Предсказание будущего считается глупой игрой. Тем не менее, мы не можем не задаться вопросом, о каких идеях мы будем говорить в грядущие десятилетия…
Представляем вашему вниманию подборку из 10 технологий, которые будут определять нашу повседневную жизнь в 2050 году.
1. Наномедики нас перестроят
Нанотехнологии работают с мельчайшими размерами нанометров – миллиардными долями метра. Чтобы почувствовать этот масштаб, человеческий волос имеет ширину 80 000–100 000 нанометров.
Хотя концепция такой технологии вызывает в воображении образы миниатюрных хирургических машин, перемещающихся по кровотоку и непосредственно оперирующих пораженные части тела, на самом деле речь идет скорее об использовании отличительных физических и биологических свойств, которые проявляются в столь малых масштабах.
Например, становится возможным доставлять лекарство непосредственно в ту область, где оно необходимо, снижая вероятность повреждения механизмов организма по пути. Это также снижает вероятность того, что защитные силы организма остановят лекарство до того, как оно достигнет своей цели.
Современная традиционная медицина во многом зависит от дизайнерских молекул, которые являются формой нанотехнологий, особенно в связи с разработкой вакцин на основе мРНК, таких как те, которые используются против COVID-19 .
Но этот термин более драматично применяется к косвенным механизмам, которые пока не существуют. Одним из примеров, который, вероятно, станет обычным явлением к 2050 году, является использование нанотехнологий для доступа к мозгу .
Это защищено гематоэнцефалическим барьером, структурой, которая распознает и отвергает большинство фармацевтических препаратов. Но, помещая их в специально разработанные наночастицы, есть потенциал для транспортировки лекарства в мозг, чтобы оказать прямое воздействие на такие состояния, как болезнь Альцгеймера.
Аналогичным образом, использование нанотехнологий в химиотерапевтических препаратах может гарантировать, что они будут действовать только в нужном месте, а не наносить ущерб всему организму.
Технология может даже улучшить визуализацию. Размещая специальные наночастицы оксида железа в концентрированных областях, врачи могут улучшить контрастность, достигаемую при МРТ-сканировании.
Хотя вряд ли в ближайшее время мы увидим нанохирургов, работающих над опухолями, несомненно, что использование нанотехнологий, возможно, в сочетании с достижениями в области метаматериалов, позволит проводить более сложные процедуры на наноуровне.
2. Исследование космоса становится крупным бизнесом
Золотой век научной фантастики включал истории о шахтерах на астероидах или Луне, переносящих менталитет американского Дикого Запада в космос. Технически уже возможно добывать материалы на Луне или в поясе астероидов, и это может быть чрезвычайно прибыльно.
Например, на Луне может быть в 10 раз больше изотопа гелия-3, чем на Земле, и большая его часть находится вблизи поверхности Луны. Это может быть ценным ресурсом для термоядерных реакторов.
Хотя астероиды находятся гораздо дальше, отрезание их частей или перемещение всего астероида путем присоединения ракеты было бы относительно простым способом доставить их обратно на Землю.
Наиболее вероятными ресурсами будут редкие металлы, особенно те, которые используются в электронике, хотя есть опасность, что один астероид может содержать столько материала, что рынок рухнет. Те, кто верит, что мы колонизируем Марс, также видят в астероидах потенциальный источник воды.
По словам доктора Эндрю Мэя, автора книги «Космический бизнес», «Что-то вроде добычи полезных ископаемых на астероидах выглядит вполне осуществимым на бумаге — по крайней мере, с точки зрения инженерии. Но с точки зрения бизнеса это сомнительно, поскольку компании может потребоваться инвестировать десятилетие или два в разработку технологии, прежде чем она увидит ощутимую отдачу».
Однако он отмечает, что, поскольку «правительства, как правило, менее склонны к долгосрочным проектам», они могли бы направить основные усилия на более доступный космический ресурс: солнечную энергию. Солнечные панели на Земле получают лишь часть солнечного света, доступного из космоса. Если бы эту энергию можно было направить на Землю с помощью микроволн, у нас был бы устойчивый избыток солнечной энергии.
Испытания в небольшом масштабе уже состоялись в 2023 году, но Китай планирует запустить космическую солнечную электростанцию к 2050 году.
3. Замена химическим батареям
Изменение климата делает отказ от ископаемого топлива приоритетом. В транспорте самым большим препятствием для этого является технология аккумуляторов. Современные литий-ионные аккумуляторы отлично подходят для небольших устройств, но имеют серьезные ограничения для транспортных средств с точки зрения емкости, времени зарядки, долговечности и безопасности.
К 2050 году мы, скорее всего, увидим совершенно новый взгляд на технологию аккумуляторов с массой новых компонентов. Электроды и электрохимически активный материал между электродами будут полностью заменены.
Доктор Джон-Джозеф Мари, главный аналитик Института Фарадея, отмечает, что «в настоящее время разрабатывается множество новых химических составов аккумуляторов, которые могут получить широкое распространение к 2050 году. Портативная электроника, где плотность энергии имеет такое важное значение, будет все больше полагаться на кремниевые аноды, чтобы уменьшить размер аккумуляторов, сохранив при этом ту же выходную мощность. Новые химические элементы аккумуляторов, такие как проточные или металло-воздушные аккумуляторы, также могут использоваться для сверхдлительного хранения энергии».
Также вполне вероятно, что суперконденсаторы произведут революцию в электромобилях. В отличие от аккумулятора, который хранит энергию в электрохимической реакции, конденсаторы накапливают электрический заряд на своих электродах — обычных компонентах, используемых практически во всех электронных устройствах.
Суперконденсаторы добавляют структуру к этим электродам, которая позволяет им удерживать двойной слой заряда. Это включает явление, похожее на явление батареи, называемое «псевдоемкостью», что позволяет ей хранить невероятное количество энергии.
Все это означает, что суперконденсаторы заряжаются за считанные секунды. И там, где литиевая батарея деградирует после нескольких тысяч зарядок, суперконденсаторы выдерживают около полумиллиона циклов.
4. Мы все будем использовать компьютеры, как Железный Человек
Одно из многих научно-фантастических обещаний, которые еще не материализовались, — это трансформация плоских двухмерных компьютерных интерфейсов в свободно парящие, ослепительные пиксельные видения, танцующие у нас перед глазами и реагирующие на взмахи наших рук.
В настоящее время доступны пространственные вычисления — подумайте о технологиях вроде Google Glass и Apple Vision Pro — чтобы преодолеть разрыв между нашим миром и цифровой сферой. Они могут отслеживать движения глаз и распознавать голосовые команды, но кажутся довольно неестественными по сравнению с тем, что использовал Тони Старк в фильмах о Железном человеке (не говоря уже о том, что они дорогие и нишевые).
Однако разработка этой технологии уже идет полным ходом. В то время как отслеживание глаз в настоящее время используется для того, чтобы видеть, на что смотрит пользователь, разработчики работают над версиями, способными реагировать на выражения лица так, как это делает человек.
Мы также можем ожидать лучшего отслеживания движений рук, благодаря чему пользователь сможет напрямую взаимодействовать с наложенным на него цифровым миром.
В настоящее время самым большим препятствием для пространственных вычислений является убеждение людей в том, что стоит постоянно носить на лице гарнитуру весом 650 г (1,5 фунта). Это не только быстро становится неудобным, но и выглядит очень странно со стороны.
Громоздкая гарнитура 2025 года может быть хороша для игр дома, но, скорее всего, привлечет внимание, если вы наденете ее, идя по улице. Вероятно, пространственные вычисления взлетят только в том случае, если их можно будет встроить в оборудование, не более навязчивое, чем пара очков.
Но посмотрите, как далеко продвинулись мобильные телефоны с начала века. Мы мчались от их базового зарождения, чтобы сделать их умнее, меньше и сложнее, чем считалось возможным ранее. Средний вес телефона составлял всего 148 г (около 5 унций) в 2019 году, и подумайте, как далеко мы продвинулись с тех пор.
Кто знает, может быть, к 2050 году мы все перейдем с iPhone на голографические телефоны-глаза.
5. Врач осмотрит вашего цифрового близнеца
Это может показаться новым типом дипфейка, но цифровые близнецы — это концепция, которая готова потрясти медицинский мир.
Там, где обычные компьютерные симуляции воспроизводят поведение объектов или ситуаций, цифровой двойник добавляет слой реализма. Симуляция получает данные в реальном времени от оригинального объекта, что позволяет ей точнее соответствовать тому, что происходит на самом деле.
Концепция возникла в NASA, но быстро развилась для поддержки ряда задач. Например, цифровой близнец может как контролировать состояние атомной электростанции, так и использовать самые последние данные для прогнозирования ее поведения.
Как вы можете себе представить, это может быть особенно полезно для предотвращения потенциальных сбоев.
Однако к 2050 году самыми знакомыми цифровыми близнецами могут стать наши собственные. У нас уже есть умные часы и другие устройства, которые отслеживают такие вещи, как частота сердечных сокращений и артериальное давление. Наши цифровые близнецы могли бы использовать эти данные для оценки нашего здоровья, примчавшись к врачу за помощью еще до того, как мы осознаем наличие проблемы.
Доктор Роджер Хайфилд, соавтор книги «Виртуальный ты», пишет: «Моделирование уже регулярно используется при разработке лекарств, и оно станет еще более распространенным, обеспечивая по-настоящему персонализированную и предиктивную медицину. Сотни цифровых близнецов одного пациента могли бы исследовать свое виртуальное будущее и долгосрочные эффекты лечения, диет и изменений образа жизни. В то время как самые сложные близнецы могут быть доступны только исследователям или богатым, более простые версии позволят всем извлечь выгоду из этого большего акцента на профилактике».
6. CRISPR начинает редактировать наш геном
Десятилетиями нам обещали, что редактирование генов (внесение прямых изменений в гены человека) преобразует здравоохранение с помощью индивидуальных решений медицинских проблем. Но в ближайшие 25 лет это может осуществиться.
Сейчас доступны инструменты, позволяющие вносить точные изменения в гены, в частности CRISPR.
Впервые его применили на человеческих эмбрионах китайские ученые в 2015 году в попытке исправить дефект гена, ответственный за болезнь бета-талассемию. Хотя это были нежизнеспособные эмбрионы, это выявило противоречия, связанные с медицинским использованием CRISPR, и в большинстве из 86 эмбрионов процедура оказалась неудачной.
CRISPR также изучался для лечения как вирусных, так и бактериальных инфекционных заболеваний, а также ряда видов рака. С 2019 года, когда технология была впервые введена в организм человека, было проведено несколько клинических испытаний, но существуют препятствия, мешающие ее регулярному использованию, как с точки зрения безопасности, так и этики.
Доктор Несса Кэри, автор книги «Взлом кода жизни», прогнозирует, что «к 2050 году мы увидим относительно обыденное использование редактирования генов при лечении людей с наследственными заболеваниями и некоторыми другими заболеваниями, такими как рак. Я думаю, к тому времени мы также увидим редактирование эмбрионов из семей с наследственными заболеваниями, для которых может не быть других эффективных вариантов. Хотя технические проблемы будут решены раньше этических, к середине века я сомневаюсь, что мы сможем оправдать отказ от этой возможности для отчаявшихся семей».
7. Невидимость, вот и мы!
Материаловедение часто лишено гламура других технологий – и все же это может быть захватывающей областью для наблюдения в течение следующих 25 лет. Возможно, одним из самых простых, но наиболее многообещающих новых материалов является самовосстанавливающийся бетон.
Самовосстановление — это «биомиметический» процесс, в котором технологии разрабатываются на основе возможностей природы, поскольку он отражает способность живой ткани восстанавливать повреждения.
Мы можем ожидать, что большая часть бетона будущего будет восстанавливаться сама, используя, например, спящие бактерии, которые производят карбонат кальция, когда вода попадает в материал. Или даже лечебные агенты, похожие на наполнители, которые высвобождаются, когда микрокапсулы разрушаются при сдвиге материала.
Например, стадионы можно запрограммировать на предоставление новых мест по требованию, чтобы никому не пришлось пропускать следующий тур Тейлор Свифт Eras.
Текущие попытки часто используют «перекачку с изменением фазы твердого тела в жидкую», когда материал переходит из твердого состояния в жидкое, изменяя форму перед затвердеванием. До сих пор это было возможно только в небольших масштабах, но в течение следующих 25 лет мы могли бы увидеть, как этот подход расширится до практического уровня.
Но, возможно, самые захватывающие новые материалы — это метаматериалы. Разработанные с необычными структурами, созданными для захвата квантовых явлений, они могут получить неожиданные сверхспособности.
В более простом варианте эти метаматериалы могут улучшить защитные шлемы, изменяя давление, которое они могут выдерживать. В более захватывающем варианте ученые работают над созданием настоящих плащей-невидимок. Метаматериал в этих плащах может преломлять свет вокруг себя, не давая увидеть объекты под ними.
В настоящее время эти маски работают только с небольшими предметами, освещаемыми невидимым инфракрасным светом, но к 2050 году можно ожидать появления материалов, способных сделать небольшие предметы невидимыми в видимом свете.
8. Квантовые вычисления — основа следующего поколения искусственного интеллекта
Квантовые компьютеры уже на пути к выполнению вычислений, на выполнение которых обычным машинам потребовалось бы время существования Вселенной. Хотя в настоящее время они очень ограничены и подвержены ошибкам, алгоритмы уже разрабатываются, чтобы они могли, например, получить возможность выполнять поиск экспоненциально быстрее, чем их обычные аналоги.
К 2050 году мы можем ожидать, что квантовые компьютеры станут достаточно стабильными, чтобы их можно было использовать в качестве повседневных удаленных серверов, особенно там, где требуется сложный поиск.
На данный момент большинство квантовых вычислений ограничены необходимостью лабораторных условий — например, для доведения материалов до сверхнизких температур. Но с учетом объема исследовательских усилий, направленных на их улучшение, вполне вероятно, что через 25 лет это не будет проблемой.
Квантовые компьютеры, вероятно, также смогут выполнять несколько вычислений одновременно, что изменит возможности искусственного интеллекта .
Хотя в ближайшие 25 лет мы, возможно, не увидим общий искусственный интеллект — компьютеры, способные мыслить и чувствовать подобно человеческому, — квантовый ИИ, возможно, сможет лучше объяснить логику, лежащую в основе его процессов принятия решений.
Это повысит его надежность при решении задач, которые могут существенно повлиять на жизни людей, например, в здравоохранении и финансах.
9. Орбитальная очистка
Наши небеса — это хаос. Десятилетиями мы посылали искусственные спутники на орбиту Земли, а недавний запуск Starlink от SpaceX значительно ускорил то, сколько всего там летает.
В то же время накапливается более мелкий орбитальный мусор, начиная от пятен краски и заканчивая частями взорвавшихся ступеней ракет. Этот материал быстро движется.
По данным НАСА, средняя скорость столкновения обломков составляет 36 000 км/ч (22 369 миль/ч). Удар осколком размером всего 1 см (0,3 дюйма) на такой скорости подобен удару шара для боулинга на скорости около 500 км/ч (310 миль/ч).
В настоящее время на орбите вокруг нас находится более 25 000 известных объектов диаметром более 10 см (4 дюйма), а общее количество обломков составляет десятки миллионов. Международная космическая станция регулярно получает небольшие вмятины от крошечных обломков и должна маневрировать, чтобы избегать более крупных обломков примерно раз в год. К 2050 году ситуация станет намного хуже.
Некоторые обломки самоутилизируются, поскольку многие объекты падают обратно на Землю. Чем выше орбита, тем больше времени это занимает: обломки на низких околоземных орбитах обычно исчезают в течение нескольких лет, но на высоте 1000 км (620 миль) это может занять столетие.
Обычно более крупные объекты возвращаются с частотой от одного каждые три дня до трех в день. Геостационарные спутники, летящие на высоте 35 786 км (22 236 миль) по орбите с той же скоростью, что и вращение Земли, обычно перемещаются на более высокие «орбиты захоронения», чтобы очистить пространство, в то время как низколетящие спутники теперь часто намеренно сбивают.
К 2050 году для утилизации мусора, скорее всего, будут использоваться различные методы, включая захватные аппараты, сети и лазеры для испарения мусора или его замедления, чтобы его орбита снизилась. К сожалению, отсутствие сотрудничества между государствами, коммерческими операторами и космическими агентствами может ограничить эффективность очистки от мусора.
10. И наконец, слияние
На протяжении десятилетий нам обещали, что ядерный синтез обеспечит чистую, зеленую энергию, и наконец — наконец — к 2050 году это обещание может быть выполнено.
Концепция проста: использовать источник энергии звезд. Там, где современная ядерная энергия зависит от деления (расщепления атомов), термоядерный синтез использует энергию, высвобождаемую при слиянии атомных ядер для образования новых элементов, преобразуя в этом процессе небольшое количество материи в энергию.
Это имеет много преимуществ по сравнению с делением. Оно производит гораздо меньше радиоактивных отходов, использует более легкодоступное топливо и не имеет потенциала расплавления.
Звезды полагаются на огромное давление гравитации, а также на высокие температуры. Без этого термоядерный генератор на Земле обычно работает при гораздо более высоких температурах. Реакторы работают либо путем нагрева плазмы до высоких температур и высокого давления, либо с помощью мощных лазеров, которые впрыскивают внутрь небольшие топливные гранулы, создавая сильное давление и тепло.
Эксперименты по термоядерному синтезу начались в 1950-х годах, и ожидалось, что они присоединятся к энергосистеме в течение примерно 30 лет. Учитывая давление изменения климата, которое заставляет отказаться от ископаемого топлива, похоже, что к 2050 году термоядерный синтез будет генерировать значительные объемы энергии.
Однако доктор Шарон Энн Холгейт, автор книги «Ядерный синтез», высказывает предостережение: «Трудно предсказать, когда — и начнём ли вообще — мы кипятить чайники с помощью энергии, вырабатываемой с помощью термоядерного синтеза, но я надеюсь, что в течение следующих 25 лет электроэнергия поступит в мировые сети. Мы можем увидеть ряд технологий термоядерного синтеза, используемых в зависимости от размера и местоположения реактора: например, микрореакторы могли бы использовать другой технологический подход к более масштабным электростанциям».
Оригинал статьи можно прочитать здесь.
Больше информации о самых интересных научных открытиях и удивительных исторических фактах читайте на нашем сайте «Совятня».
Интересные новости, советы по здоровью, ответы на популярные вопросы и цитаты великих ученых ищите в Telegram
