Цифровые копии — высокотехнологичные замены людей-добровольцев — могут сделать клинические испытания быстрее и безопаснее. Но это не единственные инновации, способные встряхнуть промышленность, здравоохранение и общество, согласно рейтингу.
От электрических самолетов до технических датчиков, которые могут «видеть» за углами, список этого года полон вдохновляющих достижений. Эксперты сократили множество номинаций до избранной группы новых разработок, которые потенциально могут нарушить статус-кво и стимулировать реальный прогресс.
Микроиглы для безболезненных инъекций и анализов.
Эти крошечные иглы, глубиной не более листа бумаги и шириной человеческого волоса, могли бы сделать нам безболезненные инъекции и анализы крови. «Микроиглы» проникают в кожу, не повреждая подлежащие нервные окончания, их можно прикреплять к шприцам или пластырям или даже смешивать с кремами. Они могут разрешить сдавать анализы крови дома и отправлять их в лабораторию или анализировать на месте. А поскольку их использование не требует дорогостоящего оборудования или высокого уровня подготовки, тестирование и лечение можно проводить в недостаточно обслуживаемых районах, что делает медицинскую помощь более доступной.
Химия на основе Солнца
Для производства многих химических веществ, на которые мы полагаемся, требуется ископаемое топливо. Но новый подход обещает сократить выбросы в этом секторе за счет использования солнечного света для преобразования углекислого газа в полезные химические вещества. Недавние разработки в области катализаторов, активируемых солнечным светом, необходимых для этого процесса, являются шагом к созданию «солнечных» нефтеперерабатывающих заводов для производства полезных соединений из отходящих газов, которые можно превратить во все: от лекарств и моющих средств до удобрений и текстиля.
Виртуальные пациенты
Если цель замены людей на симуляции, чтобы сделать клинические испытания быстрее и безопаснее, кажется простой, то наука, стоящая за ней, совсем не такова. Данные, полученные из изображений человеческого органа в высоком разрешении, вводятся в сложную математическую модель механизмов, контролирующих функцию этого органа. Затем компьютерные алгоритмы решают полученные уравнения и создают виртуальный орган, который ведет себя как настоящий. Такие виртуальные органы или системы организма могут заменить людей при первоначальной оценке лекарств и методов лечения, делая этот процесс более быстрым, безопасным и менее дорогим.
Пространственные вычисления
Пространственные вычисления — это следующий шаг в объединении физического и цифрового миров, которые мы уже видим, с помощью приложений виртуальной и дополненной реальности. Как и в случае с VR и AR, он оцифровывает объекты, подключающиеся через облако, позволяет датчикам и двигателям реагировать друг на друга и создает цифровое представление реального мира. Но он идет еще дальше, добавляя пространственное картографирование, которое позволяет компьютерному «координатору» отслеживать и контролировать движения и взаимодействия объектов по мере того, как человек перемещается по цифровому или физическому миру. Эта технология принесет новые изменения в взаимодействие людей и машин в промышленности, здравоохранении, транспорте и быту.
Цифровая медицина
Цифровая медицина не заменит врачей в ближайшее время, но приложения, которые отслеживают состояние пациентов или назначают терапию, могут улучшить их уход и поддержать пациентов с ограниченным доступом к медицинским услугам. Многие умные часы уже могут определять, есть ли у их владельца нерегулярное сердцебиение, и разрабатываются аналогичные инструменты, которые могут помочь при нарушениях дыхания, депрессии, болезни Альцгеймера и многом другом. Разрабатываются даже таблетки, содержащие датчики — они отправляют данные в приложения, которые помогают определять такие вещи, как температура тела, желудочные кровотечения и раковая ДНК.
Электрическая авиация
Электрическая силовая установка позволит воздушным путешествиям сократить выбросы углекислого газа, сократить расходы на топливо и добиться значительного снижения шума. Множество организаций, от Airbus до НАСА, работают над технологиями в этой области, и, хотя до дальних рейсов на электричестве еще далеко, а также существуют финансовые и нормативные препятствия, в космос уже вложены значительные инвестиции. В разработке находится около 170 проектов электрических самолетов, в основном для частных, корпоративных и пригородных перевозок, но Airbus заявляет, что может иметь 100-местные электрические самолеты, готовые к взлету в 2030 году.
Низкоуглеродистый цемент
Сегодня ежегодно производится 4 миллиарда тонн цемента – ключевого компонента бетона, причем этот процесс требует сжигания ископаемого топлива. На их долю приходится около 8% мировых выбросов CO2. По мере роста урбанизации в течение следующих 30 лет эта цифра вырастет до 5 миллиардов тонн. Исследователи и стартапы работают над подходами с низким уровнем выбросов углерода, включая настройку баланса ингредиентов, используемых в процессе, использование технологий улавливания и хранения углерода для удаления выбросов и полное удаление цемента из бетона.
Квантовое зондирование
Представьте себе беспилотные автомобили, которые могут «видеть» за углами, или портативные сканеры, которые могут отслеживать мозговую активность человека. Квантовое зондирование может сделать эти и многие другие вещи реальностью. Квантовые датчики работают с высочайшим уровнем точности, используя квантовую природу материи – например, используя в качестве базовой единицы разницу между электронами в разных энергетических состояниях. Большинство этих систем сложны и дороги, но разрабатываются меньшие по размеру и более доступные экземпляры, которые могут открыть новые возможности использования.
Зеленый водород
Когда водород сгорает, единственным побочным продуктом является вода, а когда он производится электролизом с использованием возобновляемых источников энергии, он становится «зеленым». Ранее в этом году прогнозировалось, что к 2050 году рынок зеленого водорода станет рынком стоимостью 12 триллионов долларов. Почему? Потому что он может сыграть ключевую роль в энергетическом переходе, помогая декарбонизировать такие отрасли, как судоходство и производство, которые труднее электрифицировать, поскольку им требуется высокоэнергетическое топливо.
Полногеномный синтез
Усовершенствования в технологии, необходимой для создания генетических последовательностей, которые затем вводятся в микробы, позволяют печатать все большие объемы генетического материала и более масштабно изменять геномы. Это может дать представление о том, как распространяются вирусы, или помочь в производстве вакцин и других методов лечения. В будущем это может помочь устойчивому производству химикатов, топлива или строительных материалов из биомассы или отходящих газов. И это могло бы даже позволить ученым создавать устойчивые к патогенам растения, а нам — писать свой собственный геном, что, конечно, открывает двери для возможного неправильного использования, но также и для лечения генетических заболеваний.
68.3к
