Новые технологии постоянно развиваются, они влияют на нашу работу, бизнес и личную жизнь. Вы наверняка уже знаете про квантовые вычисления, графен, умную пыль, цифровые двойники, метавселенную. Эти технологии больше не являются для нас секретом и чем-то удивительным, они постепенно входят в нашу жизнь. Однако есть инновационные технологии о которых мало кто знает, они произведут прорыв и изменят мир в будущем, но на сегодняшний день эти технологии не находятся в поле зрения общественности.
Обзор 9-ти революционных технологий, которые перевернут нашу жизнь в скором будущем:
Содержание:
LiFi технология
Как говорит название: LiFi нацелена на использование света для передачи информации из точки А в точку Б. Технология работает путем кодирования цифровых данных и включения и выключения светодиодных лампочек быстрее, чем человек может заметить их передачу. Затем свет попадает на фоторецептор, который может декодировать и перевести данные в более классическую радиочастоту (WiFi, 4G, 5G…).
У такого способа есть масса преимуществ. Благодаря тому, что используется свет, скорость передачи информации очень и очень высока — теоретически до 100 Гбит/с, что в 5 раз быстрее, чем 5G. Более того, огромное количество светодиодных лампочек, уже окружающих нас, намекает на потенциальное будущее, в котором (дешевые) точки доступа для приема данных будут повсюду. Наконец, световые волны, используемые в качестве основы для LiFi, не проходят сквозь стены (но могут отражаться от них). Поэтому риск взлома гораздо ниже, чем в случае с WiFi, хотя это серьезно ограничивает возможности использования в помещениях.
С другой стороны, использование LiFi требует нахождения вблизи работающего источника света. Поэтому его радиус действия очень ограничен, и возможны помехи при использовании других источников света, например, естественного солнечного света.
На сегодняшний день данная технология является очень нишевой, несмотря на то, что в некоторых кругах о ней говорят уже полдесятка лет. Одним из препятствий на пути к популярному внедрению является размер и цена фоторецепторов. Поэтому ключевые варианты использования — это области, которые особенно чувствительны к взлому и/или электромагнитным помехам, например, больницы, самолеты, военные операции…
Также ведутся разговоры об использовании этой технологии для беспилотных подводных аппаратов, а также для уличного освещения, для связи с «умными» автомобилями или для предоставления муниципальных услуг гражданам, если технология станет более демократичной.
4D-печать
Название 4D-печать может привести к путанице: Я не имею в виду, что человечество сможет создать и получить доступ к другому измерению (это под силу только Рубику). Проще говоря, 4D-печатный продукт — это 3D-печатный объект, который может менять свои свойства при воздействии определенного внешнего стимула (погружение под воду, нагревание, встряхивание, или перемешивание…). Таким образом, 4D — это время; время, необходимое для того, чтобы стимул подействовал.
Основная проблема данной технологии заключается в поиске подходящего «умного материала» для всех типов использования (в настоящее время это гидрогель или полимер с памятью формы). В этом направлении ведется определенная работа, но мы даже близко не подошли к готовности к использованию, поскольку еще не освоили обратимые изменения некоторых материалов.
Варианты применения 4D еще обсуждаются, но некоторые очень перспективные отрасли включают здравоохранение (таблетки, которые активируются только при достижении телом определенной температуры), моду (одежда, которая становится плотнее при низкой температуре) и домостроение (мебель, которая становится жесткой при определенном раздражителе).
Еще один очень интересный вариант использования — вычислительное складывание, когда объекты, размеры которых превышают размеры принтера, могут быть напечатаны только в виде одной детали.
5D-печать: как работает 5D-принтер?
Концепция 5D-печати впервые реализована исследовательской лабораторией Mitsubishi Electric (MERL). Уильям Йеразунис (старший главный научный сотрудник) объяснил, что в 5D-печати объект строится с помощью пяти различных осей, которые помогут создать сложный объект с хорошей прочностью.
Название 5D Printing происходит от пяти осей, используемых для создания объектов. В этой печати печатающая головка может двигаться в направлениях X, Y и Z (оси), а печатная платформа может двигаться в двух направлениях (осях). Печатающая головка и печатная платформа могут двигаться одновременно во время печати.
Продукт производится горизонтальным слоем за слоем. Таким образом, вогнутые и выпуклые детали могут быть легко изготовлены с высокой точностью и с учетом конструктивных ограничений.
5D-печатный объект имеет более высокую прочность , чем 3D-печатный объект. Кроме того, они доказывают, что для этого требуется на 25% меньше материала по сравнению с процессом 3D-печати.
5D-печать устраняет недостатки 3D- и 4D-печати. Она обладает высокой прочностью и способен изготавливать изогнутые и сложные детали. Исследователи исследуют эту технологию, чтобы увеличить ее способность выдерживать давление до 3,4 МПа.
Фемтосекундная проекционная двухфотонная литография
3D-печать по-прежнему является решением, ищущим проблему, так и не сумев найти свою целевую аудиторию за последнее десятилетие. С одной стороны, 3D-принтеры все еще слишком дороги для рядового покупателя, с другой стороны, они недостаточно функциональны и быстры для использования их в промышленности.
В ближайшие несколько лет ситуация может измениться: исследователи разработали метод, который использует лазеры для одновременного проецирования миллионов точек на материал для 3D-печати, вместо использования одной точки за раз. И поскольку они плохо разбираются в брендинге, они назвали его фемтосекундной проекцией TPL.
Чтобы легко понять суть FP-TPL, просто представьте себе использование миллиона нагретых игл для стратегического расплавления блока воска по сравнению с использованием одной иглы. Это означает, что невероятно крошечные структуры могут быть напечатаны в 3D гораздо быстрее (в тысячу раз быстрее, плюс-минус), при этом обеспечивая высокое качество сборки.
Как эта технология изменит мир?
Пока что команды, работающие над инновацией, сосредоточены на гибкой электронике и микрооптике. Однако быстрые открытия в области материалов (как жидких, так и твердых) наводят исследователей на мысль, что в ближайшем будущем они смогут создавать небольшие, но поражающие воображение структуры. Когда качество материалов можно будет контролировать в больших масштабах, можно будет легко представить, что эта технология будет использоваться для создания нанороботов, связанных со здравоохранением, что позволит лечить множество заболеваний на молекулярном уровне.
Технология YOLOv5
Обнаружение объектов в реальном времени — техника, используемая для обнаружения объектов на видео. Это технология, лежащая в основе большинства вещей, которые мы хотим использовать в будущем, от самоуправляемых автомобилей Tesla до магазинов без кассиров. Модели YOLO («You Only Look Once») — «ты смотришь только один раз» относятся к некоторым из самых универсальных и известных моделей обнаружения и маркировки объектов в реальном времени.
Последняя итерация модели (V5) достойна этого списка по нескольким причинам. Она написана на PyTorch, что значительно упрощает ее развертывание на мобильных устройствах. Она также быстрая. Очень быстро. 140 кадров в секунду, и при этом сохраняется точность. Наконец, YOLOv5 почти на 90% меньше, чем YOLOv4. Это означает, что его будет гораздо проще развернуть на встроенных устройствах.
Эта инновация важна, потому что она означает, что скоро мы сможем проводить анализ в реальном времени — обнаруживать и маркировать видео 140 раз в секунду. Для сравнения, предыдущие модели с трудом достигали скорости 10 кадров в секунду. При такой скорости можно использовать ИИ на видео в самых разных областях, таких как медицина или спорт. Он также может улучшить такие вещи, как раннее обнаружение препятствий в автономных автомобилях, чтобы избежать еще большего количества столкновений.
Энергоаккумулирующие кирпичи
Исследователям удалось сохранить энергию в дешевых красных кирпичах, которые мы используем для строительства во всем мире на протяжении веков. Этот процесс работает по двум причинам: кирпичи пористые и содержат нечто, называемое гематитом (который придает им цвет). Чтобы эти кирпичи накапливали и затем высвобождали энергию, исследователи нагревают их до 160 градусов и испаряют их поверхность соляной кислотой, смешанной с органическим соединением под названием EDOT.
При контакте с гематитом эта смесь вызывает химическую реакцию, в результате которой образуется новое полимерное нановолоконное покрытие под названием PEDOT. Этот полимер задерживается в пористой поверхности кирпича, образуя непрерывный электропроводящий слой на каждой из его граней. Затем этот скромный строительный блок может действовать как ионная губка для хранения и проведения электричества.
На данный момент количество энергии, которое могут накопить эти кирпичи, все еще невелико, но доказательство концепции является ошеломляющим успехом. С помощью 60 кирпичиков можно запитать небольшую лампу на 50 минут, что звучит не так уж и много, пока вы не поймете, что для перезарядки этих кирпичиков требуется всего 13 минут. Эта технология также имеет долгий срок службы, поскольку даже после 10 000 циклов хранения и извлечения кирпичики сохраняют 90% своей первоначальной емкости, не меняя скорости зарядки и разрядки.
Как это изменит мир?
Основную пользу эта технология принесет при использовании в домах, оборудованных солнечными батареями. Тогда кирпичи могли бы хранить неиспользованную электроэнергию и таким образом компенсировать прерывистость этой возобновляемой энергии. Это сделает наши дома более самодостаточными в плане энергии и менее зависимыми от электрических кабелей и/или литиевых батарей. В настоящее время ведутся переговоры с несколькими компаниями в Европе и США о коммерциализации этой технологии, и известно, что следующее поколение кирпичей сможет увеличить свою энергоемкость на 50%. Достаточно ли этого для зарядки ноутбука? Время покажет.
20-ти минутная вода
Не все технологии должны быть высокими; часто в низкотехнологичных решениях сложных проблем есть нечто элегантное. 20-минутная вода — одно из таких решений, обещающее обеспечить массы чистой питьевой водой. Все, что нужно сделать, это замочить кусок хлопка (который обладает высокой электропроводностью) на 20 минут в недорогом растворе, содержащем углеродные нанотрубки и серебряные нанопроволоки, а затем подключить его к двум электрическим проводам, чтобы пропустить через него небольшой ток.
Двадцати вольт достаточно, чтобы мгновенно уничтожить бактерии и сделать воду, проходящую через этот фильтр (в основном) пригодной для питья, без необходимости использования жаждущих электричества насосов, которые используются во всем развивающемся мире. Затем серебро нейтрализует все, что не было убито электрическим током.
Этот рецепт был разработан специально для развивающихся стран — отдаленных районов, где у людей нет доступа к химическим средствам, таким как хлор. Он может спасти некоторых из 300 000 детей в возрасте до 5 лет, которые ежегодно умирают во всем мире от болезней, передающихся через воду, таких как холера, тиф и гепатит. Это также может помочь некоторым из 2,2 миллиардов людей, у которых нет системы очистки сточных вод.
В отличие от других инноваций в этой статье, у этой почти нет недостатков. Он очень дешев: количество серебра, используемого для нанопроводов, настолько мало, что его стоимость ничтожна, а необходимое электричество можно легко получить от небольшой солнечной батареи или пары 12-вольтовых автомобильных аккумуляторов. Поскольку фильтр не задерживает бактерии (вместо этого он их убивает), он может иметь гораздо более крупные поры, что позволяет воде проходить через него с большей скоростью. Точнее, более чем в 80 000 раз быстрее, чем существующие фильтры. И при этом он не засоряется, что является проблемой, с которой сталкиваются существующие решения.
Безымянная технология динамических нейронных сетей
Нейронная сеть использует скрытые слои, чтобы разбить информацию (входные данные — изображения, аудио, видео, рукописный текст…) на крошечные кусочки легко понимаемых компонентов, что позволяет компьютеру сделать прогноз о характере входных данных. Это происходит благодаря широкому набору обучающих данных и математических моделей. При этом он работает «аналогично» нашему мозгу, отсюда и название технологии. Это далеко не новинка, но мир науки о данных находится в поиске более быстрых и эффективных способов использования нейронных сетей для обслуживания грядущей революции IoT.
Патент 10410117 предлагает способ сделать именно это, сохраняя обучающие данные и математические модели в «скрытых слоях» (узлах) самой сети, создавая своего рода библиотеку, которую можно использовать для обучения другого устройства. Если вам удалось прочесть это предложение, вы понимаете, что это намного приближает нас к тому, как на самом деле работает мозг. Обратите внимание, что маркетологи еще не дошли до этого, отсюда и название — Безымянная технология динамических нейронных сетей.
Как это повлияет на нашу жизнь?
Прежде всего, технология снижает потребность в вычислительных ресурсах центрального процессора и сокращает расходы на содержание центров обработки данных, что кажется незначительным по сравнению со всеми проблемами, обсуждаемыми в этой статье, но, тем не менее, невероятно важно в масштабе. Это также снижает экологические затраты на эти центры, что всегда является плюсом.
Оптимизируя нейронные сети по скорости, точности и энергопотреблению, технология приведет к улучшениям в сфере наблюдения, передовых систем помощи водителю, автономных транспортных средств, робототехники, управляемой зрением, беспилотников, дополненной и виртуальной реальности, акустического анализа и промышленного Интернета вещей.
Топливо из морской воды
Когда речь заходит об энергии, океан остается огромным неиспользованным ресурсом. И, по мнению ученых и исследователей, скоро его можно будет использовать в качестве топлива для кораблей.
Технологический процесс. В процессе используется катализатор из карбида молибдена с калием для извлечения углекислого газа из морской воды, превращая его в монооксид углерода посредством реакции обратного водогазового сдвига (RWGS). Монооксид углерода, в свою очередь, может быть преобразован в углеводород с помощью синтеза Фишера-Тропша. Затем корабли могут использовать этот углеводород вместо заранее заготовленного топлива, которое, как мы знаем, несет в себе множество рисков.
Топливо, которое в настоящее время используется для питания тысяч судов, ежедневно пересекающих моря и океаны, сильно загрязняет окружающую среду. Переработка CO2 в химические вещества и топливо с добавленной стоимостью может значительно сократить выбросы парниковых газов в долгосрочной перспективе.
Однако есть несколько проблем, которые необходимо решить, прежде чем мы перейдем к более экологичным морским маршрутам. Во-первых, концентрация углекислого газа в морской воде составляет около 100 миллиграммов на литр. Это не так уж и много. Для сравнения, чтобы обеспечить энергией круизный лайнер в течение недели, необходимо переработать около 45 миллионов кубометров воды. И чем больше воды вы перерабатываете, тем больше морских обитателей вы удаляете из пищевой цепи, что может привести к катастрофическим долгосрочным результатам. Во-вторых, в конце дня вы все равно выбрасываете углерод в воздух, даже если это углерод на основе воды.
Новые комментарии: