День российской науки: пять изобретений, которые изменят человечество

фото: кадр из видео

Супермозг и передача мыслей на расстоянии

Человечество уже почти готово принять телепатию за реальность. По крайней мере, искусственную, связывающую Homo sapiens с компьютером. Ведь ученые уже овладели технологией передачи мысленных приказов компьютеру или механическому протезу, используя регистрацию электрической активности мозга.

В России большинство подобных исследований проводится при помощи внешних электродов (многие наверняка видели шапочки для снятия электроэнцефалограммы). За границей есть больший опыт имплантации электродов в соматосенсорные и двигательные области коры головного мозга человека и животных. Эти электроды (обычно не менее 60 штук) передают соответствующие управляющие команды от органов чувств на специальный внешний чип, связанный беспроводным способом с компьютером.

Несмотря на беспроводную технологию, которая значительно упростила процесс использования вживленных электродов, специалисты отмечают ряд проблем, которые еще стоят на пути массовых испытаний. В частности, по-прежнему имеет место отторжение электродов организмом, как некое чужеродное тело, а также ухудшение сигнала, поступающего из мозга уже через год-два вследствие зарастания электродов глиальными (вспомогательными) клетками нервной ткани. В связи с этим среди ученых пока нет единого мнения по поводу того, что лучше вживлять электроды в мозг или использовать внешние их аналоги.

Комментирует ведущий научный сотрудник Центра нейроэкономики и когнитивных исследований Василий Ключарев: «Разрабатываемые в последнее время технологии «мозг-компьютер интерфейс» уже сегодня позволяют человеку передавать свои мысли компьютеру. В первую очередь эти опыты проводятся для того, чтобы помочь парализованным пациентам. Электрод, встроенный в мозг такого человека, считывает его активность, «пытается понять», какое действие тот хочет произвести: поднять руку, налить стакан воды, и создает это движение либо в виде движения аватара на экране, либо в виде реального движения механического протеза.

Но есть и другая технология, которая помогает создать «единую коллективную сеть» для выполнения подобных задач. Так, в американском Университете Дьюка при помощи чипов объединили с компьютером мозг сразу трех обезьян и дали животным простейшее задание, выполнить которое они могли только сообща. Эксперимент показал, что после нескольких попыток мысли макак-резусов синхронизировались, и они быстро справлялись с задачей. Возможно, в будущем мы и придем к тому, что люди смогут понимать друг друга без слов, решая какие-то мега-сложные задачи, но это пока все же больше напоминает фантастику.

Вакуумные поезда или магнитная левитация

Проект вакуумного поезда Hyperloop (с англ. — «гиперпетля») еще пять лет назад предложил глава SpaceX Илон Маск. По его словам, поезд будет летать в надземном трубопроводе в два раза быстрее самолёта и в 3—4 раза быстрее скоростного поезда. Так, на путь от Лос-Анджелеса до Сан-Франциско в 561 км, который сейчас занимает несколько часов, Маск отводит всего 30 минут.

Новый вид транспорта, по словам изобретателя, будет работать на солнечной энергии, что сделает его очень экономичным. В конце августа 2017 года экспериментальная «капсула» развила в вакууме скорость в 355 км/ч. (при расчетной рабочей в 1000-1200 км/ч.). Уже сейчас у американцев есть идея построить первую «гиперпетлю» в России.

Технология нового вида транспорта основана на принципе пневмопочты. Находящиеся в специальных вакуумных трубах капсулы длиной 25-30 м с людьми или грузом будут ускоряться и тормозиться с помощью электроэнергии, получаемой от солнечных батарей.

Правда, существует технология, серьезно конкурирующая с гиперпетлей. Это «маглев» — магнитная левитация. Поезд маглев удерживается над полотном дороги, приводится в движение и управляется силой электромагнитного поля. В отличие от обычных поездов, в процессе движения он не касается поверхности рельса, да, собственно, и рельсов у такой железной дороги нет, что позволяет ускоряться за счёт отсутствия силы трения. К тому же в маглевах не шумно, нет качки, они быстро набирают скорость и быстро тормозят.

Пожалуй, самый скоростной в мире поезд китайской компании CRRC, 8-е чудо света, сейчас курсирует между станцией шанхайского метро Лунъян Лу и аэропортом Пудун. Он ускоряется до 430 км/ч, но в тестовых заездах уже преодолевал отметку в 500 км/ч.

Комментирует заведующая кафедрой «Экономика транспорта» Санкт-Петербургского государственного университета путей сообщения, профессор, доктор экономических наук Наталья Журавлева: «Да, действительно, если вы уже сегодня хотите прокатиться со скоростью будущего, поезжайте в Китай. Скорости сегодня растут бешеными темпами, но мы в России пока быстрее 230 км/час ездить, увы, не умеем. Хотя магнитно-левитационная технология впервые появилась в СССР еще в середине прошлого века и уже была опробована на практике.

Сейчас, активно работая над совершенствованием этой системы, мы создали левитирующие вагоны, способные разгоняться до 1000 км/час. Испытания проводились на территории локомотивного депо, участки которого не позволяли достичь максимальной скорости, но расчеты показали, что при удлинении полигона мы побьем рекорд китайского поезда. По планам полигон для тестирования «русского маглева» от Санкт-Петербурга до Москвы должен был быть построен в 2018 году. Но пока, к сожалению, участок нам так и не выделили.

Надо сказать, что современные магнитные подушки существенно отличаются от прежних. Это наномагниты, которые кроме скорости, гарантируют безопасность для пассажиров во время движения. А вот что будет с человеком в «гиперлупе» Маска, пока непонятно. И мы не понимаем, почему наш высший менеджмент сейчас больше настроен на перенимание иностранных технологий вместо развития своих?

Понятно, почему сейчас рвется сюда Маск. Если ему удастся первым захватить рынок пассажирских перевозок нового типа, он в итоге может получить большую прибыль. И американцы, включая государственные органы, понимают это и вкладывают сейчас в развитие новой технологии большие деньги. Мы же стоим на том, что больше преимуществ у магнитной левитации. 50 стран в мире занимаются магнитно-левитационными разработками. Эта история достаточно хорошо продвигается и промышленно освоена. К тому же мы уже сейчас хорошо понимаем стоимость ее будущей эксплуатации, — она будет гораздо меньше инвестиционной».

Управление внутренними органами силой света

Направление термогенетики, зародившееся год назад в России, способно сделать настоящий прорыв в лечении сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и других болезней века. При аритмии инфракрасное излучение создаст искусственно заданный ритм, чтобы сердце сокращалось с нужной частотой.

Ту же технологию можно использовать для выработки инсулина бета-клетками поджелудочной железы. Поскольку снаружи свет до нее не дойдет, ученые предлагают имплантировать поближе к ней управляемый мини-светодиод (типа сердечного стимулятора), который будет мерить уровень глюкозы в крови и при ее росте своевременно посылать сигнал в бета-клетку, ответственную за выработку инсулина.

Комментарий заведующего лабораторией молекулярных технологий Института биоорганической химии им. Шемякина и Овчинникова РАН (ИБХ РАН) Всеволода Белоусова: «Перед новым годом ИБХ РАН как раз выиграл конкурс на создание технологии управления сердечным ритмом и активностью поджелудочной железы. Не сомневаюсь, что наша технология широко войдет в терапию. Мы научимся корректировать состояние внутренних органов извне при помощи миниатюрных устройств, которые позволят с поверхности кожи, не вторгаясь в ткань, управлять нейронной активностью.

Представьте себе человека с диабетом первого типа, у которого полностью уничтожена ткань поджелудочной, ему надо создать новую, инженерную. Так вот, уже сейчас мы представляем себе, как должна работать система управления искусственной поджелудочной железой.

На данном этапе времени в институте мы научились воздействовать теплом на сомато-чувствительные нейроны мелких животных, к примеру, маленькой лабораторной рыбки зебрафиш. Предварительно мы вставили в ее геном белок гремучей змеи, ответственный за термочувствительность. После этого достаточно было посветить на рыбку инфракрасным светом, и те самые сомато-чувствительные нейроны со встроенным змеиным белком отвечали на возмущение: рыбка била хвостом.

Если бы мы поместили белки-«антенны» в нейроны, ответственные за чувство страха, то, не пугая рыбку, мы могли бы вызвать у нее испуг, просто освещая соответствующую область».

Космотуризм

Что можно будет противопоставить Диснейленду в 2030 году? Конечно же, полеты в космос. Для романтичного свидания, в качестве досуга для всей семьи, для компании выпускников вуза… Ближе всех к первому запуску с пассажирами находится американская компания Blue Origin Джеффа Безоса, которая обещает поднять в воздух корабль с первыми клиентами уже в 2019 году.

Что будет представлять собой этот полет? Ракета-носитель выведет на ближнюю 100-километровую космическую орбиту пассажирскую капсулу, рассчитанную на 6 человек, после чего та, задержавшись в невесомости на 2,5-3 минуты начнет плавный спуск на Землю. На все удовольствие — не больше 12 минут, стоимость 250 тысяч долларов. От желающих, говорят, уже сегодня нет отбоя, образовалась очередь. Заметьте, это не полеты на Международную космическую станцию, в которых на сегодняшний день отметилось уже 8 туристов, а всего лишь кратковременные «прыжки» в невесомость, но с настоящей микрогравитацией, с полноценным видом Земли из космоса в иллюминаторе.

На российской почве зреет конкурент Безоса — компания КосмоКурс под руководством Павла Пушкина, который обещает запустить первых туристов на суборбиту не раньше 2025 года, но рассчитывает при этом со временем отбить у соперника добрую часть клиентов за счет ряда преимуществ. По словам Пушкина, их несколько.

Во-первых, он планирует отправлять своих клиентов в два раза выше, чем Blue Origin — на высоту в 200 км, во-вторых, время пребывания в невесомости также удвоено — до 5,5 минут, плюс капсула у наших будет попросторней, позволит вместить 6 пассажиров и одного сопровождающего стюарда. И все это это за сумму, равноценную 250 тысячам долларов.

Комментарий Павла Пушкина: «Суборбитальный туризм доступен сегодня для довольно широких масс. Наши расчеты показывают, что только в Москве таких людей хватит для наших полетов на 10 лет вперед. Есть примерно 10 тысяч человек, для которых покупка билета в космос, конечно, роскошь, но вполне доступная, она не будет стоить им половины состояния. При этом есть еще китайский, американский, японский рынки. И мы тоже на них ориентируемся.

Для космотуристов в районе космодрома будет построен целый комплекс для проживания и медобследования. Основными противопоказаниями признаются болезни сердца и сосудов. В штатном полёте при выведении в космос на туриста будет действовать перегрузка 4g, а при спуске 5g. Это достаточно мягкие перегрузки, учитывая их кратковременность. При перегрузке в 4g почти все испытуемые на центрифуге спокойно разговаривают, смеются и активно жестикулируют руками. По статистике практически любой человек без серьёзных проблем со здоровьем спокойно выдерживает такие перегрузки. Для сравнения, на аттракционах перегрузки могут достигать 6g и это даже без проведения обследований.

Беспилотные автомобили

Специалисты прогнозируют, что к 2020 году на улицах современных городов появится около 10 миллионов беспилотных автомобилей, управляемых искусственным интеллектом. Прежде всего такой транспорт выгоден экономически: разработчики обещают снижение ДТП, а это значит, что снизятся расходы на страхование и медицину быстрого реагирования. Отсутствие водителей отменяет необходимость платить зарплаты, а значит, снижается стоимость транспортировки грузов и людей.

Беспилотники очень пригодились бы для перевозки в опасных зонах, во время природных и техногенных катастроф или военных действий. При этом идеологи «умного» транспорта не исключают и варианты присутствия человека в роботизированном авто на случай очень сложных дорожных ситуаций.

Сейчас разработкой беспилотников для массового рынка занимаются почти все известные марки автопроизводителей, есть даже проект автономных автомобилей-роботов Google. Некоторые уже коммерчески используются. Так с апреля 2011 года в лондонском аэропорту Хитроу запущены беспилотные маршрутные такси вместимостью до 4-х человек.

Первый российский беспилотный автомобиль, созданный на базе «КамАЗа», сегодня «умеет» совершать простые маневры типа «змейка», двигаться в автоколонне, останавливаться перед препятствиями. Ранее беспилотник «научился» видеть дорогу, понимать дорожную разметку, совершать простейшие маневры: поворот и разворот. Скорость движения авторобота во время последних испытаний доводилась до 60 км/ч. Были проведены отдельные тесты в условиях недостаточной видимости. Беспилотник также прошел испытания на неровной дороге с препятствиями высотой до 30 см. Кроме того, специалистами были отработаны механизмы, обеспечивающие распознавание дорожных знаков, пешеходов и иных препятствий.

Одни утверждают что беспилотные автомобили значительно снизят количество смертей на дорогах, другие прогнозируют хаос, который может возникнуть из-за непонимания между искусственным разумом и естественным человеческим интеллектом. В качестве основных недостатков называют ненадёжность программного обеспечения, потерю водителями опыта вождения, потерю рабочих мест. В качестве негативных последствий рассматривается даже возможность минирования беспилотных автомобилей.

Комментирует руководитель департамента разработки беспилотных транспортных средств компании «Когнитивные технологии» Юрий Минкин: «Все понимают, что отдельная выделенная трасса только для беспилотных автомобилей — это утопия. Они будут использоваться на обычных, причем безо всяких опознавательных знаков типа: «Автомобиль без водителя». Зачем создавать ненужную панику? Перед тем, как выпустить свои автомашины на обычные дороги, производители обкатают их на тестовых. И даже если вначале какой-то процент ДТП с участием «умных» машин будет происходить, то потом их будет становиться меньше. В любом случае беспилотные машины гораздо безопаснее, чем управляемые человеком.

Есть страны, куда беспилотники попадут не скоро, — это ряд азиатских стран типа Индии или Египта, где движение безумно хаотичное и происходит по своим законам. На российских дорогах беспилотные автомобили появятся к 2023-25 году, если к тому времени будет подготовлена законодательная база.

В первую очередь «умный» транспорт, скорее всего, появится в таксопарках, многие из которых уже сегодня инвестируют в беспилотные технологии. Руководители понимают что таксисты, какой бы дешевой рабоче силой они не были, обходятся дорого.

Что касается частных машин, для них новые технологии на некоторое время останутся под вопросом. Дело в том, что машины с искусственным разумом резко подорожают, а многие ли окажутся готовыми переплачивать, — непонятно.

Получайте короткую вечернюю рассылку лучшего в «МК» — подпишитесь на наш Telegram.

Источник: mk.ru

Комментариев нет

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наука и техника
Легендарный производитель Шарп

Сколько вы знаете великих компаний по электронике? На самом деле, существует достаточно интересных компании или даже целые корпорации, которые были достаточно известны ранее. Вспомните начало девяностых. Тогда на рынок пришли различные иностранные компании, которые отличались достаточно высоким качеством и при этом новизной для нашего потребителя. В первую очередь, это компания …

Наука и техника
Китайские телефоны, фикция или же отличная альтернатива

Китай – практически, альтернативная реальность. В большинстве научно-фантастических произведениях, в альтернативных или параллельных реальностях все тоже самое, только немного другое. Например, вспомните китайский айфоны. Это были действительно интересные аппараты, которые отличались некоторыми особенностями. В отличии от качественных смартфонов от компании «Эппл», китайские вариации были на яве. То есть, система, на …

Наука и техника
Ученые объяснили, на сколько им повысить зарплату: не менее 78 000 рублей

Общее финансирование науки Несмотря на существенное увеличение финансирования фундаментальных исследований в 2018 году по сравнению с прошлым годом (примерно на 30 миллиардов рублей, или на 25%), общие расходы на гражданские исследования и разработки выросли