Hogyan teszik a tudósok világosabbá, hosszabbá és kényelmesebbé az életünket: 10 hasznos tudományos felfedezés és találmány a 21. századból
Vegyes Cikkek / / September 09, 2021
A fejlett technológiák, amelyekről jó hírű tudományos folyóiratokban írnak, a mindennapi életben találnak alkalmazást - azonnal vagy évtizedek után. A XXI. Századi tudomány vívmányairól beszélünk, amelyek egészen a közelmúltig sci -fi -nek tűntek.
1. 3D nyomtatási technológiák
Megjelentek az első 3D nyomtatókInfografika: A 3D nyomtatás története még az 1980 -as években, de csak a 21. században kezdték mindenhol használni őket. Az eszközök olcsóbbak lettek, és most már nemcsak műanyagot, hanem fémeket, betont, élelmiszereket és még élő sejteket is használnak számukra.
A legnagyobb 3D nyomtatott épület a Dubai Municipality (Egyesült Arab Emírségek), amelynek területe 641 négyzetméter. m. Létrehozták a kétszintes, 9,5 m magas futurisztikus épületet Dubai önkormányzata lesz a világ legnagyobb 3D nyomtatott épülete gipsz alapú anyagból készült. Amszterdamban pedig 3D nyomtatók segítségével állítottak fel Joris Laarman 3D nyomtatott rozsdamentes acél hídja végre megnyílik Amszterdamban 12 méteres rozsdamentes acél gyaloghíd.
Izraeli tudósok használták A kutatók 3D szívet nyomtatnak emberi szövetekkel és véredényekkel 3D nyomtató műszív nyomtatásához. A cseresznye méretű kísérleti szerv egy élő sejteken alapuló hidrogélből állt, amelyek kamrákat és ereket képeztek. És a francia Poietis cég létrehozta A francia start-up egyedülálló technológiát fejleszt ki az élő szövetek 4D lézeres bioprinteléséhez mesterséges bőr négydimenziós szerkezettel, amely égési sérülések és súlyos sérülések után segíti a betegeket, és kifejlesztett technológiákat az emberi test más szöveteinek nyomtatására.
A mindennapi életben a 3D nyomtatásnak is helye van. Például megrendelhet hagyományos 3D nyomtatót műanyag figurák és alkatrészek készítéséhez, vagy vásárolhat egy eszközt ételnyomásra, a pizzától a desszerteken át az ínyenc dekorációig. Globális perspektívában csökkenteni kell az élelmiszerek 3D nyomtatását Az élelmiszerek 3D nyomtatása csökkenti az élelmiszer -pazarlást az élelmiszer -hulladék mennyiségét a bolygón és az Útmutató a 3D nyomtatott élelmiszerekhez - forradalom a konyhában? még a diétás ételek is nagyon étvágygerjesztőek.
2. Kibővített valóság
Gyakran összetévesztik a virtuális valósággal, de ezek teljesen más technológiák. A virtuális valóság egy teljesen digitális világ, amelyet speciális szemüvegen keresztül vagy sisakon keresztül láthat, amelynek mindkét szeme képernyő. A kiterjesztett valóság technológia segítségével a digitális tárgyak hozzáadódnak a megszokott valós világ képéhez.
A kibővített valóság gyökerei a 20. században rejlenek, de csak néhány évvel ezelőtt a számítási teljesítmény lehetővé tette a technológia szinte mindenhol történő bevezetését - az iskoláktól és óvodáktól kezdve a gépjárművek szerelősoráig gyárak. Ehhez nincs szüksége összetett drága eszközökre - elegendő egy közönséges okostelefon.
Egész egyszerűen működik. Az okostelefon vagy más eszköz kamerája mindent lefényképez, ami körülötte van, és egy giroszkóp vagy gyorsulásmérő figyeli az eszköz térbeli helyzetének változását. Ezután a szükséges tárgyak a fényképezőgép képére kerülnek - tippek, feliratok vagy vicces virtuális karakterek. A fényképezőgéppel együtt mozognak, és ha a képernyőre nézel, egyszerre két valóságot látsz - a mi objektívünket és a digitálisat.
A kiterjesztett valóság megkönnyíti a tanulást Kiterjesztett valóság a nyelvoktatásban és -tanulásban? új nyelvek: például egy okostelefon felismeri a körülötte lévő tárgyakat és aláírja azokat. A technológia segít a sebészeknek Kiterjesztett valóság: Az orvostudomány jövője műveletek végrehajtására, a mérnökök pedig gyűjtésére Az Upskill és a Boeing a tetőablakot használja a vezetékköteg -szerelvény újjáalkotásához összetett eszközök, amelyek nyomokat adnak a folyamatban. A járművezetők élvezhetik a kibővített valóság navigációt, amikor megjelenik az útvonal térkép Hogyan érinti a kibővített valóság az autóipart ma? az úton, tervezők - show A kibővített valóság térnyerése a belsőépítészetben és az ingatlanfejlesztésbenügyfelek új belső teret kapnak a lakásban a felújítás előtt. És egy étteremben a látogató megfontolhatja az étel felszolgálása előtt Hogyan alakítja át a kiterjesztett valóság (AR) az élelmiszer -szolgáltató iparágat őt minden oldalról nyugodtan, ami még fizikailag üres.
3. Teljesen mesterséges szív
Az emberi szervek működő prototípusai régóta léteznek, de leggyakrabban bonyolult, helyhez kötött rendszerekről van szó, amelyekkel aligha lehetne elhagyni a kórházat. 2021 -ben a tudósok és orvosok először tudtak teljesen mesterséges szívet kifejleszteni és beültetni.
A Duke Egyetemi Kórház sebészcsapata Jacob Schroeder és Carmelo Milano vezetésével lépett fel Új generációs mesterséges szívet ültettek be a pácienshez Duke -ban - először az Egyesült Államokban sikeres szervpótlás a 39 éves Matthew Moore-nak, aki szívelégtelenségben szenvedett. Az implantátummal majdnem ismerős nőt vezényelhet
élet-rokonok körében élni, kétéves fiát nevelni, boltba járni és dolgozni, utazni.
Az egyetlen kellemetlenség az, hogy a mesterséges szívet külső akkumulátor táplálja, amely körülbelül 4 órát bír. A készülék vezérlésére szolgáló vezérlőt az emberi testen kívül is elhelyezik. Ezért a betegnek körülbelül 4 kilogramm súlyú táskát kell cipelnie, és rendszeresen csatlakoznia kell a kórházban található számítógéphez, hogy ellenőrizze az eszköz állapotát.
4. Újrahasználható rakéták
A SpaceX kifejlesztett rakétákat, amelyek visszanyerhetők és újra felhasználhatók. Az egyszer használatos rakétáknak ez a hatékony és olcsó alternatívája csökkentheti a rakomány pályára juttatásának költségeit.
A rakéta első újraindítására 2017. március 30-án került sor. SpaceX elküldve Falcon 9: az első orbitális osztályú rakéta, amely képes visszatükröződni az űrbe A Falcon 9 egy modell kilenc folyékony Merlin motorral, amelyek RP-1 kerozinnal és folyékony oxigénnel működnek. Később elindították Falcon Heavy: a világ legerősebb rakétája Falcon Heavy a Falcon 9 három módosított első szakaszával: az egyiket központi egységként, kettőt oldalsó erősítőként használták.
Nem a teljes rakéta nevezhető újrafelhasználhatónak, hanem csak az első a két szakasz közül. Rendszerei vannak a visszatéréshez és függőleges leszálláshoz az óceánban úszó leszállópadon vagy platformon. A lépés ellenáll A SpaceX legtöbbet repült Falcon 9 rakétája 10 indítás és leszállás után kormos veterán (fotók) akár tíz indítás.
Később elindult a Blue Origin, amelyet az Amazon vezérigazgatója, Jeff Bezos alapított Új pásztor új Shepard egylépcsős újrafelhasználható rakétája. Hidrogénnel és oxigénnel működik, és szuborbitális repülésekhez készült. Az új Shepard alkalmas űrturizmusra, de a Falconnal ellentétben nem lesz képes pályára állítani a mesterséges földi műholdakat.
5. Nagy sűrűségű akkumulátorok
Az új önálló eszközöknek sok energiára van szükségük ahhoz, hogy a lehető leghosszabb ideig ne legyen konnektor. Ugyanakkor az akkumulátoroknak kompaktnak és biztonságosnak kell lenniük - például nem szabad felrobbanni hevítés vagy mechanikai sérülés esetén.
A Pennsylvania Battery and Energy Storage Technology Center (BEST) csapata létrehozta A nagy energiájú Li-Ion akkumulátor biztonságosabb az elektromos járművekben biztonságos és nagy teljesítményű lítium-ion akkumulátor, amely lehetővé teszi egy elektromos jármű akár 1,6 millió kilométeres megtételét. A tesztek során szögeket szúrtak bele, hogy rövidzárlatot okozzanak. De a sérült cella hőmérséklete mindössze 100 Celsius -fokkal nőtt - és normál akkumulátor esetén a különbség 1000 Celsius -fok lenne.
A Samsung kutatói is áttörést értek el: fejlődtek A Samsung új szilárdtest lítium -fém akkumulátort mutat be 900Wh / L sűrűséggel 900 Wh / L szilárdtest lítium-fém akkumulátor. 50% -kal kompaktabb, mint a meglévő akkumulátorok, és folyékony elektrolit használata nélkül készült. Idővel az akkumulátor nem romlik - a felhalmozódó töltésmennyiség változatlan marad.
6. Bionikus kéz
A bionikus protézisek a 21. században szinte teljesen helyettesíthetik a természetes végtagokat. A tudósok nemcsak azt a lehetőséget adták, hogy saját kezükkel mozgassák őket, hanem még vissza is adták az érzékelés képességét - az érzés impulzusai közvetlenül az agyba kerülnek.
Az amerikai Johns Hopkins Egyetem kutatói megalkották Moduláris protetikus végtag MPL (moduláris protetikus végtag), amely szinte minden olyan mozgást képes végrehajtani, amelyre az emberi kéz képes. Több mint 100 érzékelővel, valamint speciális motorokkal rendelkezik, amelyek a szokásos erőt és mozgékonyságot biztosítják.
A protézis tapintható érzékelőkkel van felszerelve, és lehetővé teszi a tárgyak helyének, hőmérsékletének és textúrájának meghatározását. A neurális interfész pedig intuitív és természetes irányítást biztosít a mesterséges kéz felett - gondoljon csak a végrehajtandó műveletre.
7. Grafén
Az első ismert, valóban kétdimenziós kristály létezése (egy atom vastag kristályrács) 2004 -ben Andrej Geim és Konstantin Novoselov tudósokat először kísérletileg megerősítették, majd 2010 -ben Fizikai Nobel -díj 2010Fizikai Nobel -díj.
Lényegében a grafén egy atom vastag grafit (kristályosodott szén) film. Az instabilitás miatt sokáig nem lehetett megszerezni. Game és Novoselov használt Elektromágneses hatás atomiosan vékony szénfóliákban oxidált szilícium hordozó a 2D film stabilizálására.
A grafén nagyon tartós, ugyanakkor rendkívül rugalmas. Áramot vezet, és elektronok mozognak benne A fizikusok szerint az elektronok több mint 100 -szor gyorsabban tudnak utazni grafénben, mint szilíciumban gyorsabb, mint minden ismert anyagnál. Különösen 100 -szor gyorsabb, mint a szilícium, amelyből modern processzorok készülnek.
A grafén használatával ultrafinom szűrők, érintőképernyős kijelzők, érzékelők, nagy hatékonyságú katalitikus cellák, nanokanelek a DNS-hez való munkavégzéshez és a nagy pontosságú elektronika alkatrészei hozhatók létre. A grafén chipek javítják a számítógépek teljesítményét és felgyorsítják az adatátvitelt, erősebbé és kompaktabbá teszik az eszközöket.
8. Pilóta nélküli járművek
A mesterséges intelligencia fejlődése, nagy számítási teljesítmény, magas vezeték nélküli átviteli sebesség adatok és pontos érzékelők - mindez alapul szolgált olyan autók megalkotásához, amelyek nélkül is elboldogulhatnak sofőr. Valós időben fürkészik a közlekedési helyzetet, felismerik a gyalogosokat és az útjelző táblákat, és a másodperc töredéke alatt döntést hozhatnak nehéz helyzetben.
2021-ben a Tesla Model 3 FSD (Full Self-Driving) rendszerrel önállóan hajtott A Tesla Autopilot FSD San Francisco -ból Los Angelesbe nulla beavatkozással San Franciscótól Los Angelesig és vissza körülbelül 2400 kilométer. Az autó még a forgalmas városi utcákon is sikeresen megbirkózott a feladattal, és két megállót tett az akkumulátor feltöltésére.
Az autopilotot azonban nem csak személygépkocsikra fejlesztik. Például az Egyesült Államokban 2020 -ban indult egy Waymo induló vállalkozás A Waymo megnyitja teljesen vezető nélküli szolgáltatását a nagyközönség előtt Phoenixben pilóta nélküli taxi szolgáltatás. Nincs sok autó, de kirándulások mindenki számára elérhetőek.
Pilóta nélküli taxik jelennek meg Oroszországban A Yandex elmondta, hol jelennek meg Moszkvában az első pilóta nélküli taxik idén ősszel - azonban eddig kísérleti módban. A cég által kiválasztott teszt résztvevői sofőr nélkül utazhatnak egy autóban Moszkvában, a Yasenevo térségben.
A pilóta nélküli járművek másik alkalmazása a teherszállítás. Az NVIDIA meghajtó platform már segít Pilóta nélküli teherautók kamionosokat az úton, és hamarosan lecserélhetik őket a szokásos útvonalakon. A Tesla és más cégek is ebben az irányban dolgoznak.
9. Génszerkesztés
2012-ben az amerikai Jennifer Doudna és a francia Emmanuelle Charpentier kifejlesztette a CRISPR-Cas9 molekuláris eszközt, amelyet „genetikai ollónak” neveznek. A 2020 -as tudományos áttörésért megkapták Emmanuelle Charpentier és Jennifer Doudna elnyerték a kémiai Nobel -díjat 2020 -ra Kémiai Nobel -díj.
A CRISPR - Cas9 lehetővé teszi a növények és állatok génjeinek szerkesztését. Ez új utakat nyit a tenyésztéshez, és megállíthatja a betegségek terjedését - például, ha megváltoztatják a szúnyoggéneket, nem tolerálják a maláriát és a Lyme -kórt.
CRISPR - A Cas9 már hozzájárult a rákkezeléshez. Kutatások folynak, amelyek a jövőben megmenthetnek Mi a genomszerkesztés és a CRISPR - Cas9? örökletes betegségek és genetikai mutációk miatt.
De téves azt gondolni, hogy a CRISPR-Cas9 megnyitja az utat a GMO-k előtt. Először is, a géntechnológiával módosított szervezetek először kaptak Herbert W. Boyer és Stanley N. Cohen még 1972 -ben. A CRISPR - Cas9 csak javíthatja a DNS -módosítás pontosságát, és megszabadulhat a negatív mellékhatásoktól.
Egyébként az emberi genom térképe is a 21. század vívmánya. A Human Genome Project munkájának fő része befejeződött Az emberi genom projekt 2003 -ban.
10. Humanoid robotok
Robot -atlasz Atlasz: a legdinamikusabb humanoid robot a Boston Dynamics -tól - az internet kedvese: tudja, hogyan kell bukfencezni, talpon maradni erős ütések után, képes leküzdeni az akadályokat, sőt táncolni is. A fejlesztők kutatási platformnak nevezik, amelyet a teljes testmozgás határainak feszegetésére és a legdinamikusabb humanoid robotnak neveznek.
Valójában az Atlas és más Boston Dynamics modellek - például a Spot robotkutya és a Stretch robotrakodó - mély gyakorlati következményekkel járnak. Képesek helyettesíteni az embereket nehéz vagy veszélyes körülmények között: áldozatokat keresni az épületek romjai alatt vagy bent tüzeket, felfedezni a távoli területeket, árukat szállítani és unalmas rutinokat teljesíteni éjjel -nappal tevékenységek.
Vannak más alkalmazások is a humanoid robotok számára. Például modell tanácsadókat, kísérőket és pincéreket, fogyatékkal élők asszisztenseit fejlesztik.
És az orosz robot, Fedor is meglátogatta Twitter fedor37516789 az űrben 2019. Tud autót és ATV -t vezetni, ajtókat nyitni, lépcsőzni, labirintuson átmenni, lőni és fúróval dolgozni.
A tudományos felfedezések gyökeresen megváltoztathatják életünket: hosszú életet adnak, segítséget nyújtanak az űrkutatásban, vállalják a mindennapi ügyeket, és akár házat is építenek néhány nap alatt. Tudjon meg többet róluk a frissített oldalon a "Tudás" társaság honlapja. Az „Új tudás” című összoroszországi oktatási maraton keretében 18 mini előadás jelenik meg a XXI. Század tudományos áttöréseiről.
Az Új Tudás maratonhoz csatlakozott Jurij Bashmet, Konstantin Khabensky, Edward Snowden, Mihail Mishustin, Evgeny Kaspersky, Tatyana Golikova, Arkady Volozh, German Gref, Alexander Ovechkin és más népszerű hangszórók. Több mint 150 óra oktatási tartalom jelenik meg az oldalon - ezek inspiráló történetek, heves viták az emberiség modern problémáiról és lenyűgöző interjúk híres emberekkel.
Szerezzen új ismereteket ingyen