События – «Будущее сейчас»

Телескоп Эйнштейна приступает к работе

Телескоп Эйнштейна (Einstein Telescope – ET) – это обсерватория-детектор гравитационных волн третьего поколения, разработанная исследовательскими институтами Европейского союза. Обладая в 10 раз большей чувствительностью, чем любой предыдущий прибор, он позволяет проводить точную гравитационно-волновую астрономию –  значительно увеличивая расстояние, на котором можно изучать двойные черные дыры и другие источники гравитационных волн, одновременно улучшая тесты общей теории относительности Эйнштейна.

В 1916 году Альберт Эйнштейн в общей теории относительности предсказал существование гравитационных волн. Согласно теории, мощные гравитационные возмущения во Вселенной создают гравитационные волны в пространстве-времени. Их обнаружение в 2015 году открыло новые возможности для астрономии, и позволяет исследовать части Вселенной, до сих пор недоступные для наблюдения.

ET достигает своей гораздо более высокой чувствительности за счет увеличения размеров интерферометра по сравнению с оборудованием предыдущего поколения при одновременном внедрении ряда новых технологий. Он имеет три стороны, каждая длиной 10 км, образующие равносторонний треугольник. В отличие от него, более ранний интерферометр Virgo (установленный в 2007 году) имел стороны всего 3 км. В каждом углу установлены по два детектора.

В дополнение к своим огромным размерам, ET включает в себя современные вакуумные и криогенные технологии, способные охлаждать некоторые основные оптические элементы чуть выше абсолютного нуля, наряду с новыми квантовыми технологиями для уменьшения колебаний света. Общий объём вакуума является самым большим из когда-либо реализованных: 120 000 м3. Почти весь объект построен на глубине 300 м под землей, чтобы минимизировать помехи и уменьшить экологические возмущения.

В то время как второе поколение обсерваторий гравитационных волн изучало Вселенную на расстоянии 10 миллиардов световых лет, телескоп Эйнштейна способен заглянуть еще дальше в прошлое, в космические “Темные века” – когда начали формироваться первые звезды, галактики и нити.

 

 

Используя чрезвычайную чувствительность и частотную полосу ET, вся популяция черных дыр звездной и промежуточной массы доступна на протяжении всей истории Вселенной, это помогает ученым понять происхождение чёрных дыр (звездное по сравнению с первородным), их эволюцию и демографию.

Установка может обнаруживать до миллиона гравитационных волн каждый год от двойных источников, распределенных по всей Вселенной. Он исследует физику вблизи горизонтов черных дыр (от тестов общей теории относительности до квантовой гравитации) и раскрывает новые идеи о природе темной материи (таких как первичные черные дыры, облака аксионов и темная материя, накапливающаяся на компактных объектах). Он также изучает темную энергию и возможные модификации общей теории относительности в космологических масштабах.

В дополнение к черным дырам, ET выполняет подробные наблюдения нейтронных звезд, вторых по плотности тел во Вселенной после черных дыр. Изучая инспиральную фазу этих объектов размером с город (разрушенные ядра звезд-сверхгигантов) и возникновение приливных эффектов с высоким отношением сигнал / шум, астрономы получают беспрецедентное представление об их внутренней структуре. Фундаментальные свойства материи также могут быть открыты в совершенно неисследованном режиме, таком как квантовая хромодинамика при сверхвысоких плотностях и возможных экзотических состояниях материи.

Проект ET стоимостью 2 млрд евро является долгосрочным проектом, который начнет функционировать в 2035 году и рассчитан на 50 лет. В последние годы также было развернуто несколько других обсерваторий следующего поколения для изучения источников гравитационных волн, включая Athena, E-ELT и Square Kilometre Array. Наряду с телескопом Эйнштейна они открывают новые важные знания об истории и природе Вселенной.

Больше…

IBM выпускает квантовый компьютер объёмом более 1000 кубитов

В 2023 году IBM запускает новый квантовый компьютер, известный как Condor. Он включает в себя 1121 кубит – это первая машину IBM, которая преодолела рубеж в 1000 кубитов и в 17 раз больше по сравнению с проектом Hummingbird 2020 года.

Благодаря тому, что исследователи IBM преодолели многие из предыдущих проблем с точки зрения масштабирования, Condor представляет собой переломный момент в коммерциализации квантовых технологий. Другая компания, D-Wave Systems, ранее также анонсировала квантовые компьютеры с тысячами кубитов. Однако, они опирались на метод, называемый квантовым отжигом, с высокой частотой ошибок и, как правило, не принимаемый исследователями в качестве истинных “универсальных” квантовых компьютеров. Напротив, новейшая машина IBM отличается исключительной точностью, при этом частота ошибок снизилась с 1% в 2020 году до примерно 0,0001% в 2023 году.

Новый процессор Condor может решать целый ряд задач с более сложными рабочими нагрузками, чем любой существующий чип. Проект используется для изучения потенциальных Квантовых Преимуществ – расчетов, которые более эффективно работают на квантовом компьютере, чем на лучших суперкомпьютерах мира. Это стало возможным благодаря новому жидкостному холодильнику, большему, чем любой из ранее построенных, для охлаждения различных компонентов почти до абсолютного нуля. Архитектура Кондора – наряду с аналогичными прорывами конкурентов, таких как Google и Intel, – прокладывает путь для крупномасштабных квантовых систем с миллионами кубитов в 2030-х годах.

Больше…

Вакцины против COVID-19 доступны в 90% странах мира

COVID-19, вызванный вирусом SARS-CoV-2, впервые привлек внимание всего мира в декабре 2019 года, когда в Ухане, Китай, произошла вспышка. Вскоре она распространилась на страны по всему миру, и ВОЗ объявила о пандемии в марте 2020 года. Очень заразное заболевание, передающееся воздушно-капельным путем, со смертностью, намного превышающей обычный грипп, оно стало самым серьезным кризисом в области здравоохранения, с которым столкнулся мир со времен “испанского” гриппа 1918 года, вызвав серьезные социальные потрясения, массовые отмены и отсрочки мероприятий, всемирные локдауны и крупнейшую экономическую рецессию со времен Великой депрессии.

Предыдущая работа по разработке вакцин против связанных с ними заболеваний, SARS (2002) и MERS (2012), привела к знаниям о структуре и функциях коронавирусов, что ускорило разработку в начале 2020 года различных технологических платформ для вакцины COVID-19.

Президент России Владимир Путин объявил, что он одобрил первую в мире вакцину против COVID-19, получившую название Sputnik-V, в августе 2020 года. Однако эксперты выразили озабоченность по поводу скорости работы в России, предположив, что исследователи могли срезать углы. ВОЗ призвала Россию следовать международным рекомендациям и не включила предполагаемую вакцину в свой список кандидатов для клинических испытаний III фазы, которые предполагают более широкое тестирование на людях.

По меньшей мере 321 вакцины-кандидата официально начали разработку к октябрю 2020 года, это в 2,5 раза больше, чем в апреле. Из них 33 находились в испытаниях I–II фазы и девять – в испытаниях II–III фазы. Северная Америка возглавляла эти усилия, являясь родиной около 40% мировых исследовательских проектов по вакцинам против COVID-19, по сравнению с 30% в Азии и Австралии, 26% в Европе и несколькими проектами в Южной Америке и Африке. На фоне растущей обеспокоенности по поводу “вакцинного национализма” коалиция из 165 стран согласовала историческую сделку, известную как Covax, чтобы обеспечить быстрое и справедливое распределение любых новых вакцин против коронавируса. Это гарантировало, что каждая страна-участница получит гарантированную долю доз для вакцинации наиболее уязвимых 20% своего населения к концу 2021 года.

Соединенные Штаты отвергли соглашение Covax, решив вместо этого сосредоточиться на своем собственном государственно–частном партнерстве, известном как “Operation Warp Speed”, при этом Конгресс выделил почти 10 миллиардов долларов на разработку, производство и распространение сотен миллионов доз вакцин к концу 2020 года. Как и в случае с российским Спутником-V, многие медицинские работники считали сроки проведения операции “Warp Speed” нереалистичными. Тем не менее, в конце 2020 и начале 2021 года произошел ряд многообещающих прорывов в исследованиях и разработках, и несколько кандидатов завершили тестирование на поздней стадии.

Тем временем Китай, изначально отсутствовавший в Covax, присоединился к этой глобальной инициативе в октябре 2020 года. Это сделало ее единственной крупнейшей экономикой для участия в альянсе и помогло улучшить имидж страны, учитывая, что она была эпицентром первоначальной вспышки в 2019 году и подверглась резкой критике за задержки в её раннем реагировании на вирус. К концу 2020 года Китай заявил, что у него есть несколько вакцин на продвинутых стадиях исследований и разработок.

В Индии Serum Institute /Институт Сыворотки/ – крупнейший в мире производитель вакцин по объему – сотрудничал с организациями, включая Фонд Билла и Мелинды Гейтс, и пообещал предоставить 200 миллионов доз для стран с низким и средним уровнем дохода по цене 3 доллара за дозу.

Европа была одним из регионов, наиболее пострадавших от пандемии с точки зрения смертности на миллион человек, и правительства предприняли серьезные шаги по подготовке к внедрению вакцин. Великобритания, например, подписала соглашения с фармацевтическими компаниями о предоставлении 340 миллионов потенциальных доз.

Во всем мире первоначальное внедрение вакцин против COVID-19, как правило, было ограничено медицинскими работниками и наиболее уязвимыми слоями общества (пожилыми людьми, с ослабленным иммунитетом и т. д.), С акцентом на города или регионы, в которых наблюдается наихудший уровень инфицирования. Потенциальным “суперраспространителям”, таким как работники общественного транспорта и работники розничной торговли/супермаркетов, также придаётся первостепенное значение по мере продолжения распространения.

Прогресс в производстве и распространении вакцин привел к существенному увеличению доступности со второй половины 2021 года и далее. Это продолжалось наряду с общим улучшением возможностей отслеживания и сдерживания вспышек. Однако производство достаточного количества доз, чтобы охватить всю человеческую расу, заняло годы, а не месяцы, что является узким местом с точки зрения производства, и многие вакцины-кандидаты оставались на стадии испытаний. Миллиарды людей получили вакцинацию в 2022 и 2023 годах, но для безопасного и эффективного осуществления этого процесса требовалось больше времени. К 2024 году вакцины против COVID-19, наконец, были расширены настолько, что подавляющее большинство (90%) из 8 миллиардов человек в мире имели доступ к лечению.

Однако кризис ещё не закончился. Ежедневно продолжают поступать сообщения о значительном количестве инфекций, в то время как многие выздоровевшие пациенты остаются с различными сохраняющимися проблемами со здоровьем. Большое количество людей неохотно делают прививки – либо из-за элементарного скептицизма по поводу необходимости вакцинации, либо из-за веры в теории заговора. Хотя сейчас ситуация в целом под контролем, COVID-19 остается присутствовать в мире на десятилетия вперед.

Больше…

Сверхпроводники комнатной температуры широко распространены

К началу 22-го века сверхпроводники комнатной температуры используются во множестве устройств и изменили большую часть мировой инфраструктуры и дорожных сетей. Некоторые из революционных достижений включают передачу энергии без потерь, лучшее удержание энергии термоядерного синтеза, улучшенное изображение для медицинского сканирования, множество новых парящего или летающего транспорта, скользящего над землей.

Открытие сверхпроводимости в 1911 году выявило набор физических свойств, наблюдаемых в некоторых материалах, где электрическое сопротивление исчезает при приближении к абсолютному нулю. Дальнейший прорыв в 1933 году привел к открытию эффекта Мейснера – выбросу линий магнитного поля из внутренней части сверхпроводника во время его перехода в сверхпроводящее состояние, которое происходит, когда материал охлаждается жидким азотом до -203°C и придаёт магниту левитацию.

Первоначально ученые знали только о нескольких металлах с исчезающим электрическим сопротивлением чуть выше абсолютного нуля (-273°C). Однако в 1980-х годах исследователи обнаружили керамические материалы, демонстрирующие это явление выше 35 К (-238°C). Дальнейший прогресс в области керамики в 1990-х годах продемонстрировал существенный скачок критических температур, достигших более 150 К (-123°C).

 

Эффект Мейснера.
Эффект Мейснера

В начале 21 века происходили постепенные улучшения с использованием различных других материалов, но все они требовали чрезвычайно высоких давлений, сопоставимых с условиями во внешнем ядре Земли. Исследователи, наконец, достигли “святого грааля” сверхпроводимости при комнатной температуре в 2020 году, используя соединение при температуре 15°C с использованием алмазной наковальни при 269 гигапаскалях (ГПа).

В последующие годы и десятилетия исследовательские группы переключили свое внимание с более высоких температур на усилия по снижению огромного давления, необходимого для сверхпроводимости. Появились новые методы масштабирования материалов – от наноразмерных до микроскопических и более крупных. В конце концов стало возможным сочетать режим комнатной температуры с материалами, видимыми невооруженным глазом и стабильными при относительно низких давлениях.

Позже, в 21 веке, некоторые из самых мощных в мире искусственных интеллектов сделали дальнейшие открытия с ещё более низким давлением. В конечном счете, эти стабильные состояния соответствовали атмосфере Земли на уровне моря. Следующий критический шаг включал совершенствование методов массового производства этих новых соединений с помощью сверхточной организации нанотехнологий. Затем произошел переход от лаборатории к практическим приложениям – снова управляемым и развертываемым ИИ наиболее эффективными из возможных способов. На заводах и других объектах 3D-печать позволила этим сверхпроводникам объединяться с высокой скоростью.

После открытия сверхпроводимости и эффекта Мейснера потребовалось столетие, чтобы появился первый сверхпроводник комнатной температуры. Теперь, после еще ста лет исследований и разработок, практическое применение становится очевидным. В 2110 году мир преображается с помощью новых устройств и компонентов, способных функционировать без электрического сопротивления и с вытеснением линий магнитного поля при комнатной температуре.

В современном городе часто можно наблюдать левитирующие автомобили, капсулы и другие транспортные средства, плавно скользящие по воздуху. Они плавают над подушкой магнетизма и питаются от беспроводной энергии, передаваемой с площадок, встроенных в землю. На улице вы можете наткнуться на сюрреалистическое зрелище припаркованного автомобиля, неподвижно висящего в воздухе. Даже само здание может включать в себя конструкции, вывески или архитектурные элементы, под которыми, по-видимому, ничего нет.

Эти парящие транспортные средства имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционным колесным транспортом. Регулируя высоту полета вблизи пешеходов, они могут просто дрейфовать над ними, что исключает возможность несчастных случаев. Это также снижает частоту дорожно-транспортных происшествий, которые были причиной огромного числа жертв в течение 20-го и 21-го веков. Отсутствие контакта с поверхностью также устраняет проблему износа шин и, следовательно, уменьшает загрязнение воздуха и микропластика, образующееся от транспортных средств.

Хотя колеса всё еще широко распространены в транспорте, их быстро вытесняют сверхпроводящие технологии, поскольку городские власти все чаще признают эти преимущества и расширяют необходимую инфраструктуру. Некоторые из более богатых и высокотехнологичных регионов уже модернизировали всю свою дорожную сеть, чтобы обслуживать левитирующие транспортные средства. По мере того как становится доступным все больше и больше маршрутов, возможность путешествовать в трех измерениях, а не в двух, позволяет сократить время в пути. В сочетании с ИИ для управления дорожным движением заторы практически устраняются. Для этих автономных летательных аппаратов доступно большое количество энергии, при этом 100% электроэнергии в мире в настоящее время обеспечивается за счет сверхэффективных чистых технологий, а для обеспечения того, чтобы они оставались в воздухе, встроено множество резервов.

Сверхпроводники комнатной температуры преобразуют множество других областей. Теперь возможна передача электроэнергии без потерь, что делает устаревшей традиционную инфраструктуру для преобразования переменного тока низкого и высокого напряжения и обеспечивает идеальную передачу электроэнергии на огромные расстояния. Накопление энергии также претерпевает революцию, поскольку деградация батареи больше не является проблемой, а сверхпроводящие провода вместо этого захватывают и хранят электричество бесконечно. Компьютеры, планшеты и другую электронику можно заставить работать без нагрева, эффективнее и с гораздо меньшим потреблением энергии.

Другие разработки включают в себя сверхсильные и ультракомпактные двигатели, а также машины, для работы которых когда-то требовались целые здания или помещения, которые теперь жизнеспособны в гораздо меньших масштабах. Например, в настоящее время появляется компактный ядерный синтез, который особенно полезен в космических путешествиях. Крупномасштабным научным установкам, таким как ускорители частиц, теперь требуется меньше энергии и капитальных затрат, в то время как высококачественная медицинская визуализация более эффективна и доступна в меньших форм-факторах.

Больше…

В Брисбене проходят летние Олимпийские игры

В июле и августе 2032 года Австралия в третий раз в своей истории принимает летние Олимпийские игры. Двумя предыдущими местами проведения были Мельбурн в 1956 году и Сидней в 2000 году. На этот раз выбранным местом является Брисбен, на восточном побережье страны. Это также лишь второй случай, когда Летние игры проводятся зимой в Южном полушарии, после Олимпийских игр 2016 года в Рио-де-Жанейро.

В дополнение к самому Брисбену, мероприятия проводятся в близлежащих городах Голд-Кост (на юге) и Саншайн-Кост (на севере), где используются площадки Игр Содружества 2018 года. Четвертая “Региональная зона” создана для игр в футбол в более отдаленных местах. К 2032 году будет построено несколько новых спортивных центров и стадионов. Также улучшается транспортное сообщение между тремя основными регионами. Общая стоимость как Олимпийских, так и Паралимпийских игр – первоначально оценивавшаяся в 5 миллиардов долларов – впоследствии превысила расходы. Однако это намного меньше, чем бюджет в 26 миллиардов долларов на Токио 2020, самыми дорогими играми в истории.

Запасы танзанита истощены

В середине Эдиакарского периода – геологического периода – в районе, который позже станет горой Килиманджаро, самой высокой горой на африканском континенте, произошла тектоническая активность массивных плит. Происходивший около 585 миллионов лет до нашей эры, этот процесс создавал интенсивное тепло и давление, в результате чего осадочные слои сжимались и формировались в чрезвычайно плотные изоклинальные складки. В “петлях” этих складок небольшие количества ванадия образовали синюю и фиолетовую разновидность минерала цоизита.

В середине 20-го века люди обнаружили этот минерал, который они назвали танзанитом, на очень небольшой территории длиной всего 7 км и шириной 2 км недалеко от холмов Мерерани в Танзании, Восточная Африка. Месторождения оказались уникальными, не расположенными больше нигде на Земле и найденными исключительно в этой геологически сложной части Танзании.

После его открытия в 1967 году за четыре года до национализации шахт было добыто два миллиона каратов (400 кг). Затем производство сократилось, и большая часть добычи осуществлялась мелкими шахтерами-кустарями. В 1990 году правительство разделило шахты на четыре секции: Блоки A, B, C и D. Крупным операторам были предоставлены блоки A и C, а блоки B и D зарезервированы для местных шахтеров.

По мере того как Танзания отходила от социализма и переходила к рыночной экономике, инвестиции быстро росли. В период с 1995 по 2000 год производство танзанита выросло более чем в десять раз, что привело к падению цен.

 

 

В 2001 году появились слухи о том, что “Аль-Каида” использовала драгоценный камень для сбора средств на террористическую деятельность. Некоторые розничные торговцы объявили, что больше не будут его продавать, и это привело к снижению цен. Однако отчет ЦРУ в 2002 году очистил отрасль от любых связей с “Аль-Каидой”, и рост продаж вернулся.

В течение следующих нескольких лет цены росли – достигая более 600 долларов за карат для самых высоких сортов. В то время как великая рецессия повлияла на драгоценные камни среднего и низкого качества, они по-прежнему пользовались высоким спросом в лучших сортах. Цены начали возвращаться к докризисным уровням в начале 2010-х годов.

Танзанит стал очень популярным в ювелирных изделиях. Его редкость и красота сделали его пятым ведущим драгоценным камнем по стоимости продаж во всем мире – уступая только алмазу, изумруду, рубину и сапфиру. Однако, новый президент Танзании Джон Магуфули выявил серьезные проблемы в регионе и занял жесткую позицию в отношении отрасли.

Безудержная контрабанда, уклонение от уплаты налогов и другая незаконная деятельность в течение длительного времени преследовали горнодобывающию отрасль. На фоне сокращения производства Магуфули приказал военным построить 24-километровую стену по периметру, контрольно-пропускные пункты и камеры видеонаблюдения, чтобы улучшить безопасность и наблюдение. Его действия привели к резкому сокращению контрабанды и значительному увеличению налоговых поступлений.

В июне 2020 года был установлен новый рекорд по добыче крупнейшего в мире необработанного танзанита, после того как мелкий шахтер нашел камни весом 9,7 кг и 5,1 кг и продал их правительству за 7,74 миллиарда танзанийских шиллингов (3,35 миллиона долларов США), побив предыдущий рекорд, установленный в 2005 году.

Популярность танзанита продолжала расти, чему способствовал спрос со стороны Китая, Индии и других развивающихся рынков. Дополнительный, долгосрочный фактор теперь начал влиять на тенденцию цен: дефицит, особенно лучших сортов. В 2018 году Национальное бюро статистики Танзании оценило общие запасы танзанита в 109 миллионов карат (21 800 кг). Согласно отдельному отчету, опубликованному в том же году, в блоке С, безусловно, крупнейшем из участков добычи, оставалось, по оценкам, 87,1 миллиона карат (17 420 кг).

Хотя некоторая гибкость сохранялась в плане дальнейших поисковых работ, общая ситуация теперь казалась очевидной – при прогнозируемых темпах добыча танзанита скоро подойдет к концу. Блоку C был призведён расчёт цикла жизни и запасов (Life-Of-Mine) до 2042 года, в то же время, блоки A, B и D имели схожие перспективы.

Больше…

Фотосинтезирующие люди

После многих десятилетий исследований ряд химер человека и растения переходят из лаборатории в клиническое и коммерческое использование. Среди доступных в настоящее время методов лечения – метод объединения фотосинтетических возможностей хлоропластов с кожей человека. Это позволяет человеку получать энергию от воздействия солнечного света.

В 1990 году ученые впервые ввели термин “клептопластика” для описания симбиотического явления, при котором пластиды, в частности хлоропласты из водорослей, изолируются организмами-хозяевами. Это наблюдалось у Elysia chlorotica, вида зеленого морского слизняка, который поглощает хлоропласты из съеденных им водорослей, что фактически делает его животным, работающим на солнечной энергии.

В первые десятилетия 21 века исследователи создали клетки, которые объединили как животный, так и человеческий материал, производя химеры (названные в честь существа из греческой мифологии, обладавшего головой льва, телом козла и хвостом змеи). Например, в одном примечательном эксперименте удалось поместить человеческие стволовые клетки в эмбрион свиньи, хотя и с очень низкой эффективностью. Другое исследование, проведенное несколько лет спустя, поместило стволовые клетки человека в эмбрионы обезьяны, наблюдаемые в течение 20-дневного периода.

Эти и другие исследования проложили путь к выращиванию животных с человеческими органами, решая проблему нехватки пересаживаемых сердец, почек, печени, легких и других частей тела, а также помогая исследователям лучше понять раннее развитие человека и прогрессирование заболеваний.

Наряду с этими химерами человека и животных произошел прогресс в создании первых химер человека и растения. Ранее исследователи продемонстрировали синтез целых геномов с нуля, например, перекодирование 18 214 кодонов в E. coli для получения нового варианта бактерий. Это привело к синтезу более крупных и сложных геномов. Далее последовали более сложные разработки, поскольку весь потенциал этой области начал проявляться. Не ограничиваясь только геномами, исследователи начали исследовать создание целых органелл – специализированных субъединиц, подобных “мини-органам” внутри клетки. Первые синтетические хлоропласты появились в результате работы лабораторных групп, направленных на повышение эффективности природных хлоропласт, с долгосрочной целью повторить процесс, наблюдаемый в зеленом морском слизняке Elysia chlorotica.

После создания этих синтетических органелл продолжилась работа по их слиянию с клетками кожи человека. Интеграция этой гибридной “второй кожи” в подкожные слои и систему кровообращения организма стала еще более сложной задачей, хотя появившиеся в настоящее время мощные ИИ помогли ускорить процесс исследований.

К концу 21-го века и началу 22-го метод становится жизнеспособным для клинического и коммерческого применения. Биотехнологические усовершенствования в целом набирают популярность в этот период, поскольку трансгуманизм продолжает переходить от меньшинства к более широким слоям населения. Для тех, кто не может или не хочет проходить полную процедуру, доступны менее инвазивные варианты, такие как фотосинтетические волосы, обеспечивающие небольшой заряд энергии в течение дня. Эти волоски можно сохранить того же зеленого цвета, что и хлорофилл, или подкрасить в другой цвет.

Для более предприимчивых типов инфузия всего тела может обеспечить весь внешний слой фотосинтетической кожи. Другими словами, эквивалент солнечной панели площадью почти два квадратных метра. Однако, чтобы получить все преимущества, вторая кожа должна быть спроектирована так, чтобы быть по крайней мере в 300 раз более эффективной, чем натуральные хлоропласты. В идеальный день с обильным солнечным светом это может генерировать достаточно энергии за один час, чтобы удовлетворить потребности их организма в течение 24 часов, в зависимости от того, насколько они полностью одеты. Сродни длительному приливу кофеина, ощущение заряженности солнечной энергией особенно полезно для тех, кто может страдать хронической усталостью или подобными проблемами со здоровьем.

Как и в случае с волосами, эту вторую кожу можно сохранить зеленой или изменить на более естественный человеческий цвет. Большинство людей сохраняют свой первоначальный тон кожи, но зеленый цвет является более популярным выбором среди определенных субкультур и эксцентричных личностей.

Больше…

Суперкомпьютеры достигают производительности в зеттафлопс

Суперкомпьютеры сейчас в 1000 раз мощнее, чем в 2021 году. Самые быстрые машины достигают 1021 операций с плавающей запятой в секунду (FLOPS). Зеттаскейл – термин, обозначающий суперкомпьютеры с производительностью порядка одного зеттафлопса, следует после экзаскейла (миллиарда миллиардов (1018) операций над числами с плавающей точкой в секунду).

Суперкомпьютер, работающий на 1 зеттафлопсе, способен полностью моделировать погоду следующих двух недель на Земле. Количество людей, жалующихся на неточные прогнозы, сводится к нулю, поскольку всё больше и больше метеорологических агентств модернизируют свои системы мониторинга. Модели изменения климата также становятся более точными, чем когда-либо прежде, что еще больше снижает неопределенность в отношении повышения температуры и будущих последствий. Это оказывает ещё большее давление на правительства и предприятия, требуя принятия значимых мер.

Вычисления zettascale также могут значительно сократить время, необходимое для астрофизического моделирования редких явлений, таких как черные дыры, слияния нейтронных звезд и сверхновых. Например, расчеты 3D-модели нестабильности ударной волны от коллапсирующего ядра сверхновой, для выполнения которых на машинах с петафлопсом требовался миллион процессорных часов, на машинах с эксафлопсом 1000 часов, теперь можно выполнить всего за один час.

В микроскопическом масштабе биологические исследования переходят от “моделирования концепции доказательства” к “моделированию производства”. В то время как первые могут представлять короткие траектории в больших системах, содержащих многие миллионы атомов, или миллисекундные траектории в ультра-упрощенных системах, последние позволяют хорошо отбирать образцы больших систем, встроенных в сложные биологические среды. Можно наблюдать не только сворачивание крупных белков, но и весь клеточный протеом и динамику всех путей передачи сигналов. Это раскрывает механизмы старения, клеточного цикла и многих других аспектов биологии более подробно, чем когда-либо прежде.

Наряду с этими традиционными приложениями продолжают появляться интеллектуальные вычислительные приложения, такие как глубокое обучение. Поэтому в конструкциях процессоров в системах зеттаскейл больше учитывается арифметика смешанной точности (числа с различной шириной за одну операцию) для поддержки более разнообразных рабочих нагрузок. Микроархитектуры развиваются, чтобы состоять из все более разнообразных и гетерогенных компонентов, при этом многие формы специализированных ускорителей, включая новые парадигмы, такие как квантовые вычисления, сосуществуют для повышения производительности. Новые соединительные материалы, такие как фотонные кристаллы, позволяют использовать полностью оптические соединительные системы, что приводит к более масштабируемому, высокоскоростному и недорогому соединению. Технологии мемристоров также развиваются, сокращая разрыв между хранилищем данных и вычислениями.

Несмотря на новые системы охлаждения и другие улучшения эффективности, требования к мощности для вычислений зеттаскейл огромны. Некоторые из них имеют пиковое потребление свыше 100 мегаватт (МВт), достаточное для питания небольшого города, и более чем в три раза превышающее показатель японской Фугаку, самой быстрой машины в мире в 2021 году.

Больше…

Умная одежда – триллион-долларовая индустрия

“Умная” одежда и электронный текстиль привлекли внимание общественности в первые годы 21 века, когда различные предметы одежды демонстрировались на стадии исследований и разработок или в качестве ранних потребительских товаров. Эта форма носимой технологии предлагала потенциал для улучшения повседневного опыта пользователя способами, недоступными традиционным тканям.

Первоначально предназначенная в первую очередь для любителей здоровья и фитнеса, умная одежда постепенно распространилась на другие области, включая медицину и мониторинг пациентов, моду, развлечения и игры, дополненную реальность, приложения на рабочем месте и военное использование.

В целом умную одежду можно разделить на две основные функции: эстетическую и повышающие производительность. Эстетические примеры включают ткани, которые светятся, и ткани, способные менять цвет. Некоторые из этих тканей собирают энергию из окружающей среды, используя вибрации, звук или тепло. Другие работают, встраивая в ткань электронику для её питания. Ткани, повышающие производительность, предназначены для использования в спортивных, экстремальных видах спорта, в военных целях, включают ткани, предназначенные для регулирования температуры тела, снижения сопротивления ветру и контроля мышечной активности.

Кроме того, компании начали разрабатывать интеллектуальные ткани для защиты от экстремальных экологических опасностей, таких как радиация и последствий космических путешествий. Инновации также включают текстиль, выделяющий необходимые лекарственные препараты, а также ткани для индустрии здоровья и красоты с увлажняющими, парфюмерными и омолаживающими свойствами.

Первое поколение умной одежды имело относительно скромные возможности – например, простое прикрепление датчика, сенсора к одежде или обуви. Второе поколение имело более продвинутые технологии с датчиками/сенсорами, встроенными в одежду. В последующих поколениях сама одежда стала сенсором. Всё большее число компаний начали создавать гибкую, растяжимую, водонепроницаемую электронику с гидрофобными покрытиями, способными отталкивать воду. Они не только могли выдержтвать циклы стирки или ненастную погоду, но и имели беспроводные источники питания, без необходимости в каких-либо батареях.

Прогресс в области сенсорных технологий, новых материалов, искусственного интеллекта (ИИ), отслеживания движения и тактильных ощущений привёл к появлению все более сложных продуктов, которые повысили функциональность и потребительскую привлекательность умной одежды. Хотя она оставалась небольшой частью общего рынка одежды, совокупный годовой темп роста в 20% позволил сегменту smart clothing завоевать всё большую долю рынка. Это позволило ей расшириться до многомиллиардной отрасли в 2020-х годах и достичь переломной точки в 2040-х годах.

К концу 2050-х годов “умная одежда” превратилась в индустрию стоимостью в триллион долларов и продолжает демонстрировать более быстрый рост по сравнению с традиционной одеждой. Почти у каждого в развитом мире сейчас есть хотя бы один предмет такой одежды. Технология сейчас настолько дешева, что развивающийся мир тоже догоняет развитые страны, подобно тому, как смартфоны стали повсеместными во всем мире в 2010-х годах. Некоторые из наиболее распространенных и популярных предметов включают одежду, способную непрерывно контролировать частоту сердечных сокращений, дыхание и другие жизненно важные показатели, предупреждая больницу или медицинского работника о первом намеке на проблемы и гарантируя, что владелец получит необходимую помощь. Также можно отслеживать состояние здоровья на длительном промежутке, например, по данным о силе и геометрии движений.

Другая одежда оснащена встроенными фотоэлектрическими устройствами, которые служат в качестве носимых источников питания. Это особенно полезно для походов или других экскурсий. В мире с более высокими температурами из-за изменения климата умная одежда также может обеспечить дополнительное охлаждение.

Между тем, используя умные перчатки, ученые в полевых условиях могут прикасаться к образцам и за считанные секунды получить информацию об объекте, например, генетические последовательности, а криминалисты могут исследовать места преступлений и улучшить сбор доказательств.

Мир моды также трансформируется, и одежда способна быстро менять внешний вид и текстуру в зависимости от предпочтений владельца. Некоторые из более современных моделей одежды даже включают видео-или голографические дисплеи, предоставляя возможности для создания ярких дизайнов. В дополнение к подиумным творениям, такая одежда встречается в менее эффектных версиях, имеет личные кнопки, индивидуальные интерфейсы на запястьях, голографические часы и так далее. Умная одежда также используется в розничной торговле, общественном питании, развлечениях и других местах – например, для создания именных значков, рекламы или изменения внешнего вида униформы.

Казалось бы, бесконечные приложения теперь возможны благодаря непрерывным достижениям в области технологий. Умная одежда выросла из небольшого и нишевого сегмента рынка в предыдущие десятилетия до повсеместного применения в одежде и обуви в 2050-х годах. К 2070-м годам большая часть одежды будет умной, поскольку миру необходимо всё большее количество биометрических и других данных.

Больше…

Миссия VERITAS на Венеру

Прошли десятилетия после программы “Магеллан” – последней специальной миссии НАСА на орбиту Венеры для её изучения – стартовавшей в 1989 году и действовавшей до 1994 года. После неё только несколько более поздних космических аппаратов использовали Венеру для гравитационного манёвра, и наконец, после долгого перерыва, агентство устремилось обновить свои знания о соседке Земли.

Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography, and Spectroscopy (VERITAS) – это трехлетняя миссия, проводимая НАСА для топографического изучения поверхности Венеры с более высокой детализацией, чем когда-либо прежде. В июне 2021 года она стала одной из двух миссий на Венеру, выбранных для исследовательской программы НАСА в конце 2020-х и начале 2030-х годов, другой из которых был зонд DAVINCI+.

VERITAS создает глобальную топографию с изображениями поверхности Венеры в высоком разрешении, создает первые карты деформации и глобального типа поверхностных пород, тепловыделения и гравитационного поля. Он обеспечивает более точную оценку размера ядра Венеры и информацию об особенностях, которые лежат ниже поверхности планеты, таких как линии разломов.

Сочетание данных топографии, ближней инфракрасной спектроскопии и радиолокационных изображений дает новые знания о тектонической истории Венеры и ее влиянии, гравитации, геохимии, сроках и механизмах вулканических реакций, а также о процессах в мантии, ответственных за них. ВЕРИТАС также раскрывает информацию о более влажном и прохладном прошлом Венеры. Большая часть данных зонда имеет отношение к науке об экзопланетах и пониманию того, как развиваются планеты за пределами нашей Солнечной системы.

В то время как более ранний зонд Магеллана имел пространственное разрешение 200 м, VERITAS может генерировать детали изображения с точностью до 30 м, что почти в семь раз больше. Между тем, альтиметрические измерения улучшены в 60 раз. На борту находятся два научных прибора – картограф излучательной способности Венеры (VEM) и радар с интерферометрической синтетической апертурой Венеры (VISAR). Космический аппарат работает до 2031 года.

Смоделированные сравнения изображений Магеллана и VERITAS
Смоделированные сравнения изображений Магеллана и VERITAS