Рубрика: 21 век

В 2013 году французский профессор Ален Карпантье разработал первое саморегулирующееся искусственное сердце с использованием биоматериалов и электронных датчиков. Устройство весило 900 г, было примерно такого же размера, как настоящее сердце, и могло точно имитировать его функции. В ходе 10-часовой операции он был успешно имплантирован 75-летнему пациенту в Европейской больнице Жоржа Помпиду в Париже.

Постоянные искусственные сердца существуют с 1982 года, а аналогичные изобретения, предшествовавшие им, восходят к 1940-м годам. Однако, в отличие от предыдущих версий, изобретение Карпантье было первым, которое было полностью искусственным и саморегулирующимся. Электронные датчики и микропроцессоры могли контролировать кровяное давление и кровоток в режиме реального времени, мгновенно регулируя частоту пульса, в то время как “псевдокожа”, изготовленная из биосинтетических микропористых материалов, могла предотвращать образование тромбов, что в прошлом было серьезной проблемой. К 2015 году, после периода клинических испытаний, оно доступно в Европейском союзе по цене от 140 000 до 180 000 евро.

Больше…

Большой адронный коллайдер (БАК) является крупнейшим в мире ускорителем частиц с самой высокой энергией. Объединяя субатомные частицы со скоростью, близкой к скорости света, он стремится воссоздать условия, которые существовали всего через долю секунды после рождения Вселенной. При этом ожидается, что в нем будут рассмотрены некоторые из наиболее фундаментальных вопросов физики.

БАК расположен в туннеле-круге длиной 27 километров, в 175 метрах под землёй, проходя через франко-швейцарскую границу недалеко от Женевы, Швейцария. Этот синхротрон предназначен для столкновения противоположных пучков частиц либо протонов с энергией 7 тераэлектронвольт (7 ТэВ) на частицу, либо ядер свинца с энергией 574 ТэВ на ядро. Термин “адрон” относится к частицам, состоящим из кварков.

Структура была построена Европейской организацией ядерных исследований (ЦЕРН) с целью проверки различных предсказаний физики высоких энергий, включая существование гипотетического бозона Хиггса и большого семейства новых частиц, предсказанных суперсимметрией. Он был построен в сотрудничестве с более чем 10 000 учеными и инженерами из более чем 100 стран, а также сотнями университетов и лабораторий.

В сентябре 2008 года пучки протонов впервые успешно циркулировали в главном кольце БАК, но девять дней спустя его работа была остановлена из-за серьезной неисправности. В ноябре 2009 года они были успешно распространены снова, первые зарегистрированные протон-протонные столкновения произошли три дня спустя при энергии инжекции 0,45 ТэВ на пучок. После зимнего отключения 2009 года БАК был перезапущен, и луч был увеличен до половины мощности, 3,5 ТэВ на луч (т.е. половина его расчетной энергии). В марте 2010 года произошло первое запланированное столкновение двух пучков с энергией 3,5 ТэВ – новый мировой рекорд по столкновениям частиц с самой высокой энергией.

Первоначально эксперимент вызывал у общественности опасения, что столкновения могут привести к сценарию конца света с участием микроскопических черных дыр или гипотетических частиц, известных как странные частицы. В двух обзорах безопасности, проведенных по заказу ЦЕРНА, были рассмотрены эти проблемы и сделан вывод о том, что эксперименты на БАК не представляют опасности и что нет причин для беспокойства, и этот вывод был одобрен Американским физическим обществом.

В 2015 году протоны были разогнаны до 6,5 ТэВ и начался сбор научных данных на полной энергии столкновений 13 ТэВ. С ежегодными перерывами на зиму, собирается статистика протон-протонных столкновений. В ноябре и начале декабря 2016 г. около месяца проводились столкновения протонов с ядрами свинца. Осенью 2017 года прошёл пробный сеанс столкновений ядер ксенона, а в конце 2018 года в течение месяца проводились столкновения ядер свинца.

Благодаря большей энергии по сравнению с предшествовавшими коллайдерами, БАК позволил «заглянуть» в недоступную ранее область энергий и получить научные результаты, накладывающие ограничения на ряд теоретических моделей.

За БАК последуют ещё более крупные ускорители частиц в 2028 и 2035 годах.

Евразийский союз (ЕАЭС) — это политический и экономический союз, состоящий из России, Беларуси, Казахстана, Армении и Киргизии. Это создает единый экономический рынок с населением 171 миллион человек и валовым внутренним продуктом в размере 3 триллионов долларов США. Идея, основанная на интеграции стран Евросоюза, была доведена до сведения занимающего пост премьер-министра России Владимира Путина в октябре 2011 года, но впервые была предложена в качестве концепции Президентом Казахстана Нурсултаном Назарбаевым во время выступления в 1994 году в Московском университете.

В ноябре 2011 года президенты Беларуси, Казахстана и России договорились о создании ЕАЭС к 2015 году. Соглашение включало дорожную карту будущей интеграции и учредило Евразийскую комиссию (по образцу Европейской комиссии) и Евразийское экономическое пространство, которые начали работу 1 января 2012 года. Договор о расширении группы за счет включения Армении был подписан в октябре 2014 года, Киргизии последовал в декабре 2014 года, и все пять членов официально учредили Союз в январе 2015 года.

Предполагалось, что будущее расширение Союза может позволить вступить в него другим странам с тесными историческими или культурными связями, таким как Финляндия, Венгрия, Чешская Республика, Болгария, Китай и Монголия, включив их в единый государственный орган с русским языком в качестве общего языка общения и экономического сотрудничества. По словам Владимира Путина, Евразийский союз будет основываться на «лучших ценностях Советского Союза». Однако, критики выражают некоторую озабоченность по поводу этой «ресоветизации» России и Центральной Азии. Соединенные Штаты выступили против усилий по интеграции по соображениям соблюдения прав человека.

Строившийся с 1881 по 1914 гг. Панамский канал был одним из крупнейших и самых сложных когда-либо предпринятых инженерных проектов. Через него проходит кратчайший путь между Атлантическим и Тихим океанами, что значительно сокращает время в пути для судов, позволяя им избежать длительного, опасного маршрута вокруг мыса Горн на южной оконечности Южной Америки.

В течение почти ста лет, канал пользовался большим успехом, являясь ключевым маршрутом международной морской торговли. В начале 21-го века, однако, через него стало проходить гораздо больше судов, чем было предусмотрено его строителями. В 1934 году было подсчитано, что максимальная пропускная способность канала составит около 80 млн. тонн грузов в год. В 2010 году фактический показатель составил почти 300 млн. тонн с положительной динамикой роста, более трети судов не могли пройти из-за размера. Мировой спрос потребовал значительного обновления канала.

Были разработаны проекты различных улучшений, в том числе земляные работы для новых полос движения канала, позволяя проходить более габаритным кораблям и в большем количестве; два новых шлюза, по одному на Атлантическом и Тихоокеанском сторон; расширение и углубление существующих каналов; расширение озера Гатун до максимального рабочего уровня воды.

В начале 2016 года строительство окончательно завершено, и новые врата открыты для транзита. Проходимость канала на данный момент удвоилась, в целом он сможет справиться с прогнозируемым ростом объемов перевозок до 2025 года. Этот мега-проект облегчает многочисленные тяготы судоходной отрасли, а также создаёт огромное количество рабочих мест для жителей Панамы, генерирует достаточные доходы, чтобы снизить уровень бедности в стране почти на 30%. Однако критики проекта утверждают, что существуют серьезные экологические проблемы.

Больше…

58-е президентские выборы в США состоялись во вторник, 8 ноября 2016 года. Действующий президент Обама не имеет права быть избранным на третий срок из-за ограничений по срокам, предусмотренных 22-й поправкой к Конституции США.

Бизнесмен и телеведущий Дональд Трамп избран 45-м президентом, а Майк Пенс избран 48-м вице-президентом, при этом Трамп стал старейшим человеком, избранным президентом в возрасте 70 лет, а также первым президентом в истории, вступившим в должность без какого-либо предшествующего политического или военного опыта. Хиллари Клинтон, второй явный претендент на пост, могла бы стать первой женщиной-президентом США.

Эта победа считается одним из самых шокирующих потрясений в истории США, ведь большинство новостных агентств и экспертов считали победу Трампа маловероятной. Результат также весьма противоречив из-за того, что Хиллари Клинтон набрала на три миллиона голосов избирателей больше, опередив Трампа, который победил благодаря системе Коллегии выборщиков.

В Мексике успешно провели уникальную операцию по искусственному оплодотворению, в результате которой появился ребенок от «трех родителей».

Для зачатия эмбриологи изъяли ядро из яйцеклетки матери, которая страдает редким наследственным заболеванием – синдромом Лея. Это ядро пересадили в яйцеклетку другой женщины, а затем оплодотворили ее и перенесли эмбрион обратно в организм матери. Ребенок родился 6 апреля 2016 года. Как сообщают врачи, он не унаследовал генетические заболевания своих родителей.

Специалисты применили технику «веретенообразного ядерного переноса» (spindle nuclear transfer), благодаря которой удалось получить пять эмбрионов, из которых нормально развился только один. В результате родившийся ребенок получил ядерную ДНК матери и митохондриальную ДНК женщины-донора. Мальчик получил имя Абрагим Хассан. Команда эмбриологов из New Hope Fertility Center (Нью-Йорк) проводила процедуру в Мексике, так как методы получения эмбриона от трех родителей запрещены в США.

Альтернативная технология, которая делает возможным зачатие от трех родителей, называется пронуклеарный перенос (pronuclear transfer). Она предполагает оплодотворение яйцеклеток матери и женщины-донора спермой отца, затем извлечение ядер из обоих яйцеклеток до появления эмбриона и перенос материнского ядра в донорскую яйцеклетку. Первой страной, разрешившей эту технику ЭКО, в 2015 году стала Великобритания.

Это может предотвратить редкие, потенциально смертельные заболевания, возникающие из-за острой нехватки энергии, мышечной слабости, а в некоторых случаях сердечной недостаточности. Хотя у ребенка генетический материал состоит из трех человек, законодательством определено, что юридически ребёнок имеет двух родителей, а донор остаётся анонимным. Данный тип оплодотворения «в пробирке» поднимает ряд этических вопросов, однако данный способ полностью безопасен.

В последующие десятилетия появятся более продвинутые технологии, которые приведут к появлению “дизайнерских младенцев” для богатых.

Больше…

Значительно подешевев, органические светодиоды (OLED) теперь доступны в широком спектре устройств. Они потребляют меньше энергии, чем традиционные ЖК-дисплеи, но при этом обеспечивают более чёткое и яркое изображение. Технология также устраняет необходимость в задней подсветке экрана. Солнечный свет, который обычно “размывает” изображение, не оказывает никакого эффекта – экраны выглядят одинаково даже при ярком дневном свете или при наклоне под углом.

Сферический радиотелескоп с апертурой в пятьсот метров (FAST) – это новая крупная астрономическая обсерватория, построенная в провинции Гуйчжоу на юго-западе Китая. Построенный в период с марта 2011 года по сентябрь 2016 года, он становится крупнейшим телескопом с одной апертурой в мире, шириной в полкилометра и площадью сбора 196 000 кв.м. Он затмевает следующую по величине обсерваторию Аресибо в Пуэрто–Рико, которая носила это звание с 1963 года. Сама тарелка находится в естественном углублении и не может двигаться из-за своих огромных размеров. Однако форма поверхности изменчива, и кабину подачи (где фокусируются радиоволны) можно перемещать. Это обеспечивает угол обзора до 40° от зенита. Несмотря на общий диаметр отражателя в 500 метров, эффективный диаметр отражателя, используемый в каждый момент времени при наблюдениях, составляет лишь 300 метров. В этом диаметре при помощи актуаторов поддерживается параболическая форма. Несмотря на отсутствие единого 500-метрового отражателя и его асферичность, проект сохранил оригинальное название «Радиотелескоп с пятисотметровой сферической апертурой».

Непосредственные наблюдения при помощи телескопа начались в конце сентября 2016 года. На расстоянии 10 км от телескопа введён запрет строительства и режим радиомолчания, переселены около 8—9 тысяч человек, проживавших на расстоянии менее 5 км от телескопа.

FAST способен заглядывать в космос в три раза дальше и обозревать небо в десять раз быстрее, чем Аресибо. Его основные функции включают картирование нейтрального водорода в пределах Млечного Пути с очень высоким разрешением, утроение числа известных пульсаров с 2000 до 6000 и прослушивание возможных сигналов от инопланетных цивилизаций на расстояниях до 1000 световых лет; можно отслеживать гораздо больше звезд, чем в предыдущих исследованиях. FAST – это ещё один телескоп из целой серии массивных новых инструментов, которые строятся по всему миру в начале 21 века, предвещая новую эру астрономии.

Больше…

Запущенный в 2011 году, аппарат вышел на полярную орбиту газового гиганта 5 июля 2016 года; «Юнона» стала вторым космическим аппаратом, вышедшим на орбиту вокруг Юпитера, после «Галилео», находившегося на орбите вокруг газового гиганта с 1995 по 2003 год и первым аппаратом, вышедшим на его полярную орбиту. Он оснащён камерой, инфракрасным и микроволновым радиометрами, детекторами частиц и ультрафиолетовым спектрометром.

Космический аппарат питается от солнечных батарей, что более характерно для аппаратов, работающих около планет земной группы, в то время как в полётах ко внешним планетам чаще всего используют РИТЭГи. Солнечные батареи «Юноны» являются крупнейшими солнечными батареями, использующимися автоматическими межпланетными станциями на данный момент для выработки электроэнергии. Кроме того, три солнечные батареи играют важнейшую роль в стабилизации аппарата.

Перед учёными ставились следующие цели:

•  Определить точное количество воды в атмосфере Юпитера, что поможет определить правильную теорию формирования планеты (либо выяснить необходимость создания новой теории).
•  Глубоко исследовать атмосферу Юпитера, чтобы получить лучшее понимание его строения, движения облаков, температуры и других характеристик.
•  Картографировать магнитное и гравитационное поля Юпитера, определив его глубинную структуру, массу ядра и общую динамику, что поможет в будущем объяснить происхождение планеты.
•  Исследовать и изучить магнитосферу Юпитера в полюсных зонах, в частности, полярное сияние на северном и южном полюсах Юпитера, с целью получения новых идей о влиянии мощного магнитного поля планеты на атмосферу.

Аппарат делает 37 оборотов вокруг Юпитера, каждый из которых занимает 14 земных дней. Вращение аппарату придаётся таким образом, чтобы каждый из научных приборов выполнил свою задачу.

С помощью инструментов, работающих в инфракрасном и микроволновом диапазонах, «Юнона» измеряет тепловое излучение, исходящее из глубин планеты. Эти наблюдения позволяют дополнить картину предыдущих исследований состава планеты, оценив количество и распределение воды, и, следовательно, кислорода. Эти данные дают лучшее представление о происхождении Юпитера. Кроме того, «Юнона» исследует конвекционные процессы, которые управляют общей циркуляцией атмосферы. С помощью других приборов собираются данные о гравитационном поле планеты и о полярных областях магнитосферы.

Анализ полученной от аппарата информации занял несколько лет.

В июне 2021 года зонд “Юнона” прислал первое за 20 лет фото спутника Ганимеда, снятого с расстояния 1000 км.

В июле 2021 года космический аппарат перешёл на новые орбиты (42 дополнительных витка) с целью изучения галилеевых спутников Юпитера (за исключением Каллисто) и продолжения изучения Юпитера.

Больше…

В 2013 году Tianhe-2 Китая стал самым быстрым суперкомпьютером в мире, достигнув 33,8 петафлопс, с пиковой производительностью 54,9 петафлопс. Он был почти в два раза мощнее своего ближайшего конкурента, машины «Титан» в Национальной лаборатории Оук-Ридж в Теннесси, США. Tianhe-2 показали большой успех в вычислительной гидродинамике (CFD), сгорании реактивного двигателя и других моделированиях летательного аппарата. Другие области исследований включали геномику (популяционную генетику) и биомедицинские приложения. Она продолжала оставаться на первом месте в течение следующих нескольких лет, не имея других конкурентов, что привело к опасениям по поводу возможной стагнации в развитии сверхкомпьютерных скоростей. Это усугублялось торговыми ограничениями, введенными правительством Соединенных Штатов, которые не позволили Китаю использовать технологию Intel для модернизации. Однако это фактически стимулировало разработку и производство собственных процессоров в Китае.

В 2016 году Китай представил «Sunway TaihuLight», собственную машину с рейтингом Linpack 93 петафлопса, пиковой производительностью 125 петафлопс и 10,6 млн ядер ЦП. Он стало первым суперкомпьютером, продемонстрировавшим пиковую производительность более 100 петафлопс, или 100 квадриллионов операций с плавающей точкой в секунду.

Однако, эта машина будет царить в верхней части списка лишь короткое время, поскольку США возвратились к лидерству в исследованиях суперкомпьютеров. Проект под названием «Aurora» разрабатывался в Argonne Leadership Computing Facility (180 петафлопс), а также «Summit» от IBM (150 петафлопс), причем последний имел опциональную модернизацию до 300 петафлопс. За этими суперкомпьютерами последует первый эксаскалевый компьютер (1000 петафлопс) к 2021 году.