/Наука и техника 2018: прошедший год в открытиях и изобретениях

Наука и техника 2018: прошедший год в открытиях и изобретениях

Для ЗАО «Струнные технологии» и проекта SkyWay прошедший год был очень разнообразным и в хорошем смысле неспокойным – мы закончили и презентовали сразу несколько образцов подвижного состава, спроектировали и реализовали в ЭкоТехноПарке некоторые очень интересные технологические решения по путевой структуре, стартовали с разработкой масштабной криптоплатформы, у которой ICO и криптовалютная составляющая – это только вершина айсберга. Инженеры компании расширили свое амплуа и создали юнимобиль – некоторые из примененных там решений даже у крупных производителей авто появились только недавно.

Мы не только следуем мировым трендам, но и создаем свой собственный – к скоростному общественному транспорту на втором уровне проявляют вполне материальный интерес, например, в ОАЭ. Можно сказать, что проект SkyWay стал частью большой технологической семьи – сообщества, которое двигает человечество вперед и делает жизнь остальных людей проще и лучше.

Информационная служба SkyWay предлагает оглянуться назад и вспомнить основные достижения научного и технологического сообщества в 2018 году. Конечно, многие из важных событий могли не попасть в список, но мы старались выбрать те из них, которые указывают на новые направления и, по нашему мнению, будут определять будущее.

 

Прошли первые испытания ионного самолета

Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) создали и впервые испытали модель самолета, действующего на «ионном ветре». Это явление характеризуется образованием потока ионизированного воздуха между двумя разнесенными друг от друга электродами, на которые подается высокое напряжение. Ранее считалось, что двигатели, использующие этот эффект, не могут обеспечить большую тягу, однако сейчас специалистам MIT удалось опровергнуть эту теорию. Они изготовили несколько экспериментальных летательных аппаратов и назвали их лифтерами или ионолетами. Под консолями крыла исследователи установили по четыре горизонтальные пары электродов, благодаря которым и возникает явление ионного ветра.

Во время испытаний в закрытом помещении модель ионолета с размахом крыльев 5 метров и весом 2,5 килограмма сначала запускали с помощью катапульты с выключенным двигателем. Дальность планирования модели составила в среднем 10 метров. После этого была проведена серия запусков с включенным двигателем. Средняя дальность полета модели составила 45 метров, а максимальная –60.

Предполагается, что совершенствование конструкции ионных двигателей позволит создавать более мощные, экологичные и экономичные силовые установки, чем те, что используются в современных самолетах. Кроме того, их нужно будет реже ремонтировать – такие двигатели лишены подвижных частей.

 

Общественный транспорт стал умнее и «зеленее»

В 2018 году состоялось сразу несколько громких премьер в мире общественного транспорта – и речь идет не только о SkyWay с его новыми образцами подвижного состава и инфраструктуры. Традиционные поезда, трамваи и автобусы тоже «нацелились» в будущее и представили свои наработки в области искусственного интеллекта, энергетики и машиностроения. И Германия с ее высокоразвитой транспортной отраслью здесь в числе лидеров: в прошедшем году там заработал первый в мире водородный поезд. Его разработала компания Alstom. Речь идет о поезде Coradia iLint, который может двигаться со скоростью до 140 километров в час и имеет запас хода около 1 000 километров. Новые поезда Alstom будут работать в Нижней Саксонии на участке длиной около 100 километров.

На этом немецкие новинки не закончились – Siemens Mobility совместно с оператором пассажирского транспорта ViP Verkehrsbetrieb Potsdam выпустили на дороги Потсдама первый самоуправляемый трамвай. Он создан на базе вагона Combino, на который установили оборудование для обеспечения «машинного зрения» – несколько лидаров, камер, а также радар. С помощью этих устройств трамвай может составлять трехмерную карту окружающего пространства, следить за перемещением автомобилей и пешеходов, ориентироваться по дорожным знакам и указаниям светофоров. Также трамвай умеет распознавать остановки, производить посадку и высадку пассажиров. Пока что «умный» трамвай работает в тестовом режиме, но немецкие власти уже сейчас планируют увеличить количество такой техники на улицах городов в случае успеха испытаний. Таким образом они собираются снизить аварийность на дорогах и повысить эффективность комплекса общественного транспорта.

 

3D-печать на Земле и в космосе – окружает со всех сторон!

В медицине, строительстве, космонавтике, промышленном производстве и десятках других областей – сейчас 3D-печать применяется везде. И 2018 год стал для нее решающим. Были решены сразу несколько проблем, связанных с ее применением, а также проведены очень важные опыты, определившие возможности применения новой технологии.

На борту Международной космической станции впервые в истории начался эксперимент, в рамках которого на биопринтере напечатают миниорган. Его результаты будут обнародованы в начале 2019 года. Эксперимент поставила лаборатория 3D Bioprinting Solutions. Значимость такого опыта для науки и практики очень велика – технологии биопечати органов могут использоваться для лечения раковых заболеваний, а в будущем с помощью биопечати колонизаторы других планет Солнечной системы смогу в случае необходимости создавать органы для трансплантации.

Если печать органов пока находится на начальном этапе развития, то применение 3D-принтеров в промышленности уже вышло на серьезный уровень. В этом году, например, появился первый в мире коммерческий 3D-принтер, работающий с металлом. Исследователи из Йеля, США, нашли способ создавать напечатанные объекты из металла гораздо легче, чем раньше. Металл сложно сделать достаточно мягким для 3D-печати, поэтому они применили объемное металлическое стекло, или метглас. Это такой тип металлических материалов, у которых нет столь жесткой атомной структуры, как у большинства сплавов. Они могут размягчаться легче обычных материалов, но они все же прочные, с высоким порогом эластичности и сопротивляемости коррозии.

Применить печатающий металлом 3D-принтер можно практически в любой области: с помощью такого устройства можно печатать детали для автомобилей, медицинское оборудование или потребительские товары.

 

В США запустили первую в мире сеть 5G

Роль Интернета и связи в современном мире невозможно переоценить. Сегодня это и двигатель торговли, и основной источник знаний, и основа работы промышленности. Поэтому развитие технологий передачи данных играет очень важную роль не только в науке и экономике, но и в повседневной жизни.

1 октября 2018 года компания Verizon открыла в США первую в мире сеть 5G.  Средняя скорость интернета в ней составит 300 Мбит/с с пиковыми значениями передачи данных в 1 Гбит/с.

Применение технологий 5G обеспечивает большую доступность широкополосной мобильной связи, позволяет создавать сверхнадежные масштабные системы коммуникации между устройствами, а также обеспечивать более короткое время задержки, скорость интернета 1—2 Гбит/с, меньший расход энергии батареи, чем у 4G-оборудования, что благоприятно скажется на развитии Интернета вещей – одной из популярных сегодня концепций, способных изменить повседневную жизнь человека.

 

Миссия InSight достигла Марса – изучаем недра Марса

Космические проекты всегда двигали человечество вперед. В прошедшем году внимание сообщества людей, интересующихся космосом, было приковано к миссии InSight. Это проект НАСА в рамках программы Discovery по доставке на Марс исследовательского посадочного аппарата с сейсмометром. Он рассчитан на изучение внутреннего строения и состава Марса, расчетный срок работы аппарата –720 дней.

InSight запустили 5 мая 2018 года с базы Ванденберг, а уже 26 ноября он совершил успешную посадку на поверхность Марса на равнину Элизий и передал первое изображение. 19 декабря при помощи роботизированной руки InSight установил сейсмометр SEIS на поверхность Марса на расстоянии в 1,6 метра от посадочной платформы

В отличие от других аппаратов на Марсе, InSight не ищет воду и другие признаки жизни, а изучает геологию Красной планеты:

«Ключевой вопрос заключается в исследовании внутреннего содержания и горных пород подобной Земле планеты. Нужно это для того, чтобы сравнить ее непосредственно с Землей. И это цель новой миссии», — отметил глава немецкого Института космических исследований Тилман Шпон.

Именно сравнительный анализ Земли и Марса привлекает ученых. Лю Пен из Университета Лиона говорит, что о геологии Марса известно крайне мало:

«У нас есть ряд догадок. Исходя из исследований недр Земли, мы предполагаем, что Марс состоит примерно из того же, что и наша планета. А, значит, ядра, мантии и коры. Нам известно, что внешнее ядро Земли — причина возникновения магнитного поля. Так как на Марсе его признаков не обнаружено, то это означает, что этого самого внешнего ядра в его структуре нет», — говорит Лю Пен.

 

Углекислый газ: из врагов в друзья

Использование человеком сгораемого топлива привело к тому, что в атмосфере Земли значительно повысилось содержание углекислого газа СО2. Из-за того, что этот газ оказывает влияние на изменение климата, в последнее время ученые работают над уменьшением его выбросов в атмосферу. С другой стороны, углекислый газ – это возобновляемый ресурс. Он является отходом при многих видах производства, и даже человек выдыхает примерно 1 килограмм СО2 в сутки. Поэтому многие исследователи ищут способы одновременно нейтрализовать вред и извлечь пользу от этого вещества.

«Наш прорыв позволяет превращать углекислый газ в сырье для химической и фармацевтической промышленности» — рассказал один из руководителей проекта по переработке СО2, профессор кафедры химии и химической биологии Ратгерского университета Чарльз Дисмукс.

Используя пять различных катализаторов из никеля и фосфора, которые являются довольно дешевыми и распространенными элементами, исследователи под руководством Дисмукса научились электрохимическим способом преобразовать углекислый газ и воду в широкий спектр продуктов на основе углерода. Выбор катализатора и подходящие условия определяют, сколько атомов углерода могут быть соединены вместе, чтобы получать молекулы или даже более длинные полимеры.

В дальнейшем ученые планируют выяснить, можно ли с помощью подобных реакций производить возобновляемое углеродное топливо и диолы, применяемые в полимерной промышленности.

 

Стартовал самый масштабный проект по расшифровке человеческого ДНК

Один из самых быстроразвивающихся сегментов высоких технологий – это здравоохранение. Многочисленные частные компании подробнейшим образом изучают организм человека для того, чтобы вывести на рынок как можно более «умную» электронику, способную помогать нам справляться с недугами и следить за своим здоровьем. Но некоторые масштабные исследования, без которых сложно будет продвинуться в этой сфере, способно организовать только государство. Группа Национальных институтов здравоохранения США получила от правительства страны финансирование в размере 28,6 миллиона долларов на строительство центров обработки генетических данных. Проект получил название All of Us – и это самый масштабный проект по изучению ДНК в истории.

В рамках проекта ученые планируют выделить, секвенировать и внести в базу данных информацию о ДНК около 1 миллиона человек. На данный момент в программе зарегистрировалось 110000 человек, 60000 из которых уже прошли первый этап предварительного сбора данных. При этом участники проекта не просто предоставляют свою ДНК для изучения, но и проходят обследования и опросы, касающиеся состояния здоровья и образа жизни.

«Проект «Геном человека» завершился 15 лет назад и сейчас мы начинаем не менее масштабное мероприятие, в ходе которого соберем огромный объем генетической информации. Новая база данных поможет улучшить не только знание о нашем организме, но и положительно повлияет на здоровье будущих поколений», – отметил один из директоров Группы Национальных институтов здравоохранения Фрэнсис Коллинз.

 

Представлен фторидный аккумулятор – электроника станет в 8 раз более выносливой

Проблема накопления энергии в мире электромобилей и носимой электроники актуальна как никогда. И в прошедшем году было предложено одно крайне интересное решение в этой области. Коллектив разработчиков под руководством лауреата Нобелевской премии по химии 2015 года Роберта Граббса представил аккумулятор на фториде, который позволяет увеличить время автономной работы электронных устройств в восемь раз.

В отличие от литий-ионных батарей, распространенных сегодня, в новых батареях литиевый поршень может работать в двух направлениях, то есть отрицательные ионы тоже создают электрический ток. Это свойство аккумуляторов было известно и ранее, однако из-за высокой температуры реакции она не находила практического применения, поскольку фторид при такой реакции нагревается до 150 градусов. Команда Роберта Граббса нашла способ решить эту проблему – они создали растворитель, который позволяет анионам фторида смешиваться с электронами при комнатной температуре.

Фторидный аккумулятор имеет более высокую плотность энергии и может отдавать до восьми раз больше заряда, чем распространенные сегодня батареи. Купить такую батарейку себе пока нельзя – потребуется некоторое время для того, чтобы данная технология дошла до стадии коммерческого использования, например, в смартфонах, планшетах, ноутбуках или даже электромобилях.

 

Запущен самый большой в мире нейроморфный суперкомпьютер

Мозг человека до сих пор остается загадкой для науки. Его изучение поможет в развитии робототехники, машинного обучения и других областей техники. Для более подробного изучения мозга 2 ноября 2018 года в Школе информатики Манчестерского университета запустили самый большой в мире нейроморфный суперкомпьютер SpiNNaker. Он имитирует параллельную коммуникационную архитектуру мозга, отправляя миллиарды небольших объемов информации одновременно в тысячи различных направлений. На сегодня это самая большая имитация работы биологических нейронов.

Теперь ученые смогут моделировать работу мозга в уже большем масштабе чем раньше, также это должно помочь разработчикам автономных роботов «научить» их уверенно двигаться и говорить.

«Нейробиологи теперь могут использовать SpiNNaker для разгадки некоторых секретов работы человеческого мозга путем проведения беспрецедентных крупномасштабных симуляций», – говорит профессор информатики Стив Фарбер. – «К тому же он работает как нейронный симулятор в реальном времени, что позволяет робототехникам создавать крупномасштабные нейронные сети для мобильных роботов, чтобы те могли ходить, говорить и двигаться».

 

Началась самая масштабная миссия по очистке океана от пластикового мусора

Согласно имеющимся данным, на сегодняшний день в водах мирового океана находится порядка 350 миллионов тонн пластикового мусора. Основная проблема заключается в том, что он крайне разнороден и мал, из-за чего его очень сложно собрать. Для того, чтобы решить эту проблему, ученые предложили установить барьеры, которые помогут сконцентрировать пластик в одном месте для того, чтобы затем его собрать. Именно для этого и был создан проект Ocean Cleanup. Пластиковые отходы собирают специальные трубы-улавливатели, которые размещаются на поверхности воды и накапливают внутри себя мусор. После того, как трубы заполняются, сотрудникам Ocean Cleanup остается только собрать их и отвезти на сушу для переработки накопленных отходов.

Разработчики проекта заявляют, что, в случае успеха испытаний, с помощью этой технологии можно будет за 5 лет удалить до 50% всего пластикового мусора в Мировом океане, а к 2040 можно будет добиться результата в 90%.

источник http://rsw-systems.com/news/ten-inventions-2018