так и формирования ложных. Например, грызуны забывали, что в определенном участке клетки у них когда-то были приятные встречи с самками и больше не стремились туда. В то же время, ученым удалось создать новые воспоминания о том, что «опасный» отсек клетки, на самом деле привлекателен и мыши старались оказаться именно там.
На первый взгляд, эти результаты выглядят детской игрой, да еще и с сомнительным этическим подтекстом. Между тем, нейрофизиологам удалось главное – найти участки мозга, отвечающие за память (гиппокамп и префронтальная кора) и создать, пусть пока примитивные, методы воздействия на них. Это дает широкие перспективы для совершенствования путей воздействия на мозг, а в будущем позволит лечить фобии и душевные расстройства. Не исключено, что уже в обозримом будущем удастся создать приборы для пакетной закачки данных в человеческий мозг для быстрого обучения наукам, требующим запоминания большого количества данных, например, можно будет в кратчайшие сроки овладеть иностранным языком.
6. ФИЗИКА. Обнаружен бозон Хиггса или «частица Бога»
В июле 2012 г. произошло открытие, ради которого были потрачены 6 млрд. долларов, вложенные в постройку Большого адронного коллайдера (CERN) близ Женевы. Ученые обнаружили т.н. «частицу Бога», существование которой было предсказано еще в 60-х годах британским физиком Питером Хиггсом. В честь него она и была названа. Благодаря экспериментальному доказательству существования бозона Хиггса фундаментальная физика получила последнее недостающее звено для построения пренормируемой квантовой теории поля. Данная теория является продолжением классической квантовой механики, однако качественно меняет взгляд на картину микромира и Вселенной в целом.
Практическое значение открытия бозона Хиггса заключается в том, что ученым открываются перспективы разработки антигравитации и разработки двигателей, которым не требуется энергия для работы.
Для этого нужно «всего ничего» - научиться убирать т.н. хиггсовское поле, которое связывает элементарные частицы, не давая им разлетаться. В этом случае масса объекта с нейтрализованным полем будет равна нулю, а значит - он перестанет принимать участие в гравитационном взаимодействии. Разумеется, такие открытия – вопрос весьма отдаленного будущего.
5. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Создан сверхпрочный материал графен
Графен – это уникальный по прочности и многим другим свойствам материал, который был впервые получен русскими физиками (работающими в Британии) Константином Новоселовым и Андреем Геймом в 2004 г. Через 6 лет ученых наградили за это Нобелевской премией, а в наши дни графен активно исследуется и уже применяется в некоторых изделиях . Необычность материала заключается сразу в нескольких его особенностях. Во-первых – это второй по прочности (после карбина) из известных ныне материалов. Во-вторых, графен – великолепный проводник, с помощью которого можно достигать уникальные электронные эффекты. В-третьих, материал обладает высочайшими показателями теплопроводности, что опять же – позволяет использовать его в полупроводниковой электронике без опасений ее перегрева.
Особые надежды на графен возлагаются в плане его применения в сверхъемких аккумуляторах, которых так не хватает электромобилям.
В 2017 г. компания «Samsung» представила один из первых АКБ на основе графена с емкостью на 45% выше, чем у его литий-ионного аналога сопоставимой величины. Но самое главное – новый аккумулятор заряжается и отдает заряд в 5 раз быстрее обычного. Примечательно, что речь идет не о полностью графеновом, а о гибридном АКБ, где инновационный материал используется как вспомогательный. Если же, точнее – когда разработчики создадут полностью графеновую батарею, это станет настоящей революцией в энергетике. Главной проблемой в широком использовании графена является дороговизна его получения и недостатки в технологиях, которые пока не позволяют получить абсолютно однородный материал. Однако уже сейчас число заявок на патенты с использованием графена зашкалило за 50 тыс., поэтому нет сомнения, что уже в обозримом будущем необычный материал заметно повлияет на качество жизни людей.
4. БИОЛОГИЯ. Получены стволовые клетки не из эмбрионов, а из зрелых тканей
В 2012 г. нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор в среде биотехнологов, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы. Для этого ученые ввели в клетки соединительной ткани мыши всего 4 гена и в результате фибропласты превратились в незрелые стволовые клетки, обладающие всеми свойствами эмбриональных. Из подобного материала можно вырастить любой орган – от печени до сердца.
Таким образом, исследователи не только теоретически, но и практически доказали обратимость специализации клеток, что невозможно переоценить.
До недавних пор считалось, что стволовые клетки можно получить только из эмбрионов или пуповинной крови. Первое – сомнительно с этической точки зрения, а второе – вынуждало людей (в основном богатых) делать банк стволовых клеток сразу после рождения ребенка, чтобы в будущем он мог использовать его для лечения. Открытие физиологов сняло данные ограничения и теперь каждому человеку (как минимум, теоретически) доступно лечение стволовыми клетками и клонирование органов, содержащих «родную» ДНК организма.
3. АСТРОФИЗИКА. Доказано существование гравитационных волн
Открытие гравитационных волн считается величайшим научным достижением 2016 года, а возможно и всего второго десятилетия XXI века. В 2017 году их первооткрывателям - Райнеру Вайссу, Бэрри Бэришу и Кипу Торну была присуждена нобелевская премия по физике. С помощью двух интероферометрических обсерваторий LIGO и VIRGO, расположенных в США и Италии, ученым удалось зафиксировать гравитационные волны, образовавшиеся в результате слияния двух черных дыр на расстоянии в 1,3 млрд. световых лет от Солнца.
Тем самым исследователи экспериментально подтвердили достоверность Общей теории относительности Эйнштейна, предсказавшей наличие гравитационных волн еще в начале ХХ века (на уровне теории).
Впоследствии LIGO и VIRGO зафиксировали еще два гравитационных всплеска от столкновения нейтронных звезд. Выдающаяся ценность открытия заключается в подтверждении искривления пространства-времени под воздействием массивных объектов. Это означает, что тысячи раз описанные фантастами путешествия звездолетов сквозь «нуль-пространство» и «гиперпереходы» вполне возможны, хоть и являются перспективой далекого будущего. Вероятно, неслучайно, один из первооткрывателей гравитационных волн – Кип Торн, по итогам своих исследований выпустил книгу, «Интерстеллар. Наука за кадром», название которой перекликается со знаменитым фильмом.
Примерно так по Эйнштейну выглядит пространство-время в окрестностях Солнца, искривляющееся под воздействием массивной звезды. Теперь данная картина доказана экспериментально
2. ФИЗИКА. Проведены успешные опыты по дальней квантовой телепортации
Под квантовой телепортацией понимается не перемещение физических объектов, а передача информации о состоянии элементарной частицы или атома. Важнейшим моментом здесь является расстояние – вплоть до начала XXI века подобную связь удавалось обеспечить только на уровне микромира. Прорывным стал 2009 г., когда ученым из Мерилендского университета удалось передать квантовое состояние иона иттербия на 1 метр. Затем инициативу в данном направлении исследований прочно перехватили китайские ученые.
Сначала им удалось обеспечить квантовую связь на дистанции 120 км, а в 2017 г. – осуществить первую космическую квантовую телепортацию со спутника «Мо-Цзы» на три наземных лаборатории до которых было 1203 км.
Такой научно-технологический скачок позволит уже в ближайшем будущем создавать абсолютно защищенные линии связи, которые даже теоретически не смогут взломать хакеры. В условиях, когда финансовая, деловая и частная жизнь все больше перемещается в Интернет, линии на основе квантовой телепортации обещают стать настоящей панацеей в сфере информационной безопасности. Кроме того, на основе данного способа связи разрабатываются сверхбыстрые компьютеры, которые в перспективе заменят существующие.
1. КИБЕРНЕТИКА. Создан робот с биологическим мозгом
В 2008 г. ученые из Англии создали, пожалуй, первого в мире киборга – полуживого робота с мозгом на основе 300 тыс. крысиных нейронов. Их выделили из эмбриона грызуна, разделили с помощью специального фермента и разместили в питательном растворе на пластине размером 8 см. К полученному квазимозгу ученые присоединили 60 электродов, которые считывают сигналы с нейронов и передают их к электронной схеме. Они же служат для доставки в мозг сигналов. Первый робот с биологическим мозгом получил собственное имя – Гордон, был оснащен платформой для передвижения и ультразвуковым сенсором, сканирующим местность при езде. Сигналы от него идут в мозг, а возникающие там импульсы и обратная связь управляют движением.
Исследователям удалось добиться обучаемости Гордона, поскольку нейроны обладают памятью. Упершись в препятствие всего один раз, робот в 80% случаев уже не ездит по неудачному маршруту. При этом, как заявляют ученые, Гордон не управляется извне, а контролируется исключительно серым веществом, доставшимся от крысы. Таким образом, британцы сделали первый шаг по созданию полноценных киборгов на основе уже не десятков тысяч, а миллиардов нейронов, что, скорее всего, произойдет еще до конца текущего столетия.
Смотрите видео о важнейших научных открытиях XXI века на
Человек - один из самых любопытных и умных живых организмов планеты, поэтому нет ничего удивительного в том, что каждый день, неделю или месяц на свет появляются все новые и новые открытия и изобретения.
Фермент, который мог бы сделать любой тип донорской крови подходящей для любого реципиента.
Когда дело доходит до донорской крови группа O является особенной. Она может быть дана любому, независимо от его собственной группы крови. В отличие от этой группы кровь группы A может подойти только такому же A-реципиенту или пациенту с AB, а группа B может подойти только такому же B-шнику или пациенту с кровью AB. Кроме того, пациенты с кровью группы O могут принять только такую же группу O. Благодаря новому исследованию, однако, скоро может быть возможно дать любому реципиенту независимо от того, какая у него самого группа крови, любую.
Первый череп, напечатанный на 3D-принтере!
До чего дошел прогресс! Видимо, недалек тот час, когда на компьютере для нас будут печатать новые мозги! По крайней мере, первый череп, напечатанный на 3D-принтере, уже носит молодая девушка.
3.Искусственные воспоминания.
Тесное сотрудничество Института мозга Японии (Riken Brain Science Institute) и Массачусетского технологического института Обучения и Памяти (Picower Institute for Learning and Memory) привело к открытию способа создания ложных воспоминаний в мозге мышей. Этот прорыв в медицине значительно расширяет наше понимание человеческой памяти и расширяет горизонты психиатрии в отношении психических расстройств, таких как посттравматическое стрессовое расстройство и депрессии.
Билборд, который производит чистую воду.
Инженерно-технологический университет Перу в сотрудничестве с рекламным агентством Mayo DraftFCB разработал билборд, способный преобразовывать атмосферную влагу в питьевую воду. Недостаток чистой питьевой воды – отдельная проблема для Перу, это изобретение позволит улучшить качество жизни местного населения.
Искусственная поджелудочная железа.
Искусственная поджелудочная железа работает на основе технологии, позволяющей помочь людям с диабетом контролировать уровень глюкозы в крови посредством механизмов, присущих здоровой поджелудочной железе. Первым пациентом, испытавшим на себе этот прибор, стал четырехлетний австралиец Ксавье Хеймс, страдающий от диабета 1 типа.
Recorder Pen: ручка, превращающая рукописный текст в печатный.
Корейские дизайнеры разработали уникальный гаджет – ручку, способную распознавать рукописный текст и декодировать его в печатный. При передаче через Bluetooth на компьютер или смартфон, написанное декодируется и сохраняется в текстовом файле. В наше время большинству людей чаще приходится набирать текст на клавиатуре, чем писать от руки. В результате серьезно снижается грамотность письма и ухудшается почерк. Это становится серьезной проблемой для современных школьников и студентов.
SkyTran: новый вид транспорта.
Новый вид общественного транспорта в настоящее время разрабатывается NASA и SkyTran. Это совершенно революционное транспортное средство, которое представляет собой летающую кабину, подвешенную на рельсах. SkyTran, к тому же и экологически дружественный вид транспорта, который впервые появится в Тель-Авиве.
Летающий скейтборд.
Поклонники культового фильма «Назад в будущее» были страшно разочарованы, когда оказалось, что мегапопулярная реклама парящего скейта HUVrTech – не более чем ловкий розыгрыш. Но калифорнийский изобретатель Грег Хендерсон создал реальный прототип фантастического устройства.
Устройство против сутулости.
Lumo Lift – умный гаджет, похожий на чип, который крепится на одежду (его можно спрятать под ворот сорочки или, при желании, использовать как стильный аксессуар), анализирует положение шеи и позвоночника и вибрирует, если вам пора расправить плечи.
«Умное» кольцо.
Даже украшения теперь становятся электронными, как это кольцо Ringly, разработанное одним из бывших дизайнеров eBay. Оно подключается к смартфону по Bluetooth и начинает вибрировать и светиться при поступлении вызовов и сообщений. 100-процентно женский гаджет был встречен на ура: первую тысячу колец раскупили за 24 часа.
