Blog

Групповая робототехника достигает нано масштабов

Групповая робототехника является сравнительно новой областью, возникнув в первое десятилетие 2000-х годов. Она основана на идее одновременного контроля очень большого количества роботов в целях выполнения задач, которых индивидуальная машина не может добиться в одиночку. Это достигается при помощи комбинации миниатюризации компьютеров и опорно-двигательных систем, ультра-легких материалов, компактных датчиков и беспроводных технологий.

Ранние поколения этих роботов были сравнительно большими и громоздкими, не имеющими необходимой вычислительной мощности, чтобы участвовать в каких-либо сложных операциях. Хотя они способны летать, они были в основном экспериментальными, размером с птицу, опирались на тяжелые компоненты с быстро разряжающимися аккумуляторами. Технологии значительно улучшились в конце 2010-х годов, вплотную подойдя к новой эре дронов-шпионов размером с насекомых. Они могут имитировать структуру тела, движение и поведение реальных насекомых.

В течение следующих двух десятилетий дальнейшие улучшения в области ИИ и удаленного управления позволили машинам работать в более крупных и продуктивных сетях, и в то же время, электронные компоненты за десятилетие уменьшились в размере на два порядка.

Одно из наиболее важных применений в течение этого времени функционирования – это использование групповых микро роботов в качестве искусственных опылителей растений в ответ на катастрофическое сокращение популяции медоносных пчёл. Они могут также служить для выполнения других экологических функций, таких как мониторинг атмосферы, земли и воды, в том числе в городской местности, с беспрецедентной скоростью и детальностью. Эти устройства также полезны в поисково-спасательных операциях, помогая в сборе данных в реальном времени.

Жуткое применение можно наблюдать в военных столкновениях. К 2030 году военные роботы миниатюризированы и соответствовуют даже малейшим известным насекомым, размером менее 0,15 мм. К концу этого десятилетия некоторые модели настолько компактны, что невидимы невооруженным глазом. Они могут быть объединены в обширные стаи, насчитывающие триллионы «особей» и вместе напоминать облака газа. Это эффективная форма программируемой материи, состоящая из робота-«частицы», способной к полету. Высвобожденные из капсулы, которую может сбросить беспилотник, рой нанороботов может выполнять расширенную разведку, координировать кибер-атаки и вторгаться на базу противника – ликвидировать человека и даже вывезти из строя крупную военную технику. Подобно термитам они используют специализированные придатки-жвала, которыми могут уничтожить электронику, испортить оборонительное оборудование, оставляя врагов полностью уязвимыми. Даже подземные бункеры теперь не безопасны – рой растворит всё, кроме наиболее сильно укрепленной брони, и легко проникнет через трещины, отверстия, вентиляцию и т.п.

Помимо наступательных способностей, нанороботы могут нести оборонительную роль. Парящие на малой высоте, они могут служить прикрытием для продвижения наземных войск, действуя в качестве «живого щита» или «буферов» вражеских снарядов, немного напоминающих заградительные аэростаты Второй Мировой войны. Они могут также объединяться во временные структуры, как простые мосты, чтобы переправиться через реку, носилки для переноски пострадавших бойцов, веревки, лестницы и так далее.

Применение нанотехнологий в военных целях ускорилось в последние десятилетия, страны пытаются получить преимущество в ведении военных действий. Рой нанороботов стал последним и наиболее весомым шагом в этой гонке. ООН классифицирует их в качестве оружия массового уничтожения, приравнивая к ядерному, химическому и биологическому оружию. Подписаны международные договоры, ограничивающие их использование. Также введены механизмы безопасности для того, чтобы свести к минимуму их возможное применение и распространение. Например, самовоспроизводящиеся модели полностью под запретом, поскольку они могут истребить всю биосферу. Растут опасения возможной потенциальной террористической атаки, развития сценария конца света «Серая слизь».

Кадр из фильма «День, когда земля остановилась», 2008, 20th Century Fox Film Corporation

More…

2035

2035–2075 – Запуск Очень Большого Адронного Коллайдера

Сталкивая заряженные частицы вместе на встречных высокоэнергетических пучках, можно воссоздать условия, схожие с ранними моментами жизни Вселенной. Чем выше энергия, тем дальше во времени исследователи могут имитировать прошлое, и тем больше вероятность того, что будут наблюдаться экзотические взаимодействия.

Большой Адронный коллайдер (БАК) строился Европейской Организацией Ядерных Исследований (ЦЕРН) с 1998 по 2008 годы. Описываемый как «одно из величайших инженерных достижений человечества», БАК позволил физикам проверить предсказания теории физики элементарных частиц и физики высоких энергий, и самое главное, доказать или опровергнуть существование давно теоретизированного бозона Хиггса, а также большого семейства новых частиц, предсказанных теорией суперсимметрии.

Бозон Хиггса был подтвержден данными, полученными благодаря БАК в 2013 году. В последующие десятилетия коллайдер продолжал отвечать на многие нерешенные вопросы, повышая уровень знаний физических законов. Обновление коллайдера было завершено в 2015 году, позволив удвоить его энергию с 3,5 до 7 тэраэлектронвольт (1 ТэВ = 1012 электронвольт) в каждом пучке. Дальнейшее повышение производительности в 2020-х годах увеличивали светимость коллайдера в 10 раз, предоставляя больший шанс увидеть редкие процессы и повысить статистически предельные измерения.

Очень Большой Адронный коллайдер (ОБАК, VLHC) является правопреемником Большого Адронного коллайдера (LHC). Проектирование и выбор расположения был завершен в середине 2020-х годов, с началом строительства через десять лет после этого. С тоннелем протяжённостью 100 км, VLHC, крупнейший ускоритель частиц из когда-либо построенных, соединяется с LHC. Проходящий рядом с горным массивом Юра на западе и Альпами на Востоке, его диаметр настолько велик, что необходимо было прорыть тоннель пож Женевским озером. Его энергия столкновения составляет более 50 ТэВ в луче, что более чем в семь раз мощнее, чем его предшественник.

VLHC приводит к революции в физике частиц – значительно улучшив наши знания о темной материи, темной энергии, теории струн и суперсимметрии (теория, которая предполагает наличие второго «суперпартнёра», который взаимодействовует с каждым бозоном Хиггса). Новая информация черпает данные о структуре и характере дополнительных измерений и их влияние на вселенную, давая обоснования теориям выходящими за рамки Стандартной Модели.

В долгосрочной перспективе VLHC поможет в развитии пикотехнологий – новых материалов в масштабе на несколько порядков меньшем чем у нанотехнологий.

Ускорители частиц в будущем продолжат расти в размерах и силе, в конце концов станут слишком большими для расположения на планете и будут возводиться в космосе. К середине 4-го тысячелетия сможет быть смоделирован самый ранний момент Большого взрыва, демонстрируя состояние, известное как Энергия Великого Объединения, в которой фундаментальные силы объединены в единую силу.

Карта Очень Большого Адронного коллайдера (VLHC / ОБАК) и его расположение по сравнению с Большим Адронным коллайдером (LHC / БАК). Изображение: ЦЕРН.

More…

2035

Открытие подводных подвесных тоннелей в Норвегии

Новая вершина инженерной мысли реализована в этом году в Норвегии открытием нескольких подводных плавающих тоннелей. В каждом тоннеле проложена дорога из двух полос движения. Пролегающая через Согне-фьорд – самому большому и самому известному фьорду в Норвегии и второму по длине в мире, конструкция представляет собой параллельные трубы длиной 1200 м, которые поддерживают собственную плавучесть. Используются законы физики статики жидкостей, то есть силы Архимеда (на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объёме погруженной части тела). Трубы подвешены на глубине от 20 до 30 метров, что ниже любого возможного контакта с кораблями, выдерживают любые приливные силы или неблагоприятные погодные условия.

Этот проект в своей первой стадии стал первым подводным подвесным тоннелем в мире, введённым в эксплуатацию. В последующие годы к нему присоединятся несколько других близлежащих регионов. В общей сложности стоимость составит 25 миллиардов долларов. Это снизит перегруженность местных паромов и сократит время в пути между севером и югом страны. Например, путешествие на автомобиле, занимающее 21 час из Кристиансанда в Тронхейм сократится более чем наполовину.

Большинство автомобилей на дорогах страны управляются автопилотом, что помогает оптимизировать расходы времени в пути.

Находясь под водой, транспортные системы не портят живописные ландшафты и сохраняют природу в её первозданном виде.

More…

2035

Мясо «из пробирки» – быстроразвивающаяся отрасль производства

Последние достижения в области тканевой инженерии дали возможность «выращивать» синтетическое мясо при использовании отдельных клеток животных. Впервые такое мясо было продано общественности в 2020-х. После долгих лет проверки и уточнения, широкий спектр различных мясных продуктов был произведен на свет. Сейчас это быстро расширяющийся рынок, особенно в пострадавших от засухи регионах.

В лабораторном мясе имеется ряд преимуществ. Хотя это и просто кусок культивируемых клеток, но он производится без вреда или жестокости по отношению к животным. Это необыкновенно чистый и здоровый продукт, который сохранил оригинальный вкус, текстуру и внешний вид традиционного мяса. Возможно, наиболее важно то, что требуется гораздо меньше воды и энергии для его производства, значительно уменьшая пагубное воздействие на окружающую среду.

Однако ГМ-культуры из-за политических и психологических барьеров не стали столь популярными. Но новый продовольственный кризис, наряду с одобрением борцов за права животных, дали толчок к его развитию. Конечно, потребуется ещё много лет, чтобы полностью заменить традиционное мясо, но во многих странах оно уже является основным продуктом.

More…

2036

Болезнь Альцгеймера полностью излечима

Новые методы лечения болезни Альцгеймера, разработанные в 2020-х годах, снизили риск приобретения болезни более чем наполовину. Благодаря новаторским усилиям, ещё одно десятилетие дало значительный прогресс. Исходя из множества долгосрочных исследований, учёные определили чёткие механизмы и процессы, связанные с потерей нейронов и синапсов в коре головного мозга и подкорковых областей. Дефектные гены могут быть «выключены» при помощи препаратов нового поколения, в то время как сам мозг может быть восстановлен.

Этот прорыв помог частично запрограммировать человеческий мозг, что обеспечило исследователей полными моделями нервной системы вплоть до клеточного уровня. Нанороботы, впервые разработанные в 2020х годах, сейчас широко применяются в медицинских учреждениях.

Способность бороться с болезнью Альцгеймера является одним из величайших открытием в истории 2030-х годов. Это происходит в то время, когда деменция растет: со старением населения число случаев заболевания к 2050 году в четыре раза больше, чем было в начале века.

More…

2036

Ведётся подробное исследование и картирование пояса Койпера

Достижения в телескопии выявили множество новых тел в поясе Койпера, многие из них схожи с Плутоном по размерам. В то же время, появляется новое поколение солнечных парусных технологий. Космический аппарат с этим типом двигательной формы впервые был продемонстрирован в 2010 году. В настоящее время развёрнуто производство новых версий. Некоторые парусные мембраны расширяются до сотни метров, со значительно улучшенной тягой к массе – до 50 раз выше, чем в предыдущих проектах. Это открытие стало возможным благодаря нанотехнологиям и производству парусных панелей непосредственно в космосе.

Следуя по стопам автоматической межпланетной станции НАСА «Новые горизонты», в 2030х ряд зондов отправляются в пояс Койпера – место, которое до сих пор было в значительной степени неисследованным. Исследования с близких дистанций проводятся по ряду очень старых ледяных планетоидов этого отдалённого региона.

С улучшением телескопов и зондов большей дальности, человечество проникает всё дальше в глубины космоса. Астрономы составляют цельные, высоко детализированные, точные карты нашей Солнечной системы.

More…

2036

Лемуры на грани вымирания

После многих лет сокращения численности, подавляющее большинство лемуров во всех 103 видах находятся под угрозой исчезновения. Это явилось результатом идущей десятилетиями непрерывной вырубке лесов, добычи полезных ископаемых, охоты и подсечно-огневому способу земледелия на Мадагаскаре – единственной естественной средой обитания лемуров на планете. Осталась очень малая часть острова с первоначальным лесным покровом. Это заставляет перебираться лемуров и бесчисленное множество других видов животных на всё более мелкие и изолированные участки, пригодные для обитания.

В предыдущие десятилетия были предприняты попытки сохранить оставшиеся популяции. Эффективность этих проектов была жёстко ограничена социальным и политическим климатом Мадагаскара. Коррупция в правительстве и бессилие правоохранительных органов означало, что какие-либо ограничения на вырубку лесов и браконьерство не работали или попросту игнорировались. Крайняя бедность жителей также заставляла многих незаконно рубить лес или искать золото, чтобы обеспечить себя. Многие охотились на лемуров для употребления их в пищу.

С этого момента большинство оставшихся особей можно встретить только в зоопарках и частных коллекциях. Лемуры теперь входят в один ряд с лучистой черепахой и многими другими видами, исчезнувшими на Мадагаскаре. К середине 21-го века остров будет переживать одно из самых драматических массовых вымираний животных в истории. Это будет происходить наряду с многими схожими событиями в естественной природе в мире.

More…

2036

ВВС США вводит новый бомбардировщик

К 2037 г. число бомбардировщиков ВВС США упало ниже минимального требования. Это связано с сочетанием истощения, изменения в операционных процедурах и вывода из эксплуатации старых самолетов.

52 бомбардировщика находятся в эксплуатации в течение 85 лет – беспрецедентный период времени для военных транспортных средств. Последний из этих самолетов перестанет осуществлять свою деятельность в ближайшее время. Следующее поколение бомбардировщиков, усовершенствованной модели, было допущено к эксплуатации в 2018 году. Старые самолеты заменены новыми военными бомбардировщиками, известными под кодовым названием “2037 Бомбер”.

Новый бомбардировщик является передовым самолетом. Он имеет беспрецедентные возможности: нового поколения стелс; дальности полёта, позволяющего поражать цели практически в любой точке мира; полезной нагрузки, включая транспортировку ядерных боеголовок.

Большинство миссий может выполняться при дистанционном управлении, или даже полностью автоматизировано. Он используется в ряде войн за ресурсы, предоставляя США впечатляющее тактическое преимущество на поле боя.

More…

2037

Развитие квантовых компьютеров

Большинство государственных учреждений, университетов и научно-исследовательских институтов теперь имеют доступ к этой революционной технологии, которая предлагает захватывающие вычислительную мощность в совершенно другом масштабе, чем раньше. Эти машины работают путем прямого использования квантово-механических явлений, таких как квантовая суперпозиция и квантовая запутанность, для выполнения операций над данными. Помимо того, что это в триллионы раз быстрее, чем старые компьютеры, они абсолютно безопасны. Методы шифрования машин практически нерушимы, в связи с невообразимым количеством инструкций, выполняемых одновременно.

2037

Истребитель шестого поколения поступает в армию США

К 2037 году поставки F-35 Lightning II для американских военных прекратились. Несмотря на то, что самолет планируется сохранить в эксплуатации до 2070 года, примерно в это время начинает выпускаться шестое поколение самолётов. Существующий флот ВМС из F/A-18E/F «Супер Хорнет» также сейчас уходит на пенсию, требуя замены. Новые истребители закупаются для ВМС США (программа известна как F/A-ХХ) и ВВС (известный как F-X). С точки зрения технологии – это крупный скачок в сравнении с F-35, разработка также должна превзойти китайские Чэнду J-20 и Шэньян J-31.

Самолеты шестого поколения имеют повышенную автономность (с возможностью быть беспилотными), на порядок улучшенную компьютерную начинку с расчётами алгоритмов, более быстрым маневрированием и сканированием поля боя, гиперзвуковым оружием, лазерными пушками, расширенными возможностями радиоэлектронной борьбы, лучшую технологию скрытности и так называемую “умную оболочку” – встроенными датчиками, уменьшающими сопротивление. У самолётов впервые появляется сверхзвуковой бесхвостый дизайн, что стало возможным благодаря передовому компьютерному моделированию и новым материалам корпуса.
More…

2037