Kaip mokslininkai daro mūsų gyvenimą šviesesnį, ilgesnį ir patogesnį: 10 naudingų XXI amžiaus mokslinių atradimų ir išradimų

1. 3D spausdinimo technologijos

Atsirado pirmieji 3D spausdintuvaiInfografika: 3D spausdinimo istorija dar devintajame dešimtmetyje, tačiau tik XXI amžiuje jie buvo pradėti naudoti visur. Prietaisai atpigo, o dabar kaip vartojimo reikmenys naudojami ne tik plastikas, bet ir metalai, betonas, maistas ir net gyvos ląstelės.

Didžiausias 3D spausdintas pastatas yra Dubajaus savivaldybė (JAE), kurios plotas yra 641 kv. m. Buvo sukurtas 9,5 m aukščio dviejų aukštų futuristinis pastatas Dubajaus savivaldybė taps didžiausiu pasaulyje 3D spausdintu pastatu pagamintas iš gipso pagrindo medžiagos. O Amsterdame, pasitelkę 3D spausdintuvus, jie pastatė Pagaliau Amsterdame atidaromas Joris Laarman 3D spausdintas nerūdijančio plieno tiltas 12 metrų nerūdijančio plieno tiltas.

Izraelio mokslininkai naudojo Tyrėjai 3D spausdina širdį su žmogaus audiniais ir kraujagyslėmis 3D spausdintuvas dirbtinei širdžiai spausdinti. Eksperimentinį organą, vyšnios dydžio, sudarė hidrogelis, pagrįstas gyvomis ląstelėmis, sudarančiomis kameras ir kraujagysles. O prancūzų kompanija „Poietis“ sukūrė Prancūzų startuolis kuria unikalią gyvų audinių bioprintavimo 4D lazeriu technologiją dirbtinė oda su keturių matmenų struktūra, kuri padės pacientams po nudegimų ir sunkių sužalojimų, ir sukūrė kitų žmogaus kūno audinių spausdinimo technologijas.

Kasdieniame gyvenime taip pat yra vieta 3D spausdinimui. Pavyzdžiui, galite užsisakyti įprastą 3D spausdintuvą, kad sukurtumėte plastikines figūrėles ir dalis, arba nusipirkite maisto spausdinimo įrenginį - nuo picos iki desertų iki gurmaniško dekoro. Žvelgiant pasauliniu požiūriu, maisto 3D spausdinimo turėtų sumažėti 3D maisto spausdinimas sumažina maisto atliekas maisto atliekų kiekį planetoje ir padaryti 3D spausdinto maisto vadovas - revoliucija virtuvėje? net dietiniai patiekalai yra gana patrauklūs.

2. Papildyta realybė

Dažnai tai painiojama su virtualia realybe, tačiau tai visiškai skirtingos technologijos. Virtuali realybė yra visiškai skaitmeninis pasaulis, kurį galite pamatyti pro specialius akinius ar šalmą su ekranais kiekvienai akiai. Naudojant papildytos realybės technologiją, skaitmeniniai objektai pridedami prie mums įprasto realaus pasaulio paveikslo.

Papildytos realybės šaknys slypi XX amžiuje, tačiau tik prieš keletą metų skaičiavimo galia leido technologiją įdiegti beveik visur - nuo mokyklų ir vaikų darželių iki automobilių surinkimo linijų gamyklos. Ir tam jums nereikia sudėtingų brangių prietaisų - pakanka paprasto išmaniojo telefono.

Tai veikia gana paprastai. Išmaniojo telefono ar kitos programėlės kamera nufotografuoja viską, kas yra aplink, o giroskopas arba akselerometras stebi prietaiso padėties pokyčius erdvėje. Tada vaizdai iš fotoaparato uždedami reikiamais objektais - užuominomis, užrašais ar juokingais virtualiais personažais. Jie juda kartu su vaizdu iš fotoaparato, o kai žiūrite į ekraną, iš karto matote dvi realybes - mūsų objektyvią ir skaitmeninę.

Išplėstinė realybė palengvina mokymąsi Papildyta tikrovė kalbų mokyme ir mokyme? naujos kalbos: pavyzdžiui, išmanusis telefonas gali atpažinti aplink esančius objektus ir juos pasirašyti. Technologijos padeda chirurgams Papildyta realybė: medicinos ateitis atlikti operacijas, o inžinieriai - surinkti „Upskill“ ir „Boeing“ naudoja stoglangį, kad išrastų vielos laidų surinkimą sudėtingi prietaisai, suteikiantys užuominų. Vairuotojai gali mėgautis papildytos realybės navigacija, kai rodomas maršruto žemėlapis Kaip papildyta realybė šiandien veikia automobilių pramonę? per kelią, dizaineriai - parodyti Išplėstinės realybės kilimas interjero dizaino ir nekilnojamojo turto vystymo srityseklientams naujas remontas bute prieš remontą. O restorane lankytojas gali apsvarstyti prieš patiekdamas patiekalą Kaip išplėstinė realybė (AR) keičia maisto paslaugų pramonę jam iš visų pusių ramiai, kas vis dar fiziškai tuščia.

3. Visiškai dirbtinė širdis

Veikiantys žmogaus organų prototipai egzistuoja jau seniai, tačiau dažniausiai tai buvo sudėtingos stacionarios sistemos, su kuriomis vargu ar būtų galima palikti ligoninę. 2021 metais mokslininkai ir gydytojai pirmą kartą sugebėjo sukurti ir implantuoti visiškai dirbtinę širdį.

Koncertavo Duke universiteto ligoninės chirurgų komanda, vadovaujama Jacobo Schroederio ir Carmelo Milano Duke dirbtinė širdis implantuota Duke pacientui - pirmoji JAV sėkmingas organų pakeitimas 39 metų Matthew Moore'ui, kuris sirgo širdies nepakankamumu. Su implantu jis galės atlikti beveik pažįstamą moterį

gyvenimas-gyventi artimųjų apsuptyje, auginti dvejų metų sūnų, eiti į parduotuvę ir į darbą, keliauti.

Vienintelis nepatogumas yra tas, kad dirbtinė širdis maitinama išorine baterija, kuri trunka apie 4 valandas. Prietaiso valdymo valdiklis taip pat yra už žmogaus kūno ribų. Todėl pacientas turės nešiotis apie 4 kilogramus sveriantį maišelį ir reguliariai prisijungti prie kompiuterio ligoninėje, kad galėtų stebėti prietaiso būklę.

4. Daugkartinio naudojimo raketos

„SpaceX“ sukūrė raketas, kurias galima atkurti ir pakartotinai naudoti. Ši efektyvi ir nebrangi alternatyva vienkartinėms raketoms gali sumažinti krovinio pristatymo į orbitą išlaidas.

Pirmasis raketos paleidimas įvyko 2017 m. Kovo 30 d. „SpaceX“ išsiųsta „Falcon 9“: pirmoji orbitos klasės raketa, galinti skristi į kosmosą „Falcon 9“ yra modelis su devyniais skystais „Merlin“ varikliais, kurie veikia RP-1 žibalu ir skystu deguonimi. Vėliau paleistas „Falcon Heavy“: galingiausia pasaulio raketa „Falcon Heavy“ su trimis modifikuotais pirmaisiais „Falcon 9“ etapais: vienas buvo naudojamas kaip centrinis blokas, du - kaip šoniniai stiprintuvai.

Ne visa raketa gali būti vadinama daugkartine, bet tik pirmoji iš dviejų pakopų. Jame yra grįžimo ir vertikalaus nusileidimo sistemos ant nusileidimo aikštelės ar platformos, plaukiojančios vandenyne. Žingsnis atlaiko Labiausiai skraidinta „SpaceX“ raketa „Falcon 9“ yra suodžių veteranas po 10 paleidimų ir nusileidimų (nuotraukos) iki dešimties startų.

Vėliau pradėjo veikti „Amazon Origin“ vadovo Jeffo Bezoso įkurta „Blue Origin“ Naujasis piemuo savo naują „Shepard“ vienpakopę daugkartinio naudojimo raketą. Jis veikia vandeniliu ir deguonimi ir yra skirtas suborbitaliniams skrydžiams. Naujasis „Shepard“ yra tinkamas kosminiam turizmui, tačiau skirtingai nei „Falcon“, jis negalės į orbitą iškelti dirbtinių žemės palydovų.

5. Didelio tankio baterijos

Naujiems autonominiams įrenginiams reikia daug energijos, kad jie kuo ilgiau liktų be lizdo. Tuo pačiu metu baterijos turi būti kompaktiškos ir saugios - pavyzdžiui, jos neturi sprogti kaitinant ar mechaniškai pažeistos.

Sukūrė Pensilvanijos baterijų ir energijos kaupimo technologijų centro (BEST) komanda Didelės energijos ličio jonų akumuliatorius yra saugesnis elektromobiliams saugią ir galingą ličio jonų bateriją, kuri leis elektromobiliui nuvažiuoti iki 1,6 milijono kilometrų. Bandymų metu į jį pažodžiui buvo įsmeigtos vinys, kad sukeltų trumpąjį jungimą. Tačiau pažeistos kameros temperatūra pakilo tik 100 laipsnių Celsijaus - o įprastoje baterijoje skirtumas būtų 1000 laipsnių Celsijaus.

„Samsung“ tyrėjai taip pat padarė proveržį: jie sukūrė „Samsung“ pristato naują kietojo kūno ličio metalo akumuliatorių, kurio tankis yra 900 Wh / l 900 Wh / L kietojo kūno ličio metalo baterija. Jis yra 50% kompaktiškesnis nei esamos baterijos ir sukurtas nenaudojant skysto elektrolito. Laikui bėgant akumuliatorius nesumažėja - įkrovos kiekis, kurį jis gali sukaupti, išlieka tas pats.

6. Bioninė ranka

XXI amžiaus bioniniai protezai gali beveik visiškai pakeisti natūralias galūnes. Mokslininkai suteikė ne tik galimybę juos pajudinti tarsi savo rankomis, bet netgi grąžino galimybę jausti - pojūčių impulsai perduodami tiesiai į smegenis.

Mokslininkai iš JAV Johno Hopkinso universiteto sukūrė Modulinė protezuota galūnė MPL (Modular Prosthetic Limb - Modular Prosthetic Limb), galintis atlikti beveik visus judesius, kuriuos sugeba žmogaus ranka. Jame yra daugiau nei 100 jutiklių, taip pat specialūs varikliai, užtikrinantys įprastą stiprumą ir judrumą.

Protezas turi jutimo jutiklius ir leidžia nustatyti objektų vietą, temperatūrą ir tekstūrą. Ir neuronų sąsaja suteikia intuityvų ir natūralų dirbtinės rankos valdymą - tiesiog pagalvokite apie veiksmą, kurį atliksite.

7. Grafenas

Pirmojo žinomo tikrai dvimačio kristalo (kurio vieno atomo storio kristalų gardelės) egzistavimas 2004 m. Mokslininkai Andrejus Geimas ir Konstantinas Novoselovas pirmą kartą buvo eksperimentiškai patvirtinti, o 2010 m. Nobelio fizikos premija 2010 mNobelio fizikos premija.

Iš esmės grafenas yra vieno atomo storio grafito (kristalizuotos anglies) plėvelė. Ilgai jo nepavyko gauti dėl nestabilumo. Žaidimas ir Novoselovas Elektrinio lauko efektas atomiškai plonose anglies plėvelėse oksiduotas silicio substratas, stabilizuojantis 2D plėvelę.

Grafenas yra labai patvarus, tačiau labai lankstus. Jis praleidžia srovę, o joje juda elektronai Fizikai rodo, kad elektronai grafene gali keliauti daugiau nei 100 kartų greičiau nei silicyje greičiau nei visose žinomose medžiagose. Visų pirma, jis yra 100 kartų greitesnis nei silicis, iš kurio gaminami modernūs procesoriai.

Naudojant grafeną, galima sukurti itin plonus filtrus, jutiklinius ekranus, jutiklius, didelio efektyvumo katalizines ląsteles, nanokanalus darbui su DNR ir didelio tikslumo elektronikos komponentus. Grafeno mikroschemos pagerins kompiuterių našumą ir pagreitins duomenų perdavimą, padarys įrenginius galingesnius ir kompaktiškesnius.

8. Nepilotuojamos transporto priemonės

Dirbtinio intelekto pažanga, didelė skaičiavimo galia, didelis belaidžio perdavimo greitis duomenys ir tikslūs jutikliai - visa tai buvo pagrindas kuriant automobilius, kurie gali apsieiti vairuotojas. Jie realiu laiku nuskaito eismo situaciją, atpažįsta pėsčiuosius ir kelio ženklus ir gali priimti sprendimą sudėtingoje situacijoje per sekundės dalį.

2021 m. „Tesla Model 3“ su FSD („Full Self-Driving“) sistema važiavo savarankiškai „Tesla“ autopiloto FSD iš San Francisko į Los Andželą su nuline intervencija nuo San Francisko iki Los Andželo ir atgal yra apie 2400 kilometrų. Automobilis sėkmingai susidorojo su užduotimi net judriose miesto gatvėse ir du kartus sustojo įkrauti akumuliatoriaus.

Tačiau autopilotas kuriamas ne tik asmeniniams automobiliams. Pavyzdžiui, JAV startuolis „Waymo“ startavo 2020 m „Waymo“ Phoenix mieste plačiajai visuomenei atveria savo visiškai be vairuotojo paslaugą nepilotuojama taksi paslauga. Automobilių nėra daug, tačiau kelionės yra prieinamos visiems.

Rusijoje pasirodys nepilotuojami taksi „Yandex“ pasakojo, kur Maskvoje pasirodys pirmieji nepilotuojami taksi automobiliai šį rudenį - tačiau kol kas eksperimentiniu režimu. Bendrovės atrinkti bandymų dalyviai galės važiuoti automobiliu be vairuotojo Jasenevo rajone Maskvoje.

Kitas nepilotuojamų transporto priemonių pritaikymas yra krovinių gabenimas. „NVIDIA“ disko platforma jau padeda Nepilotuojami sunkvežimiai sunkvežimių vairuotojų kelyje, ir netrukus galės juos pakeisti įprastais maršrutais. Šia linkme dirba ir „Tesla“ bei kitos įmonės.

9. Genų redagavimas

2012 metais Jennifer Doudna iš JAV ir Emmanuelle Charpentier iš Prancūzijos sukūrė CRISPR-Cas9 molekulinį įrankį, kuris vadinamas „genetinėmis žirklėmis“. Už šį mokslo laimėjimą 2020 m Emmanuelle Charpentier ir Jennifer Doudna laimėjo Nobelio chemijos premiją už 2020 m Nobelio chemijos premija.

CRISPR - Cas9 leidžia redaguoti augalų ir gyvūnų genus. Tai atveria naujas galimybes veistis ir gali sustabdyti ligų plitimą - pavyzdžiui, pakeitus uodų genus, jie negali toleruoti maliarijos ir Laimo ligos.

CRISPR - „Cas9“ jau prisidėjo prie vėžio gydymo. Vykdomi tyrimai, kurie ilgainiui gali sutaupyti Kas yra genomo redagavimas ir CRISPR - Cas9? nuo paveldimų ligų ir genetinių mutacijų.

Tačiau klaidinga manyti, kad CRISPR-Cas9 atvers kelią GMO. Pirma, pirmą kartą gauti genetiškai modifikuoti organizmai Herbertas W. Boyeris ir Stanley N. Cohenas dar 1972 m. CRISPR - Cas9 gali tik pagerinti DNR modifikacijos tikslumą ir atsikratyti neigiamo šalutinio poveikio.

Beje, žmogaus genomo žemėlapis taip pat yra XXI amžiaus pasiekimas. Baigta pagrindinė žmogaus genomo projekto darbo dalis Žmogaus genomo projektas 2003 metais.

10. Humanoidiniai robotai

Robotų atlasas Atlasas: dinamiškiausias humanoidinis robotas iš „Boston Dynamics“ - interneto numylėtinis: jis žino, kaip daryti salto, stovėti ant kojų po stiprių smūgių, sugeba įveikti kliūtis ir net šokti. Kūrėjai tai vadina tyrimų platforma, skirta peržengti viso kūno mobilumo ribas ir dinamiškiausią humanoidinį robotą.

Tiesą sakant, „Atlas“ ir kiti „Boston Dynamics“ modeliai, tokie kaip robotas šuo „Spot“ ir „Stretch“ robotų krautuvas, turi gilių praktinių pasekmių. Jie sugeba pakeisti žmones sunkiomis ar pavojingomis sąlygomis: ieškoti aukų po pastatų griuvėsiais gaisrus, tyrinėti atokius rajonus, pristatyti prekes ir visą parą atlikti nuobodžią veiklą operacijas.

Yra ir kitų humanoidinių robotų programų. Pavyzdžiui, kuriami modelių konsultantai, kompanionai ir padavėjai, padėjėjai žmonėms su negalia.

O rusų robotas Fiodoras net aplankė „Twitter“ fedor37516789 kosmose 2019 m. Jis moka vairuoti automobilį ir keturračius, atidaryti duris, lipti laiptais, vaikščioti labirintu, šaudyti ir dirbti su grąžtu.