Рубрика: 21 век

Кивалина (Kivalina) была небольшым поселком на Аляске, расположенным на Южной оконечности вытянутого на 12 километров ограждающего материк острова. В нём проживало около 400 коренных эскимосов, его люди выживали на протяжении бесчисленного количества поколений, занимаясь охотой и рыбной ловлей. В конце 20 и начале 21 веков, резкое отступление морских льдов Арктики сделали посёлок крайне уязвимым к эрозии прибрежных зон и бурь. Армия США построила оборонительные стены, но это было лишь временной мерой и остановить наступление моря не удалось. К 2025 году Кивалина была полностью заброшена, и её здания исчезли под волнами.

Потепление в регионе Аляски происходит в два раза быстрее, чем в США в целом и затрагивает многие другие острова эскимосов. В то же время, появляются возможности для добычи неиспользованных запасов нефти, которые становятся доступными в результате таяния льдов.

More…

3D печать была впервые разработана в середине 1980-х годов и первоначально использовалась в промышленных целях, например, для быстрого прототипирования продукции или деталей. Её стоимость значительно снизилась в течение 2010-х годов и стала доступна гораздо более широкому кругу пользователей.

Пожалуй, самые значительные прорывы происходили в области здравоохранения и медицины. Индивидуальные, 3D-печатные части тела спасали жизни людей, можно было “напечатать” искусственные челюсти, биорезорбируемую шину для дыхания, части черепа и многое другое. Также печатались некритические для жизни элементы тела, например, зубные имплантаты и экзоскелеты, для помощи человеку с мобильностью и подвижностью суставов.

3D печать уже не ограничивается неорганическими материалами, как полимеры и металлы. Она была адаптирована для построения живых, биологических систем. Слой за слоем клетки, отделившись от головок принтера, могут быть размещены именно там, где надо с точностью до микрона. Изначально продемонстрировав на простых компонентах, таких как кровеносные сосуды и ткани, разработчики биопечати смогли сочетать более сложные и большие структуры. В конце концов, первый целый орган был разработан с достаточным количеством питательных веществ, кислорода и вектором роста, чтобы лабораторная мышь смогла выжить.

К 2025 году после тестирования на животных настраиваемая 3D-печать главных человеческих органов становится впервые осуществима. Хотя ещё технология не доведена до совершенства, так как некоторые виды органов остаются слишком сложными, тем не менее, это серьезный толчок в усилиях по продлению жизни. В ближайшие десятилетия из 78 органов человеческого тела всё большее и большее количество станет доступным для печати.

More…

Гигантский Магелланов телескоп (ГМТ) — это новая крупная астрономическая обсерватория, строительство которой было завершено в 2025 году. Стоимостью около $1 млрд, этот международный проект во главе с США, в партнерстве с Австралией, Бразилией Кореей и Чили, в качестве принимающей страны, построен на вершине горы в южной части пустыни Атакама на высоте 2,516 м. Данное место выбрано в виду ясной погоды, которая держится там большую часть года. Более того, из-за редкости населённых пунктов и благодаря другим благоприятствующим географическим условиям — большинство областей, окружающих пустыню Атакаму, не только не подвержено загрязнению атмосферы, но и к тому же, по-видимому, является одним из мест, наименее подверженных световому загрязнению, превращая эту область в одну из лучших точек на Земле для долговременных астрономических наблюдений. Подготовка к строительству телескопа началось 23 марта 2012 года.

В качестве собирающего свет элемента на нём используется система из семи первичных зеркал диаметром 8,4 м каждое и весом 20 тонн каждое. Суммарная апертура телескопа соответствует телескопу с зеркалом диаметром 24.5 м. Телескоп вчетверо превышает способность собирать свет по сравнению с крупнейшими на данный момент. У ГМТ разрешающая способность в 10 раз выше, чем у телескопа Хаббл. Благодаря ГМТ астрономы смогут открывать экзопланеты и получать их спектры, изучать свойства неуловимых темной материи и темной энергии. Он имеет общую площадь светопропускания в 368 м кв., что в 15 раз больше старых соседних Магеллановых телескопов.

ГМТ работает в ближней инфракрасной и видимой длине волны спектра. Эта особенность адаптивной оптики помогает корректировать размытости изображения, вызываемые атмосферными помехами Земли. Первое из семи зеркал было отлито в 2005 году. Точность полировки поверхности составляет 19 нанометров. К 2015 году было отлито уже 4 зеркала, и на вершине горы началась подготовка к строительству.

Гигантский Магелланов телескоп начинает свою работу в 2025 году, однако выходит на полную оперативную мощность в 2029 году. Этот телескоп последний в плеяде крупных телескопов, которые строятся в этот период времени. Вместе с Европейским чрезвычайно большим телескопом (2022), Тридцатиметровым телескопом (2024) и радиотелескопом площадью в один квадратный километр (2024), помимо множества космических обсерваторий, знаменуют собой новую эру астрономии высокого разрешения. Это новое поколение телескопов приводит к огромным достижениям в области знаний о ранней Вселенной, новых крупных открытий похожих на Землю экзопланет вокруг других звезд, и прорывам в понимании загадочной темной материи и темной энергии, которые влияют на структуру и расширение Вселенной.

Изначально предполагалось, что телескоп будет готов в 2020 году и станет на момент постройки самым крупным в мире, однако, из-за сложности изготовления зеркал дата завершения строительства переместилась на 2029 год.

More…

Несмотря на все усилия, направленные на сокращение торговли слоновой костью в Африке, огромное количество слонов по-прежнему становятся жертвами браконьеров. В 2009 году их популяция составляла 600 000 особей, и каждый год она сокращалась почти на 40 000.

Сейчас слоны находятся в опасной зоне вымирания. Экологические организации, зоопарки и парки работают для поддержания жизнеспособных популяций.

More…

Секвенирование биополимеров (белков и нуклеиновых кислот — ДНК и РНК) — определение их аминокислотной или нуклеотидной последовательности. В результате секвенирования получают формальное описание первичной структуры линейной макромолекулы в виде последовательности мономеров в текстовом виде, что позволяет, например, использовать их для идентификации мишеней для лекарственной терапии онкологических больных.

Анализ ДНК сейчас настолько дёшев, быстр и доступен, что более миллиарда геномов человека были секвенированы по всему миру. Ещё в 1990 году, когда впервые были сделаны исследования по выявилению и сопоставлению всех 3,3 млрд пар оснований у человека – известные как проект «Геном человека» – стоимость превышала миллиарды долларов. Потребовалось более десяти лет и вовлечения многих ученых со всего мира, чтобы провести крупнейший в истории сотрудничества биологический проект.

В течение нескольких лет после завершения проекта «Геном человека», время и стоимость сократились в разы. Благодаря новым методикам чтение ДНК стало доступным для гораздо большего количества людей. Стоимость одного генома упала на порядки – от $100 млн. в 2001 году до менее миллиона долларов к 2008 году, меньше чем $10000 в 2011 году и $1,000 к 2016 году. Эта тенденция даже обгоняла закон Мура.

Секвенирование ДНК начало набирать популярность во второй половине 2010-х годов. В Великобритании, например, в 2015 году Национальная служба здравоохранения (НСЗ) предложила ставить медицинские диагнозы сначала через генетическое тестирование, а три года спустя было завершен проект «100 000 геномов». Аналогичные инициативы были предприняты во многих других странах, когда все преимущества крупных медицинских баз данных стали очевидными. Стремление к портативности и увеличению поставок тестовых наборов, например, таких, как предлагает компания “23andMe”, привело к дальнейшему ускорению этой тенденции. Помимо выявления рисков для здоровья, разработки персональных необходимых процедур лечения, можно извлечь информацию о своих предках и истории семьи.

К 2025 году было секвенировано миллиард человеческих геномов – около одной восьмой части населения земного шара. Количество геномных данных теперь достигает эксабайта (1 млн. терабайт), что больше всех видео файлов с сайта YouTube, доступных на конец 2016 года. Это создало огромный спрос на улучшенные возможности хранения информации, что привело к увеличению облачных вычислительных сетей. Объём и сложность больших объёмов данных потребовали гораздо более широкого применения для медицинских и научных целей программ ИИ, таких как IBM Watson. Среди последних достижений, выявлены тысячи генов, отвечающие за интеллект. Благодаря им представлены новые идеи и перспективы для лечения нарушений познавательных способностей. Учитывая, что генетические различия влияют на около 75% IQ человека, эти гены сыграют роль в создании супер-умных людей в отдаленном будущем.

Несмотря на достигнутый прогресс в области генетики, есть проблемы конфиденциальности и безопасности хранения в интернете такого огромного количества медицинской информации. Заголовки новостей пестрят хакерскими скандалами, связанными с кражей и продажей персональных данных. Страховые компании и другие корпорации, особенно в США, стремятся добраться до лакомовых кусочков данных, чтобы активизировать свои лоббистские интересы. Возрастает беспокойство по поводу возможной несправедливости, предубеждений и дискриминации по генетическим признакам.

More…

Данный проект является кульминацией более чем 25 лет объединенных международных усилий, с получением финансирования и участием в исследовании Европы, Азии, Северной и Южной Америк. Более 300 университетов и лабораторий приняли участие в проекте. Он возник как серия из трех отдельных предложений: Следующий линейных коллайдер (NLC), Глобальный линейный коллайдер (GLC) и Тераэлектронвольтный энергетический полупроводниковый линейный ускоритель (TESLA) — все они были объединены в один проект, Международный линейный коллайдер (ILC).

Расположенный в Европе, МЛК является последователем Большого адронного коллайдера (LHC), построенным на основе работ, уже произведенных данным аппаратом. Несмотря на то, что столкновения в нем не такие мощные, он производит намного более точные измерения. Он также излучает меньшее количество электромагнитной радиации

МЛК состоит из двух противоположно размещенных линейных ускорителей, общей протяженность 31 километр, сталкивающими частицы и античастицы друг с другом на скорости, приближающейся к скорости света. Устройство включает не только линейные ускорители, но и два кольца окружностью 6,7 километра. На данный момент уровень мощь столкновения — 500 миллиардов электрон-вольт (ГэВ), но скоро поднимется до триллиона электрон-вольт (ТэВ).

Высокая точность и точные записи, обеспечиваемые МЛК, помогают раскрыть некоторые наиболее глубокие тайны вселенной. Некоторые эксперименты касаются многомерной физики и суперсимметричных частиц, в то время как другие помогают исследовать темную материю.

Первоначально планировалось завершить строительство в 2019 году, но из-за значительных задержек; из-за финансовых, технических вопросов, а также международных соглашений, коллайдер был готов лишь в 2026 году.

More…

Рыбоводное хозяйство – это разведение пресноводных и морских видов рыб в специальных контролируемых условиях. Эта отрасль остается самой быстро растущей в сельскохозяйственном секторе. С конца 1980-х традиционный лов рыбы находится в стагнации, в то время как показатели рыбоводного хозяйства увеличивались на 8.8 процентов каждый год в период с 1985 по 2010, а в середине 2020-х совершили 8-кратный скачок. В настоящее время объем морепродуктов, производимых в рыбных хозяйствах, превосходит объем, добываемый с помощью рыболовства.

Рыболовство встретилось с рядом серьезных проблем. Чрезмерный отлов рыбы, изменение климата и загрязнение окружающей среды способствовали резкому уменьшению производительности. Некоторые регионы находятся в таком бедственном положении, что потребуется не одно десятилетие для полного восстановления популяции рыбы. Катастрофическое сокращение численности британской трески и чилийской ставриды являются яркими примерами.

Крупнейшие центры рыбоводного хозяйства находятся в Восточной и Юго-Восточной Азии. Основными странами-производителями являются Филиппины, Камбоджа, Вьетнам, Таиланд и Индонезия. В частности в Камбодже происходит самое быстрое развитие отрасли.

Внедрены новые методы, позволяющие обеспечить устойчивое развитие и повысить доходность. Один из таких методов, используемый для выращивания гигантских креветок, – суперпроизводительные многоярусные лотки. Креветки выращиваются в больших закрытых емкостях, называемых лотками, где компьютеры осуществляют мониторинг и контроль стационарной циркуляции минеральных вод. По мере их роста, креветки перемещают все ниже с одного яруса лотков на другой, пока они, наконец, не окажутся в самом нижнем ряду, уже полностью выросшие, где их собирают. Этот метод значительно увеличивает производительность  ферм по разведению креветок  – до одного миллиона фунтов креветок с квадратного акра, причем такая ферма может быть развернута практически в любом месте. При этом существенно снижается расход воды. Такой метод помогает смягчить тот множественный экологический ущерб, который приносит окружающей среде традиционный способ разведения креветок.

Еще один метод – рыбоводческие системы на основе установок замкнутого водообмена, имеющих наземное расположение. Эти системы, расположенные в помещении,  перерабатывают около 98% используемой воды, с небольшими или практически нулевыми выбросами обратно в окружающую среду. Риск развития заболеваний в замкнутой системе практически равен нулю и сводит к минимуму использование химических веществ и антибиотиков. Будучи полностью независимыми от окружающей их среды, эти типа рыбоводных хозяйств могут быть построены в любом месте и на любом расстоянии от крупных водоемов.

Развитие рыбоводного хозяйства вызвало серьезный сдвиг в коммерции и торговле. Страны, ранее зависевшие от импорта, теперь способны производить огромное количество рыбы, ракообразных, водорослей и других морепродуктов. Страны с истощающимися возможностями природного рыболовства в настоящее время в состоянии производить столько же или даже больше рыбы, чем можно выловить из озера или океана. Появляется множество начинающих компаний, стремящихся заполнить новую промышленную нишу. В этом столетии рыбоводное хозяйство в целом станет одной из наиболее важных мировых отраслей, поскольку традиционный коммерческий рыбный промысел терпит неудачи и приносит нестабильный улов.

More…

Болезнь Альцгеймера является наиболее распространенной формой слабоумия. Этим неизлечимым, дегенеративным заболеванием, ведущим к смерти, страдают более 27 млн. ​​человек по всему миру, в основном в возрасте старше 65 лет. Наиболее распространенным симптомом является невозможность приобретения новых воспоминаний и трудности осознания недавно произошедших фактов. Дальнейшие  симптомы развития болезни включают спутанность сознания, раздражительность и агрессивность, колебания настроения, речевые нарушения, потерю долгосрочной памяти и общий уход пациента в себя на фоне притупления его чувств. Функции организма постепенно утрачиваются, что в конечном итоге приводит к смерти.

До недавнего времени механизмы, вызывающие болезнь, были мало изучены. Однако, в 2011 году были выявлены гены, играющие ключевую роль в таких биологических процессах метаболизма, как развитие воспалений, отложение холестерина и клеточная транспортировка. Это  обеспечило появление новых потенциальных методов лечения в виде лекарственных средств, терапии поведенческих изменений и других. Были найдены новые способы доставки лекарств в мозг: например, с использованием в качестве носителей собственных экзосом. К настоящему моменту, по прошествии 15 лет исследований и клинических испытаний, риск развития болезни Альцгеймера сокращен более чем на 60%.

Теперь, когда твердо задано направление развития в изучении остальных генов и биологических процессов, появилась реальная надежда на возможность полноценного лечения болезни в 2030-х.

More…

Располагаясь в среднем всего лишь на высоте 1,5 м над уровнем моря, Мальдивы являются самым низинным государством на планете. Повышение уровня моря в настоящее время оказывает разрушительное воздействие на её экономику, треть которой опирается на туризм. Уже сами разговоры о возможном погружении страны под воду подтачивают доверие инвесторов в последние годы. На сегодняшний день многие острова оказались покинуты из-за  реальной угрозы глобального потепления. Осуществляется план по  массовой эвакуации – многие из граждан страны переселяются в Шри-Ланку, Индию и Австралию.

More…