Вид на будущее
Исследователи работают над революционными технологиями, которые радикально изменят мир и нашу повседневную жизнь.
В перспективе, когда посетитель ресторана наденет очки, чтобы прочитать меню, это не будет больше означать, что у него проблемы со зрением. Возможно, это иностранец, не знающий языка, и очки нужны ему, чтобы... перевести меню. Именно это и делает приложение Word Lens, программа, которую уже можно использовать в смартфонах, а теперь есть версия и для Google - цифровые очки Google Glass.
Очки, до сих пор бывшие в ходу лишь у эксклюзивного круга пользователей, теперь посредством мобильных телефонов завоевывают Интернет. Это приложение работает через "экран" в очках перед правым глазом, по размеру напоминающий евроцент, в очки встроена специальная камера, снимающая окружение. Достаточно звукового "приказа", и виртуальный экран демонстрирует, например, английскую версию немецкого текста. Приложение имитирует даже шрифт, в результате чего создается впечатление, будто текст изначально напечатан на английском.
Гигантская волна инноваций
Пусть подобные очки вызывают пока много скепсиса, пусть записывающие камеры рождают у людей сильные подозрения, но все же это значительный скачок в развитии сотрудничества человека и машины. Поскольку техника, которая напоминает чудеса из золотого фонда дизайнера, работающего на Star Trek, делает доступными для человека огромные сокровища знаний, хранимые Интернетом, причем с такой легкостью, какую не обеспечивали никакие технологии никогда прежде.
"Умные" информационные очки - лишь один из многих примеров радикально новых технологий, инновационных продуктов и креативных исследовательских концепций, которые кажутся не менее смелыми, чем цифровой глаз Google. Но беспилотники в качестве современных вьючных мулов, 3D-принтеры для продуктов питания, врачи-роботы - все это гораздо ближе к реальности, чем мы думаем.
Уже в 2014 г. многие суперновые технологии осуществят решающий прорыв к созданию продукта, готового к выходу на рынок, другие будут находить все более широкое применение в нашей повседневной жизни и существенно изменят ее. Как, например, уже упомянутые цифровые очки, которые в 2014 г. выйдут на рынок в гораздо больших количествах. Наряду с Google, носителями этой тенденции станут такие компании, как Brother, Recon и Vuzix. По прогнозам исследователей рынка из IHS, в 2016 г. в мире уже будет продано около 6,6 млн экземпляров. А исследователь рынка, IT компания Gartner, исходит из того, что в 2018 г. 10% американских компаний станет использовать цифровые очки в промышленных масштабах. Например, они смогут давать специалисту подробную инструкцию по осуществлению ремонтных работ.
Holodeck для архитектора
Какие новые возможности открывают инновационные технологии, видно на примере первых гаджетов Google Glass. Так, путеводитель Field Trip демонстрирует пользователю виды городских улиц с цифровой информацией об архитектурных сооружениях или памятниках. Человеку, берущему напрокат велосипед в Нью-Йорке в компании Citi Bike, очки путем обратного отсчета показывают время до конца аренды и оптимальный маршрут к пункту сдачи велосипеда.
Американский стартап Meta строит еще более смелые планы. Его цифровые очки SpaceGlasses дают возможность использовать технологию "расширенной реальности" - настоящий сплав реального и виртуального миров. Стекла очков являются прозрачными экранами, технология позволяет мгновенно измерить параметры реального окружения и включить в реальную картинку трехмерные изображения архитектурных моделей, игровых фигур, предметов мебели и даже дает возможность пользователю движением руки обрабатывать и передвигать их.
Если все это удастся воплотить в жизнь так, как нам это обещают, мы окончательно переселимся в мир Star Trek.
Экскурсия на орбиту
Туристические космические корабли сделают полеты в космос доступными. Уже в следующем году сотни людей отправятся на орбиту.
У Ричарда Брэнсона есть одна смелая мечта: британский миллиардер, предприниматель и основатель компании Virgin Galactic, занимающейся организацией космических полетов, намерен сделать космос туристическим объектом. В течение следующих нескольких лет он планирует отправить в космос 30 000 человек, притом что на сегодняшний день там побывали всего около 500 космонавтов. Космический шаттл SpaceShipTwo, разрабатываемый Брэнсоном для этого проекта, почти готов. После десяти лет подготовки на следующий год намечен первый старт.
Самый безумный космический полет всех времен начнется на расположенном посреди пустыни в штате Нью-Мексико космопорт Spaceport America, стартовом комплексе, оснащенном зданием "аэровокзала", ангаром и взлетно-посадочной полосой. Оттуда самолет-носитель поднимает шаттл на высоту 15 км, после чего тот отстыковывается, запускает ракетные двигатели и почти вертикально взмывает вверх.
С появлением первого массового шаттла начинается эра доступных полетов в космос. Наряду с Virgin Galactic над созданием туристического космического корабля работает американская компания XCOR. По оценке Федерального управления гражданской авиации США, через десять лет космический туризм превратится в сегмент рынка, оборот которого составит миллиарды долларов.
Невесомость в шаттле
Итак, экскурсия на орбиту будет выглядеть следующим образом: в течение нескольких минут корабль набирает высоту; энергия реактивной струи вжимает пассажиров в спинки кресел. Затем пилоты останавливают двигатели. На высоте более 100 км (четверть пути до Международной космической станции) шаттл летит через безвоздушное пространство. Здесь, на высоте, в 11 раз превышающей высоту полета обычных самолетов, официально "начинается" космос.
Начинается самая волнующая фаза полета: на борту больше не ощущается гравитация. Космические туристы расстегивают ремни безопасности и парят в невесомости по салону корабля. Сквозь иллюминаторы они смотрят вниз, на Землю, под ними половина Америки, а над ними - черная, полная звезд Вселенная. На протяжении шести минут туристы чувствуют себя настоящими космонавтами, словно находятся на орбитальной станции. А потом земное притяжение вновь берет верх, и через два с половиной часа после старта корабль приземляется на космодроме.
Самое эксклюзивное путешествие на свете стоит $250 000. Столько же, во сколько обходится особняк, но значительно меньше, чем космические путешествия стоили до сих пор. К примеру, за полет на МКС надо заплатить $70 млн - за каждого астронавта. Недостатка в желающих отправиться в космос нет: по словам Брэнсона, уже продано 650 билетов.
С технической точки зрения проект осуществим, девять лет назад американцы это доказали: тогда пилот Майкл Мелвин совершил на прототипе шаттла SpaceShipTwo первый частный космический полет, пролетев над американской пустыней Мохаве. Но вот сумеют ли американцы превратить подобные воздушные маневры в регулярные полеты? Это им еще предстоит доказать.
Свободная форма
Экран можно сгибать, и он при этом не ломается, и еще к тому же заряжает аккумулятор телефона.
В последние годы применяемые в дисплеях смартфонов и планшетов технологии шагнули далеко вперед. Их разрешение становилось выше, а цвета - ярче. Теперь на очереди новый рывок: дисплеи становятся гибкими. С этого года такие гиганты, как Samsung и LG, продают телефоны со слегка изогнутым экраном. Благодаря своей форме такой экран прочнее, им удобнее пользоваться. Цены телефонов - от 750 евро.
На следующем этапе производители намерены выпустить на рынок телефоны с гибким дисплеем. Их можно будет свернуть в трубку или придать им какую угодно форму. Так, канадский производитель недавно представил прототип дисплея, углы которого слегка сгибаются, когда на телефон приходит сообщение или e-mail. В общем, в скором времени смартфон или планшет сможет буквально "помахать" своему владельцу.
Однако в будущем мобильные устройства станут не только гибкими, они смогут сами вырабатывать электричество. Французская компания Sunpartner разработала для этих целей фольгу из прозрачных солнечных элементов, которая наносится на поверхность дисплея. Если телефон в течение часа полежит на солнце, то выработанной электроэнергии хватит на десятиминутный разговор.
Летающие почтальоны
До настоящего момента они были либо игрушками, либо оружием. Но в скором времени летающие роботы смогут быть полезными службам доставки и организациям по оказанию помощи развивающимся странам.
В будущем клиенту, купившему книгу в американском интернет-магазине Amazon, больше не придется долго ждать почтальона: максимум через полчаса дрон доставит заказ прямо к дверям его дома. Пока этот способ доставки является не более чем рекламным ходом - идею еще должно одобрить Федеральное агентство гражданской авиации США, прежде чем первый беспилотник поднимется в воздух, что состоится не ранее 2015 г. Однако техника для доставки товаров, которую испытывает также и немецкая почтовая служба Deutsche Post, - не пустая болтовня, а вполне реальная вещь.
Так, австралийский книжный магазин Zookal совместно с компанией Flirtey намерен уже в следующем году осуществлять доставку книг по Сиднею с помощью мини-вертолета. Предполагается, что это позволит снизить расходы на экспресс-доставку с 8,60 до 0,80 австралийских долларов. Американская компания Matternet также интенсивно работает над созданием "эскадрильи" самоуправляемых беспилотников, чтобы, к примеру, доставлять медикаменты в удаленные деревни в развивающихся странах.
Таким образом, неожиданно оказалось, что дроны, бывшие до настоящего времени только игрушками, летающими камерами или безбожно дорогой военной техникой, могут использоваться и службами доставки. Целые авиаотряды беспилотных летающих аппаратов смогут доставлять различные товары, не создавая при этом дополнительной нагрузки на дороги. Это позволит сделать онлайн-шопинг более быстрым, чем поездка в ближайший торговый центр. И в скором будущем жители даже самых отдаленных деревень, расположенных в глубине Африки, куда до сих пор не мог доехать ни один грузовик, получат возможность делать покупки в Интернете.
С технической реализацией этой идеи практически нет трудностей. Даже игрушечный беспилотник AR Drone 2.0 французского производителя Parrot оснащен GPS-навигацией, определяющей местоположение дрона с точностью до метра. Таким образом, надзорные ведомства смогут обозначить воздушные коридоры, по которым дронам будет разрешено перемещаться. К тому же техническое оснащение беспилотников находится на очень высоком уровне: в них встроены высокотехнологичные чипы, а качество обработки изображения настолько высоко, что дроны могут в полете бросать друг другу мячики, объединяться в группы и даже, словно электронные хищные птицы, подхватывать на лету различные предметы. И наконец, с помощью радаров, сенсорных датчиков и камер дроны умеют сканировать окружающее их пространство и уклоняться от препятствий. В общем, они по всем параметрам быстрее грузовиков, тормозящих на каждом светофоре и стоящих в пробках. Правда, пока нет станций перегрузки и перезарядки, где дронам будут либо менять батареи, либо перегружать груз в другие беспилотники - с заряженным аккумулятором.
"Вьючный осел" в воздухе
Необходимая для реализации этой идеи инфраструктура может быть создана в рамках конкурса Flying Donkey Challenge, который проводится в следующем году в Кении: различные команды должны будут построить беспилотные летательные аппараты, способные поднимать до 60 кг груза и самостоятельно перемещаться по заданному воздушному коридору от деревни к деревне. По мнению организатора конкурса, британца Джонатана Ледгарда, руководителя исследовательского проекта Afrotech при швейцарской Федеральной политехнической школе Лозанны (EPFL), занимающегося развитием технологий для стран Африки, сетью беспилотников смогут воспользоваться крестьяне, чтобы отправить свои овощи на ближайший рынок. По словам Ледгарда, "вьючный осел" должен учиться летать".
Времени на подготовку у команд немного: уже в 2018 г. состоится финал конкурса, в рамках которого беспилотники, соревнуясь друг с другом, должны будут пролететь вокруг горы Кения, наивысшей точки Восточной Африки, максимум за 24 часа. На 200-километровой дистанции они должны будут собирать грузы весом по 20 кг каждый и доставлять их в пункты назначения. Победитель гонки получит приз в размере $2 млн.
Внимание СМИ вселяет в Ледгарда уверенность в своем проекте. Однако британец, на протяжении многих лет бывший африканским корреспондентом журнала Economist, ни в коем случае не рассматривает проект как некий безумный конкурс на просторах саванны. "Если удастся создать транспортный беспилотник стоимостью менее $2000, то это техника будет прибыльной", - говорит он. По его оценке, в 2030 г. доставка грузов с помощью дронов достигнет такой степени надежности, добиться которой сегодня можно только с помощью управляемых пилотами самолетов.
Неломающиеся материалы на подходе
Ученые во всем мире работают над созданием самовосстанавливающихся материалов. В скором времени предметы станут вечными?
Неизбывная проблема владельцев мобильных телефонов: если смартфон падает на пол, то зачастую экрану приходит конец. Согласно опросу, проведенному среди владельцев iPhone в Англии, с подобной неприятностью сталкивался каждый четвертый из них. За счет этого процветает огромная индустрия сервисного обслуживания: ведь в мировом масштабе расходы на ремонт исчисляются в миллиардах. Но скоро об этом, вероятно, можно будет забыть.
Дело в том, что ученые во всем мире работают над созданием нового неломающегося суперматериала. Например, этим занимается Иэн Бонд из Бристольского университета: его цель - получить стекло, способное самостоятельно восстанавливаться. Для этого он добавляет в структуру стекла мельчайшие наношарики, содержащие прозрачный клей. Именно он заделывает трещины и царапины. "На сегодняшний день эта технология применяется при изготовлении стекол для военных транспортных средств", - поясняет Иэн Бонд. Но до ее использования в дисплеях смартфонов еще далеко: восстанавливать такие качества дисплеев, как реакция на прикосновения, пока по-прежнему невозможно.
Но не одно только стекло в перспективе будет способно самостоятельно восстанавливаться. Возможно, что такая способность появится вскоре у пластика и асфальта. В октябре 2013 г. испанские ученые из университета города Сан-Себастьян представили эластичный искусственный материал, который они назвали "терминатором". Если его разрезать ножом, то уже через два часа он снова будет целым. Из этого материала можно будет делать бамперы и буферы.
Похожая технология станет применяться при производстве дорожного покрытия. Так, нидерландский ученый Эрик Шланген, занимающийся исследованиями экспериментального дорожного полотна в Техническом университете города Делфта, добавляет в асфальт крошечные частицы железа. Когда их нагревают с помощью микроволнового излучения, они спаивают края трещин в асфальте, препятствуя возникновению выбоин. В идеале срок службы асфальты увеличивается вдвое, до сорока лет. На участке шоссе длиной в 400 м асфальт Шлангена уже уложен - длинные пробки из-за ремонта дорожного полотна в обозримом будущем этому отрезку дороги не грозят.
Энергия из моря
Сегодня океаны практически не играют никакой роли в выработке электроэнергии. Однако развитие новых технологий может помочь решить энергетическую проблему человечества.
Идея Джеймса Айвза, руководителя ирландского проекта OpenHydro, заключается в следующем: его турбина под названием Arcouest должна стать прототипом принципиально нового типа электростанций. Закрепленный на морском дне - там, куда не проникает солнечный свет, но скорость движения воды достигает 10 м в секунду, генератор будет вырабатывать электричество.
Совместно с французской энергетической компанией Electricite de France Айвз, используя данную технологию, намерен весной 2014 г. запустить первую в мире коммерческую подводную электростанцию. По его расчетам, четырех турбин должно хватить для обеспечения электроэнергией 2000-3000 домов.
Французско-ирландский проект является лишь одним из нескольких десятков подобных планов по использованию для выработки электричества содержащейся в морях и океанах энергии. Потенциал огромен: по данным Международного энергетического агентства, энергии водных ресурсов хватило бы для обеспечения электричеством всей планеты. При этом силы, которые намереваются использовать различные фирмы для создания электростанций, одни и те же: волны, приливы и отливы, а также разница температур на различных глубинах. Так, оборонный концерн Lockheed Martin строит в Китае первую плавучую электростанцию - подобно нефтедобывающей платформе. Проходя по системе труб, теплая вода из поверхностных слоев с помощью теплообменного устройства превращает специальную жидкость в пар, приводящий в движение турбины. Для того чтобы охладить и конденсировать пар, его пропускают по уходящим глубоко под воду трубам. Затем процесс повторяется вновь.
Не менее впечатляющим является проект уэльской компании Tidal Lagoon: в расположенном на британском побережье заливе Суонси будет построена 11-километровая плотина, образующая искусственную лагуну. Энергия приливов и отливов станет приводить в действие расположенные в плотине турбины. Строительство начнется через несколько месяцев, а с 2017 г. приливно-отливное течение будет обеспечивать электроэнергией 100 000 домов.
Запас на черный день
Когда солнце и ветер не вырабатывают электроэнергию, в дело должны вступить новые аккумуляторы.
В начале декабря, когда ураган Ксавье находился еще где-то над водами Атлантического океана, на Лейпцигской энергетической бирже цены на электроэнергию пошли вниз. Причина в том, что, по мнению энергетиков, из-за сильного ветра турбины ветряных электростанций будут вырабатывать в 3-4 раза больше электроэнергии. Поэтому они решили нивелировать такое "перепроизводство" с помощью существенного снижения цен.
Реакция трейдеров иллюстрирует главную проблему перехода на альтернативные источники энергии: чем больше электричества вырабатывают ветряные и солнечные установки, тем актуальнее становится необходимость компенсировать это изменение объема производимой электроэнергии. При этом цель должна заключаться в следующем: вместо того, чтобы понапрасну тратить излишки, их необходимо накапливать, чтобы потом использовать, когда солнце и ветер решат "отдохнуть".
В связи с этим ученые во всем мире наперебой занимаются разработкой новых, более эффективных и доступных по цене накопительных систем. Они должны будут уметь компенсировать как кратковременные колебания в экологически чистом производстве электроэнергии, так и долгосрочные вынужденные простои, когда на протяжении многих дней царит полный штиль или солнце скрыто пеленой облаков.
Потребность в мощных накопительных системах огромна. По оценке Немецкого института экономических исследований, в Германии к 2050 г. такая потребность будет достигать по меньшей мере 16 000 мегаватт, что эквивалентно мощности 16 атомных электростанций. Однако в то же время во многих регионах США появляются ветряные и солнечные электростанции, и вырабатываемая на них электроэнергия будет накапливаться в аккумуляторах. Это объясняет, почему именно в США так много крупных исследователей и ученых ринулись заниматься разработками в этой сфере.
Один из них - химик Дональд Сэдоуэй, профессор Массачусетского технологического института (MIT). Он разработал батарею, в которой электричество накапливается в недорогих жидких металлах, в то время, как сейчас в аккумуляторах используются металлы в твердом состоянии. Уже в следующем году Сэдоуэй в рамках собственного проекта Ambri намерен заняться тестированием прототипа. По его оценке, аккумуляторы размером с контейнер смогут вмещать в себя 2 мегаватт-часа электроэнергии: этого хватает для того, чтобы в течение одного дня обеспечить электричеством 70 американских домовладений.
В будущем Сэдоуэй планирует объединять аккумуляторы в секции с суммарной емкостью в несколько сот мегаватт-часов. Таким способом удастся обеспечить электричеством целые городские кварталы. Дополнительным преимуществом своей технологии ученый считает следующее: после нескольких лет интенсивной работы аккумуляторы с жидкими металлами не теряют мощности в отличие от аналогов с металлами в твердом состоянии; кроме того, цена новых аккумуляторов более низкая.
Сэдоуэю уже удалось убедить в успехе своего дела соучредителя компании Sun Microsystems Винода Хослу, легенду среди венчурных инвесторов, и основателя Microsoft Билла Гейтса. Они выделили $15 млн на создание первой установки по производству нового аккумулятора.
Хосла и Гейтс финансируют также калифорнийский проект Lightsail. Его основатели используют сжатый воздух и воду в качестве высокоэффективного аккумулятора. Если солнечные электростанции производят больше электричества, чем требуется, специальный мотор, используя избыточную энергию, нагнетает воздух в резервуар. Для того чтобы тепло, возникающее при компрессии, не пропадало без дела, в резервуар впрыскивается вода, поглощающая тепло. После этого сжатый воздух и нагретая вода отделяются друг от друга и хранятся по отдельности.
Теплый туман
Когда возникает потребность в накопленной электроэнергии, процесс запускается в обратной последовательности: сжатый воздух выходит из резервуара и приводит в действие генератор; пары разбрызгиваемой теплой жидкости ускоряют расширение воздуха. По утверждениям создателей этой установки, их изобретение позволяет из десяти накопленных киловатт-часов получить назад семь. Таким образом, система так же эффективна, как и хороший аккумулятор, только в десять раз дешевле. По прогнозам лондонского экспертного центра по исследованию рынка Navigant Research, проект ждет большое будущее. Уже в 2023 г. по всему миру будут построены установки суммарной мощностью более чем в 11 000 мегаватт.
Совершенно новый принцип аккумулирования электроэнергии предлагает американская компания Ares из калифорнийского города Санта-Барбара: для накопления электричества используется электровоз, который за счет избыточной электроэнергии поднимается на холм. Когда в электричестве возникает необходимость, локомотив съезжает с холма вниз. Энергия, возникающая при торможении, перерабатывается в электрическую и поступает в общую электросеть. Ares планирует построить в штате Невада первую в мире рельсовую накопительную установку. По предварительным оценкам, ее мощности будет хватать для обеспечения электроэнергией примерно 3 млн домовладений в течение около восьми часов.
Подписывайтесь на нас:
Еще по теме
