Бъдещето: Технологиите, които ще променят живота ни (1)

Бъдещето: Технологиите, които ще променят живота ни (1)

снимка: memoriabg.com

Картата на научните и технологични открития(Timeline of Emerging Science and Technology) на Imperial College, London e замислена и създадена от  Алекс Аяд(вляво) и Ричард Уотсън. Авторите на проекта описваточакванията си за развитието на 5 водещи научни области през следващите няколко десетилетия – зелените технологии, невротехнологиите, нанотехнологиите, биотехнологиите и цифровите технологии. Екипът проучва и представя тенденциите и големите идеи, които сега са само лабораторни открития, но им предстои да направят своя пробив в бъдеще, източник /memoriabg.com/.

Освен положителните им страни, Аяд и Уотсън са се опитали да предскажат и разрушителния потенциал на иновациите. Те описват вероятното (от наши дни до 2030 г.) и възможното (след 2030 г.) бъдеще, разчитайки сигналите на настоящето. Това е една вдъхновяваща визия за бъдещето, която стимулира дискусиите, сътрудничеството и въображението в петте големи научни направления.

Прогнозите са нещо много неблагодарно. Разбира се, много от идеите на Жул Верн бяха реализирани, Артър Кларк предсказа появата на GPS и на сателитната телевизия, а думата robotics (роботехника) влезе в английския език благодарение на Айзък Азимов. Въпреки това, по-голям брой прогнози не се сбъднаха и ние си имаме работа просто с „грешката на оцелелия“ (1): кой си спомня всички неизпълнени надежди? Станислав Лем в есето си „Къде отиваш, свят?“ пише, че голяма част от прогнозите са просто една гигантска лупа за съществуващите технологии. Сега бъдещето се представя не като конгломерат от идеи, а като царство на една от тях. А когато става дума за голямата картина, както продължава Лем, „пишещият, в зависимост от обстоятелствата, се превръща или в апологет, или в Касандра.“

И все пак някои „инфлексни точки“(2) могат да бъдат идентифицирани. Има ли скафандър – ще има и пътешествия. Всяка година множество аналитични центрове и университети правят списъци на ключовите технологии, които биха могли да променят нашето бъдеще по много странен начин. Голям интерес представляват докладите по тесни теми, като например „Усъвършенстване на човека с помощта на фармакологични средства“ или „Измерения на градската устойчивост: ролята на Big Data“. Въпреки това, за да се осъзнае мащабът на промените, ще бъде по-интересно да погледнем към глобалните неща.

Докладът (тук може да се разгледа във висока резолюция), представен отАлекс Аяд през юли 2014г., показва възможностите за развитие на пет направления: информационната сфера, биотехнологиите, нанотехнологиите, невротехнологиите и зелените технологии. Всички изобретения са разделени в три категории: вече съществуващи; тези, които ще бъдат открити между 2015 г. и 2030 г. (вероятните); и възможните – всичко най-интересно, което ще започне някъде след 2030 г.

ЗЕЛЕНИ ТЕХЛОЛОГИИ

1.Зелените технологии в наши дни

Евтини слънчеви панели с концентратор
Топлоизолация на сгради с помощта на аерогел
Използване на енергията на вибрациите
Електрозахранване от индивидуални генератори
Адаптивно електропотребление
Улично осветление с LED
Съхраняване на енергия в eлектромрежа
Домашни електростанции
Интелигентни измервателни уреди
Биогориво от водорасли
Постепенно премахване на крушките с нажежаема жичка

Разбира се, към тези технологии на настоящия етап трябва да се отнасяме с известен скептицизъм. Алтернативните източници на енергия изискват значителни субсидии и имат ограничени възможности за използване заради неравномерното производство на електричество. Опитите да се преразпредели използването на тази енергия в електрически мрежи засега могат да се пригодят само за малки общности. Въпреки това, LED-лампите в приятен за очите спектър стават все по-достъпни, а аерогеловете с ниска топлопроводимост вече се използват в изолацията на тръбопроводи.

2.Зелените технологии 2015-2030

Транспорт на  суперкондензатори
Срочна продажба на електрическа енергия с прецизен отчет на разхода
Изкуствена фотосинтеза с водород
Синтетично самолетно гориво
Получаване на енергия от фонови електромагнитни полета
Лъчев трансфер на енергия  до безпилотни самолети, които извършват мониторинг на околната среда и изпълняват бойни задачи
Събиране и съхранение на въглероден диоксид в големи мащаби
Метанолови горивни елементи за битовата електроника
Прозрачни (органични) слънчеви панели на небостъргачите
Биоразградими батерии
Шосе за автономно управляван транспорт
Индуктивно зареждане на електрически превозни средства, вградено в пътя
Синтетично месо в супермаркетите

В този етап се появяват къде по-интересни технологии, не просто „по-икономични и по-зелени“. Разбира се, перспективата за използване на водорода като гориво е малко съмнителна, тъй като съхранението му не е толкова просто (водородът прави металите крехки, а при определени условия започва да провежда ток), а последствията от детонацията му са печално известни. Но горивните елементи на метанол, ако цената им бъде намалена, на първо място, ще бъдат важен инструмент в армията. Оборудването става все „по-интелигентно“, а благодарение на горивните клетки или ще се намали теглото на портативните батерии, или ще се увеличи продължителността на работата на системата, да не говорим за перспективите за използване на енергийно оръжие. Въпреки това метанолът е токсичен и неговото използване в бита със сигурност ще предизвика протести от по-радикалните „зелени“.

Един от основните проблеми на авиацията е теглото на използваното гориво. Новите технологии ще помогнат както да се намали неговата плътност, така и да се повиши ефективността му. В настоящия момент експериментите се свеждат основно до неговия синтез от различни природни материали, за да се намалят разходите и да се увеличи срокyt на експлоатация на двигателите.

Безжичното предаване на енергия може да изглежда фантастично като идея, но първите експерименти бяха завършени успешно. Още през 2002 г. един малък безпилотник извърши полет с помощта на лазер с мощност от един киловат. А  вече през 2012 г. изследователи от компанията LaserMotiveизвършиха на практика непрекъснат полет на дрона Stalker Lockheed Martin с помощта на лазер. По време на експеримента безпилотникът прекара във въздуха 48 часа – 24 пъти повече от обичайното.

Използването на безжично предаване на енергия ще увеличи значително времето за пребиваване на безпилотните апарати във въздуха, дори и без съществено усъвършенстване на горивните елементи. Разбира се, на първо място то ще бъде използвано в армията и в сферата на „обществената безопасност“. Бдителни „стражи-птици“ постоянно ще съблюдават реда, като само понякога ще слизат до постовете за презареждане. Но има и други области, в които подобрението ще е от голяма полза. Например, предаването на енергия за изследователски сонди, изпълняващи мисии на планети от Слънчевата система. Освен това може да се създаде цяла мрежа от такива дронове за обезпечаване на електроснабдяването за някои територии или за оборудването, намиращо се там.

3. Зелените“ технологии 2030- …

Обогатяване на океана с желязо
Ториеви реактори
Реактори с бягаща вълна
Лека пътническа авиация, използваща горивни клетки
Комерсиално добиване на енергия от топлината на океана
Събиране на въздушния и водния поток от повърхността на фасадите на сградите
Високоскоростни пешеходни пътеки
Автокафе, в което ще се продават бургери с насекоми
Система за транспортиране на хора в тръби (Hyperloop)
Използване на слънчевата енергия с помощта на сателити
Вълнов дисков двигател с вътрешно горене за превозни средства
Почва, разпечатана на 3D-принтер, използвана във вертикални ферми

Експериментът с океана е част от идеята за изменения в климата на планетата. Планктонът се нуждае от желязо и обогатяването на морската вода с желязо може да доведе до бърз растеж и, следователно, до намаляване на съдържанието на въглероден диоксид (CO2)в атмосферата.

В този период става дума не само за енергия, която традиционно се смята за „зелена“, но и за ядрената енергетика, която по някаква причина довежда до ужас голяма част от екологичните движения. В Норвегия, Индия и Китай вече разработват ториев реактор. Горивото, което се използва в него, е торий, който е много по-разпространен от урана. Освен това, под действието на нeутрони, излъчвани от 235U, торият преминава в233U, който сам е източник на неутрони. В допълнение, 233U е по-удобен за използване от плутония. Въпреки това, един от основните проблеми е високото ниво на гама-лъчение.

Торият влиза в състава на много минерали, един от които е моназита. В Свердловска област, Русия, в град Красноуфимск, има голямо хранилище на моназитен пясък. Масата на потенциалната суровина за ядрено гориво е 82 хиляди тона.

Към другите интересни енергийни проекти се отнася и идеята за предаване на слънчевото излъчване от космоса към Земята. Тя може да изглежда утопично, но в проекта SPS-ALPHA предлагат вместо да се пускат множество скъпи спътници, да се направят огледални групи, които да събират светлината в спътника и едва след това да бъде прехвърлена на планетата. Автор на проекта еДжон Манкинс, учен с 15-годишен опит в НАСА, ръководител на няколко иновативни компании (и автор на една завладяваща книга – The Case for Space Solar Power).

Генетичните модификации са от голяма полза за осигуряването на храна, но това не може да бъде достатъчно. Още през 2013 г. ООН предложи да се ядат насекоми, като начин за справяне с проблема с глада. Не е известно дали повечето хора ще бъдат в състояние да преодолеят естественото си отвращение, въпреки че скакалци в шоколада се продават вече и в Обединеното кралство, а създателят на прототип на ферма за отглеждане на ларви препоръчва насекомите пред месото от животни, тъй като съдържат повече протеини.

Сравнителна таблица на хранителната стойност на насекомите и говеждото:

                              100 грама насекоми                      100 грама говеждо

Енергийна стойност             96 ккал                                   285 ккал

Протеини                               72%                                          52%

Мазнини                                 16%                                          48%

Въглехидрати                        12%                                          0%

Полезни микроелементи    75.8 мг калций                      10мг калций

9.5 мг желязо                         2.09 мг желязо

185.3 мг фосфор          10 мг фосфор

Загуби

при производството             0.157 г СО2                             285 г СО2

почти без вода                       2193 л вода

(Да се надяваме, че дотогава синтетичното месо от миналото към този момент вече ще бъде изобретено)

Ѝлон Мъск, истинският Iron Man на нашето време, днес мисли не само за такъв транспорт като електроавтомобили и космически кораби. През 2013 г. той сподели концепцията Hyperloop – тръбопроводният пътнически танспорт Pipeline (Здравей, Футурама!) (3). Скоростта на придвижване през тръбата може да достигне средно около 800 километра в час, но тръбопроводът ще бъде значително по-евтин от високоскоростна жп линия.  Населението на планетата ще расте непрекъснато, така че е крайно време да се измисли нещо ново за придвижването на голям брой хора.

За да обобщим развитието на „зелените технологии“, следва да отбележим, че не трябва д мислим за тях само като за приумица на лудите еколози. Както в развитието на енергийните оръжия и военните технологии, енергията като цяло ще се превръща в  концентрирана власт. Разбира се, въглеводородите, както и преди, ще бъдат нужни за органичната химия, но в следващите няколко десетилетия ролята на нефта може да стане значително по-слаба. Страните, зависими от производството на петрол, трябва да се отнасяме към това с особено внимание.

НЕВРОТЕХНОЛОГИИ

1.Невротехнологиите в наши дни

Кохлеарни импланти
Използването на „мозъчни отпечатъци“ (fingerprinting) в съдебния процес
Ноотропни лекарства, използвани за медицински цели и за развлечения
Протези на крайници, контролирани от мислите
Невровизуализация на активните области на мозъка

Технологиите, свързани с нашия ум, чувства и емоции, са една от най-неочакваните и мистериозни области на науката. Тяхната ера е в самото си начало, но бъдещето обещава да бъде интересно. Кохлеарните импланти са посредник между външната акустична среда и слуховия нерв в ушната мида. Те не са подходящи при всички видове нарушения на слуха и не са дотатъчно евтини, но тяхното използване изглежда като истинско чудо.

Функционалният ЯМР на мозъка вече се превърна в рутинна процедура, при която, в допълнение към използването й като медицинска диагностика, има съвършено нови потенциални направления. Вече е писано за пример на такова елементарно използване – опитът да се определи политическата ориентация чрез активността на мозъка. Въпреки че тези технологии далеч не са перфектни, една от тях действително беше използвана в съдебен процес.

Когато ни показват или ни разказват за нещо – с други думи,  създават ни някакъв стимул, неговата обработка се отбелязва на електроенцефалограмата (ЕЕГ). Някои типове мозъчната активност могат да бъдат свързани с определен вид дейност. Един от типовете активност – P300, възникващ при споменаването на нещо познато, е използван при разпити. Задавани са редица въпроси от типа: „Убийството беше ли извършено с нож?“, „Тя беше ли удушена?“, като само един е отговарял на истината. На практика, в САЩ този метод е бил използван само веднъж. Резултатите от него са споменати, но нищо повече: той не е послужил като доказателство. Освен това в последните години учените подложиха теста на критика. Но това не променя факта, че съмнителният метод е бил използван и ако бъде усъвършенстван, то правосъдието може да стане доста по-различно.

2. Невротехнологиите 2015-2030

Устройства, които разпознават настроението
Версия на алкохол, който не предизвиква махмурлук
роследяване на погледа, вградено в мобилните телефони
Алгоритъм за разпознаване на намеренията
Адаптивен електронен помощник за избягване на претоварване с информация
Изкуствена ретина

Услугите, частично разпознаващи вашето настроение, донякъде съществуват и днес: например, многобройните услуги за музикални препоръки, които отчитат направлението, което следите и това, което сте пропуснали. Но по-финото разпознаване на емоциите ще позволи непрекъснато наблюдение на състоянието на хора с различни заболявания, включително и психични. Между другото, Apple вече патентова вариант на тази технология, а компанията Sightcorp възнамерява да изучава израженията на лицето. Покрай кошмарните сценарии, в които недостатъчно щастливите ще бъдат глобявани, в тази технология има важен аспект – чувството към техниката ще бъде по-силно: Как може да не се влюбите в кафе машина, която ви приготвя чаша кафе точно в момента, кога сте уморени? И, може би, разбира емоциите ви по-добре от приятели и роднини.

Системата за видеонаблюдение, която обещават да въведат в московското метро, по уверенията на създателите й ще може да идентифицира престъпници, да запомня и да снима гратисчиите и дори и да следите за багажа. Интересно е, че камерите ще обръщат специално внимание на някои модели на поведение. Разбира се, няма нищо необичайно в наблюдението на рязко увеличения пътникопоток, но е твърде вероятно да се прогнозират предварително и случаи, в които хората умишлено се избутват върху релсите. И сега желанието да се изправиш или да седнеш може да се установи с помощта на електроенцефалограма, но с увеличаване на резолюцията и сложността на аналитичните системи много неща могат да бъдат предвидени по микро-движенията.

3. Невротехнологите 2030- …

Четене и запис на мисли чрез функционална магнитно-резонансна томография
Разпространение на устройства за писане, които работят през интерфейс „мозък-компютър“
Отпечатък на мозъчната активност като стандартна процедура за сигурност по летищата
Устройства за комуникация, намиращи се в човешкото тяло
Изкуствен запис на прости мисъли
Невропротези за подобряване на паметта или за заличаване на спомени
Край на сенилната деменция (Алцхаймер)

Тази част е една от най-плашещите в обзора ни, защото засяга това, което почти винаги е било скрито за технологичните изобретения – разума.

Прегледът и записът на сънища и мисли могат да бъдат развлечение, но и средство за терапия. Още през 2011 г. изследователи от университета в Бъркли, Калифорния, се опитват да реконструират спомени от филм с помощта на ядрено-магнитен резонанс.

А през 2013 г. в Йейлския университет произведоха сравнително точна реконструкция на мислен образ на човешко лице. Разбира се, след необходимата тренировка. Експерименти на японски учени пък позволяват да се получи приблизителна информация за съдържанието на съня. Засега това се случва на съвсем базово ниво, ( „жени“, „храна“, „книги“), но началото е поставено.

Зареждането на данни в мозъка не е само кадър от „Матрицата“. През 2011 г. учени от Бостънския университет и от Лабораторията по компютърна невробиология в Киото порведоха интересен експеримент. Първоначално на участниците били дадени прости визуални задачи и така учените получавали модели на активност. След това ги накарали „по някакъв начин да въздействат на задната теменна кора на мозъка“. Тази тренировка подобрила способността за изпълняване на задачите.

„Някои предишни изследвания потвърдиха връзката между по-ефективното изпълнение на визуални задачи и промените в първичната зрителна кора, докато други изследователи откриха връзка с по-висши дялове в мозъка, свързани със зрението и вземането на решения. Но нито едно от тези проучвания не засяга пряко въпроса дали ранните визуални зони са достатъчно гъвкави, за да влияят на зрителното перцептивно обучение“,казва професор Такео Уатанабе.

Изтриването на спомени или вграждането на лъжливи спомени също не е нещо невъзможно. Вярно е, че сега опити се правят само върху мишки, но учени вече успяха да ги накарат да забравят страха от електрическия шок…

Невротехнологиите от по-висок порядък със сигурност ще се сблъскат със всевъзможни препятствия. Дори и сега много изследователи използват различниноотропни лекарства (4). Употребата на различни медикаменти едва ли ще даде значителен тласък на научната област, въпреки че той не е толкова далече и академичните постижения до голяма степен ще се определят от постиженията на фармакологията.

Очаквайте 2 част на 28.05: „Бъдещето: Технологиите, които ще променят живота ни. Част II.“ (Нанотехнологиите, биотехнологиите и цифровите технологии)

Подобни новини

1 Comment

  1. DoctorsAsk
    28.10.2017 at 16:25 Отговори

    Четене и запис на мисли чрез функционална магнитно-резонансна томография Разпространение на устройства за писане, които работят през интерфейс мозък-компютър

Вашият коментар