Bagaimana para ilmuwan membuat hidup kita lebih cerah, lebih lama, dan lebih nyaman: 10 penemuan dan penemuan ilmiah yang berguna di abad ke-21
Miscellanea / / September 09, 2021
Teknologi canggih, yang ditulis dalam jurnal ilmiah terkemuka, menemukan penerapannya dalam kehidupan sehari-hari - segera atau setelah beberapa dekade. Kita berbicara tentang pencapaian sains di abad ke-21, yang hingga saat ini tampak seperti fiksi ilmiah.
1. Teknologi pencetakan 3D
Printer 3D pertama munculInfografis: Sejarah Pencetakan 3D kembali pada 1980-an, tetapi hanya di abad ke-21 mereka mulai digunakan di mana-mana. Perangkat menjadi lebih murah, dan sekarang tidak hanya plastik, tetapi juga logam, beton, makanan, dan bahkan sel hidup digunakan sebagai bahan habis pakai untuk mereka.
Bangunan cetak 3D terbesar adalah Dubai Municipality (UEA) dengan luas 641 sq. m. Dibuat bangunan futuristik dua lantai setinggi 9,5 m Dubai Municipality Menjadi 3D Terbesar di Dunia Printed Building terbuat dari bahan dasar plester. Dan di Amsterdam, dengan bantuan printer 3D, mereka mendirikan Jembatan baja tahan karat cetak 3D Joris Laarman akhirnya dibuka di Amsterdam Jembatan penyeberangan stainless steel 12 meter.
Ilmuwan Israel menggunakan Peneliti 3D mencetak hati dengan jaringan manusia dan pembuluh darah Printer 3D untuk mencetak jantung buatan. Organ percobaan, seukuran buah ceri, terdiri dari hidrogel berdasarkan sel-sel hidup yang membentuk bilik dan pembuluh darah. Dan perusahaan Prancis yang dibuat Poietis Start-up Prancis Kembangkan Teknologi Unik untuk Bioprinting Laser 4D Jaringan Hidup kulit buatan dengan struktur empat dimensi, yang akan membantu pasien setelah luka bakar dan cedera serius, dan telah mengembangkan teknologi untuk mencetak jaringan lain dari tubuh manusia.
Ada juga tempat untuk pencetakan 3D dalam kehidupan sehari-hari. Misalnya, Anda dapat memesan printer 3D konvensional untuk membuat patung dan suku cadang plastik, atau membeli perangkat untuk mencetak makanan, dari pizza hingga makanan penutup hingga dekorasi gourmet. Dalam perspektif global, pencetakan 3D makanan harus dikurangi Pencetakan makanan 3D mengurangi limbah makanan jumlah limbah makanan di planet ini dan membuat Panduan untuk Makanan Cetak 3D - revolusi di dapur? bahkan makanan diet pun cukup menggugah selera.
2. Realitas tertambah
Ini sering dikacaukan dengan realitas virtual, tetapi ini adalah teknologi yang sama sekali berbeda. Realitas virtual adalah dunia yang sepenuhnya digital yang dapat Anda lihat melalui kacamata khusus atau helm dengan layar untuk setiap mata. Dengan bantuan teknologi augmented reality, objek digital ditambahkan ke gambar dunia nyata yang biasa kita gunakan.
Akar augmented reality terletak pada abad ke-20, tetapi hanya beberapa tahun yang lalu kekuatan komputasi memungkinkan teknologi untuk diperkenalkan hampir di mana-mana - dari sekolah dan taman kanak-kanak hingga jalur perakitan di mobil pabrik. Dan untuk ini Anda tidak memerlukan perangkat mahal yang rumit - smartphone biasa sudah cukup.
Ini bekerja cukup sederhana. Kamera smartphone atau gadget lain mengambil gambar dari segala sesuatu di sekitar, dan giroskop atau akselerometer memantau perubahan posisi perangkat di luar angkasa. Kemudian objek yang diperlukan ditumpangkan pada gambar dari kamera - petunjuk, prasasti, atau karakter virtual lucu. Mereka bergerak bersama dengan gambar dari kamera, dan ketika Anda melihat layar, Anda melihat dua realitas sekaligus - objektif dan digital kami.
Augmented reality membuat belajar lebih mudah Augmented Reality dalam pengajaran dan pembelajaran Bahasa? bahasa baru: misalnya, ponsel cerdas dapat mengenali objek di sekitar dan menandatanganinya. Teknologi membantu ahli bedah Augmented Reality: Masa Depan Kedokteran untuk melakukan operasi, dan insinyur untuk mengumpulkan Upskill dan Boeing Menggunakan Skylight untuk Menemukan Kembali Perakitan Kawat Harness perangkat yang kompleks, memberikan petunjuk dalam proses. Pengemudi dapat menikmati navigasi augmented reality saat peta rute ditampilkan Bagaimana augmented reality mempengaruhi industri otomotif saat ini? di seberang jalan, desainer - pertunjukan Bangkitnya Augmented Reality dalam Desain Interior dan Pengembangan Propertiklien interior baru di apartemen sebelum renovasi. Dan di restoran, pengunjung dapat mempertimbangkan sebelum menyajikan hidangan Bagaimana Augmented Reality (AR) Membentuk Kembali Industri Layanan Makanan dia dari semua sisi dengan nyaman, yang secara fisik masih kosong.
3. Jantung buatan sepenuhnya
Prototipe kerja organ manusia telah ada sejak lama, tetapi lebih sering daripada tidak, itu adalah sistem stasioner yang kompleks yang hampir tidak mungkin untuk meninggalkan rumah sakit. Pada tahun 2021, para ilmuwan dan dokter dapat mengembangkan dan menanamkan jantung buatan sepenuhnya untuk pertama kalinya.
Sebuah tim ahli bedah di Duke University Hospital yang dipimpin oleh Jacob Schroeder dan Carmelo Milano tampil Jantung Buatan Generasi Baru Ditanam pada Pasien di Duke - Pertama di AS penggantian organ yang sukses untuk Matthew Moore yang berusia 39 tahun, yang menderita gagal jantung. Dengan implan, dia akan dapat melakukan wanita yang hampir akrab
hidup - hidup dikelilingi oleh kerabat, membesarkan putra berusia dua tahun, pergi ke toko dan bekerja, bepergian.
Satu-satunya ketidaknyamanan adalah jantung buatan ditenagai oleh baterai eksternal, yang bertahan sekitar 4 jam. Pengontrol untuk mengendalikan perangkat juga ditempatkan di luar tubuh manusia. Oleh karena itu, pasien harus membawa tas dengan berat sekitar 4 kilogram dan secara teratur terhubung ke komputer di rumah sakit untuk memantau status perangkat.
4. Roket yang dapat digunakan kembali
SpaceX telah mengembangkan roket yang dapat dipulihkan dan digunakan kembali. Alternatif yang efisien dan berbiaya rendah untuk roket sekali pakai ini berpotensi mengurangi biaya pengiriman kargo ke orbit.
Peluncuran ulang pertama roket berlangsung pada 30 Maret 2017. SpaceX terkirim Falcon 9: roket kelas orbital pertama yang mampu terbang kembali ke luar angkasa Falcon 9 adalah model dengan sembilan mesin Merlin cair yang menggunakan minyak tanah RP-1 dan oksigen cair. Nanti diluncurkan Falcon Heavy: roket paling kuat di dunia Falcon Heavy dengan tiga tahap pertama Falcon 9 yang dimodifikasi: satu digunakan sebagai unit pusat, dua sebagai booster samping.
Tidak seluruh roket dapat disebut dapat digunakan kembali, tetapi hanya yang pertama dari dua tahap. Ini memiliki sistem untuk kembali dan pendaratan vertikal di landasan pendaratan atau platform yang mengambang di laut. Langkahnya bertahan Roket Falcon 9 SpaceX yang paling banyak diterbangkan adalah veteran jelaga setelah 10 peluncuran dan pendaratan (foto) sampai sepuluh dimulai.
Kemudian, Blue Origin, yang didirikan oleh CEO Amazon Jeff Bezos, diluncurkan gembala baru roket New Shepard satu tahap yang dapat digunakan kembali. Ini berjalan dengan hidrogen dan oksigen dan dirancang untuk penerbangan suborbital. New Shepard cocok untuk wisata luar angkasa, tetapi tidak seperti Falcon, ia tidak akan dapat menempatkan satelit bumi buatan ke orbit.
5. Baterai kepadatan tinggi
Perangkat baru yang berdiri sendiri membutuhkan banyak daya untuk bekerja tanpa stopkontak selama mungkin. Pada saat yang sama, baterai harus kompak dan aman - misalnya, baterai tidak boleh meledak saat dipanaskan atau rusak secara mekanis.
Tim Pusat Teknologi Baterai dan Penyimpanan Energi Pennsylvania (BEST) dibuat Baterai Li-Ion energi tinggi lebih aman untuk kendaraan listrik baterai lithium-ion yang aman dan kuat yang memungkinkan kendaraan listrik menempuh jarak hingga 1,6 juta kilometer. Selama pengujian, paku benar-benar didorong ke dalamnya untuk menyebabkan korsleting. Tetapi suhu sel yang rusak hanya meningkat 100 derajat Celcius - dan dalam baterai normal perbedaannya adalah 1.000 derajat Celcius.
Peneliti Samsung juga membuat terobosan: mereka mengembangkan Samsung Mengungkapkan Baterai Lithium Metal Solid State Baru Dengan Kepadatan 900Wh / L 900 Wh / L baterai lithium-logam solid-state. Ini 50% lebih kompak daripada baterai yang ada dan dirancang tanpa menggunakan elektrolit cair. Seiring waktu, baterai tidak menurun - jumlah muatan yang dapat diakumulasikan tetap sama.
6. Tangan bionik
Prostesis bionik di abad ke-21 hampir dapat sepenuhnya menggantikan anggota tubuh alami. Para ilmuwan telah memberikan tidak hanya kemampuan untuk menggerakkan mereka seolah-olah dengan tangan mereka sendiri, tetapi bahkan mengembalikan kemampuan untuk merasakan - impuls sensasi ditransmisikan langsung ke otak.
Para peneliti dari Universitas Johns Hopkins di Amerika Serikat telah menciptakan Anggota Badan Prostetik Modular MPL (Modular Prosthetic Limb), yang dapat melakukan hampir semua gerakan yang dapat dilakukan oleh tangan manusia. Ini memiliki lebih dari 100 sensor, serta motor khusus yang memberikan kekuatan dan kelincahan yang biasa.
Prostesis dilengkapi dengan sensor taktil dan memungkinkan Anda menentukan lokasi, suhu, dan tekstur objek. Dan antarmuka saraf memberikan kontrol intuitif dan alami dari tangan buatan - pikirkan saja tindakan untuk melakukannya.
7. Grafena
Keberadaan kristal dua dimensi pertama yang benar-benar diketahui (dengan kisi kristal setebal satu atom) di Pada tahun 2004, ilmuwan Andrei Geim dan Konstantin Novoselov dikonfirmasi secara eksperimental untuk pertama kalinya, dan pada tahun 2010 mereka menerima Hadiah Nobel dalam Fisika 2010Hadiah Nobel dalam Fisika.
Pada dasarnya, graphene adalah film grafit setebal satu atom (karbon mengkristal). Itu tidak dapat diperoleh untuk waktu yang lama karena ketidakstabilan. Game dan Novoselov digunakan Efek Medan Listrik dalam Film Karbon Tipis Atom substrat silikon teroksidasi untuk menstabilkan film 2D.
Graphene sangat tahan lama namun sangat fleksibel. Itu menghantarkan arus, dan elektron bergerak di dalamnya Elektron Dapat Melakukan Perjalanan Lebih dari 100 Kali Lebih Cepat Di Grafena Dari Pada Silikon, Fisikawan Menunjukkan lebih cepat daripada di semua bahan yang dikenal. Secara khusus, ini 100 kali lebih cepat daripada silikon, dari mana prosesor modern dibuat.
Menggunakan graphene, dimungkinkan untuk membuat filter ultrafine, tampilan layar sentuh, sensor, sel katalitik efisiensi tinggi, saluran nano untuk bekerja dengan DNA, dan komponen untuk elektronik presisi tinggi. Chip graphene akan meningkatkan kinerja komputer dan mempercepat transfer data, membuat perangkat lebih bertenaga dan lebih ringkas.
8. Kendaraan tak berawak
Kemajuan dalam kecerdasan buatan, daya komputasi yang besar, tingkat transmisi nirkabel yang tinggi data dan sensor akurat - semua ini berfungsi sebagai dasar untuk pembuatan mobil yang dapat melakukannya tanpa pengemudi. Mereka memindai situasi lalu lintas secara real time, mengenali pejalan kaki dan rambu-rambu jalan dan dapat membuat keputusan dalam situasi sulit dalam sepersekian detik.
Pada tahun 2021, Tesla Model 3 dengan sistem FSD (Full Self-Driving) melaju secara mandiri Tesla Autopilot FSD San Francisco ke Los Angeles tanpa Intervensi dari San Francisco ke Los Angeles dan kembali sekitar 2.400 kilometer. Mobil berhasil mengatasi tugas bahkan di jalan-jalan kota yang sibuk dan berhenti dua kali untuk mengisi ulang baterai.
Tapi autopilot tidak hanya dikembangkan untuk mobil pribadi. Misalnya, di AS, startup Waymo diluncurkan pada tahun 2020 Waymo membuka layanan tanpa pengemudi sepenuhnya untuk masyarakat umum di Phoenix layanan taksi tak berawak. Tidak banyak mobil, tetapi perjalanan tersedia untuk semua orang.
Taksi tak berawak akan muncul di Rusia Yandex memberi tahu di mana taksi tak berawak pertama akan muncul di Moskow musim gugur ini - namun, sejauh ini dalam mode eksperimental. Peserta tes yang dipilih oleh perusahaan akan dapat mengendarai mobil tanpa pengemudi di area Yasenevo di Moskow.
Aplikasi lain dari kendaraan tak berawak adalah transportasi kargo. Platform NVIDIA Drive Sudah Membantu Truk Tak Berawak pengemudi truk di jalan, dan akan segera dapat menggantikannya di rute standar. Tesla dan perusahaan lain juga bekerja ke arah ini.
9. Pengeditan gen
Pada 2012, Jennifer Doudna dari AS dan Emmanuelle Charpentier dari Prancis mengembangkan alat molekuler CRISPR-Cas9, yang disebut "gunting genetik". Untuk terobosan ilmiah pada tahun 2020 ini, mereka menerima Emmanuelle Charpentier dan Jennifer Doudna memenangkan Hadiah Nobel Kimia untuk tahun 2020 Hadiah Nobel dalam Kimia.
CRISPR Cas9 memungkinkan Anda untuk mengedit gen tanaman dan hewan. Ini membuka jalan baru untuk berkembang biak dan berpotensi menghentikan penyebaran penyakit - misalnya, jika gen nyamuk diubah, mereka tidak dapat mentolerir malaria dan penyakit Lyme.
CRISPR Cas9 telah berkontribusi pada perawatan kanker. Penelitian sedang dilakukan yang, di masa depan, dapat menyelamatkan Apa yang dimaksud dengan pengeditan genom dan CRISPR Cas9? dari penyakit keturunan dan mutasi genetik.
Tetapi adalah salah untuk berpikir bahwa CRISPR-Cas9 akan membuka jalan bagi GMO. Pertama, organisme hasil rekayasa genetika telah menerima untuk pertama kalinya Herbert W. Boyer dan Stanley N. Cohen kembali pada tahun 1972. CRISPR Cas9 hanya dapat meningkatkan akurasi modifikasi DNA dan menghilangkan efek samping negatif.
Omong-omong, peta genom manusia juga merupakan pencapaian abad ke-21. Bagian utama dari pekerjaan Proyek Genom Manusia telah selesai Proyek genom manusia di 2003.
10. Robot humanoid
Robot Atlas Atlas: robot humanoid paling dinamis dari Boston Dynamics - kesayangan Internet: dia tahu cara melakukan jungkir balik, tetap berdiri setelah pukulan kuat, mampu mengatasi rintangan dan bahkan menari. Para pengembang menyebutnya sebagai platform penelitian yang dirancang untuk mendorong batas-batas mobilitas seluruh tubuh dan robot humanoid paling dinamis.
Faktanya, Atlas dan model Boston Dynamics lainnya - seperti anjing robot Spot dan pemuat robot Stretch - memiliki implikasi praktis yang mendalam. Mereka mampu menggantikan orang dalam kondisi sulit atau berbahaya: untuk mencari korban di bawah reruntuhan bangunan atau di api, jelajahi daerah terpencil, kirim barang, dan selesaikan rutinitas membosankan sepanjang waktu operasi.
Ada aplikasi lain untuk robot humanoid. Misalnya, konsultan model, pendamping dan pramusaji, asisten penyandang disabilitas sedang dikembangkan.
Dan robot Rusia Fedor bahkan mengunjungi Federasi Twitter37516789 di luar angkasa pada tahun 2019. Dia tahu cara mengendarai mobil dan ATV, membuka pintu, menaiki tangga, berjalan melalui labirin, menembak, dan bekerja dengan bor.
Penemuan ilmiah secara radikal dapat mengubah hidup kita: memberikan umur panjang, membantu dalam eksplorasi ruang angkasa, melakukan urusan sehari-hari dan bahkan membangun rumah dalam beberapa hari. Cari tahu lebih lanjut tentang mereka di update situs web masyarakat "Pengetahuan". Dalam kerangka maraton pendidikan All-Rusia "Pengetahuan Baru", 18 kuliah mini tentang terobosan ilmiah abad ke-21 akan diterbitkan di sini.
Maraton Pengetahuan Baru diikuti oleh Yuri Bashmet, Konstantin Khabensky, Edward Snowden, Mikhail Mishustin, Evgeny Kaspersky, Tatyana Golikova, Arkady Volozh, German Gref, Alexander Ovechkin dan populer lainnya speaker. Lebih dari 150 jam konten pendidikan akan muncul di situs - ini adalah kisah inspiratif, perdebatan sengit tentang masalah kemanusiaan modern dan wawancara menarik dengan orang-orang terkenal.
Dapatkan pengetahuan baru secara gratis