Новые технологии, которые делают наш мир лучше

В начале 90-х годов мобильный телефон Nokia Mobira MD59-NB2 весил три (!) килограмма и стоил $5 тысяч долларов, а четверть века спустя вес обычного смартфона порядка 200 г, стоит он в разы меньше и обладает огромным количеством функций помимо просто телефонных звонков.

Да, мы пока не освоили антигравитацию, и наши роботы не отличаются умом и сообразительностью, но все это лишь вопрос времени.

Многие слышали про искусственное мясо, сделанное из растительного белка, и стейки вагю, произведенные в лаборатории. Чтобы сделать такое «вагю», японские ученые используют стволовые клетки животного, которые размещают в питательной среде и помещают в биореактор, в котором начинается образование мышечной, жировой и соединительной ткани. Получившееся мясо уже можно готовить и подавать на стол. Правда, пока его цена очень высока, но с развитием технологии она должна сравняться, а затем и стать меньше, чем стоимость натурального мяса.

Последний год братья Березуцкие вместе с учеными работают над «печатью» на принтере рыбы и других продуктов.

Еще одно актуальное направление исследований — синтезирование молока, молочных продуктов и сыра. Как оказалось, молочная индустрия не самая экологически чистая, ведь на ее долю приходится порядка 4–5% выбросов углерода. Для сравнения, авиационные выбросы СО2 в атмосферу в два раза меньше. При этом, как оказалось, создать молоко в лаборатории гораздо проще, чем вырастить там пару стейков.

В 2014 году ученый Райан Пандья решил сделать сырно-сливочный торт, сливочный сыр для которого попытался приготовить из соевых бобов. Попытка провалилась. Тогда Пандья основал компанию Perfect Day и разработал технологию «прецизионной ферментации» для производства безлактозных продуктов, содержащих казеин и сывороточные белки, которые ничем не отличаются от тех, что содержатся в коровьем молоке.

Для новой технологии ученые используют микроорганизмы (как правило, грибки Trichoderma). Благодаря измененной учеными последовательности нуклеотидов грибки начинают производить казеин и сывороточные белки. Эти белки высушивают и используют в качестве ингредиентов для производства молочных продуктов и сыра.

Искусственное молоко считается более полезным для человека, так как его производят, не используя антибиотики и гормоны, которыми пичкают коров.

Не нужно сразу вспоминать Арнольда Шварценеггера в образе Терминатора с ярко-красными горящими «глазами». Реальность гораздо менее кинематографична. Три года назад ученые в Бельгии смогли создать в лаборатории радужную оболочку глаза, которую удалось скоммуницировать с «умными» линзами, корректирующими нарушения зрения.

А в январе 2021 года в Израиле ученые выполнили операцию по пересадке искусственной роговицы полностью слепому человеку. Имплант сросся с человеческими тканями и после завершения процесса реабилитации пациент наконец-то смог увидеть родных и даже прочитать газету.

Подобные разработки ведутся постоянно и в разных направлениях. Так, в Гонконге ученые представили точную электрохимическую копию человеческого глаза, которая пока уступает по качеству разрешения настоящему человеческому органу, но по реакции на изменение освещения многократно его превосходит.

Роль сетчатки в нем играют фотопреобразователи из перовскита, который используют для производства солнечных батарей. А тонкие провода из «жидкого металла» (сплава галлия и индия) имитируют нервные волокна, соединяющие глаз с мозгом, и передают сигналы на внешние схемы в мозг.

Два года назад 17-летняя школьница из Айовы Дасия Тейлор представила ученым хирургические нити, которые способны предупреждать врачей о возникшей в ране инфекции, изменяя свой цвет c ярко-красного на темный. Это позволяет не пропустить момент и вовремя начать лечение, спасая жизнь пациенту.

Все гениальное просто. Однажды Дасия заметила, как свекла меняет свой цвет под воздействием изменения кислотности среды (рН). Уровень кислотности нашей кожи примерно равен 5.

Кстати, в качестве материала для хирургических ниток подошла обычная смесь хлопка и полиэстера.

Спортивными браслетами и «умными» часами давно уже никого не удивишь, однако, как показывает практика, это не самые точные инструменты для измерений. Особенно если идет речь о подсчете сжигаемых во время кардиотренировок калорий.

Компания Kymira, которая производит интеллектуальные материалы и специальную «умную» одежду для фитнеса, выпустила футболку, считывающую данные сердечного ритма. Реализовано это благодаря использованию проводника, напечатанного на ткани майки.

Он способен считывать данные и, используя протокол Bluetooth, передавать их в облако. А уже там алгоритмы искусственного интеллекта их всесторонне анализируют, что позволяет своевременно обнаружить отклонения в ритме сердечных сокращений, чреватые для здоровья.

Шотландские ученые из Университета Глазго сумели создать новый тип «ионистора» (он же «суперконденсатор»), в котором роль электролита играет человеческий пот.

Кусок специальной композитной ткани (например, ремешок часов) покрывается очень тонким слоем полимера, который действует как электрод. Когда ткань пропитывается потом во время тренировки, отрицательные и положительные ионы взаимодействуют с полимером, запуская электрохимическую реакцию, которая, в свою очередь, генерирует электроток.

Такое устройство пока дороже и сложнее обычных аккумуляторов, однако не содержит никаких вредных веществ, может легко утилизироваться и выдерживает более 4000 циклов сгибаний/разгибаний.

Жители мегаполисов буквально задыхаются от постоянных пробок, проводя в них часы своего драгоценного времени. Поэтому сейчас крайне актуальными стали планы развития альтернативного транспорта — строительство транспортных узлов для электротакси и дронов доставки.

Движителем проекта стала немецкая компания Volocopter, которая продвигает идею новой городской воздушной мобильности и планирует начать использование своих летающих электротакси в Японии уже в 2024 году, а к 2030-м их мобили будут перевозить не только людей, но и тяжелые грузы.

В арсенале компании сразу три уникальных проекта — пассажирское такси VoloCity, мощные грузовые дроны VoloDrone, а также мобили для дальних перелетов VoloConnect. Все аппараты оборудованы системой вертикального взлета, что крайне актуально в тесноте мегаполисов.

Американские ученые создали и продолжают совершенствовать прототип устройства, способного сделать ощущаемым прикосновение внутри виртуальной реальности.

Реализован этот проект благодаря специальному гибкому материалу на основе силикона, оснащенному микроскопическими вибрирующими элементами, который можно прикрепить к коже. По протоколу NFC такая «кожа» соединяется с компьютером и выходит в виртуальную реальность. Для чего это необходимо? Например, вы сможете обняться с близким человеком, находясь от него в тысяче километров.

Или, если говорить о медицине, то это замена кожных покровов при протезировании конечностей с обеспечением отличной чувствительности.

Еще один вариант — использование для геймеров. Представляете, насколько реалистичнее станет игра в хоррорном шутере Eternal Evil? Да, обмен ударами с зомби и ваша преждевременная кончина станут достаточно болезненными, но тем самым в разы повышается вовлеченность в игру.

Компания Q Bio реализовала идею, кочевавшую из одного научно-фантастического романа в другой, — создала платформу «цифрового двойника» Q Bio Gemini.

Эта система способна создать масштабируемую виртуальную модель человека с максимальной информацией о состоянии его здоровья. Реализовано это благодаря автоматизированному сканеру Q Bio Mark I, который способен быстро собрать информацию о здоровье пациента и рисках, ему угрожающих, а потом проанализировать все полученные данные, опираясь на анатомические и биохимические изменения, связанные с образом жизни, историей болезни и генетическими факторами риска человека.

Само сканирование не способно вызвать приступ клаустрофобии (как в случае с МРТ), ведь оно проводится на открытом пространстве. За час сканирования система способна измерить около сотни различных биомаркеров — уровень жировых отложений, различные воспаления, предрасположенность к определенному виду рака и т.д. Все эти данные используются для создания цифрового 3D-аватара пациента (он же «цифровой двойник»), который обновляется при очередном сканировании и может использоваться врачами для установления диагноза.

В Сент-Луисе ученые из Вашингтонского университета придумали метод, который позволяет превратить простые кирпичи в «умные», способные накапливать энергию подобно аккумулятору. По мнению ученых, стены здания, сделанного из подобных кирпичей, способны хранить изрядное количество энергии и постоянно заряжаться.

Как это реализовано? Ученые наносят на кирпич специальное проводящее покрытие под названием Pedot, которое просачивается через его пористую структуру, превращая кирпич в настоящий аккумулятор, способный накапливать энергию. Этому процессу способствует оксид железа, который содержится в кирпичах.

Американские ученые и инженеры Университета Колорадо в Боулдере после долгих лет исследований смогли создать так называемый «живой бетон», способный самостоятельно восстанавливать возникающие на нем повреждения.

Скажете фантастика? Нет, реальность. Этот эффект создается благодаря включенным в его состав фотосинтезирующим бактериям.

Другие ингредиенты чудо-смеси — песок и желатин. Во время экспериментов ученые делали надрезы на материале, который через некоторое время полностью восстанавливал первоначальную форму.