Hur forskare gör våra liv ljusare, längre och bekvämare: 10 användbara vetenskapliga upptäckter och uppfinningar från 2000 -talet
Miscellanea / / September 09, 2021
Avancerad teknik, som det skrivs om i välrenommerade vetenskapliga tidskrifter, hittar tillämpning i vardagen - direkt eller efter decennier. Vi talar om vetenskapens prestationer under 2000 -talet, som tills nyligen verkade som science fiction.
1. 3D -utskriftsteknik
De första 3D -skrivarna dök uppInfographic: Historien om 3D -utskrift tillbaka på 1980 -talet, men först på 2000 -talet började de användas överallt. Enheter har blivit billigare, och nu används inte bara plast, utan även metaller, betong, mat och till och med levande celler som förbrukningsmaterial för dem.
Den största 3D -tryckta byggnaden är Dubais kommun (UAE) med en yta på 641 kvm. m. Den tvåvånings futuristiska byggnaden 9,5 m hög skapades Dubais kommun blir världens största 3D -tryckta byggnad tillverkad av gipsbaserat material. Och i Amsterdam, med hjälp av 3D -skrivare, reste de Joris Laarmans 3D-tryckta rostfria bro öppnar äntligen i Amsterdam 12 meter lång gångbro i rostfritt stål.
Israeliska forskare använde Forskare 3D -tryck ett hjärta med mänsklig vävnad och blodkärl
3D -skrivare för att skriva ut ett konstgjort hjärta. Experimentorganet, storleken på ett körsbär, bestod av en hydrogel baserad på levande celler som bildade kammare och blodkärl. Och det franska företaget Poietis skapade French Start-up utvecklar unik teknik för 4D-laserbiotryckning av levande vävnad konstgjord hud med en fyrdimensionell struktur, som hjälper patienter efter brännskador och allvarliga skador, och har utvecklat teknik för att skriva ut andra vävnader i människokroppen.Det finns också en plats för 3D -utskrifter i vardagen. Till exempel kan du beställa en konventionell 3D -skrivare för att skapa plastfigurer och delar, eller köp en enhet för utskrift av mat, från pizza till desserter till gourmetinredning. I ett globalt perspektiv bör mat 3D -utskrift minska 3D -utskrift av mat minskar matsvinn mängden matavfall på planeten och göra En guide till 3D -tryckt mat - revolution i köket? även dietmåltider är ganska aptitretande.
2. Augmented reality
Det förväxlas ofta med virtual reality, men det är helt olika tekniker. Virtual reality är en helt digital värld som du kan se genom speciella glasögon eller en hjälm med skärmar för varje öga. Med hjälp av augmented reality -teknik läggs digitala objekt till bilden av den verkliga världen vi är vana vid.
Rötterna till förstorad verklighet ligger på 1900 -talet, men för bara några år sedan datorkraft tillät tekniken att introduceras nästan överallt - från skolor och dagis till löpande band på bilar fabriker. Och för detta behöver du inte komplexa dyra enheter - en vanlig smartphone räcker.
Det fungerar helt enkelt. Kameran på en smartphone eller annan pryl tar bilder av allt runt omkring, och ett gyroskop eller accelerometer övervakar förändringen av enhetens position i rymden. Sedan läggs de nödvändiga objekten på bilden från kameran - tips, inskriptioner eller roliga virtuella karaktärer. De rör sig tillsammans med bilden från kameran, och när du tittar på skärmen ser du två verkligheter samtidigt - vår objektiva och digitala.
Augmented reality gör lärandet enklare Augmented Reality i språkundervisning och inlärning? nya språk: till exempel kan en smartphone känna igen objekt runt omkring och signera dem. Tekniken hjälper kirurger Augmented Reality: Medicinens framtid att utföra operationer och ingenjörer att samla in Kompetens och Boeing använder Skylight för att återuppfinna kabelnätet komplexa enheter, vilket ger ledtrådar i processen. Förare kan njuta av förstorad verklighetsnavigering när färdkartan visas Hur påverkar förstärkt verklighet bilindustrin idag? över vägen, designers - show Stigningen av förstärkt verklighet inom inredning och fastighetsutvecklingklienter en ny inredning i lägenheten före renovering. Och i restaurangen kan besökaren överväga innan du serverar rätten Hur Augmented Reality (AR) omformar livsmedelsbranschen honom från alla sidor lugnt, som fortfarande är fysiskt tom.
3. Fullt konstgjort hjärta
Arbetsprototyper av mänskliga organ har funnits länge, men oftare var det komplexa stationära system som det knappast skulle vara möjligt att lämna sjukhuset. År 2021 kunde forskare och läkare utveckla och implantera ett helt artificiellt hjärta för första gången.
Ett team av kirurger vid Duke University Hospital under ledning av Jacob Schroeder och Carmelo Milano uppträdde Ny generation artificiellt hjärta implanterat hos patient hos Duke - först i USA framgångsrikt organbyte för 39-årige Matthew Moore, som led av hjärtsvikt. Med implantatet kommer han att kunna leda en nästan bekant kvinna
liv-leva omgiven av släktingar, uppfostra en tvåårig son, gå till affären och arbeta, resa.
Det enda besväret är att det konstgjorda hjärtat drivs av ett externt batteri, som varar i cirka 4 timmar. Kontrollenheten för att styra enheten är också placerad utanför människokroppen. Därför måste patienten bära en påse som väger cirka 4 kilo och regelbundet ansluta till en dator på sjukhuset för att övervaka enhetens status.
4. Återanvändbara raketer
SpaceX har utvecklat raketer som kan återvinnas och återanvändas. Detta effektiva och billiga alternativ till engångsraketer har potential att sänka kostnaden för att leverera last till omloppsbana.
Den första omlanseringen av raketen ägde rum den 30 mars 2017. SpaceX skickat Falcon 9: första orbitalklassraket som kan reflight i rymden Falcon 9 är en modell med nio flytande Merlin-motorer som körs på RP-1 fotogen och flytande syre. Senare lanserad Falcon Heavy: världens mest kraftfulla raket Falcon Heavy med tre modifierade första etapper av Falcon 9: en användes som en central enhet, två som sido boosters.
Inte hela raketen kan kallas återanvändbar, utan bara den första av två etapper. Den har system för retur och vertikal landning på en landningsplatta eller plattform som flyter i havet. Steget tål SpaceX: s mest flygande Falcon 9 -raket är en sotig veteran efter 10 lanseringar och landningar (foton) upp till tio starter.
Senare lanserades Blue Origin, grundat av Amazons vd Jeff Bezos Ny shepard dess New Shepard enstegs återanvändbar raket. Den körs på väte och syre och är avsedd för suborbitalflygningar. New Shepard är lämplig för rymdturism, men till skillnad från Falcon kommer den inte att kunna sätta konstgjorda jordsatelliter i omloppsbana.
5. Högdensitetsbatterier
Nya fristående enheter behöver mycket ström för att gå utan uttag så länge som möjligt. Samtidigt måste batterierna vara kompakta och säkra - de får till exempel inte explodera vid uppvärmning eller mekanisk skada.
Pennsylvania Battery and Energy Storage Technology Center (BEST) -teamet skapades Hög energi Li-Ion batteri är säkrare för elfordon ett säkert och kraftfullt litiumjonbatteri som gör att ett elfordon kan färdas upp till 1,6 miljoner kilometer. Under testerna drevs spikar bokstavligen in i den för att orsaka kortslutning. Men temperaturen på den skadade cellen ökade med bara 100 grader Celsius - och i ett normalt batteri skulle skillnaden vara 1000 grader Celsius.
Samsungs forskare gjorde också ett genombrott: de utvecklade Samsung avslöjar nytt litiummetallbatteri i fast tillstånd med 900Wh / l densitet 900 Wh / L solid-state litium-metallbatteri. Den är 50% mer kompakt än befintliga batterier och är konstruerad utan användning av flytande elektrolyt. Med tiden försämras inte batteriet - mängden laddning som det kan ackumulera förblir densamma.
6. Bionisk hand
Bioniska proteser under 2000 -talet kan nästan helt ersätta naturliga lemmar. Forskare har inte bara tillhandahållit förmågan att röra dem som med egna händer, utan till och med återfört förmågan att känna - känslans impulser överförs direkt till hjärnan.
Forskare från Johns Hopkins University i USA har skapat Modulär protetisk lem MPL (Modular Prosthetic Limb), som kan utföra nästan alla rörelser som den mänskliga handen kan. Den har mer än 100 sensorer, samt specialmotorer som ger den vanliga styrkan och smidigheten.
Protesen är utrustad med taktila sensorer och låter dig bestämma plats, temperatur och struktur på föremål. Och det neurala gränssnittet ger intuitiv och naturlig kontroll över den konstgjorda handen - tänk bara på vad som ska utföras.
7. Grafen
Förekomsten av den första kända verkligt tvådimensionella kristallen (med ett kristallgitter en atom tjock) i 2004 bekräftades forskarna Andrei Geim och Konstantin Novoselov för första gången experimentellt och 2010 fick de Nobelpriset i fysik 2010Nobelpriset i fysik.
I huvudsak är grafen en en -tjock film av grafit (kristalliserat kol). Det kunde inte erhållas på länge på grund av instabilitet. Game och Novoselov används Elektrisk fälteffekt i atomiskt tunna kolfilmer ett oxiderat kiselsubstrat för att stabilisera 2D -filmen.
Grafen är mycket hållbar men extremt flexibel. Den leder ström och elektroner rör sig i den Elektroner kan resa över 100 gånger snabbare i grafen än i kisel, visar fysiker snabbare än i alla kända material. I synnerhet är det 100 gånger snabbare än kisel, från vilket moderna processorer tillverkas.
Med grafen är det möjligt att skapa ultrafina filter, pekskärmsdisplayer, sensorer, högeffektiva katalytiska celler, nanokanaler för arbete med DNA och komponenter för elektronik med hög precision. Graphene chips kommer att förbättra datorns prestanda och påskynda dataöverföring, göra enheter mer kraftfulla och mer kompakta.
8. Obemannade fordon
Framsteg inom artificiell intelligens, stor datorkraft, höga trådlösa överföringshastigheter data och exakta sensorer - allt detta tjänade som grund för skapandet av bilar som kan klara sig utan förare. De skannar trafiksituationen i realtid, känner igen fotgängare och vägskyltar och kan fatta beslut i en svår situation på en bråkdel av en sekund.
År 2021 körde Tesla Model 3 med FSD (Full Self-Driving) -system oberoende Tesla Autopilot FSD San Francisco till Los Angeles med noll ingrepp från San Francisco till Los Angeles och tillbaka är cirka 2 400 kilometer. Bilen klarade uppgiften framgångsrikt även på livliga stadsgator och gjorde två stopp för att ladda batteriet.
Men autopiloten utvecklas inte bara för personbilar. Till exempel i USA lanserades en start Waymo 2020 Waymo öppnar sin helt förarlösa tjänst för allmänheten i Phoenix obemannad taxiservice. Det finns inte många bilar, men resor är tillgängliga för alla.
Obemannade taxibilar kommer att dyka upp i Ryssland Yandex berättade var de första obemannade taxibilarna kommer att dyka upp i Moskva i höst - dock hittills i experimentläge. Testdeltagare som företaget valt kommer att kunna åka bil utan förare i Yasenevo -området i Moskva.
En annan tillämpning av obemannade fordon är godstransport. NVIDIA Drive Platform hjälper redan Obemannade lastbilar lastbilar på vägen, och kommer snart att kunna byta ut dem på vanliga rutter. Tesla och andra företag arbetar också i denna riktning.
9. Genredigering
2012 utvecklade Jennifer Doudna från USA och Emmanuelle Charpentier från Frankrike CRISPR-Cas9-molekylärverktyget, som kallas ”genetisk sax”. För detta vetenskapliga genombrott 2020 fick de Emmanuelle Charpentier och Jennifer Doudna vann Nobelpriset i kemi 2020 Nobelpriset i kemi.
CRISPR - Cas9 låter dig redigera växternas och djurens gener. Detta öppnar nya vägar för avel och har potential att stoppa spridningen av sjukdomar - till exempel om mygggener ändras kan de inte tolerera malaria och borrelia.
CRISPR - Cas9 har redan bidragit till cancerbehandlingar. Forskning pågår som i framtiden kan spara Vad är genomredigering och CRISPR - Cas9? från ärftliga sjukdomar och genetiska mutationer.
Men det är fel att tro att CRISPR-Cas9 kommer att öppna vägen för GMO. För det första har genetiskt modifierade organismer fått för första gången Herbert W. Boyer och Stanley N. Cohen tillbaka 1972. CRISPR - Cas9 kan bara förbättra noggrannheten i DNA -modifiering och bli av med negativa biverkningar.
Förresten, kartan över det mänskliga genomet är också en prestation av 2000 -talet. Huvuddelen av arbetet med Human Genome Project har slutförts Det mänskliga genomprojektet år 2003.
10. Humanoida robotar
Robot Atlas Atlas: den mest dynamiska humanoidroboten från Boston Dynamics - Internetets älskling: han vet hur man gör kullerbyttor, håller sig på fötterna efter starka slag, kan övervinna hinder och till och med dansa. Utvecklarna kallar det en forskningsplattform utformad för att flytta gränserna för helkroppsrörlighet och den mest dynamiska humanoidroboten.
Faktum är att Atlas och andra Boston Dynamics -modeller - som Robothunden Spot och Robotlastaren Stretch - har djupa praktiska konsekvenser. De kan ersätta människor under svåra eller farliga förhållanden: att leta efter offer under byggnadsrester eller i bränder, utforskar avlägsna områden, levererar varor och slutför tråkiga rutiner dygnet runt operationer.
Det finns andra applikationer för humanoida robotar. Till exempel utvecklas modellkonsulter, följeslagare och servitörer, assistenter för personer med funktionsnedsättning.
Och den ryska roboten Fedor besökte till och med Twitter fedor37516789 i rymden 2019. Han vet hur man kör bil och ATV, öppnar dörrar, klättrar i trappor, går genom en labyrint, skjuter och arbetar med en borrmaskin.
Vetenskapliga upptäckter kan radikalt förändra våra liv: ge livslängd, hjälpa till med utforskning av rymden, ta sig an vardagliga saker och till och med bygga ett hus om några dagar. Läs mer om dem på den uppdaterade samhällets webbplats "Kunskap". Inom ramen för det helryska utbildningsmaratonet "Ny kunskap" kommer 18 miniföreläsningar om vetenskapliga genombrott under XXI-talet att publiceras här.
Nya kunskapsmarathonet fick sällskap av Yuri Bashmet, Konstantin Khabensky, Edward Snowden, Mikhail Mishustin, Evgeny Kaspersky, Tatyana Golikova, Arkady Volozh, German Gref, Alexander Ovechkin och andra populära högtalare. Mer än 150 timmars utbildningsinnehåll kommer att dyka upp på webbplatsen - det här är inspirerande berättelser, heta debatter om moderna mänskliga problem och fascinerande intervjuer med kända människor.
Få ny kunskap gratis