Новости Башкортостана Уфа Стерлитамак Новостной портал Башкирии Уфы Стерлитамака
Будущее десятилетие станет прорывным во многих областях науки. Мы увидим, как раскаленная плазма потечет в большом термоядерном реакторе. Первые люди сольются с компьютерами (] — «вычислитель») — устройство или система, способная выполнять заданную, чётко определённую, изменяемую последовательность операций) и разделят собственные мысли на аналоговые и цифровые. Американцы снова высадятся на Луне, а Илон Маск вышлет колонистов на Марс. Нам хочется во все это верить, пускай доля скепсиса относительно всех этих событий катастрофически высока. Рассказываем о главных событиях в науке нового десятилетия, которые изменят нашу жизнь.
Ядерный реактор
Горящая плазма — энергия от заряженных частиц, созданная реакцией ядерного синтеза. Аналогична той, что лежит в базе существования Солнца и других звезд. Заключить этот практически долгий (по меркам человека) источник энергии в клетку — голубая мечта не 1-го поколения физиков.
В декабре 2025 года запустят в строй 1-ый по-настоящему мощный термоядерный реактор — International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Он станет серьезным «шагом в преодолении разрыва между нынешним пониманием и знаниями, необходимыми для проектирования и эксплуатации термоядерных электрических станций в качестве безопасных и устойчивых источников энергии», пишут видные специалисты в вопросах термоядерного синтеза.
ITER — это экспериментальный термоядерный реактор. Он не будет генерировать энергию, все его тепло будет рассеиваться в среде. Он будет работать импульсно, предоставит ученым уникальную возможность изучить горение плазмы, создать инструменты, необходимые для ее лучшего понимания, и подтвердить прогнозы.
Реактор сумеет генерировать 500 МВт мощности в течение более 300 секунд. Ранее мощность, которая достигалась на термоядерных установках, не превосходила 16 МВт (Joint European Torus в Великобритании). Эксперименты дадут фундаментальные ответы на вопросы, имеющие центральное значение для перспектив синтеза.
В 2010 году взял старт проект Compact Fusion Reactor (CFR). Его разрабатывают в Skunk Works — скрытой лаборатории Lockheed Martin, которая чаще работает над авиационными военными спецпроектами. В итоге должен получиться компактный термоядерный реактор, который станет приметно более дешевой альтернативой ITER.
Предполагалось, что CFR сможет поместиться в большой грузовик и будет весить около 20 тонн, но чуть позже эти предположения были скорректированы. Новые параметры примерно такие: 18 метров в длину, 7 метров в поперечнике и около 2 тыс. тонн веса.
Свое искусственное солнце в 2020 году должен запустить и Китай. Токамак HL-2M размещен в городе Лэшань, и… информации о нем в англоязычном интернете совсем немного.
Редактирование генома
В 2012 году разработка генетических ножниц CRISPR-Cas9 ворвалась на мировую сцену исследовательской медицины. Генетики научились вырезать вредные мутации из ДНК. Разработка вызвала фурор в научной среде, так как является более дешевеньким, быстрым, точным и эффективным из существующих методов редактирования генома. Данный метод подсмотрели у бактерий, которые таким образом отключают вирусы, разрезая их ДНК в подходящем месте.
Во всех заголовках СМИ под закат прошлого десятилетия прогремела эпопея китайского исследователя, который применил эти генетические ножницы к эмбрионам, чтобы сделать их невосприимчивыми к ВИЧ.
Мятежный ученый Хэ Цзянькуй
Тем не мение эта технология остается развивающейся. Редактирование генома может стать магической палочкой в лечении и профилактике заболеваний человека. Но пока опыты проводятся в большей степени на клетках и животных. Ведь если ножницы промахнутся и отрежут не личную цель, то нарушат естественную работу генома и могут потенциально привести к развитию рака. Опыты по редактированию первичных половых клеток и зародышей пока находятся под запретом во многих странах.
Мы хотим верить, что в близкое десятилетие безопасность этого метода редактирования генома человека будет совсем доказана, а в рецензируемых журналах будут опубликованы итоги тестирования технологии на людях (общественное существо, обладающее разумом и сознанием, а также субъект общественно-исторической деятельности и культуры). К примеру, Editas Medicine декларировала, что возьмется за испытания своих разработок на базе CRISPR-Cas9 для лечения редкого наследственного заболевания сетчатки — амавроза Лебера, которое приводит к полной потере зрения. В ноябре 2018 года (внесистемная единица измерения времени, которая исторически в большинстве культур означала однократный цикл смены сезонов (весна, лето, осень, зима)) компания получила разрешение на клинические тесты.
Во второй половине 2020-го могут начаться клинические испытания организации Intellia Therapeutics, которая в качестве врага выбрала амилоидоз — накапливание ненормальных белков в тканях.
Космическое око
В сфере космических полетов у нас куда больше ясности относительно прорывов. Так, есть запланированные опорные точки на 20-е годы сегодняшнего столетия.
30 марта 2021 года наконец-то должен состояться пуск многострадального космического телескопа имени Джеймса Уэбба. Устройство за 10 лет должно провести более 2 тыс. наблюдений за планетками и малыми телами внутри Солнечной системы, за экзопланетами, галактиками и иными вселенскими штуками. Предполагается, что с помощью нового телескопа астрономы сумеют рассмотреть свет первых звезд, образованных после Большого взрыва.
Аппарат сначало планировали запустить еще в 2007-м, но сроки постоянно сдвигались: изготовление оптической системы для супер телескопа оказалось крайне сложной задачей, а бюджет под это вскоре дорос практически до $10 млрд.
Колонизация Луны
Где-то в середине 2020-х годов американцы в рамках миссии «Артемида» собираются возвратиться на Луну, со временем обустроить там обитаемое поселение и создать фундамент под освоение Марса. За форсирование этого спецпроекта радеет администрация Дональда Трампа. Задачу американский президент поставил в 2019 году: посадка должна быть осуществлена в 2024-м.
В конце 2022 года произойдет пилотируемый орбитальный облет спутника Земли. Его планируют выполнить с помощью ракеты-носителя Space Launch System и корабля Orion. Первую ступень SLS уже можно было следить совсем недавно во время ее перевозки для проведения испытаний.
Успех ПО позволит начать и строительство международной окололунной станции Lunar Orbital Platform-Gateway. Она займется исследованием Луны и дальнего космоса, а в более далеком будущем станет перевалочным пунктом для астронавтов, которые полетят к Марсу. Окончательно станцию, по оптимистичным прикидкам, могут собрать к концу этого десятилетия.
Колонизация Марса
Другое вкусное местечко для человека в этой звездной системе также может испытать на себе вес его подошвы. Илон Маск больше 3-х лет назад пообещал уже в этом десятилетии доставить человека на Марс и даже основать там всеполноценную колонию, которая сможет поддерживать свое существование. Как обычно, план американца очень амбициозен и скоротечен: высадка человека на Красную планету должна состояться в 2024 году. По итогу все может растянуться по временной шкале на куда крупный промежуток.
В ноябре 2019-го Маск поделился обновленным планом по колонизации Марса, согласно которому туда придется выслать около тысячи космических кораблей Starship. За 20 лет они доставят на Красноватую планету грузы, инфраструктуру и поселенцев.
В ближайшее время компания SpaceX планирует начать тестирование галлактического корабля Starship высотой 118 метров и вместительностью до сотни человек. В текущем году он должен с туристами на борту облететь вокруг Луны. Что из этого получится, увидим совершенно скоро.
Создание квантового компьютера
В конце 2019 года Гугл заявила о достижении «квантового превосходства» — переломного момента, когда квантовый компьютер может решить задачку, которая практически не под силу классическому компьютеру. Специалисты компании говорят, что им удалось за 3 минуты и 20 секунд завершить вычисление, на которое у обычного компьютера ушло бы около 10 тыс. лет. Но система Google умеет делать только один расчет и не является универсальной.
Квантовые компьютеры для обработки данных употребляют явление квантовой суперпозиции. Если обычный компьютер оперирует значениями 0 и 1, то квантовые оперируют кубитами, которые имеют сразу значения и 0, и 1, что радикально увеличивает скорость работы. Создание первого реального квантового компьютера называют ключом к миру цифрового будущего.
Глава Гугл позирует возле квантового компьютера
Достижение Google вскоре было оспорено спецами IBM, первоначальная публикация об исследовании была удалена. Многие эксперты считают, что результаты эксперимента были преувеличены и не имели практического применения.
Тем не мение потенциал квантовых компьютеров считается едва ли не безграничным. Особенно на фоне быстродействия современных суперкомпьютеров. Квантовый компьютер сумеет щелкать зашифрованные самыми современными криптографическими алгоритмами сообщения, и в мире не остается ничего скрытого. Для того, кто первым создаст не экспериментальный, а рабочий квантовый компьютер.
Но до тех пор ученым придется решить весьма много практических задач в различных областях физики. Несмотря на все трудности, специалисты смотрят в будущее со сдержанным оптимизмом. Вице-президент IBM назвал три-пять близких лет как момент появления первых коммерческих квантовых компьютеров.
Интерфейс «мозг — компьютер»
Мыслью совместить мозг человека и компьютер последние десятилетия грезят и фантасты, и ученые. Тем не мение возможность вживить в человеческий мозг мощь современного компьютера как притягивает, так и стращает. В первую очередь интерфейсы «мозг — компьютер» пригодились бы людям, которые по тем или другим причинам частично ограничены в передвижениях.
Илон Маск добрался и до нейроинтерфейсов. В 2016 году он основал компанию Neuralink, которая занимается многообещающими разработками в этой сфере. Прошедшим летом она показала свои выработки: гибкие, тоньше человеческого волоса «нити», по которым мозг будет обмениваться сигналами с автомашиной, нейрохирургического робота, способного аккуратно вводить эти нити в человеческий мозг (центральный отдел нервной системы животных, обычно расположенный в головном (переднем) отделе тела и представляющий собой компактное скопление нейронов и дендритов), а также чип, который умеет прочитать, очищать и усиливать сигналы мозга.
Технологию уже протестировали на крысах и мортышках. Маск упомянул, что некоторые животные были способны управлять компьютерной приложением с помощью лишь силы своего мозга, но в подробности экспериментов вдаваться не стал. Во втором квартале 2020 года после получения разрешения от регулятора компания планирует начать тестирование технологии на людях.
Как и хоть какое детище Маска в разных областях науки, Neuralink пока громче всех утверждает о себе в сфере нейроинтерфейсов. Но разработки ведутся и другими компаниями. К примеру, Second Sight в 2017 году получила одобрение на клинические тесты своего импланта, который способен обратить частичную или полную утрату зрения. Чип вживляют в кору головного мозга, он стимулирует нейроны зрительной коры и помогает клиентам увидеть хоть что-то.
Ждем громких новостей и прорывов в 2020-х годах.
