27.10.2021 / Среда/ 22:55
Д л я   т е х ,   к т о   з а н я т   д е л о м   !
Поиск
Виктор Шкель

Виктор Шкель: Исследователи назвали 10 инноваций ближайшего будущего

Аналитики Intellectual Property & Science определили 10 основных инноваций на ближайшие 10 лет.

Виктор Шкель: Исследователи назвали 10 инноваций ближайшего будущего

Лаура Гэйзе и Джон Родерик, эксперты из Intellectual Property & Science, специального аналитического подразделения Thomson Reuters, недавно опубликовали свой отчет «Мир в 2025 году: десять инновационных прогнозов» (The World in 2025: 10 Predictions of Innovation , PDF). В данном исследовании содержится прогноз относительно десяти самых передовых на сегодняшний день инноваций, которые будут играть весомую роль в жизни всего человечества вплоть до 2015 года.

Примечательно, что данный аналитический обзор был подготовлен экспертами Intellectual Property & Science на основе сбора и анализа информации, обнаруженной и полученной ими из различных источников патентной и научной литературы. Так, они просмотрели огромный объем самых последних материалов о различных современных технологиях, опубликованных по всему миру, начиная с 2012 года.

Кроме того, эксперты тщательно исследовали рейтинг цитирования Thomson Reuters Web of Science и содержание патентной базы данных Derwent World Patents Index®, а также внимательно просмотрели такие источники как Web of Science® и InCites®. Получилось, что в результате проведенного ими анализа рейтинга цитирования и согласно патентных исследований в список текущих десяти передовых технологий вошли: 1). Использование солнечной энергии; 2). Квантовая телепортация; 3).Полная «цифровизация» жизни и синхронизация взаимодействия; 4). Победа над диабетом первого типа; 5). Человеческий геном и Нанотехнологии с обработкой «больших» данных; 7). Лечение раковых и других заболеваний; 8). Упаковка на основе целлюлозы; 9). Электрические летательные аппараты и автомобили; 10). Решение проблемы продовольствия и нехватки продуктов питания. Описание данных технологий также было представлено на ресурсе Thomson Innovation. Далее рассмотрим несколько подробнее: Какие технологические изменения ожидают нас в ближайшем будущем через 10 лет?

Использование солнечной энергии

Благодаря передовым достижениям фотоэлектрической гальваники и фотосинтеза, химического связывания различных веществ будут созданы новые фотокатализаторы и трехмерные (3D) наноразмерные гетероструктуры на основе оксида кобальта и окиси титана, что сделает массовым использование Солнца как основного источника энергии. При этом солнечная энергия будет поглощаться такими элементами и аккумулироваться ими в ближайшем будущем намного эффективнее, чем это происходило до настоящего времени. Так, предполагается, что новые фотоэлектрические устройства, преобразующие энергию Солнца в электричество, будут созданы на основе сенсибилизированных красителей и тонкопленочных материалов, у которых коэффициент полезного действия будет значительно выше ныне существующих, достигая порядка 70% (сегодня КПД составляет около 20%).

Собранные воедино в гетероструктуры, они будут служить, прежде всего, для обогрева различных зданий за счет нагревания воды, как в домашних хозяйствах, так и в огромных по размеру офисных и производственных зданиях. Помимо этого такие фотокатализаторы также будут предназначены для обеспечения большого количества жилых домов и производств электроэнергией, причем в достаточном количестве как единственного источника. Например, планируется, что солнечные батареи к 2025 году будут вырабатывать чуть ли не половину всего электричества в США.

Квантовая телепортация

Предполагается, что к 2025 году широкое распространение не только в научной среде, но и на практике получит так называемая квантовая телепортация. В настоящее время под термином Ква?нтовая телепорта?ция понимают передачу квантового состояния на расстояние при помощи разъединенной в пространстве сцепленной пары и классического канала связи. При этом при проведении измерения состояние квантовой информации разрушается в точке отправления, после чего эта информация воссоздается уже в точке приема.

Другими словами, квантовая телепортация представляет собой передачу информации о квантовом состояния элементарной частицы (или системы частиц) на некоторое расстояние в пространстве. Кроме того, следует понимать, что в данном случае речь идет никак не о телепортации материи или энергии, а лишь об информации. Вот именно поэтому, квантовая телепортация является важным этапом в создании квантовых компьютеров и сетей, в которых вместо классических единиц информации, двоичных битов, будут использованы их квантовые аналоги, так называемые кубиты (quantum bit или q-бит) - квантовый разряд или наименьший элемент для хранения информации.

Уже доказано, что вычислительные аппараты и системы, которые будут функционировать на основе законов квантовой механики, будут обладать повышенным быстродействием, очень высокой производительностью, надежностью и безопасностью выполнения операций. Одним из толчком в этом направлении стало открытие в области физики высоких энергий, связанное с недавним (2013 г.) подтверждением существования бозона Хиггса, обнаруженного исследователями на Большом Адронном Коллайдере в ЦЕРНе.

Или другой пример, когда весной этого года ученые из Нидерландов и Соединенного Королевства продемонстрировали эксперимент с квантовой телепортацией между двумя кубитами, которые были удалены друг от друга на расстояние в три метра. В ходе данного эксперимента удалось передать на расстояние квантовую информацию о квантовом состояние электрона, которое характеризовалось определенным спиновым состоянием частицы.

Экспериментаторами был использован алмаз, охлажденный до сверхнизких температур, когда высокоупорядоченная организация этого кристалла позволила исследователям изучить спиновые состояния единичных электронов и добиться высокой надежности передачи информации. Получается, что в скором времени квантовый компьютер станет таким же обычным и простым в использовании, как и уже существующий персональный.

Полная «цифровизация» жизни и синхронизация взаимодействия

Эксперты полагают, что через десять лет все в мире, все, что только можно вообразить и представить, от предметов личного пользования человека до огромных материков, т.е. все, что нас окружает в повседневной жизни, все это будет синхронно соединено «цифровыми кирпичикам» в единую информационную систему, которая позволит нам оперативно взаимодействовать друг с другом и обмениваться информацией благодаря современным цифровым коммуникациями. Такая всеобщая «цифровизация» жизни станет возможной благодаря усовершенствованию технологий полупроводников, внедрению графеновых суперконденсаторов, нанотрубок и нанокомпозитов, недискретных сетей и распространению повсеместно коммуникационных технологий пятого поколения 5G.

Победа над диабетом первого типа

Достижения генной инженерии (прежде всего ДНК- и РНК-инженерии) позволят победить диабет первого типа, когда происходит разрушение клеток поджелудочной железы, в которых образуется инсулин, вещества, служащего для снижения уровня глюкозы в крови. Поскольку плохо функционирующая поджелудочная железа таких пациентов не может удовлетворить потребности организма в инсулине, то большая часть глюкозы не поступает в клетки, а остается циркулировать в крови. Поэтому пациенты, страдающие сахарным диабетом первого типа, должны ежедневно получать внешние инъекции инсулина.

Кроме того, в мире есть еще больные диабетом второго типа (инсулиннезависимый диабет), когда снижается чувствительности тканей организма человека к действию инсулина (инсулинорезистентность). Так, известна статистика, что в 2013 году число взрослых больных обоими типами этого заболевания на Земле превысило 380 миллионов человек, а к 2035 году эксперты предсказывают увеличение этой цифры на 55%, свыше 590 миллионов человек. Хотя, страдающих диабетом второго типа на нашей планете значительно больше, чем первого, тем не менее, эту возможную победу над типом 1 в ближайшие десять лет следует расценивать как весомый шаг вперед в общей победе над этим заболеванием в обозримом будущем.

Человеческий геном и Нанотехнологии с обработкой «больших» данных

В исследовании отмечается, что сразу при рождении человека будет создаваться его индивидуальная геномная карта с расшифровкой персональной ДНК, на основании которой можно будет прогнозировать возможные заболевания в будущем и по возможности в дальнейшем предотвращать их, зная наперед о негативном развитии.

Кроме того, по ходу своей жизни человек любого возраста сможет ежегодно проверять (секвентировать - sequencing, считывание информации с ДНК) свой геном с целью выявления любых изменений, произошедших в нем и которые с течением времени могут свидетельствовать о наступлении, например, аутоиммунных заболеваниях. В настоящее время стоимость секвенирования генов составляет порядка 1000 долларов.

Ожидается, через несколько десятков лет процедура полного секвенирования генов будет стоить менее 100 долларов, что будет не дороже стандартного анализа крови в развитых странах мира. Это прогнозируемое снижение цены обусловит переход от общей медицины к персональной, поскольку детальное секвенирование генома человека позволит перейти к индивидуальному лечению пациента и безошибочно корректировать стратегию такого лечения. Поэтому совершенствование методик определения человеческого генома останется одним из важнейших научных направлений исследований на ближайшие годы.

Этому будут способствовать также достижения в нанотехнологиях и информационных технологиях, которые будут тесно связаны с обработкой «больших данных» (Big Data). Так, в случае исследования живых организмов эти современные технологии будут применяться для сверхточной диагностики состояния здоровья уже на клеточном уровне. Кроме того, медицинские процессы скрининга и профилактики будут преобразованы. Так, например, анализы крови потенциально станут делом прошлого, их заменят вживленные в тело человека специальные нано-зонды, которые будут способны собирать данные о составе крови в течение длительных периодов времени и обеспечивать более высокую точность, достоверность и надежность при передаче их в обрабатывающие центры.

Лечение раковых и других заболеваний

Большое число реализованных на практике инноваций ожидается и в других сферах здравоохранения. Так предполагается, что значительный прогресс будет достигнут в лечении онкологических заболеваний. Благодаря разработкам ученых врачи научатся точечно воздействовать на раковые клетки через вживляемые в организм наноматериалы, в результате чего онкологических пациентам не придется пользоваться химиотерапией или радиоактивным облучением с их пагубными и трудно переносимыми побочными эффектами.

Исследователи добьются того, что негативные последствия от лечения рака будут значительно меньше. Не последнюю роль при этом сыграют генные исследования, когда определение конкретных генных мутаций будет гораздо легче и доступнее сделать, чтобы предостеречь пациента от неправильно выбранного способа лечения, особенно для специфических мутаций раковых клеток. В настоящее время уже есть положительные примеры таких исследований, которые включают HER2 (рак молочной железы), BRAF V600 (меланомы), ROS1 (рак легких) и многие другие разновидности рака.

Эксперты также полагают, что к 2025 году человек научится намного эффективнее предотвращать развитие старческого слабоумия и болезни Альцгеймера. Эти изменения также произойдут благодаря пониманию человеческого генома и генетических мутаций.

Упаковка на основе целлюлозы

Эксперты также предсказывают полный отказ к 2025 году от современной упаковки, которая в большинстве случаев сегодня производится из нефтепродуктов. Так, вместо «старой упаковки» будет использоваться растительное сырье, которое станет основой для производства новых био-нанокомпозитных материалов (наноцеллюлозы).

Таким образом, новая упаковка на 100% будет разлагается или расщепляться. Наноцеллюлоза, которая по сути своей является псевдопластиком, заменит нынешние материалы, получаемые их нефтепродуктов. А био-нанокомпозиты будут созданы из биоматерии (биомассы или какого-либо другого растительного материала).

Поэтому грядущие достижения в области применения наноцеллюлозы (псевдопластика) и био-нанокомпозитов обеспечат человечество полностью перерабатываемыми упаковочными материалами, что означает решение проблем загрязнения окружающей среды. Поэтому полиэтиленовые пакеты исчезнут из нашего обихода навсегда, а экология станет «чистой» от этого вида упаковки.

Электрические летательные аппараты и автомобили

Что касается проблемы транспорта, то к 2025 году на дорогах по-прежнему будут ездить автомобили, а в небе летать самолеты. Однако, и автомобили, и самолеты станут намного интеллектуальнее и проще при этом в управлении, а по своему весу - гораздо легче. К тому же они будут работать от аккумуляторных батарей и совершать передвижения (перелеты) на более длинные расстояния за счет накопленного электричества, чем это происходит сегодня.

Эти значительные изменения произойдут благодаря тому, что будут сделаны прорывы в областях создания новых литиево-ионных и тонкопленочных батарей, водородных топливных ячеек, а также за счет применения наноматериалов и использования сверхпроводников. В результате чего человечество может отказаться от переработки нефтепродуктов в бензин или дизель.

Прогнозируется, что маломестные коммерческие самолеты будут повсеместно использоваться для совершения коротких перелетов, конкурируя с наземным транспортом. Поэтому в будущем молодые люди будут стремиться получить в первую очередь не водительские удостоверение на право управления автомобилем, а лицензию на пилотирование небольшого самолета.

Решение проблемы продовольствия и нехватки продуктов питания

Эксперты полагают, что к 2025 году будет полностью решена проблемы неурожаев в сельскохозяйственной сфере, которое не будет подвержено регулярным колебаниям цен на продукты питания в различных регионах мира. Сельское хозяйство будущего не будет зависеть от того, располагает ли страна плодородным почвами или нет, есть ли для этого благоприятные климатические условия.

Достижения в области технологий освещения и методов визуализации в сочетании с генетической модификации растений позволит создавать уникальную среду для выращивания культур даже в закрытых помещениях.

Предполагается, что 3D-дисплеи, улучшенные технологии LCD и плазменные дисплеи могут стать прообразами искусственного «Солнца», что сможет повлиять на увеличение показателей нынешних объемов урожая. Кроме того, разработанные светодиоды будут испускать особые волны, которые будут влиять на рецепторы роста растений и животных. Либо генная инженерия позволит модифицировать ДНК пищевого продукта в лучшую сторону, что не только ускорит их рост растений, но и сделает их менее подверженным заболеваниям. Поэтому эксперты полагают, что восемь миллиардов человек на Земле будут в достаточной мере обеспечены продуктами питания к 2025 году.

Таким образом, перечисленные в этом обзоре 10 современных технологий, уже в настоящее время вызывают наибольший интерес со стороны исследователей и ученых всего мира, а также государственного сектора и деловых кругов, которые инвестируют собственные средства в подобные технологические разработки, а затем успешно создают первые промышленные образцы.

Напрашивается сам собой вывод, что с точки зрения экспертов Intellectual Property & Science именно эти десять направлений приведут к значительному технологическому прорыву в скором будущем. А ближайшие десять лет в летоисчислении человечества – лишь краткое мгновение… Хотелось бы, чтобы и Беларусь не осталась за чертой описанного выше технологического прогресса, а внесла свою посильную лепту на благо всего человечества, для чего ее ученым, исследователям и бизнесу следует более активно принимать участие в международных исследовательских программах, таких как, например Horizon 2020 под патронажем ЕС.

СПРАВКА
Thomson Reuters является ведущим в мире источником интеллектуальной информации, предоставляемой для государственного сектора, предприятий, бизнеса и специалистов. Компания объединяет передовой отраслевой опыт, связанный с инновационными технологиями, что позволяет получать необходимую информацию ведущим руководящим лицам, принимающим решения в финансах, управлении рисками, юрисдикции, налогах, бухгалтерском учете, интеллектуальной собственности, научных исследованиях, медиа-рынках, здравоохранении и других областях. Thomson Reuters считается самой большой новостной организации в мире. Для получения дополнительной информации вы можете перейти по следующей ссылке на www.thomsonreuters.com .


Новости по теме «Блог Виктора Шкеля»