Нанотехнологии – Страница 2 – «Будущее сейчас»

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.

Больше…

Сокращение приговоров смертной казни

В начале 20-го века смертная казнь практиковалась почти во всех частях земного шара – в том числе в наиболее развитых странах. В последние десятилетия многие страны отменили ее. Последнее обезглавливание во Франции было проведено в 1977 году, в то время как в Великобритании смертный приговор за измену был прекращен в 1998 году.

Мнения американцев по этому вопросу существенно различаются, но число казней в США значительно снизилось. Достигнув своего пика в середине 1930-х, они резко упали после того, как снова наблюдался рост в 1990-х, прежде чем снизиться опять в 21-м веке. В период между 2000 и 2010 число казней в США сократилось более чем наполовину. Стало намного дешевле сажать людей в тюрьму пожизненно.

К 2010 году почти 50% стран запретили смертную казнь за все преступления. Это отражает опасения по поводу возможности казни невиновного, а также нравственности таких жестоких наказаний в современном цивилизованном обществе. Общественное мнение продолжает двигаться в пользу запрета – тенденция подпитывается растущим доступом к информации, представленной в Интернете, СМИ и технологиям в целом. Это включает выявления ошибки анализа ДНК, например, а также громких расследований СМИ, а также деятельности международных организаций по правам человека, таких как Amnesty International.

Другим фактором поддержания этой тенденции стал рост урбанизации и демократизации планеты, наблюдается тенденция в пользу более либеральной и прогрессивной политики. Еще одним фактором является постоянное влияние феминизма в обществе: женщин, стремящихся противостоять смертной казни больше, чем мужчин.

Тем не менее, смертная казнь оставалась в ряде регионов: в частности, Китае, который провел больше казней, чем остальные страны мира вместе взятые, убивая тысячи своих граждан каждый год. Иран, Северная Корея, Саудовская Аравия и Йемен также известны своими казнями, иногда осуществлявшимися за весьма сомнительные действия (например, колдовство).

К концу 2030-х годов, практически все страны в развитом мире отменили смертную казнь – в то время как меньшинство: репрессивные и страны-изгои продолжают практиковать это деяние. Хотя его распространенность упала даже в мусульманском обществе в целом, мировая отмена смертной казни ещё не произошла.

Больше…

Телепортация сложных органических молекул

В начале 2000-х годов ученые смогли перемещать частицы света (с нулевой массой) на короткие расстояния. Дальнейшие эксперименты в квантовой запутанности привели к успешной телепортации первого полного атома. За этим последовали первые молекулы, состоящие из нескольких атомов. К концу 2030-х годов, первые сложные органические молекулы, такие как ДНК и белки, удалось телепортировать.

Больше…

Полное погружение в виртуальную реальность

К концу этого десятилетия компьютеры становятся достаточно мощными устройствами, чтобы привнести полное погружение в виртуальную реальность для мейнстрима.

Другими словами, у пользователей теперь возможность на самом деле «быть» в видеоиграх и почувствовать графику, аудио и другие эффекты на себе (например, тактильная обратная связь), которые практически не отличается от реального мира.

Этот потрясающий прорыв был достигнут благодаря экспоненциальной тенденции в вычислительной техники в сравнении с предыдущими десятилетиями.

В первый раз, человеческий мозг фактически слился с интеллектом компьютера. Вместо просмотра игры на экране, пользователи теперь могут испытать игру на своей собственной нервной системе, как будто это было продолжением их ума. Игроки проходят простую, минимально инвазивную процедуру, чтобы вживить нанороботов (устройств, размером с клетку крови) в их тела. Эти микроскопические машины, самонаводящиеся к нейронам прямо в мозг, отвечают за зрительные, слуховые и другие органы чувств. Здесь они остаются в состоянии покоя, но в непосредственной близости от клеток головного мозга.

Когда пользователь хочет испытать моделирование реальности, нанороботы немедленно переходят в нужное место, подавляя все входы ближайших от реальных чувств, и меняют их на сигналы, соответствующие виртуальной среде. Если пользователь решит привести в действие свои конечности и мышцы, нанороботы снова перехватят эти нейрохимические сигналы – подавляя их в «реальном мире», и вместо этого вызывая их «виртуальное» действие в игре. Это означает, что пользователь может сидеть в неподвижном положении, испытывая при этом высокую степень активности и движения.

Хотя большинство людей изначально настороженно относились к этим устройствам при их введении ранее (например, для медицинских целей), но годы тестирования и разработки мер безопасности были окончены. Например, прекращение подачи электроэнергии означает, что нанороботы просто отсоединились от нейронов – автоматически возвращают пользователя в реальный мир – и нет никакой опасности для организма человека.

Кроме того, эти устройства не являются постоянными и могут быть удалены из организма, если это необходимо. В любом случае, практически невозможно повредить нервные клетки и вызывать длительное повреждение из-за их небольшого размера и ограниченной функциональности. В течение следующих нескольких лет многие люди приняли их как естественную часть своего тела – так же, как бактерии и другие микроорганизмы, являющиеся частью их желудка, пищеварения и других внутренних органов.

Полное погружение в виртуальную реальность не ограничивается только играми. При столь огромной творческой сфере она используется для целого ряда приложений: от бизнеса до образования, подготовки кадров, здравоохранения, проектирования, дизайна, медиа и развлечений.

Туризм в настоящее время революционировал, так как людям больше не приходится преодолевать большие расстояния или тратить большие суммы денег, чтобы осмотреть достопримечательности и услышать звуки – они могут просто выйти в интернет. По этой причине большое количество туристических фирм меняет свое направление деятельности для адаптации к новым технологиям.

Конечно, это не значит, что эти интернет-проекции по своей природе лучше, чем реальная вещь. Несмотря на разный масштаб, своим техническим мастерством по сравнению с графикой предыдущего десятилетия, они все еще несколько ограничены в точности, особенно это касается виртуализации малых городов. На данном этапе многие из них не имеют достаточного ИИ, часто малонаселены, и поэтому можно упустить важные детали или тонкие детали их культуры … вещи, которые делают реальные путешествия намного богаче и полезнее. Потребуются десятилетия на устранение всех этих нюансов.

Подобно тому, как Интернет привел к снижению прибыли в музыкальной индустрии, то же самое сейчас происходит в индустрии туризма. С 2040 года существует масштабное сокращение воздушного транспорта и заказов праздников за рубежом. Последствия изменения климата и ухудшение экологической ситуации также сыграло свою роль. Все большее число граждан предпочитают оставаться дома и общаются по большей мере в Интернете. То же самое относится и к предприятиям, особенно в отношении совещаний и конференций, которые все чаще проходят в виртуальных условиях.

Одной из областей торговли является индустрия развлечений для взрослых. Полное погружение в виртуальную реальность позволяет пользователям встречаться и взаимодействовать с людьми со всего мира. Это включает в себя виртуальные развлечения с знаменитостями и кинозвездами.

Больше…

Структуры из нанотехнологий – повсюду

Структуры с использованием нанотехнологий – повсюду. Они доступны для огромного ассортимента одежды, обуви и аксессуаров, отличными по своей конструкции. Например, одежда может быть запрограммирована на изменения своей молекулярной структуры, на изменение цвета, текстуры или стиля. Другие имеют самоочищающиеся способности, с микро-тонким слоем дезинфицирующих средств для регулирования уровня микробов и грязи.

Другие обладают более экзотическими свойствами. Одним из таких примеров является материал, который может повторить текстуру конечности геккона. Это позволяет людям удерживаться на вертикальных поверхностях, придавая им ловкость Человека-паука. В дополнение к искателям приключений и альпинистам, ряд радикальных активистов прибегает к этим технологиям. Например, в новостях можно увидеть протестующих экологов, залезающих на известные здания, чтобы прикрепить на них баннеры и плакаты. Ряд государственных учреждений и корпоративных штаб-квартир в настоящее время настороженно относятся к этим технологиям, так как они вызывают у них опасения о возникновении более серьёзных инцидентов, связанных с террористическими атаками. Многие компании вынуждены улучшить меры безопасности.

Существуют и более продвинутые «хамелеон»-материи – в тканях используют специальные свойства. Они выпускаются в форме костюмов, которые меняют цвет, чтобы соответствовать окружающей среде носителя, обеспечивая почти идеальное средство маскировки.

Больше…

Клэйтроника производит революцию в товарах потребления

Клэйтроника, также известная как программируемая материя, внедряется сегодня в бесчисленное количество предметов обихода. Эта технология подразумевает управление крошечными устройствами, названными к-атомами (клэйтронические атомы). Соединенные посредством электростатики, они действуют совместно, производя крупномасштабные изменения.

Предметы, с которыми взаимодействуют к-атомы, могут радикально менять свою форму и функции. Например, одни предметы мебели могут трансформироваться в другие. Кровать может вдруг стать диваном или большим столом. Стулья могут моментально подстраиваться под сидящего. Стены, ковры, потолки, двери и другие поверхности могут по требованию менять цвета или структуру.

Можно сделать электронику более легко приспосабливаемой к окружающей среде – таким образом, чтобы она изменяла свою структуру и была в состоянии справиться с пылью и жарой в пустыне, затем перестроиться, чтобы сопротивляться влажности в джунглях или стать совершенно водонепроницаемой. Устройства, которые носятся на голове и ушах, могут сами подстраиваться под индивидуальные характеристики.

Клэйтроника применяется сейчас во многих транспортных средствах. Поверхности машин могут менять цвета по одному нажатию кнопки или самовосстанавливаться: исправлять вмятины и устранять царапины. Шины могут моментально адаптироваться к поверхности земли или погодным условиям, а прозрачные окна могут мгновенно затемняться при необходимости уединения.

Особенно популярна клэйтроника в детских игрушках – она позволяет фигуркам приобретать поразительно живые формы. Сегодня множество прочих предметов обихода также стали очень легко конфигурируемыми. В дальнейшем будущем с помощью клэйтроники станет возможным создание полностью искусственных людей.

Больше…

Новые достижения в производстве углеродных нанотрубок

После десятилетий исследований были усовершенствованы процессы синтеза углеродных нанотрубок, что выглядит очень многообещающе для таких областей, как машиностроение, строительство и материаловедение. Будучи ограниченными в размере до нескольких сантиметров, теперь эти структуры потенциально могут достигать в длину тысячи километров. Техники очистки обеспечивают максимальную прочность при растяжении и делают их в сотни раз прочнее стали. Кроме многих других сфер применения, стала доступной технология сооружения космического лифта. Теперь политические и финансовые препятствия – единственное, что тормозит реализацию этого проекта.

Больше…

Проекты орбитальной солнечной энергии теперь коммерчески осуществимы

В результате многолетних разработок к энергетической системе теперь можно отнести и энергию, вырабатываемую из космической солнечной энергии. Эту идею пытались реализовать с 1970-х годов, но достижения в нанотехнологиях и достижения, касающиеся эффективности передачи, лишь недавно сделали её коммерчески и технически осуществимой.

Система предполагает запуск нескольких спутников на геосинхронную орбиту Земли. На начальном этапе он финансируется и осуществляется совместно правительственными организациями и частными корпорациями. Очень большие поверхности на каждой солнечной батарее спутника, изготовленные на основе нанотехнологий (как правило, размером от 1 до 3 км), захватывают энергию Солнца, которая затем передаётся на Землю с помощью микроволн или лазеров. Большие собирающие тарелки на земле принимают энергию и преобразуют ее в годное к употреблению электричество. Вот несколько плюсов такого подхода:

  • Большее количество захватываемой энергии: В космосе передача солнечной энергии не подвергается фильтрующему воздействию атмосферных газов. Вследствие этого, количество энергии, захваченной на орбите, составляет 144% от максимального количества, которое можно собрать на поверхности Земли.
  • Больше срок сбора энергии: высоко над Землёй орбитальные спутники подвергаются достаточно высокому уровню солнечного излучения 24 часа в сутки, тогда как наземные панели ограничены максимум 12 часами в день.
  • Независимость от погодных условий: орбитальные спутники находятся достаточно далеко от каких-либо атмосферных газов, облаков, ветра, дождя и других возможных погодных явлений.
  • Управляемая передача энергии: При необходимости спутники могут направлять энергию в различные места на поверхности Земли, установленные в зависимости от географически обусловленных потребностей в базовой или пиковой мощности нагрузки.

Также орбитальная солнечная энергия приносит пользу климату, поскольку при этом подходе отсутствуют выбросы газов, вызывающих парниковый эффект (хотя энергия, передаваемая на Землю, в конечном счёте, переходит в тепло). Эти проекты, однако, изначально были очень дорогостоящими ввиду агрессивности космической среды. Необходимо высокопрочное экранирование панелей для того, чтобы защитить их от космического мусора, поскольку огромные размеры делают их очень уязвимыми для летящего в него космического мусора. Некоторые из наиболее высокотехнологичных панелей содержат композитный материал на основе нанотехнологий, который может самовосстанавливаться. Ухудшение качества поверхности солнечных панелей делает их практически невыгодными, но дальнейшее развитие технологий позволит решить эту проблему.

Несмотря на далекое от совершенства начало, космическая солнечная энергия станет очень успешной отраслью промышленности в конце 21-го и в 22-м веке. На орбитах вокруг Луны и Марса начнут появляться спутники, оказывая значительную поддержку пилотируемым базам. Космическая энергия продолжит распространяться по всей Земле на протяжении почти двух столетий до тех пор, пока практически весь солнечный свет, падающий на планету, не начнёт использоваться и в некотором роде «собираться».

Больше…

Люди начинают сливаться с машинами

В некоторых областях скорость развития технологий возросла настолько, что людям становиться все сложнее разбираться в них, не «прокачивая» свой собственный интеллект. В особенности это касается информационных технологий, нанотехнологий, медицины и неврологии, в каждой из которых наблюдается очень быстрый прогресс.

Стандартные современные домашние ПК оснащены системой Искусственного Интеллекта, возможности которой в миллиард раз больше человеческого мозга. Такая машина может думать сама, общаться с пользователем и предлагать новые идеи, которые превосходят даже самых умных людей планеты. Благодаря потоку информации, который наполняет Интернет и всё вокруг, эти компьютеры получают буквально миллионы писем электронной почты и других сообщений каждый день.

Для пользователя единственный способ обработать всю эту лавину информации – соединить свое сознание с машиной. Чтобы достигнуть этого, все увеличивающаяся часть общества уже обращается к «начеловеческому» аппаратному обеспечению. Наиболее современный способ предполагает применение микроскопического беспроводного имплантируемого устройства, напрямую соединяющего нейронную активность с электронной схемой. Подобные «нанороботы» уже используются в ВР (виртуальной реальности) с полным погружением и в некоторых медицинских процедурах. Новейшие версии способны объединять ИИ с человеческим интеллектом таким образом, что сочетаются только лучшие черты обоих.

Для последнего поколения компьютеров не требуется ни монитор, ни какой-либо проектор. Вместо них нанороботы могут создавать виртуальное изображение экрана, которое увеличивается до размеров поля зрения пользователя.

Эта операционная система управляется с помощью мыслей пользователя и Искусственного Интеллекта – информация передаётся со скоростью гораздо более высокой, чем мог бы позволить реальный физический аналог. Многие отдельные действия могут выполняться одновременно благодаря надежной беспроводной связи между нанороботами и нейронами.

Если есть такая необходимость, то весь чувственный опыт пользователя может быть моментально перенесен в виртуальную реальность с полным погружением. Эта опция популярна среди игроков и тех, кто хочет развлечься, но у нее есть и множество практических применений в сфере бизнеса. Встречи и конференции могут быть оперативно назначены множеству участников со всего мира – иногда всего за несколько секунд – и длиться буквально секунды. Общение на такой скорости не возможно уже осуществлять с помощью обычных средств, а это создает, в свою очередь, огромную пропасть между теми, кто пользуется этой технологией и теми, кто нет.

Для многих имплантируемые нанороботы становятся постоянными и неотъемлемыми, а не временными и факультативными, благодаря изумительной скорости и уровню информации, с которой теперь приходится сталкиваться в повседневных ситуациях, наряду с взрывоподобным распространением Искусственного Интеллекта. Военные, ученые и медики были среди первых, кто решился воспользоваться их преимуществами, но сейчас большая часть общества следует их примеру.

Люди нашли и другие способы объединяться с машинами. Нанороботы могут, например,  активизировать иммунную систему, помогая уничтожить возбудителей. Кроме того, они могут регулировать артериальное давление, или способствовать регенерации при повреждениях, вызванных процессом старения, или ускорять заживление ран. Сейчас стали доступны кибернетические органы – они почти никогда не ломаются и могут фильтровать смертельные яды. В домах среднего класса интерфейс мозг-компьютер применяется для открывания дверей, управления освещением и повседневными операциями.

Самые крайние случаи усовершенствования включают переход на «децентрализованную» систему кровообращения, а также на синтетическую форму крови, что еще более уменьшает физическую уязвимость. Именно данная модификация доступна пока только обеспеченным людям, поскольку она предполагает невероятно сложную процедуру, которая радикально меняет их внутреннюю анатомию. В результате, человек может относительно легко пережить несколько огнестрельных ранений или другие повреждения. Этим не преминули воспользоваться некоторые политики и прочие популярные личности, а также гангстерские боссы и профессиональные преступники.

Граница между человеком и машиной становится более расплывчатой. Несколько позже, уже в этом столетии, чёткое различие и вовсе исчезнет.

Больше…

Нанофабрикаторы становятся мейнстрим товаром

Эти универсальные настольные машины могут воспроизводить практически бесконечное разнообразие предметов. По сути, они похожи на миниатюрные фабрики – продвинутые версии 3D принтеров, распространенных в предыдущие десятилетия. В прошлом нанофабрикоторы использовались для военных, корпоративных и медицинских целей, но сейчас они доступны обычному покупателю.

По внешнему виду они напоминают комбинацию стиральной машины и микроволновой печи. Сырье покупается отдельно и может быть загружено в твердой, жидкой или порошкообразной форме. Внутренняя камера, где объект воспроизводится атом за атомом, имеет небольшой люк. Процесс занимает считанные минуты, и собранный объект может быть использован немедленно. Новые схемы производства доступны в Интернете и могут быть запрограммированы в нанофабрикатор.