2030

Технология «активно-адаптивных интеллектуальных сетей» широко распространена в развитых странах 2030 Энергетика и окружающая среда

Разрушительное воздействие нефтяных кризисов предыдущих десятилетий наряду с постоянным увеличением спроса на электроэнергию со стороны растущих населения и промышленности привело к огромной нагрузке мировые электрические сети. В наиболее пострадавших регионах происходят частые отключения электроэнергии, и потребители во всем мире начинают более сознательно относится к использованию энергии и принимают меры по контролю или сокращению ее потребления. Ситуация усугубляется использованием во многих странах относительно древней инфраструктуры. Большая часть электрических сетей в начале 21-го века были очень старыми и неэффективными: более 50% электроэнергии терялось в процессе ее производства, передачи и использования. Наложение множества деловых, политических, социальных и экологических проблем вынудило правительства и регулирующие органы наконец решить эту проблему.

К 2030 году активно-адаптивные интеллектуальные электросети получают все большее распространение в развитых странах мира. Главным их преимуществом является оптимальный баланс спроса и производства. Традиционные электросети раньше основывались на системе поставки «точно в срок», где поставки постоянно регулируются для того, чтобы удовлетворить спрос. Сейчас эта проблема устраняется за счет широкого спектра датчиков и автоматизированных устройств контроля, встроенных в энергосеть. Этот подход уже применялся в небольших масштабах в виде смарт-счетчиков для индивидуальных домов и офисов. К 2030 году эта технология охватит энергосети целых стран.

2030 smart grid map

Электростанции теперь поддерживают постоянную связь в режиме реального времени со всеми жителями и предприятиями. Если мощности не хватает, бытовая техника может самостоятельно мгновенно снизить потребление энергии, вплоть до полного самоотключения при нахождении в режиме ожидания. Поскольку балансировка спроса и производства в настоящее время производится в режиме реального времени и автоматически внутри самой энергосети, это значительно снижает потребность в дополнительных «пиковых» электростанциях. В случае наличия какого-либо пробела в поставках, вычислительные алгоритмы определяют точные объемы требуемой поставки и включают дополнительные генераторы автоматически.

Компьютеры также помогают сгладить пики и спады спроса на электроэнергию и приспособиться к ним. Датчики в энергосети позволяют определить, где и когда потребление является самым высоким. Со временем производство может автоматически настраиваться в соответствии с прогнозируемым ростом и падением спроса. Смарт-счетчики могут затем приспосабливаться к любым расхождениям. Еще одно преимущество этого подхода позволяет поставщикам энергии поднять цены на электроэнергию в периоды высокого потребления, что помогает выравнивать пики. Таким образом, сеть в целом становится более надежной, так как уменьшается количество переменных, которые должны быть учтены.

Еще одно преимущество активно-адаптивных интеллектуальных сетей – возможность осуществления двунаправленного потока. В прошлом электропередача происходила только в одном направлении. Сегодня с распространением таких средств локального производства электроэнергии, как фотоэлектрические панели и топливные элементы, производство энергии стало гораздо более децентрализованным. Активно-адаптивные интеллектуальные сети учитывают также те дома и предприятия, которые могут добавлять свои собственные избытки электроэнергии в систему, позволяя передавать энергию через линии электропередач в обоих направлениях.

smart grid 2030 technology

Подобная тенденция перераспределения и локализации делает крупномасштабные возобновляемые источники энергии более жизнеспособными, так как теперь энергосеть адаптирована к таким прерывистым мощностям, как солнечная и ветровая. Помимо этого интеллектуальные сети имеют множество каналов полноценной передачи. Таким образом, если повреждение линии передачи вызывает отключение электроэнергии, датчики мгновенно находят поврежденный участок, в то время как электроэнергия перенаправляется в отключенный район по другому каналу. Больше нет необходимости исследовать несколькими бригадами многочисленные трансформаторы, чтобы обнаружить местоположение проблемы, и в результате количество отключений электроэнергии уменьшается. Это также предотвращает «эффект домино», приводящий к веерному отключению электроэнергии.

Космический аппарат JUICE достигает системы Юпитера 2030 Космос

Космический аппарат JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer – Исследователь ледяной луны Юпитера) – миссия Европейского космического агентства ESA для изучения системы Юпитера, с акцентом на спутники Ганимед, Каллисто и Европа. Созданный в 2022 году, космический аппарат проходит через гравитационный маневр Земля-Венера-Земля-Земля, прежде чем, наконец, прибывает на Юпитер в начале 2030 года. КА JUICE первоначально изучает атмосферу и магнитосферу Юпитера, собирая ценную информацию о том, как могло происходить первоначальное формирование газового гиганта.

Для выполнения своей основной задачи, зонд выполняет ряд облетов вокруг некоторых из крупнейших лун Галилея. Эксперимент сосредоточен на Ганимеде, Каллисто и Европе, так как считается, что они содержат подземные океаны воды в жидком состоянии. Аппарат JUICE записывает высоко детализированные изображения Каллисто (который имеет поверхность с наиболее сильно выраженными кратерами в Солнечной системе), а также проводит первые полные измерений ледяной корки Европы и сканирование на предмет органических молекул, необходимых для существования жизни.

jupiter 2030 mission JUICE

 В 2033, на заключительном этапе полета, зонд входит на орбиту около Ганимеда. Подробное исследование включает в себя:

• Характеристика различных слоев океана, и обнаружение подземных водоемов
• Получение топографических, геологических и композиционных карт поверхности
• Подтверждение физических свойств внутри ледяной корки
• Характеристика внутреннего распределения масс
• Исследование экзосферы (разреженной внешней атмосферы)
• Изучение собственного магнитного поля Ганимеда и его взаимодействия с магнитосферой Юпитера
• Определение потенциала Луны для поддержания жизни

Это заключительный этап миссии предоставляет огромное богатство эмпирических данных. В сочетании с новой информацией с Каллисто и Европы создается чрезвычайно детальная картина лун Галилея. JUICE также изучает возможные места будущих посадок на поверхность. Действительно, в настоящее время ведется планирование программ дальнейшего изучения системы Юпитера с учетом того,  что возможности таких миссий значительно увеличиваются благодаря Системе запуска космических средств и других аппаратов. В перспективе предстоит возвращаемая миссия по сбору образцов и запуск первого спускаемый аппарата, предназначенного для бурения и исследования подземных океанов жидкости.

jupiter 2030 mission juice
Две возможные модели Европы. Источник: NASA

Супербыстрый анализ места преступления 2030 Быт и развлеченияНанотехнологииОбщество и демография

Благодаря использованию множества современных технологий, анализ места преступления и криминалистика в целом чрезвычайно усложнились и ускорились. Исследования, которые занимали часы, дни или недели в предыдущие десятилетия, теперь могут быть выполнены в считанные секунды.

Портативное оборудование превратило среднего агента ФБР в ходячую лабораторию. Расширенная реальность (сочетание реальной и виртуальной реальностей) и мощный искусственный интеллект в сочетании со сверхбыстрой широкополосной связью и облачными сетями позволяют анализировать место преступления беспрецедентно новыми способами. Важные детали могут быть выделены из окружения, просто посмотрев вокруг. Они могут включать в себя биологические доказательства, такие как кровь, волосы и отпечатки пальцев, следы, следы шин, и даже частицы в воздухе. Массивные онлайновые базы данных доступны в полевых условиях для анализа находок. Распознавание лиц в сочетании с доступом к базам данных о судимостях позволяет создать полный профиль подозреваемого прямо в поле зрения офицера, использую расширенную реальность. Новые программы искусственного интеллекта позволяют определить любое подозрительное поведение или распознать знакомые лица.

В частности, крупные прорывы произошли в области сканирования ДНК. Скорость секвенирования генома выросла столь быстро, что эквивалент всего проекта генома человека может быть выполнен почти мгновенно, с помощью специальных сенсорных перчаток. Помимо ДНК человека, растительные и животные ДНК миллионов различных видов могут быть также идентифицированы. Новые алгоритмы созданы для анализа огромного количества геномных данных и идентификации конкретных геномов.

Почти мгновенное секвенирование геномов с использованием промышленного размера установок уже начало появляться во второй половине 2010-х годов. Тем не менее, оставались проблемы точности (машины все еще были подвержены ошибкам) и портативности. Последующие поколения нанотехнологий постепенно снизили стоимость, время и размер необходимого оборудования. К 2030 году секвенирование стало дешевым и проводится с очень высокой точностью, портативно и с использованием огромных онлайновых баз данных для точного анализа информации о потерпевших и подозреваемых. При анализе места преступления, стало возможным даже идентифицировать лицо, используя только образцы ДНК.


Депрессия – это глобальная болезнь №1 2030 Биология и медицина

Если судить по потерянным годам жизни, депрессия теперь перегоняет заболевания сердца, и становится ведущим заболеванием на планете. Это включает в себя количество прожитых лет в состоянии болезни, и потерянных лет в результате преждевременной смерти. Основные причины депрессии включают в себя долговые проблемы, безработицу, преступность, насилие (особенно насилие в семье), войны, деградация окружающей среды и стихийных бедствий. Продолжающийся экономический застой во всем мире является главным способствующим фактором. Прогресс может привести к тому, что депрессию не будут считать психическим заболеванием.

Технологии опреснения воды распространяются быстрыми темпами 2030 НанотехнологииЭнергетика и окружающая среда
Сочетание все более частых и сильных засух, старения инфраструктуры и истощения подземных водоносных хранилищ представляет в настоящее время угрозу для миллионов людей во всем мире. Продолжающийся рост населения только усугубляет этот процесс, глобальные запасы пресной воды находятся на пределе. Это приводит к быстрому распространению технологии опреснения воды.
 
Идея удаления соли из соленой воды была описана ещё в 320 г. до нашей эры. В конце 1700-х опреснение было применено военным флотом США, используя солнечные дистилляторы, встроенные в судовые печи. Однако только в 20-м веке опреснение стало применяться в промышленных масштабах с использованием многоступенчатой дистилляции и обратноосмотических мембран. Для этого может использоваться вторичное тепло, возникающее при сжигании ископаемого топлива или атомные электростанции, но даже в этом случае опреснение остается непомерно дорогим, неэффективным и очень энергоемким.
 
 
К началу 21-го века мировой спрос на ресурсы рос в геометрической прогрессии. По оценкам ООН, к 2030 г. человечеству потребуется на 30% больше пресной воды, чем было необходимо в 2012. Исторически сложившиеся темпы роста эффективности опреснения больше не в состоянии идти в ногу с быстро увеличивающимся населением, что также усугубляется последствиями изменения климата.
 
Новые методы опреснения рассматривались в качестве возможного решения этого кризиса; ряд прорывных методов возник в 2000-х и 2010-х годах. Одним из таких методов, особенно полезным в засушливых регионах, стало использование концентрированных фотоэлектрических (КФЭ) элементов для гибридного производства электричества и воды. В прошлом, использование этих систем затруднялось высокими температурами, что делало эти элементы неэффективными. Эта проблема была преодолена с помощью заполненных водой микроканалов, обеспечивающих охлаждение элементов. Помимо увеличения эффективности самих элементов, горячие сточные воды могут быть повторно использованы для опреснения. Этот комбинированный процесс позволяет снизить стоимость и расход энергии, что делает его широкомасштабное применение более целесообразным.
 
Эта, а также другие инновационные технологии благодаря огромным инвестициям привели к существенному росту опреснения по всему миру. Эта тенденция была особенно заметна на Ближнем Востоке и в других экваториальных районах, где имеется наибольшая концентрация солнечной энергии и самый быстрорастущий спрос на воду.
 
(На графике по вертикали: мировые опреснительные мощности, км3/год)
 
Тем не менее, этот экспоненциальный прогресс оказался незначительным по сравнению с огромным объёмом воды, необходимым для постоянно расширяющейся глобальной экономики, включающей теперь растущий средний класс в Китае и Индии. Каждый год мировое население увеличивается на 80 миллионов человек — что эквивалентно всему населению Германии. К 2017му году в Йемене возникла чрезвычайная ситуация в связи с практически полным истощением запасов подземных вод в столице. Серьезный уровень региональной нестабильности возникает на Ближнем Востоке, Северной Африке и Южной Азии, поскольку водные ресурсы стали оказывать большее влияние и  стали использоваться в качестве шантажа и политических спекуляций.
 
На фоне этих волнений был достигнут еще больший прогресс в области опреснения. Было признано, что текущие тенденции прироста опреснительных мощностей, хотя и впечатляющие по сравнению с предыдущими десятилетиями, являются недостаточными для удовлетворения мирового спроса. Таким образом, встаёт вопрос о необходимости масштабного фундаментального прорыва в этой области.
 

(На графике по вертикали: мировое потребление воды (км3/год); легенда сверху: мировое производство пресной воды, опреснение (текущий тренд), прирост объема опреснения, необходимый для удовлетворения будущих потребностей)
 

Страницы