Hvordan forskere gør vores liv lysere, længere og mere bekvemt: 10 nyttige videnskabelige opdagelser og opfindelser fra det 21. århundrede
Miscellanea / / September 09, 2021
Avancerede teknologier, som der skrives om i velrenommerede videnskabelige tidsskrifter, finder anvendelse i hverdagen - umiddelbart eller efter årtier. Vi taler om videnskabens resultater i det 21. århundrede, som indtil for nylig virkede som science fiction.
1. 3D -printteknologi
De første 3D -printere dukkede opInfografik: Historien om 3D -udskrivning tilbage i 1980'erne, men først i det 21. århundrede begyndte de at blive brugt overalt. Enheder er blevet billigere, og nu bruges ikke kun plastik, men også metaller, beton, mad og endda levende celler som forbrugsvarer til dem.
Den største 3D -trykte bygning er Dubai Kommune (UAE) med et areal på 641 kvm. m. Den to-etagers futuristiske bygning 9,5 m høj blev skabt Dubai Kommune bliver verdens største 3D -trykte bygning lavet af gipsbaseret materiale. Og i Amsterdam rejste de ved hjælp af 3D -printere Joris Laarmans 3D-printede rustfrit stålbro åbner endelig i Amsterdam 12 meter gangbro i rustfrit stål.
Israelske forskere brugte Forskere 3D udskriver et hjerte med menneskeligt væv og blodkar
3D -printer til udskrivning af et kunstigt hjerte. Forsøgsorganet, på størrelse med et kirsebær, bestod af en hydrogel baseret på levende celler, der dannede kamre og blodkar. Og det franske firma Poietis skabte Fransk opstart udvikler unik teknologi til 4D laserbioprintning af levende væv kunstig hud med en fire-dimensionel struktur, som vil hjælpe patienter efter forbrændinger og alvorlige skader, og har udviklet teknologier til udskrivning af andre væv i menneskekroppen.Der er også et sted til 3D -print i hverdagen. For eksempel kan du bestille en konventionel 3D -printer til at oprette plastikfigurer og dele, eller købe en enhed til udskrivning af mad, fra pizza til desserter til gourmetindretning. I et globalt perspektiv bør mad 3D -print reducere 3D -print af mad reducerer madspild mængden af madspild på planeten og fabrikat En guide til 3D -printet mad - revolution i køkkenet? selv kostmåltider er ret appetitlige.
2. Augmented reality
Det forveksles ofte med virtual reality, men det er helt forskellige teknologier. Virtual reality er en helt digital verden, som du kan se gennem specielle briller eller en hjelm med skærme til hvert øje. Ved hjælp af augmented reality -teknologi tilføjes digitale objekter til billedet af den virkelige verden, vi er vant til.
Rødderne til augmented reality ligger i det 20. århundrede, men for kun få år siden computerkraft tillod teknologien at blive introduceret næsten overalt - fra skoler og børnehaver til samlebånd på biler fabrikker. Og til dette behøver du ikke komplekse dyre enheder - en almindelig smartphone er nok.
Det fungerer ganske enkelt. Kameraet på en smartphone eller anden gadget tager billeder af alt omkring, og et gyroskop eller accelerometer overvåger ændringen i enhedens position i rummet. Derefter overlejres de nødvendige objekter på billedet fra kameraet - tip, inskriptioner eller sjove virtuelle tegn. De bevæger sig sammen med billedet fra kameraet, og når du ser på skærmen, ser du to virkeligheder på én gang - vores objektive og digitale.
Augmented reality gør læring lettere Augmented Reality i sprogundervisning og læring? nye sprog: for eksempel kan en smartphone genkende objekter rundt omkring og underskrive dem. Teknologi hjælper kirurger Augmented Reality: Medicinens fremtid at udføre operationer, og ingeniører at indsamle Upskill og Boeing Brug Skylight til at genopfinde ledningsnettet komplekse enheder, hvilket giver spor i processen. Chauffører kan nyde augmented reality -navigation, når rutekortet vises Hvordan påvirker augmented reality bilindustrien i dag? over the road, designere - show Stigningen af augmented reality i boligindretning og ejendomsudviklingklienter et nyt interiør i lejligheden inden renovering. Og i restauranten kan den besøgende overveje, inden han serverer retten Hvordan Augmented Reality (AR) ændrer fødevareindustrien ham fra alle sider med ro, som stadig er fysisk tom.
3. Fuldt kunstigt hjerte
Arbejdsprototyper af menneskelige organer har eksisteret i lang tid, men oftere end ikke var det komplekse stationære systemer, som det næppe ville være muligt at forlade hospitalet. I 2021 kunne forskere og læger udvikle og implantere et helt kunstigt hjerte for første gang.
Et team af kirurger på Duke University Hospital ledet af Jacob Schroeder og Carmelo Milano optrådte Ny generation kunstigt hjerte implanteret i patient hos Duke - først i USA succesfuld organerstatning for 39-årige Matthew Moore, der led af hjertesvigt. Med implantatet vil han være i stand til at dirigere en næsten kendt kvinde
liv-at leve omgivet af slægtninge, opdrage en to-årig søn, gå i butikken og arbejde, rejse.
Den eneste ulempe er, at det kunstige hjerte drives af et eksternt batteri, som varer cirka 4 timer. Controlleren til styring af enheden er også placeret uden for menneskekroppen. Derfor bliver patienten nødt til at bære en pose, der vejer omkring 4 kg og regelmæssigt oprette forbindelse til en computer på hospitalet for at overvåge enhedens status.
4. Genanvendelige raketter
SpaceX har udviklet raketter, der kan genvindes og genbruges. Dette effektive og billige alternativ til engangsraketter har potentiale til at reducere omkostningerne ved at levere gods til kredsløb.
Den første genudsendelse af raketten fandt sted den 30. marts 2017. SpaceX sendt Falcon 9: raket i første orbitalklasse, der er i stand til at reflektere i rummet Falcon 9 er en model med ni flydende Merlin-motorer, der kører på RP-1 petroleum og flydende ilt. Senere lanceret Falcon Heavy: verdens mest kraftfulde raket Falcon Heavy med tre modificerede første faser af Falcon 9: en blev brugt som en central enhed, to som sideforstærkere.
Ikke hele raketten kan kaldes genanvendelig, men kun den første af to etaper. Det har systemer til retur og lodret landing på en landingsplade eller platform, der flyder i havet. Trinnet modstår SpaceXs mest fløjede Falcon 9 -raket er en sodet veteran efter 10 opsendelser og landinger (fotos) op til ti starter.
Senere blev Blue Origin, grundlagt af Amazon CEO Jeff Bezos, lanceret Ny shepard dens New Shepard enkeltrins genanvendelig raket. Det kører på brint og ilt og er designet til suborbitalflyvninger. New Shepard er velegnet til rumturisme, men i modsætning til Falcon vil den ikke være i stand til at sætte kunstige jordsatellitter i kredsløb.
5. Batterier med høj densitet
Nye enkeltstående enheder har brug for meget strøm for at gå uden stikkontakt så længe som muligt. Samtidig skal batterier være kompakte og sikre - de må f.eks. Ikke eksplodere ved opvarmning eller mekanisk beskadigelse.
Pennsylvania Battery and Energy Storage Technology Center (BEST) team oprettet Høj energi Li-Ion batteri er sikrere til elektriske køretøjer et sikkert og kraftfuldt litium-ion-batteri, der gør det muligt for et elbil at køre op til 1,6 millioner kilometer. Under testene blev sømme bogstaveligt talt kørt ind i det for at forårsage kortslutning. Men temperaturen på den beskadigede celle steg kun med 100 grader Celsius - og i et normalt batteri ville forskellen være 1.000 grader Celsius.
Samsungs forskere fik også et gennembrud: de udviklede Samsung afslører nyt solid state lithium metalbatteri med 900Wh / l densitet 900 Wh / L solid-state lithium-metal batteri. Det er 50% mere kompakt end eksisterende batterier og er designet uden brug af flydende elektrolyt. Over tid forringes batteriet ikke - mængden af opladning, det kan akkumulere, forbliver den samme.
6. Bionisk hånd
Bioniske proteser i det 21. århundrede kan næsten helt erstatte naturlige lemmer. Forskere har ikke kun givet muligheden for at bevæge dem som med egne hænder, men endda returneret evnen til at føle - sensationsimpulser overføres direkte til hjernen.
Forskere fra Johns Hopkins University i USA har skabt Modulær protetisk lem MPL (Modular Prosthetic Limb), som kan udføre næsten alle bevægelser, som den menneskelige hånd er i stand til. Den har mere end 100 sensorer samt specialmotorer, der giver den sædvanlige styrke og smidighed.
Protesen er udstyret med taktile sensorer og giver dig mulighed for at bestemme placeringen, temperaturen og tekstur af objekter. Og den neurale grænseflade giver intuitiv og naturlig kontrol over den kunstige hånd - tænk bare over handlingen for at udføre den.
7. Graphene
Eksistensen af den første kendte virkelig todimensionelle krystal (med et krystalgitter et atom tykt) i I 2004 blev forskerne Andrei Geim og Konstantin Novoselov eksperimentelt bekræftet for første gang, og i 2010 modtog de Nobelprisen i fysik 2010Nobelprisen i fysik.
I det væsentlige er grafen en et -tyk film af grafit (krystalliseret carbon). Det kunne ikke opnås i lang tid på grund af ustabilitet. Game og Novoselov brugt Elektrisk felteffekt i atomisk tynde kulfilm et oxideret siliciumsubstrat for at stabilisere 2D -filmen.
Graphene er meget holdbart, men ekstremt fleksibelt. Den leder strøm, og elektroner bevæger sig i den Elektroner kan rejse over 100 gange hurtigere i grafen end i silicium, viser fysikere hurtigere end i alle kendte materialer. Især er det 100 gange hurtigere end silicium, hvorfra moderne processorer er fremstillet.
Ved hjælp af grafen er det muligt at oprette ultrafine filtre, touchscreen-displays, sensorer, højeffektive katalytiske celler, nanokanaler til arbejde med DNA og komponenter til elektronik med høj præcision. Graphene -chips vil forbedre computerens ydeevne og fremskynde dataoverførsel, gøre enheder mere kraftfulde og mere kompakte.
8. Ubemandede køretøjer
Fremskridt inden for kunstig intelligens, stor computerkraft, høje trådløse transmissionshastigheder data og præcise sensorer - alt dette tjente som grundlag for oprettelsen af biler, der kan undvære chauffør. De scanner trafiksituationen i realtid, genkender fodgængere og vejskilte og kan træffe en beslutning i en vanskelig situation på et splitsekund.
I 2021 kørte Tesla Model 3 med FSD (Full Self-Driving) -system uafhængigt Tesla Autopilot FSD San Francisco til Los Angeles med nul interventioner fra San Francisco til Los Angeles og tilbage er omkring 2.400 kilometer. Bilen klarede opgaven med succes, selv på travle bygader og gjorde to stop for at genoplade batteriet.
Men autopilot udvikles ikke kun til personlige biler. For eksempel i USA lancerede Waymo en opstart i 2020 Waymo åbner sin helt driverløse service for offentligheden i Phoenix ubemandet taxiservice. Der er ikke mange biler, men ture er tilgængelige for alle.
Ubemandede taxaer vil dukke op i Rusland Yandex fortalte, hvor de første ubemandede taxaer vil dukke op i Moskva dette efterår - dog hidtil i eksperimentel tilstand. Testdeltagere valgt af virksomheden vil kunne køre i en bil uden fører i Yasenevo -området i Moskva.
En anden anvendelse af ubemandede køretøjer er godstransport. NVIDIA Drive Platform hjælper allerede Ubemandede lastbiler vognmænd på vejen, og vil snart kunne udskifte dem på standardruter. Tesla og andre virksomheder arbejder også i denne retning.
9. Genredigering
I 2012 udviklede Jennifer Doudna fra USA og Emmanuelle Charpentier fra Frankrig molekylærværktøjet CRISPR-Cas9, som kaldes "genetisk saks". For dette videnskabelige gennembrud i 2020 modtog de Emmanuelle Charpentier og Jennifer Doudna vandt Nobelprisen i kemi for 2020 Nobelprisen i kemi.
CRISPR - Cas9 giver dig mulighed for at redigere planter og dyrs gener. Dette åbner nye veje til avl og har potentiale til at stoppe spredning af sygdom - for eksempel hvis myggener ændres, kan de ikke tolerere malaria og Lyme sygdom.
CRISPR - Cas9 har allerede bidraget til kræftbehandlinger. Forskning er i gang, som i fremtiden kan spare Hvad er genomredigering og CRISPR - Cas9? fra arvelige sygdomme og genetiske mutationer.
Men det er forkert at tro, at CRISPR-Cas9 vil åbne vejen for GMO'er. For det første har genetisk modificerede organismer modtaget for første gang Herbert W. Boyer og Stanley N. Cohen tilbage i 1972. CRISPR - Cas9 kan kun forbedre nøjagtigheden af DNA -modifikation og slippe af med negative bivirkninger.
I øvrigt er kortet over det menneskelige genom også en bedrift i det 21. århundrede. Hoveddelen af arbejdet med Human Genome Project er afsluttet Det menneskelige genom -projekt i 2003.
10. Humanoide robotter
Robot Atlas Atlas: den mest dynamiske humanoide robot fra Boston Dynamics - internettets skat: han ved, hvordan man laver salto, forbliver på benene efter stærke slag, er i stand til at overvinde forhindringer og endda danse. Udviklerne kalder det en forskningsplatform designet til at skubbe grænserne for helkropsmobilitet og den mest dynamiske humanoide robot.
Faktisk har Atlas og andre Boston Dynamics -modeller - såsom Spot -robothunden og Stretch -robotlæsseren - dybe praktiske konsekvenser. De er i stand til at erstatte mennesker under vanskelige eller farlige forhold: at lede efter ofre under murbrokker af bygninger eller i brande, udforske fjerntliggende områder, levere varer og fuldføre kedelige rutiner døgnet rundt operationer.
Der er andre applikationer til humanoide robotter. For eksempel udvikles modelkonsulenter, ledsagere og tjenere, assistenter til mennesker med handicap.
Og den russiske robot Fedor besøgte endda Twitter fedor37516789 i rummet i 2019. Han forstår at køre bil og ATV, åbne døre, gå op ad trapper, gå gennem en labyrint, skyde og arbejde med en boremaskine.
Videnskabelige opdagelser kan radikalt ændre vores liv: give lang levetid, hjælpe med udforskning af rummet, overtage dagligdagens anliggender og endda bygge et hus om få dage. Få mere at vide om dem på den opdaterede websted for samfundet "Viden". Inden for rammerne af det alt-russiske uddannelsesmarathon "Ny viden" vil 18 mini-foredrag om videnskabelige gennembrud i det 21. århundrede blive offentliggjort her.
Marathon med ny viden fik selskab af Yuri Bashmet, Konstantin Khabensky, Edward Snowden, Mikhail Mishustin, Evgeny Kaspersky, Tatyana Golikova, Arkady Volozh, German Gref, Alexander Ovechkin og andre populære højttalere. Mere end 150 timers undervisningsindhold vises på stedet - det er inspirerende historier, heftige debatter om moderne problemer med menneskeheden og fascinerende interviews med berømte mennesker.
Få ny viden gratis