Jak vědci dělají náš život jasnějším, delším a pohodlnějším: 10 užitečných vědeckých objevů a vynálezů 21. století
Různé / / September 09, 2021
Pokročilé technologie, o kterých se píše v renomovaných vědeckých časopisech, nacházejí uplatnění v každodenním životě - bezprostředně nebo po desetiletích. Hovoříme o výdobytcích vědy v 21. století, které donedávna vypadalo jako sci -fi.
1. Technologie 3D tisku
Objevily se první 3D tiskárnyInfographic: Historie 3D tisku už v 80. letech, ale až v 21. století se začaly používat všude. Zařízení zlevnila a nyní se pro ně jako spotřební materiál používá nejen plast, ale také kovy, beton, potraviny a dokonce i živé buňky.
Největší 3D vytištěnou budovou je Dubajský magistrát (Spojené arabské emiráty) o rozloze 641 metrů čtverečních. m. Vznikla dvoupodlažní futuristická budova vysoká 9,5 m Dubajská obec se stane největší 3D - tištěnou budovou na světě z materiálu na bázi sádry. A v Amsterdamu za pomoci 3D tiskáren postavili V Amsterdamu se konečně otvírá 3D most Jorise Laarmana z nerezové oceli 12metrová lávka z nerezové oceli.
Izraelští vědci použili Výzkumníci 3D tisk srdce s lidskou tkání a cévami
3D tiskárna pro tisk umělého srdce. Experimentální orgán o velikosti třešně se skládal z hydrogelu založeného na živých buňkách, které vytvářely komory a cévy. A francouzská společnost Poietis vytvořila Francouzský start-up vyvíjí jedinečnou technologii pro 4D laserový biotisk živé tkáně umělá kůže se čtyřrozměrnou strukturou, která pomůže pacientům po popáleninách a vážných úrazech, a vyvinula technologie pro tisk dalších tkání lidského těla.Prostor pro 3D tisk je také v každodenním životě. Můžete si například objednat konvenční 3D tiskárnu na výrobu plastových figurek a dílů, nebo si koupit zařízení na tisk potravin, od pizzy přes dezerty až po gurmánský dekor. V globálním pohledu by měl 3D tisk potravin omezit 3D tisk potravin snižuje plýtvání potravinami množství potravinového odpadu na planetě a vydělávání Průvodce 3D vytištěným jídlem - revoluce v kuchyni? i dietní jídla jsou docela chutná.
2. Rozšířená realita
Často je zaměňována s virtuální realitou, ale to jsou zcela odlišné technologie. Virtuální realita je zcela digitální svět, který můžete vidět prostřednictvím speciálních brýlí nebo helmy s obrazovkami pro každé oko. S pomocí technologie rozšířené reality jsou digitální objekty přidávány k obrazu skutečného světa, na který jsme zvyklí.
Kořeny rozšířené reality leží ve 20. století, ale teprve před několika lety výpočetní výkon umožnilo zavádění technologie téměř všude - od škol a školek až po montážní linky na automobily továrny. A k tomu nepotřebujete složitá drahá zařízení - stačí obyčejný smartphone.
Funguje to celkem jednoduše. Fotoaparát smartphonu nebo jiného gadgetu pořizuje snímky všeho kolem a gyroskop nebo akcelerometr sleduje změnu polohy zařízení v prostoru. Poté se na obraz z kamery superponují potřebné objekty - rady, nápisy nebo vtipné virtuální postavičky. Pohybují se spolu s obrazem z kamery a když se podíváte na obrazovku, uvidíte dvě reality najednou - naši objektivní a digitální.
Rozšířená realita usnadňuje učení Rozšířená realita ve výuce a učení jazyků? nové jazyky: chytrý telefon například dokáže rozeznat objekty kolem a podepsat je. Chirurgům pomáhá technologie Augmented Reality: The Future of Medicine provádět operace a inženýři sbírat Upskill a Boeing používají Skylight k novému objevení sestavy kabelového svazku složitá zařízení, dávající během toho vodítka. Po zobrazení mapy trasy si mohou řidiči užívat navigaci v rozšířené realitě Jak dnes rozšířená realita ovlivňuje automobilový průmysl? přes silnici, návrháři - show The Rise of Augmented Reality in Interior Design and Property Developmentklientům nový interiér v bytě před rekonstrukcí. A v restauraci může návštěvník před podáním pokrmu zvážit Jak rozšířená realita (AR) přetváří odvětví potravinářských služeb ho ze všech stran právě v klidu, který je stále fyzicky prázdný.
3. Plně umělé srdce
Pracovní prototypy lidských orgánů existují již dlouhou dobu, ale častěji se jednalo o složité stacionární systémy, s nimiž by bylo téměř nemožné opustit nemocnici. V roce 2021 mohli vědci a lékaři poprvé vyvinout a implantovat zcela umělé srdce.
Vystoupil tým chirurgů z Duke University Hospital pod vedením Jacoba Schroedera a Carmela Milana Umělé srdce nové generace implantované pacientovi u vévody - první v USA úspěšná náhrada orgánu pro 39letého Matthew Moora, který trpěl srdečním selháním. S implantátem bude moci provádět téměř známou ženu
život-žít obklopen příbuznými, vychovávat dvouletého syna, chodit do obchodu a do práce, cestovat.
Jedinou nepříjemností je, že umělé srdce je napájeno externí baterií, která vydrží zhruba 4 hodiny. Ovladač pro ovládání zařízení je také umístěn mimo lidské tělo. Proto bude muset pacient nosit tašku o hmotnosti asi 4 kilogramy a pravidelně se připojovat k počítači v nemocnici, aby mohl sledovat stav zařízení.
4. Opakovaně použitelné rakety
SpaceX vyvinul rakety, které lze obnovit a znovu použít. Tato efektivní a levná alternativa raket na jedno použití má potenciál snížit náklady na dodání nákladu na oběžnou dráhu.
První opětovné spuštění rakety se uskutečnilo 30. března 2017. SpaceX odesláno Falcon 9: raketa první orbitální třídy schopná odletu do vesmíru Falcon 9 je model s devíti kapalnými motory Merlin, které běží na petrolej RP-1 a kapalný kyslík. Později spuštěno Falcon Heavy: nejsilnější raketa na světě Falcon Heavy se třemi upravenými prvními stupni Falconu 9: jeden byl použit jako centrální jednotka, dva jako boční posilovače.
Opakovaně použitelnou raketu nelze nazvat celou, ale pouze její první ze dvou stupňů. Má systémy pro návrat a svislé přistání na přistávací ploše nebo plošině plovoucí v oceánu. Krok vydrží Nejvíce letící raketa SpaceX společnosti SpaceX je po 10 startech a přistáních špinavým veteránem (fotografie) až deset startů.
Později byla spuštěna společnost Blue Origin, kterou založil generální ředitel Amazonu Jeff Bezos Nový shepard jeho jednostupňová opakovaně použitelná raketa New Shepard. Běží na vodík a kyslík a je určen pro suborbitální lety. Nový Shepard je vhodný pro vesmírnou turistiku, ale na rozdíl od Falconu nebude schopen vynést na oběžnou dráhu umělé satelity Země.
5. Baterie s vysokou hustotou
Nová samostatná zařízení potřebují hodně energie, aby vydržela bez zásuvky co nejdéle. Baterie musí být zároveň kompaktní a bezpečné - například nesmí při zahřátí nebo mechanickém poškození explodovat.
Vytvořil tým Pennsylvania Battery and Energy Storage Technology Center (BEST) Vysoce energetická Li-Ion baterie je bezpečnější pro elektrická vozidla bezpečná a výkonná lithium-iontová baterie, která umožní elektrickému vozidlu ujet až 1,6 milionu kilometrů. Během testů do něj byly doslova zapíchnuty hřebíky, aby způsobily zkrat. Teplota poškozeného článku se ale zvýšila pouze o 100 stupňů Celsia - a v běžné baterii by byl rozdíl 1 000 stupňů Celsia.
Průzkumníci společnosti Samsung také učinili průlom: vyvinuli Samsung odhaluje novou lithium -kovovou baterii v pevné fázi s hustotou 900 Wh / l 900 Wh / L solid-state lithium-metal battery. Je o 50% kompaktnější než stávající baterie a je navržen bez použití tekutého elektrolytu. V průběhu času se baterie nedegraduje - množství náboje, které může akumulovat, zůstává stejné.
6. Bionická ruka
Bionické protézy v 21. století mohou téměř zcela nahradit přirozené končetiny. Vědci poskytli nejen schopnost hýbat s nimi, jako by to bylo vlastníma rukama, ale dokonce vrátili schopnost cítit - impulsy pocitu se přenášejí přímo do mozku.
Výzkumníci z Johns Hopkins University v USA vytvořili Modulární protetická končetina MPL (Modular Prothetic Limb), který dokáže provádět téměř všechny pohyby, kterých je lidská ruka schopná. Má více než 100 senzorů, stejně jako speciální motory, které poskytují obvyklou sílu a hbitost.
Protéza je vybavena hmatovými senzory a umožňuje určit polohu, teplotu a strukturu předmětů. A neurální rozhraní poskytuje intuitivní a přirozené ovládání umělé ruky - stačí přemýšlet o akci, kterou chcete provést.
7. Grafen
Existence prvního známého skutečně dvourozměrného krystalu (s krystalickou mřížkou tlustou jeden atom) v V roce 2004 byli vědci Andrei Geim a Konstantin Novoselov poprvé experimentálně potvrzeni a v roce 2010 obdrželi Nobelova cena za fyziku 2010Nobelova cena za fyziku.
V podstatě je grafen jeden atom tlustý film grafitu (krystalizovaného uhlíku). Dlouho se to nedalo získat kvůli nestabilitě. Hra a Novoselov použity Efekt elektrického pole v atomově tenkých uhlíkových filmech substrát z oxidovaného křemíku ke stabilizaci 2D filmu.
Graphene je velmi odolný, ale extrémně flexibilní. Vede proud a pohybují se v něm elektrony Fyzici ukazují, že elektrony mohou cestovat více než 100krát rychleji v grafenu než v křemíku rychleji než u všech známých materiálů. Zejména je 100krát rychlejší než křemík, ze kterého jsou vyrobeny moderní procesory.
Pomocí grafenu je možné vytvářet ultrajemné filtry, dotykové displeje, senzory, vysoce účinné katalytické články, nanokanály pro práci s DNA a komponenty pro vysoce přesnou elektroniku. Čipy Graphene zlepší výkon počítačů a zrychlí přenos dat, učiní zařízení výkonnějšími a kompaktnějšími.
8. Bezpilotní vozidla
Pokroky v umělé inteligenci, velký výpočetní výkon, vysoké rychlosti bezdrátového přenosu data a přesné senzory - to vše sloužilo jako základ pro tvorbu automobilů, bez kterých se neobejdeme Řidič. V reálném čase skenují dopravní situaci, rozpoznávají chodce a dopravní značky a ve zlomku sekundy se mohou rozhodnout v obtížné situaci.
V roce 2021 jela Tesla Model 3 se systémem FSD (Full Self-Driving) nezávisle Autopilot Tesla FSD San Francisco do Los Angeles s nulovými zásahy ze San Franciska do Los Angeles a zpět je asi 2 400 kilometrů. Vůz se s tímto úkolem úspěšně vyrovnal i na rušných ulicích města a dvakrát zastavil, aby dobil baterii.
Autopilot však není vyvíjen pouze pro osobní automobily. Například v USA byl v roce 2020 spuštěn startup Waymo Waymo otevírá ve Phoenixu svou službu plně bez řidiče široké veřejnosti bezpilotní taxislužba. Aut není mnoho, ale výlety jsou dostupné každému.
V Rusku se objeví taxíky bez posádky Yandex řekl, kde se v Moskvě objeví první bezpilotní taxi letos na podzim - zatím však v experimentálním režimu. Účastníci testu vybraní společností se budou moci projet autem bez řidiče v oblasti Yasenevo v Moskvě.
Další aplikací bezpilotních vozidel je nákladní doprava. Platforma NVIDIA Drive již pomáhá Kamiony bez posádky kamiony na silnici a brzy je budou moci nahradit na standardních trasách. V tomto směru pracuje také Tesla a další společnosti.
9. Genová úprava
V roce 2012 Jennifer Doudna z USA a Emmanuelle Charpentier z Francie vyvinuly molekulární nástroj CRISPR-Cas9, kterému se říká „genetické nůžky“. Za tento vědecký průlom v roce 2020 obdrželi Emmanuelle Charpentier a Jennifer Doudna získaly Nobelovu cenu za chemii pro rok 2020 Nobelova cena za chemii.
CRISPR - Cas9 vám umožňuje upravovat geny rostlin a živočichů. To otevírá nové cesty pro chov a má potenciál zastavit šíření nemocí - například pokud se změní geny komárů, nemohou tolerovat malárii a boreliózu.
CRISPR - Cas9 již přispěl k léčbě rakoviny. Probíhá výzkum, který v budoucnu může ušetřit Co jsou úpravy genomu a CRISPR - Cas9? z dědičných chorob a genetických mutací.
Je ale mylné si myslet, že CRISPR-Cas9 otevře cestu GMO. Za prvé, geneticky modifikované organismy obdržely poprvé Herbert W. Boyer a Stanley N. Cohen v roce 1972. CRISPR - Cas9 může pouze zlepšit přesnost modifikace DNA a zbavit se negativních vedlejších účinků.
Mimochodem, mapa lidského genomu je také výdobytkem 21. století. Hlavní část práce na projektu lidského genomu byla dokončena Projekt lidského genomu v roce 2003.
10. Humanoidní roboti
Atlas robotů Atlas: nejdynamičtější humanoidní robot od Boston Dynamics - miláček internetu: ví, jak dělat salta, zůstat po silných úderech na nohou, je schopen překonávat překážky a dokonce i tancovat. Vývojáři tomu říkají výzkumná platforma navržená tak, aby posouvala hranice pohyblivosti celého těla a nejdynamičtějšího humanoidního robota.
Ve skutečnosti mají Atlas a další modely Boston Dynamics - například robotický pes Spot a robotický nakladač Stretch - hluboké praktické důsledky. Jsou schopni nahradit lidi v obtížných nebo nebezpečných podmínkách: hledat oběti pod troskami budov nebo uvnitř požáry, prozkoumávejte vzdálené oblasti, doručujte zboží a dokončujte nudné rutiny po celý den operace.
Existují další aplikace pro humanoidní roboty. Vyvíjejí se například modeloví poradci, společníci a číšníci, asistenti pro osoby se zdravotním postižením.
A ruský robot Fedor dokonce navštívil Krmení na Twitteru nebo 37516789 ve vesmíru v roce 2019. Ví, jak řídit auto a čtyřkolku, otevírat dveře, stoupat po schodech, procházet bludištěm, střílet a pracovat s vrtačkou.
Vědecké objevy mohou radikálně změnit náš život: poskytněte dlouhověkost, pomozte při průzkumu vesmíru, vezměte si každodenní záležitosti a dokonce postavte dům za pár dní. Zjistěte více o nich v aktualizovaném webové stránky společnosti "Znalosti". V rámci všeruského vzdělávacího maratonu „Nové znalosti“ zde bude publikováno 18 mini-přednášek o vědeckých průlomech 21. století.
Maratonu nových znalostí se zúčastnili Yuri Bashmet, Konstantin Khabensky, Edward Snowden, Michail Mishustin, Evgeny Kaspersky, Tatyana Golikova, Arkady Volozh, German Gref, Alexander Ovechkin a další populární Řečníci. Na stránce se objeví více než 150 hodin vzdělávacího obsahu - jsou to inspirativní příběhy, vášnivé debaty o moderních problémech lidstva a fascinující rozhovory se známými lidmi.
Získejte nové znalosti zdarma