Перспективные технологии на 2025 год

Привет! Предлагаем вам выборку технологий, которые демонстрируют серьезные перспективы развития и могут повлиять на наше будущее.

Научные открытия при помощи ИИ

Искусственный интеллект ^[1] фундаментально меняет весь наш мир, особенно научный ^[2]. В 2023 году генеративный ИИ создал препарат ^[3] для лечения смертельно опасного, прогрессирующего и ранее неизлечимого заболевания — идиопатического лёгочного фиброза. Этот пример показывает, что ИИ может открыть новые перспективы для лечения редких заболеваний и дать надежду огромному количеству людей.

В фармакологии и химии ИИ предсказывает свойства новых соединений до того, как они будут синтезированы. Недавно он помог ученым из компании DeepMind ^[4] разработать новый, более точный метод расчёта поведения ^[5] молекул во время их взаимодействия со светом. Ожидается, что это улучшит разработку светочувствительных технологий.

Биоэкономика замкнутого цикла

Во всём мире ежегодно производится более 1,3 миллиарда тонн пищевых отходов ^[6]. Их перепрофилирование позволит решить проблему переизбытка и продовольственного дефицита.

Продовольственная и сельскохозяйственная организация объединённых наций создала проект BioDAF ^[7], целью которого является использование личинок чёрных львинок для борьбы с отходами, кормлением скота и рыбы. Личинки чёрной львинки — мухи внушительных размеров — охотно потребляют огромное количество продовольственных отходов. В рамках проекта мухам обеспечивали романтическую обстановку для спаривания и производства яиц. Затем яйца помещали в резервуар с мульчой. Там личинки питались отходами и увеличивались в размерах, а также производили собственные отходы жизнедеятельности. Затем гигантских отъевшихся личинок отделяли от собственных испражнений. Экскременты использовали в качестве удобрения для растений. Личинок высушивали для применения в качестве корма для скота. Часть высушенных личинок измельчалась в муку для кормления рыбы. 

Эта технология кажется довольно перспективной и может привести к более устойчивому животноводству.

Микробы-поглотители углерода

Учёные создали бактерию Clostridium autoethanogenum ^[8], нашли вулканические бактерии ^[9], другие микроорганизмы, а также обнаружили водоросли ^[10], которые эффективно потербляют высокие концентрации СО2, превращая его в полезные продукты, такие как биоразлагаемый пластик, этанол и др. Потенциально они способны поглощать гигатонны углерода ежегодно, значительно сокращая вред от выбросов парниковых газов.

Учёные из Японии нашли на свалке бактерию, которая вырабатывает слизь, расщепляющую пластик. Еë назвали ​Ideonella sakaiensis ^[11]. А ещё южнокорейские ученые обнаружили бактерию Bacillus thuringiensis, ^[12] которая с поразительной жадностью поедают пластиковые пакеты, именно так она и выживает на мусорных свалках.

Но обеспечение стабильности и безопасности некоторых модифицированных и созданных микроорганизмов в открытой среде вызывает вопросы о потенциальных экологических рисках, а также об энергетических требованиях для создания оптимальных условий в промышленном масштабе.

Эластокалорический способ обогрева и охлаждения

Эластокалорические материалы при растяжении или сжатии выделяют тепло, а при снятии нагрузки поглощают его, возвращаясь к исходной температуре. Эластокалорические системы могут быть более эффективными, чем традиционные, которые используются в большинстве холодильников и кондиционеров. Более того, они не требуют вредных хладагентов.

Немецкие ученые приступили к разработке прототипа теплового насоса Elastokalorik ^[13], который будет охлаждать и обогревать помещения исключительно через вентиляционные щели. Вся передача тепла будет проходить через тонкие никель-титановые проволоки или листы.

Реконфигурируемые интеллектуальные поверхности

Реконфигурируемые интеллектуальные панели (RIS) ^[14] могут динамически изменять свои электромагнитные свойства, перенаправлять сигналы с плохим покрытием, повышая мощность сигнала или создавая зоны, свободные от помех. Они способны улучшить возможность подключения без дополнительных базовых станций. Помимо улучшения телефонных сигналов RIS могут обеспечить позиционирование в помещении с точностью до сантиметра.

Но создание поверхностей, которые могут эффективно манипулировать сигналами в широком диапазоне частот, технически сложная и потенциально дорогая в решении задача. А проблемы, связанные с покрытием, помехами и конфиденциальностью требуют также особого внимания ^[15] к информационной безопасности.

Иммерсивные технологии для построения мира

Мировые иммерсивные технологии стирают грань между цифровыми и физическими мирами. Они меняют подходы к проектированию, конструированию и взаимодействию с окружающей средой.

Например, для Москвы создан цифровой двойник ^[16] для моделирования и оптимизации всего, от транспортного потока до энергопотребления. Он помогает тестировать сценарии перед внесением изменений. В строительстве специалисты могут использовать очки дополненной реальности, чтобы видеть 3D-чертежи, наложенные на физическое пространство. Это позволяет сокращать количество ошибок. 

Но эта технология вызывает проблемы, связанные с конфиденциальностью. Наша искусственная среда становится всё более взаимосвязанной и управляемой данными. Также остаëтся риск цифрового неравенства, так как доступ к этим технологиям может быть искусственно ограничен.

Технология ISAC

Технология интегрированного зондирования и связи (ISAC) ^[17] может превратить нашу беспроводную инфраструктуру в обширную систему датчиков. Она использует радиоволны не только для передачи данных, но и для сбора информации об окружающей среде, картографирования, обнаружения движения и мониторинга качества воздуха.

Решения на основе этой технологии разнообразны: от мониторинга дорожного движения в «умных городах» в реальном времени до использования неинвазивных методов мониторинга медицинских пациентов. Также эта технология применяется в автономных системах транспортных средств, отслеживающих экологическую обстановку.

Но ISAC вызывает серьëзные проблемы, связанные с конфиденциальностью. Система, которая способна сквозь стены обнаруживать движение, легко может быть использована для слежки.

Ксенотрансплантация

В марте 2024 года в бостонской больнице 62-летнему мужчине Рику Слейману успешно пересадили свиную генетически отредактированную почку ^[18]. До этого мужчина на протяжении многих лет страдал почечной недостаточностью, сахарным диабетом и гипертонией ^[19]. Он уже переносил пересадку человеческой почки, но через 5 лет организм её отверг. На этот раз неизвестно, как развивались бы события, но через два месяца после ксенотрансплантации пациент умер ^[20]. Выяснилось, что причиной смерти была не новая свиная почка. Так что этот случай, по мнению ученых, можно считать успешным.

Предварительно в геном свиньи внесли 69 изменений для того, чтобы реципиент не заразился вирусом или не столкнулся с отторжением органа своей иммунной системой. 

В апреле этого же года в одной из клиник Нью-Йорка впервые в истории успешно трансплантировали свиную почку и вилочковую железу, а также механический сердечный насос в организм 54-летней пациентке, которая страдала недостаточностью этих органов. До этого ей было отказано в традиционной пересадке из-за тяжести состояния её здоровья. Сначала ей пересадили насос сердца, а затем через несколько дней и органы животного. Согласно источнику информации ^[21], у женщины всë хорошо. Умерла ли она или продолжает жить, на сегодняшний момент неизвестно.

Эта технология не новая, но последние успехи в этой области дают надежду сотням тысяч человек, которые годами находятся в списках ожидания на трансплантацию или получили отказ. Но есть и сопротивление активистов по защите прав животных, и риск передачи зоозных заболеваний человеку. Несмотря на эти проблемы, потенциал спасения бесчисленных жизней неуклонно растёт. Кто знает, может быть, в следующем году ситуация станет оптимистичней.

Технологии повышения конфиденциальности

Технологии повышения конфиденциальности (PET) личной жизни человека предназначены для защиты личной информации пользователя в цифровом мире, и включают в себя передовые методы шифрования и генерации синтетических данных. Гомоморфное шифрование позволяет выполнять вычисления на зашифрованных данных без их предварительной расшифровки.

Так, PET-технологии в здравоохранении дают возможность работать с конфиденциальными данными, не нарушая тайну пациента. Также они могут помочь создавать новые коллаборации и формы обмена данными.

Станции сотовой связи на высоте стратосферы

Летающие вышки сотовой связи, работающие на высоте около 20 километров, направлены на обеспечение подключения к интернету в районах, где традиционная инфраструктура непрактична или невозможна.

Во всем мире по состоянию на октябрь 2024 насчитывалось всего 5,52 млрд пользователей интернета (67,5% населения) ^[22]. То есть, на лицо дефицит. Летающие вышки могут это  изменить, предоставив цифровые блага цивилизации пользователям, ранее не подключëнным к сети. Также они могут быть быстро развëрнуты в ответ на стихийные бедствия, восстанавливая связь в экстремальных условиях. И экономически они более целесообразны, чем строительство традиционных вышек сотовой связи в малонаселëнных районах.

На самом деле, прорывных технологий сегодня гораздо больше, чем мы привели в этой статье. Но эти нам показались наиболее интересными, хотя это очень субъективно.