Технический прогресс всегда движется только вперед. Лучшие умы человечества работают над очередными технологиями будущего, которые полностью изменят нашу жизнь.

Это вряд ли произойдет в мгновение ока, но некоторые из уже существующих технологий выглядят так, словно сошли со страниц научно-фантастического романа. Как насчет роботов, способных читать мысли? Или искусственного интеллекта, способного в буквально смысле писать картины? Мы отобрали два десятка самых многообещающих технологий ближайшего будущего, которые вот-вот войдут в нашу жизнь.

1. Песочные батареи

Как ни странно, многие из технологий будущего на проверку оказываются довольно простыми, но невероятно эффективными по своей сути. Одну из них создали финские инженеры, которые нашли способ превратить обыкновенный песок в огромную батарею. Исследователи засыпали 100 тонн песка в стальной контейнер размером 4х7 метров, а затем нагрели с помощью энергии ветра и солнца. Полученное тепло в итоге можно распределить при помощи местных энергетических компаний для отопления зданий в близлежащих районах. Таким образом, энергия может сохраняться в течение длительного времени.

Это происходит благодаря концепции, известной как резистивный нагрев, когда материал нагревается за счет трения электрических токов. Песок и любые другие не суперпроводники нагреваются под действием проходящего через них электричества, вырабатывая тепло, которое может быть использовано для получения энергии.

2. Подводные перчатки

Множество технологических разработок появилось после попыток скопировать те или иные атрибуты животных, и продукт под названием «octa gloves» не является исключением. Исследователи из Virginia Tech создали подводные перчатки, которые имитируют присоски на щупальцах осьминога, активируя прикрепление к объектам с помощью легкого давления. Благодаря использованию присосок в сочетании с массивом микросенсоров перчатки способны затягиваться и ослабевать для захвата объектов под водой без приложения большой силы. Области применения такой разработки очевидны: перчатки пригодятся дайверам-спасателям, подводным археологам, инженерам-строителям мостов и так далее.

3. Ксенотрансплантация

Пересадка сердца свиньи человеку может показаться не самой здравой идеей, однако это одна из новейших медицинских процедур, в которой наблюдается быстрый прогресс. Ксенотрансплантация — процедура пересадки, внедрения или введения человеку клеток, тканей или органов из животного источника, и она способна произвести настоящую революцию в хирургии.

Что касается пересадки свиного сердца человеку, то к настоящему моменту такая операция успешно произведена дважды. Однако один из пациентов прожил всего несколько месяцев, а второй все еще находится под наблюдением. При таких операциях сердце не может быть мгновенно помещено в человеческое тело, сначала необходимо провести редактирование генов: некоторые гены должны быть удалены из сердца, а человеческие — добавлены, в основном это касается иммунной защиты и генов, предотвращающих чрезмерный рост сердечной ткани.

В данный момент такие операции довольно рискованны, а соглашаются на них только те люди, для которых это остается последним шансом. Однако в ближайшем будущем мы сможем увидеть, как ксенотрансплантации будет проводиться регулярно, предоставляя сердца или ткани животных нуждающимся в них людям.

4. Создание картин и иллюстраций с помощью ИИ

Кто бы мог подумать, что первыми, кто рискует потерять работу из-за развития искусственного интеллекта, станут не водители, курьеры или заправщики, а художники-иллюстраторы! Исследователи из компании OpenAI создали программное обеспечение, которое способно создавать изображения из одних только словесных подсказок. Вы вводите что-нибудь вроде «курица, танцующая на сковороде под дождем», и получаете сразу несколько оригинальных изображений, соответствующих этому описанию. Можно даже выбрать, в каком стиле будет выполнен запрос. Например, в стиле мультсериала «Симпсоны» или компьютерной игры GTA. Технология, известная как Dall-E, является уже второй итерацией, и команда, стоящая за ней, планирует продолжить ее дальнейшее развитие. В будущем мы увидим, как эта технология будет использоваться для создания художественных выставок, получения быстрых оригинальных иллюстраций и, конечно, для создания мемов.

5. Роботы, читающие мозг

Технологии считывания информации с мозга совершенствуются с пугающей скоростью. Одно из самых интересных и практичных применений, опробованных на сегодняшний день, принадлежит исследователям из Швейцарского федерального технологического института Лозанны. Благодаря алгоритму машинного обучения, роботизированной руке и интерфейсу «мозг-компьютер» исследователям удалось создать средство, позволяющее пациентам с тетраплегией (то есть тем, кто не может двигать верхней или нижней частью тела) взаимодействовать с окружающим миром.

В ходе испытаний роботизированная рука выполняла простые задачи вроде передвижения вокруг препятствия. Затем алгоритм интерпретировал сигналы мозга с помощью ЭЭГ-шапочки и автоматически определял, когда рука совершала движение, которое мозг считал неправильным, например, двигалась слишком близко к препятствию или слишком быстро. В дальнейшем этот алгоритм сможет адаптироваться к предпочтениям человека и сигналам мозга, что, в свою очередь, поможет создать инвалидные коляски, управляемые мозгом, или машины помощи для пациентов с тетраплегией.

6. Кости, напечатанные на 3Д-принтере

Трехмерная печать находит все более широкое применение: от производства сувениров и дешевого строительства домов до создания прочной брони и искусственных костей. Компания Ossiform специализируется на медицинской 3D-печати, создавая индивидуальные заменители различных костей из трикальцийфосфата — материала, максимально приближенного к настоящей человеческой костной ткани. Использовать эти 3D-печатные кости достаточно просто. В больнице делается МРТ, которая затем отправляется в Ossiform, где создается 3D-модель необходимого пациенту имплантата. Хирург принимает дизайн, а затем, когда он напечатан, его можно вживить пациенту при помощи операции по имплантации. Особенность таких напечатанных костей заключается в том, что благодаря использованию трикальцийфосфата организм будет постепенно перестраивать имплантаты в васкуляризированную кость. А значит, они позволяют полностью восстановить функции кости, которую заменяют. Для достижения наилучшей интеграции имплантаты имеют пористую структуру и большие каналы для клеток.

7. Реалистичные голограммы

Голограммы уже много лет заполняют научно-фантастические книги и фильмы. Они давно существуют и в реальности, но их по-прежнему трудно реализовать, особенно в больших масштабах. Однако потенциальная технология, которая может изменить ситуацию, уже существует — holobricks. Голобрики, разработанные исследователями из Кембриджского университета и Disney Research, представляют собой способ объединения нескольких голограмм для получения большого бесшовного 3D-изображения. Проблема большинства голограмм в настоящее время заключается в том, что для их создания требуется большое количество данных, особенно в крупном масштабе. Для создания 2D-изображения на обычном HD-дисплее необходимо около 3 Гб в секунду. Голограмма аналогичного размера и разрешения будет занимать около 3 Тб в секунду, что является огромным объемом данных.

Для борьбы с этим голобрики будут предоставлять отдельные участки одного большого голографического изображения, что значительно сократит объем необходимых данных. В конечном итоге это может привести к использованию голограмм в повседневных потребительских развлечениях, таких как фильмы, игры и цифровые дисплеи.

8. Одежда, которая может слышать

Технологии за последние годы шагнули далеко вперед, добавив новые функции к аксессуарам и одежде, которые мы носим каждый день. Одним из перспективных направлений является наделение одежды ушами или по крайней мере аналогичными возможностями. Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) создали ткань, способную распознавать сердцебиение, хлопки ладоней и даже едва-едва различимые звуки. Команда предложила использовать эту ткань в носимых технологиях для слепых, в зданиях для обнаружения трещин или деформаций и даже в рыболовных сетях для обнаружения звуков, издаваемых рыбой. Пока что используемый материал толстый и находится в стадии разработки, но ученые надеются, что в ближайшие несколько лет его можно будет использовать в потребительских целях.

9. Искусственно созданные молочные продукты

Вы наверняка слышали об искусственном мясе, но как насчет других продуктов питания животного происхождения? Растущее число биотехнологических компаний по всему миру исследуют молочные продукты, созданные в лаборатории, включая молоко, мороженое, сыр, а также яйца.

Молочная промышленность, мягко говоря, не является экологически чистой. На нее приходится 4 % мировых выбросов углекислого газа — то есть больше, чем на авиа- и морские перевозки, вместе взятые, а спрос на экологически чистые продукты, которые можно наливать в чайные чашки и миски с хлопьями, растет. По сравнению с мясом молоко не так уж сложно создать в лаборатории. Вместо того чтобы выращивать его из стволовых клеток, большинство исследователей пытаются произвести его в процессе ферментации, стремясь получить молочные белки — сыворотку и казеин. Некоторые продукты уже продаются на рынке США такими компаниями, как Perfect Day. Работа ведется над воспроизведением вкуса и питательных свойств обычного коровьего молока. Кроме того, исследователи работают над получением в лаборатории моцареллы, которая идеально тает на пицце, а также других сыров и мороженного.

Искусственно созданные молочные продукты — Фото: perfectday.com

10. Самолеты на водородном топливе

Высокие выбросы углекислого газа — большая проблема, когда речь идет о коммерческих полетах, но здесь давно есть потенциальное решение, которое получило огромное финансирование. Fly Zero обнародовал планы по созданию самолета, работающего на водороде. Проект осуществляется под руководством Института аэрокосмических технологий совместно с правительством Великобритании. Уже разработана концепция среднеразмерного самолета, полностью работающего на жидком водороде. Он сможет без остановок перевезти примерно 280 пассажиров через полмира. Если технология будет реализована, это может означать беспосадочный полет между Лондоном и Нью-Йорком с нулевым уровнем выбросов углерода или полет из Лондона в Новую Зеландию с одной промежуточной посадкой и таким же нулевым объемом вредных выбросов.

11. Цифровые двойники, отслеживающие состояние вашего здоровья

В сериале Star Trek человек мог зайти в медблок и пройти цифровое сканирование всего тела на наличие признаков заболеваний и травм. В реальной жизни, по мнению ребят из компании Q Bio, такая диагностика одновременно могла бы помочь улучшить общее здоровье людей, а также снизить нагрузку на врачей и прочий медицинский персонал.

Компания создала сканер, который примерно за час измеряет сотни биомаркеров — от уровня гормонов и жира, накапливающегося в печени, до маркеров воспаления и любого вида рака. Компания намерена использовать эти данные для создания трехмерного цифрового аватара тела пациента — так называемого цифрового двойника, который можно будет отслеживать в течение долгого времени и обновлять с каждым новым сканированием.

Генеральный директор Q Bio Джефф Кадиц надеется, что это приведет к новой эре профилактической персонализированной медицины, в которой огромные объемы собранных данных не только помогут врачам определить приоритетность пациентов, нуждающихся в срочном осмотре, но и разработать более сложные способы диагностики заболеваний.

Рекомендуем почитать:

12. Прямой захват воздуха

Деревья — это по-прежнему лучшее, что можно сделать для снижения уровня CO₂ в атмосфере. Все благодаря процессу фотосинтеза. Однако есть новая технология, которая способна выполнять ту же роль, что и деревья, поглощая углекислый газ в больших количествах и занимая при этом меньше места. Она называется прямым захватом воздуха (DAC) и предполагает забор углекислого газа из воздуха и его хранение в глубоких геологических пещерах под землей, а также его использование в сочетании с водородом для производства синтетического топлива.

Эта технология имеет большой потенциал, но сейчас она сопряжена со многими сложностями. И хотя установки прямого захвата воздуха уже существуют и работают, для них требуется огромное количество энергии. Если в будущем энергозатраты удастся снизить, то DAC будет одним из лучших технологических достижений для снижения вредного воздействия на окружающую среду.

13. Экологичные похороны

Многие живут с мыслью об экологии — а как насчет того, чтобы не только жить с этой мыслью, но и умирать? Ведь смерть — по сути последний (и едва ли не самый значительный) выброс углерода, который производит человек. К примеру, кремация — почти 400 кг углекислого газа. Что довольно много для одного человека.

В штате Вашингтон в США вместо кремации умершего можно компостировать. Тело укладывается в камеру с корой, землей, соломой и другими соединениями, которые способствуют естественному разложению. А затем в течение 30 дней тело превращается в почву, которую можно вернуть в сад или лес. Компания Recompose, стоящая за этим процессом, утверждает: это в 8 раз меньше углекислого газа, чем при кремации.

Есть и другие способы, один из которых — использование грибов. В 2019 году покойный актер Люк Перри был похоронен в индивидуальном «грибном костюме», разработанном компанией Coeio. Компания утверждает: этот костюм способствует разложению и нейтрализует токсины, которые выделяются при обычном разложении тела. Большинство альтернативных способов утилизации наших тел после смерти не основаны на новых технологиях; они, скорее, ждут общественного принятия. Но есть и другой пример: щелочной гидролиз, который предполагает разложение тела на химические компоненты в течение 6 часов в камере под давлением. Такой метод разрешен в ряде штатов США и использует меньше выбросов по сравнению с более традиционными методами.

14. Искусственные глаза

В ближайшее время на рынок выйдет целый ряд технологий, позволяющих вернуть людям зрение. В январе 2021 года израильские хирурги имплантировали первую в мире искусственную роговицу слепому 78-летнему мужчине. Когда ему сняли повязки, он сразу же смог читать и узнавать членов семьи. Имплантат также естественным образом срастается с человеческой тканью и не отторгается организмом. Аналогичным образом в 2020 году бельгийские ученые разработали искусственную радужную оболочку глаза, устанавливаемую на «умные» контактные линзы, которые корректируют ряд нарушений зрения.

Ученые даже работают над беспроводными мозговыми имплантатами, которые вообще заменяют глаза. Так, например, исследователи из Университета Монташ в Австралии испытывают систему, при которой пользователи носят очки, оснащенные камерой. Она посылает данные непосредственно на имплантат, который располагается на поверхности мозга и дает рудиментарное чувство зрения.

15. Кирпичи в роли конденсаторов

Исследователи из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, штат Миссури, разработали метод, позволяющий превратить дешевый и широко доступный строительный материал — красный кирпич — в «умный кирпич», способный накапливать энергию подобно батарее. И хотя исследование все еще находится на стадии доказательства концепции, ученые утверждают: стены из таких кирпичей могут хранить значительное количество энергии и перезаряжаться сотни тысяч раз в течение часа. По сути, кирпич становится конденсатором, а точнее суперконденсатором. Для этого на образцы кирпича наносится специальное проводящее покрытие Pedot, которое затем просачивается через пористую структуру обожженных кирпичей, превращая их в элементы для накопления энергии. Оксид железа, придающий кирпичу тот самый красный цвет, способствует накоплению энергии.

17. Смарт-часы, работающие от пота

Говоря о суперконденсаторах, невозможно промолчать о еще одном важном открытии. Инженеры из Университета Глазго разработали новый тип гибкого суперконденсатора, который накапливает энергию, заменяя классический электролит на человеческий пот. Он может быть полностью заряжен всего 20 микролитрами жидкости и достаточно прочен, чтобы выдержать 4000 циклов сгибаний и разгибаний, с которыми он может столкнуться при использовании. Устройство работает за счет покрытия полиэфирной целлюлозной ткани тонким слоем полимера, который выступает в качестве электрода суперконденсатора.

Когда ткань впитывает пот своего владельца, положительные и отрицательные ионы пота взаимодействуют с поверхностью полимера, в результате чего происходит электрохимическая реакция, вырабатывающая энергию. Ну а главное — это очень логично. Умные часы чаще всего используются именно спортсменами или как минимум людьми, которые занимаются спортом время от времени, а где спортивная нагрузка — там и пот. Почему бы не использовать его для питания или зарядки?

По словам одного из создателей, обычные батареи наносят вред окружающей среде, они сложны для безопасной утилизации, а случае с носимыми устройствами дополнительно создается риск попадания токсичной жидкости на кожу, если батарея выйдет из строя. Человеческий пот дает реальную возможность полностью отказаться от токсичных материалов, при этом обеспечивая отличные показатели зарядки и разрядки.

18. Интернет для всех

Кажется, что мы давно не можем жить без Интернета, однако до сих пор им пользуется примерно половина населения Земли. Причин здесь множество, включая экономические и социальные, но главная из них состоит в том, что у людей нет связи — ни мобильной, ни проводной. Google давно пытается решить эту проблему, запуская гелиевые шары для передачи Интернета в труднодоступные районы, а такие компании, как Hiber, перехватывают инициативу. Они применили другой подход, запустив на низкую околоземную орбиту собственную сеть микроспутников размером с коробку из-под обуви, которые при пролете над компьютером или устройством пробуждают модем, подключенный к нему, и передают данные. Спутники совершают 16 оборотов вокруг Земли в день и уже используются такими организациями, как Британская антарктическая служба, для обеспечения доступа в Интернет в самых отдаленных уголках нашей планеты.

Ну и, конечно, не стоит забывать о проекте Starlink от Илона Маска, который призван обеспечить связь по всей планете с помощью множества спутников.

19. Автомобильные батареи с быстрой зарядкой

Быстрая зарядка электромобилей — это ключевой фактор, способствующий их распространению. Пока автомобилисты не смогут полностью зарядить автомобиль за такое же (или хотя бы вдвое-втрое большее) время, за которое можно залить полный бак бензина, о доминировании электрических машин можно не думать.

Как утверждают исследователи из Университета штата Пенн в США, быстрая зарядка литий-ионных батарей может привести к их деградации. Это происходит потому, что поток ионов лития от одного электрода к другому для зарядки устройства и сохранения энергии, готовой к использованию, не происходит гладко при быстрой зарядке при низких температурах. А теперь ученые обнаружили: если батареи нагревать до 60 °C в течение всего 10 минут, а затем быстро охлаждать до температуры окружающей среды, скачки лития не будут возникать — и теплового повреждения удастся избежать.

Разработанная ими конструкция батареи является самонагревающейся, в ней используется тонкая никелевая фольга, создающая электрическую цепь, которая нагревается менее чем за 30 секунд, чтобы нагреть внутреннюю часть батареи. Быстрое охлаждение, которое необходимо после зарядки батареи, осуществляется с помощью системы охлаждения, встроенной в автомобиль. Исследование, опубликованное в журнале Joule, показало: они могут полностью зарядить электромобиль за 10 минут. Это не две минуты, которые потребуются для того, чтобы залить полный бак, но тоже очень неплохо.

20. Искусственные нейроны на кремниевых чипах

Ученые из Университета Бата нашли способ прикреплять искусственные нейроны к кремниевым чипам, имитируя нейроны в нашей нервной системе и копируя их электрические свойства. Они, конечно, пока не могут использоваться для создания искусственного мозга и его пересадки вместо настоящего. Однако разработка может оказаться полезной для использования в медицинских имплантах для лечения таких заболеваний, как сердечная недостаточность и болезнь Альцгеймера.

Каждому из этих искусственных нейронов требуется всего 140 нановатт энергии, что намного меньше, чем потребовалось бы для одного только микропроцессора, который использовался в других попытках создания синтетических нейронов. Для получения такого количества энергии не требуется никакого элемента питания — достаточно будет температуры тела.

Прочитано: 243