10 глобальних проблем, які сьогодні вирішують технології

Декодування мозку, зберігання енергії та інші питання, в яких не обійтися без нових винаходів.

1. Вуглекислий газ в атмосфері

Щоб ліквідувати парниковий ефект, людству недостатньо тільки скоротити шкідливі викиди. Потрібно ще й якимось чином позбутися від того газу, який вже знаходиться в атмосфері. Наприклад, за допомогою зв’язування вуглецю – процесу перетворення вуглекислого газу в органічні речовини.

Це неймовірно ресурсномістке завдання. Однак вчені вже пробують різні способи переробки вуглецю в корисну продукцію. Так, за допомогою каталізаторів, створених на основі нікелю та фосфору, дослідники перетворюють вуглекислий газ в різні полімерні матеріали. Відразу кілька інститутів працюють над переробкою CO2 в синтетичне паливо. Використовуючи особливі водорості, вуглець перетворюють в вуглеволокно. Також є спосіб робити з шкідливих викидів бетон: для цього використовується вапняк.

2. Зберігання енергії

Люди вчаться отримувати все більше енергії з відновлюваних джерел. Вітрогенератори і сонячні батареї стають все дешевше, однак у них є серйозний мінус: коли сідає сонце або перестає дути вітер, вони не працюють.

Це одна з причин, по якій людство поки не може відмовитися від більш стабільних джерел – вугілля і природного газу. Необхідно знайти спосіб зберігати енергію у великих масштабах. Стільки, щоб можна було всю ніч живити мегаполіс, наприклад. Сучасні батареї для цього не дуже підходять як мінімум через свою високу вартість.

На щастя, над цим питанням працюють вчені та компанії по всьому світу. Серед перспективних розробок є, наприклад, твердотільні літієві акумулятори, в основі яких знаходиться рідкий або гелевий електроліт, і батареї на основі алюмінію. Плюси цих винаходів в тому, що вони дозволяють зберігати більше енергії, але при цьому не горять, на відміну від літійонних батарей, які швидко заряджаються.

3. Грип

Пандемічний грип зустрічається рідко, але він дуже небезпечний. У 1918 році понад 50 мільйонів людей загинули через вірус H1N1, потім близько мільйона в 1957 і 1968 роках і близько 500 тисяч в 2009-му.

Вірус постійно змінюється, і старі вакцини перестають працювати. Тому одна з важливих завдань учених і винахідників – створити універсальну вакцину, яка захистить і від менш небезпечних версій вірусу, і від катастрофічних епідемій. Робота над такою вже ведеться науковці тестують кілька вакцин відразу. Одна заснована на ферритине – білку, який може збиратися в наночастинки. Інша включає в себе чотири види гемаглютиніну (однією зі складових вірусу грипу), які покликані стимулювати імунну реакцію організму.

4. Деменція

Близько третини людей старше 85 років страждають від деменції. Згодом тривалість життя стає більше, зростає і число схильних до захворювання. При цьому жодного дійсно ефективного способу боротьби з цією недугою поки не придумали.

Розвиток нейробіології, неврології і генетики допомагає нам краще зрозуміти, через що виникає хвороба Альцгеймера та інші форми деменції. Можливо, з появою більш просунутих пристроїв і технологій для вивчення мозку вчені зможуть знайти спосіб уповільнити або запобігти розвитку хвороби.

Технології допомагають полегшити життя людям з порушеннями пам’яті вже зараз. Наприклад, додаток How Do I за допомогою коротких роликів нагадує, як виконувати щоденні завдання, наприклад, ставити чайник або мити посуд. А в Великобританії вчені працюють над системами з розумних пристроїв, які зможуть автоматично стежити за станом хворих на деменцію і оповіщати рідних, якщо людина знаходиться в небезпеці.

5. Забруднення океану

Світовий океан заповнений мільярдами шматочків пластику – мікропластиком. Вони з’являються, коли речі, створені з цієї речовини, потрапляють у воду і розпадаються з часом. Мікропластик дуже небезпечні для морських мешканців, птахів і людей, вони отруюють воду і продукти, які ми з неї видобуваємо. Так, в 2018 році в Індонезії виявили мертвого кита, в шлунку якого перебувало 6 кілограмів пластику. Також дослідження показують, що 90% морських птахів споживають певну кількість пластику протягом свого життя.

Щоб продовжити жити на Землі, людству доведеться очистити океан від сміття. З нинішніми технологіями на це можуть піти сотні років, але в майбутньому напевно з’являться можливості для переробки шкідливих речовин в гігантських масштабах. Уже зараз тестуються системи у вигляді величезних автономних мереж, які дозволяють збирати пластик з відносно невеликими витратами.

6. Дефіцит прісної води

Прісна вода на Землі зустрічається набагато рідше, ніж солона. Більш того, вона нерівномірно розподілена по місцях проживання людей: наприклад, в Африці її дуже мало. Населення планети продовжує рости, і незабаром нам знадобляться енергоефективні та дешеві способи опріснення води.

Це можуть бути нові види фільтрів або електрохімічні технології. Наприклад, дослідники Колумбійського університету придумали використовувати особливий розчинник, який плаває над шаром солоної води. Вода піднімається до розчинника, той відокремлює від неї сіль, і прісна рідина через зміни щільності опускається на дно.

7. Небезпечні безпілотні автомобілі

Десятки компаній розробляють безпілотні автомобілі: Ford, Waymo, Audi, Google. Машини їздять вулицями, навчаються і тестуються, але вони ще недостатньо розвинені, щоб бути випущеними в виробництво. Штучний інтелект насилу справляється зі складними ситуаціями на дорогах, пробками і поганою видимістю.

Однак з часом безпілотники напевно стануть безпечними і перетворять сучасне місто. З’являться автономні таксі, завдяки яким люди стануть рідше користуватися особистими автомобілями. Кількість парковок і аварій на дорогах знизяться, а пробки будуть утворюватися рідше.

Інженери різних брендів працюють над поліпшенням поведінки безпілотних машин. Один із способів цього досягти – розробка V2X-протоколів, завдяки яким автомобілі зможуть повідомляти одна одну про своє місцезнаходження, а також обмінюватися даними зі світлофорами, шлагбаумами, воротами і навіть будинками.

8. Матеріалізація штучного інтелекту

Сьогодні розвинений штучний інтелект і просунута робототехніка існують практично окремо один від одного. Роботи вміють багато, навіть крутити сальто, але автономно мислити і самонавчатися їм поки не дуже вдається. Зате це чудово вміють нейромережі і програми, що запускаються на стаціонарних машинах.

Однак рано чи пізно штучний інтелект і штучне тіло з’єднаються. З’являться роботи, які вміють вільно взаємодіяти з об’єктами реального світу, прораховувати дії і їх наслідки. Це змінить індустріальний світ: роботи зможуть працювати там, де людина не виживе, їм не потрібно буде спати і їсти.

9. Непередбачуваність землетрусів

Людство навчилося передбачати урагани та інші погодні лиха за кілька днів або навіть місяців до того, як вони відбудуться. На жаль, того ж не можна сказати про землетруси. Щороку тисячі людей гинуть, отримують каліцтва або позбавляються майна через підземні поштовхи і наступи цунамі.

Розробка пристроїв, скануючих земну кору, і програм для обробки отриманих даних допоможе сповіщати про ці біди заздалегідь. Програмісти і дослідники вже працюють над нейронними мережами, які в теорії зможуть передбачати появу землетрусів. Наприклад, індонезійські вчені створили нейромережу, яка вміє передбачати виникнення повторних поштовхів після землетрусів. Поки що найкраще їй вдається передбачати поштовхи магнітудою від шести балів.

10. Декодування мозку

Незважаючи на сотні років розвитку медицини, біології та анатомії, ми до сих пір дуже мало знаємо про те, як працює людський мозок. Все наше мислення, рухова активність, пам’ять і навички записані в нейронах за допомогою певного коду. Розгадка цього коду не тільки пояснить, як саме ми мислимо, але і дозволить більш ефективно лікувати психічні розлади та неврологічні захворювання.

У цій сфері вже є багатообіцяючі розробки. Наприклад, дослідники вже навчилися розпізнавати мову за сигналами мозку. А компанія Ілона Маска Neuralink працює над системою бездротових чіпів, які будуть імплантуватися в мозок і дозволять керувати технікою силою думки.