Kako znanstveniki naredijo naše življenje svetlejše, daljše in bolj priročno: 10 koristnih znanstvenih odkritij in izumov 21. stoletja
Miscellanea / / September 09, 2021
Napredne tehnologije, o katerih pišejo v uglednih znanstvenih revijah, najdejo uporabo v vsakdanjem življenju - takoj ali po desetletjih. Govorimo o dosežkih znanosti v 21. stoletju, ki so se do nedavnega zdeli kot znanstvena fantastika.
1. Tehnologije 3D tiskanja
Pojavili so se prvi 3D tiskalnikiInfografija: Zgodovina 3D tiskanja že v osemdesetih letih, a šele v 21. stoletju so jih začeli uporabljati povsod. Naprave so postale cenejše, zdaj pa se kot potrošni material za njih ne uporabljajo le plastika, ampak tudi kovine, beton, hrana in celo žive celice.
Največja 3D tiskana stavba je občina Dubaj (ZAE) s površino 641 kvadratnih metrov. m. Nastala je dvonadstropna futuristična stavba z višino 9,5 m Mestna občina Dubaj bo postala največja zgradba s 3D-tiskanjem na svetu iz materiala na osnovi mavca. In v Amsterdamu so s pomočjo 3D tiskalnikov postavili V Amsterdamu se je končno odprl 3D-tiskan most iz nerjavečega jekla Jorisa Laarmana 12-metrska brv iz nerjavečega jekla.
Izraelski znanstveniki so uporabili
Raziskovalci 3D natisnejo srce s človeškim tkivom in žilami 3D tiskalnik za tiskanje umetnega srca. Poskusni organ, velikosti češnje, je bil sestavljen iz hidrogela na osnovi živih celic, ki so tvorile komore in krvne žile. In ustvarilo je francosko podjetje Poietis Francoski start-up razvija edinstveno tehnologijo za 4D lasersko biotiskanje živih tkiv umetna koža s štiridimenzionalno strukturo, ki bo pomagala bolnikom po opeklinah in hudih poškodbah, ter razvila tehnologije za tiskanje drugih tkiv človeškega telesa.V vsakdanjem življenju je prostor tudi za 3D tiskanje. Na primer, lahko naročite običajen 3D tiskalnik za izdelavo plastičnih figuric in delov ali pa kupite napravo za tiskanje hrane, od pice do sladic do gurmanskega dekorja. Globalno bi se moralo 3D -tiskanje hrane zmanjšati 3D tiskanje hrane zmanjšuje izgubo hrane količino odpadne hrane na planetu in Vodnik po 3D tiskani hrani - revolucija v kuhinji? tudi dietni obroki so precej okusni.
2. Dopolnjena resničnost
Pogosto ga zamenjujejo z navidezno resničnostjo, vendar so to popolnoma različne tehnologije. Navidezna resničnost je popolnoma digitalni svet, ki ga lahko vidite skozi posebna očala ali čelado z zasloni za vsako oko. S pomočjo tehnologije razširjene resničnosti se sliki resničnega sveta, na katerega smo vajeni, dodajo digitalni predmeti.
Korenine razširjene resničnosti so v 20. stoletju, a šele pred nekaj leti računalniška moč omogočila, da se tehnologija uvede skoraj povsod - od šol in vrtcev do montažnih linij za avtomobile tovarne. In za to ne potrebujete zapletenih dragih naprav - dovolj je navaden pametni telefon.
Deluje precej preprosto. Kamera pametnega telefona ali drugega pripomočka posname vse okoli sebe, žiroskop ali merilnik pospeška pa spremlja spremembo položaja naprave v vesolju. Nato se na sliko iz kamere naložijo potrebni predmeti - namigi, napisi ali smešni virtualni liki. Premikajo se skupaj s sliko iz fotoaparata in ko pogledate v zaslon, vidite dve resničnosti hkrati - naš objektivni in digitalni.
Razširjena resničnost olajša učenje Povečana resničnost pri poučevanju in učenju jezikov? novi jeziki: na primer pametni telefon lahko prepozna predmete okoli sebe in jih podpiše. Tehnologija pomaga kirurgom Dodatna resničnost: prihodnost medicine izvajati operacije, inženirji pa zbirati Upskill in Boeing s pomočjo strešnega okna znova odkrijeta sklop žičnih kablov zapletene naprave, ki dajejo namige v procesu. Vozniki lahko uživajo v navigaciji z razširjeno resničnostjo, ko je prikazan zemljevid poti Kako razširjena resničnost danes vpliva na avtomobilsko industrijo? čez cesto, oblikovalci - kažejo Porast razširjene resničnosti pri notranjem oblikovanju in razvoju nepremičninodjemalcem novo stanovanje v stanovanju pred prenovo. V restavraciji lahko obiskovalec razmisli, preden jed postreže Kako obogatena resničnost (AR) preoblikuje industrijo prehrambenih storitev ga z vseh strani prav prijetno, ki je še fizično prazen.
3. Popolnoma umetno srce
Delovni prototipi človeških organov obstajajo že dlje časa, vendar so bili bolj pogosto zapleteni stacionarni sistemi, s katerimi je skoraj nemogoče zapustiti bolnišnico. Leta 2021 so znanstveniki in zdravniki lahko prvič razvili in implantirali popolnoma umetno srce.
Nastopila je skupina kirurgov v univerzitetni bolnišnici Duke pod vodstvom Jacoba Schroederja in Carmela Milana Nova generacija umetnega srca pri bolniku pri Dukeu - prva v ZDA uspešna zamenjava organov pri 39-letnem Matthewu Mooru, ki je imel srčno popuščanje. Z vsadkom bo lahko vodil skoraj znano žensko
življenje-življenje obkroženo s sorodniki, vzgoja dveletnega sina, odhod v trgovino in na delo, potovanje.
Edina neprijetnost je, da se umetno srce napaja z zunanjo baterijo, ki zdrži približno 4 ure. Krmilnik za upravljanje naprave je nameščen tudi zunaj človeškega telesa. Zato bo moral bolnik nositi vrečo, ki tehta približno 4 kilograme, in se v bolnišnici redno povezovati z računalnikom za spremljanje stanja naprave.
4. Rakete za večkratno uporabo
SpaceX je razvil rakete, ki jih je mogoče obnoviti in ponovno uporabiti. Ta učinkovita in poceni alternativa raketam za enkratno uporabo lahko zmanjša stroške dostave tovora v orbito.
Prvi ponovni izstrelitev rakete je bil 30. marca 2017. SpaceX poslan Falcon 9: raketa prvega orbitalnega razreda z možnostjo ponovnega letenja v vesolje Falcon 9 je model z devetimi tekočimi motorji Merlin, ki delujejo na petroleju RP-1 in tekočem kisiku. Kasneje se je začelo Falcon Heavy: najmočnejša raketa na svetu Falcon Heavy s tremi spremenjenimi prvimi stopnjami Falcon 9: ena je bila uporabljena kot osrednja enota, dve pa kot stranski ojačevalci.
Celotne rakete ni mogoče imenovati za večkratno uporabo, ampak le njeno prvo od dveh stopenj. Ima sisteme za povratni in navpični pristanek na pristajalni ploščadi ali ploščadi, ki plava v oceanu. Korak zdrži SpaceX -ova najbolj leteča raketa Falcon 9 je po desetih izstrelitvah in pristankih sajast veteran (fotografije) do deset zagonov.
Kasneje se je predstavil Blue Origin, ki ga je ustanovil izvršni direktor Amazona Jeff Bezos Novi pastir svojo enostopenjsko raketo za večkratno uporabo New Shepard. Deluje na vodik in kisik in je namenjen suborbitalnim letom. Novi Shepard je primeren za vesoljski turizem, vendar za razliko od Falcona ne bo mogel dati v orbito umetnih zemeljskih satelitov.
5. Baterije visoke gostote
Nove samostojne naprave potrebujejo veliko energije, da bodo čim dlje brez vtičnice. Hkrati morajo biti baterije kompaktne in varne - na primer ne smejo eksplodirati pri segrevanju ali mehanskih poškodbah.
Ustvarila se je ekipa Pensylvania Technology Center za shranjevanje baterij in energije (BEST) Visokoenergijska Li-Ion baterija je varnejša za električna vozila varna in zmogljiva litij-ionska baterija, ki bo električnim vozilom omogočila prevoz do 1,6 milijona kilometrov. Med preskusi so vanj dobesedno zabili žeblje, ki so povzročili kratek stik. Toda temperatura poškodovane celice se je povečala le za 100 stopinj Celzija - v običajni bateriji pa bi bila razlika 1000 stopinj Celzija.
Preboj so naredili tudi raziskovalci Samsunga: razvili so se Samsung razkriva novo polprevodniško litijevo kovinsko baterijo z gostoto 900 Wh / L Polnovredna litij-kovinska baterija 900 Wh / L. Je 50% kompaktnejši od obstoječih baterij in je zasnovan brez uporabe tekočega elektrolita. Sčasoma se baterija ne razgradi - količina napolnjenega akumulatorja ostane enaka.
6. Bionična roka
Bionične proteze v 21. stoletju lahko skoraj popolnoma nadomestijo naravne okončine. Znanstveniki niso zagotovili le sposobnosti premikanja, kot bi z lastnimi rokami, ampak so celo vrnili sposobnost čutiti - impulzi občutkov se prenašajo neposredno v možgane.
Raziskovalci z univerze Johns Hopkins v ZDA so ustvarili Modularni protetični ud MPL (modularni protetični ud), ki lahko izvaja skoraj vse gibe, ki jih je sposobna človeška roka. Ima več kot 100 senzorjev, pa tudi posebne motorje, ki zagotavljajo običajno moč in okretnost.
Proteza je opremljena s taktilnimi senzorji in omogoča določanje lokacije, temperature in teksture predmetov. Nevronski vmesnik pa zagotavlja intuitiven in naraven nadzor nad umetno roko - samo pomislite na dejanje, ki ga bo izvedlo.
7. Grafen
Obstoj prvega znanega resnično dvodimenzionalnega kristala (s kristalno rešetko debelino enega atoma) v Leta 2004 sta bila prvič eksperimentalno potrjena znanstvenika Andrei Geim in Konstantin Novoselov, leta 2010 pa sta prejela Nobelova nagrada za fiziko 2010Nobelova nagrada za fiziko.
V bistvu je grafen en atom atom debelega grafita (kristaliziran ogljik). Zaradi nestabilnosti ga dolgo ni bilo mogoče dobiti. Rabljena igra in Novoselov Učinek električnega polja v atomsko tankih ogljikovih filmih oksidirani silicijev substrat za stabilizacijo 2D filma.
Grafen je zelo trpežen, vendar izjemno prilagodljiv. Prevaja tok, v njem pa se premikajo elektroni Fiziki kažejo, da lahko elektroni v grafenu potujejo več kot 100 -krat hitreje kot v siliciju hitreje kot v vseh znanih materialih. Zlasti je 100 -krat hitrejši od silicija, iz katerega so izdelani sodobni procesorji.
Z uporabo grafena je mogoče ustvariti ultrafine filtre, zaslone na dotik, senzorje, visoko učinkovite katalitične celice, nanokanale za delo z DNK in komponente za visoko natančno elektroniko. Grafenski čipi bodo izboljšali zmogljivost računalnikov in pospešili prenos podatkov, naredili naprave zmogljivejše in kompaktnejše.
8. Vozila brez posadke
Napredek v umetni inteligenci, velika računalniška moč, visoke hitrosti brezžičnega prenosa podatki in natančni senzorji - vse to je služilo kot podlaga za ustvarjanje avtomobilov, ki lahko brez voznik. V realnem času skenirajo prometne razmere, prepoznajo pešce in prometne znake ter se lahko v težki situaciji odločijo v delčku sekunde.
Leta 2021 je samostojno vozil Tesla Model 3 s sistemom FSD (Full Self-Driving) Teslin avtopilot FSD San Francisco v Los Angeles z ničelnimi posegi od San Francisca do Los Angelesa in nazaj je približno 2400 kilometrov. Avto se je uspešno spopadel z nalogo tudi na prometnih mestnih ulicah in naredil dva postanka za polnjenje baterije.
Toda avtopilot se ne razvija samo za osebne avtomobile. Na primer, v ZDA se je leta 2020 predstavil zagon Waymo Waymo svojo storitev brez voznikov odpira širši javnosti v Phoenixu taksi služba brez posadke. Avtomobilov ni veliko, vendar so izleti na voljo vsem.
V Rusiji se bodo pojavili taksiji brez posadke Yandex je povedal, kje se bodo v Moskvi pojavili prvi taksiji brez posadke to jesen - vendar doslej v poskusnem načinu. Udeleženci testa, ki jih bo izbralo podjetje, se bodo lahko vozili v avtu brez voznika na območju Yasenevo v Moskvi.
Druga uporaba brezpilotnih vozil je prevoz tovora. Platforma NVIDIA Drive že pomaga Tovornjaki brez posadke tovornjakarji na cesti, kmalu pa jih bodo lahko zamenjali na standardnih poteh. V tej smeri delajo tudi Tesla in druga podjetja.
9. Urejanje genov
Leta 2012 sta Jennifer Doudna iz ZDA in Emmanuelle Charpentier iz Francije razvili molekularno orodje CRISPR-Cas9, ki se imenuje "genetske škarje". Za ta znanstveni preboj leta 2020 so prejeli Emmanuelle Charpentier in Jennifer Doudna sta za leto 2020 prejeli Nobelovo nagrado za kemijo Nobelova nagrada za kemijo.
CRISPR - Cas9 vam omogoča urejanje genov rastlin in živali. To odpira nove možnosti za vzrejo in ima potencial za ustavitev širjenja bolezni - na primer, če spremenimo gene komarjev, ne prenašajo malarije in lajmske bolezni.
CRISPR - Cas9 je že prispeval k zdravljenju raka. V teku so raziskave, ki jih v prihodnosti lahko prihranijo Kaj sta urejanje genoma in CRISPR - Cas9? zaradi dednih bolezni in genetskih mutacij.
Vendar je napačno misliti, da bo CRISPR-Cas9 odprl pot GSO. Prvič, gensko spremenjeni organizmi so bili prvič prejeti Herbert W. Boyer in Stanley N. Cohen leta 1972. CRISPR - Cas9 lahko le izboljša natančnost spreminjanja DNK in se znebi negativnih stranskih učinkov.
Mimogrede, zemljevid človeškega genoma je tudi dosežek 21. stoletja. Glavni del dela na projektu Človeški genom je zaključen Projekt človeškega genoma leta 2003.
10. Humanoidni roboti
Robotski atlas Atlas: najbolj dinamičen humanoidni robot iz Boston Dynamics - ljubljenec interneta: zna narediti salto, po močnih udarcih lahko ostane na nogah, lahko premaga ovire in celo zapleše. Razvijalci jo imenujejo raziskovalna platforma, ki je namenjena premikanju meja mobilnosti celega telesa in najbolj dinamičnega humanoidnega robota.
Pravzaprav imajo Atlas in drugi modeli Boston Dynamics - na primer robotski pes Spot in robotski nakladalnik Stretch - globoke praktične posledice. Sposobni so nadomestiti ljudi v težkih ali nevarnih razmerah: iskati žrtve pod ruševinami zgradb ali v njih požare, raziskujte oddaljena območja, dostavljajte blago in dokončajte dolgočasne rutine 24 ur na dan operacije.
Obstajajo še druge aplikacije za humanoidne robote. Na primer, razvijajo se svetovalci modelov, spremljevalci in natakarji, pomočniki za invalide.
In ruski robot Fedor je celo obiskal Twitter fedor37516789 v vesolju leta 2019. Zna voziti avto in ATV, odpirati vrata, se vzpenjati po stopnicah, hoditi skozi labirint, streljati in delati z vrtalnikom.
Znanstvena odkritja lahko korenito spremenijo naše življenje: dajejo dolgoživost, pomagajo pri raziskovanju vesolja, se lotijo vsakdanjih zadev in v nekaj dneh celo zgradijo hišo. Več o njih na posodobljenih spletna stran društva "Znanje". V okviru vseslovenskega izobraževalnega maratona "Novo znanje" bo tukaj objavljenih 18 mini predavanj o znanstvenih prebojih 21. stoletja.
Maratonu novega znanja so se pridružili Yuri Bashmet, Konstantin Khabensky, Edward Snowden, Mikhail Mishustin, Evgeny Kaspersky, Tatyana Golikova, Arkady Volozh, German Gref, Alexander Ovechkin in drugi priljubljeni zvočniki. Na spletnem mestu se bo pojavilo več kot 150 ur izobraževalnih vsebin - to so navdihujoče zgodbe, burne razprave o sodobnih problemih človeštva in fascinantni intervjuji z znanimi ljudmi.
Brezplačno pridobite nova znanja