Від електричних літаків до квантових датчиків, які можуть «бачити» за поворотами, ці нові технології містять величезний потенціал для соціального та економічного прогресу в майбутньому.
Ці технології мають перевершити поточні можливості та, як очікується, справлять глибокий вплив протягом наступних трьох-п’яти років. Вони також мають бути достатньо інноваційними, тобто ще не широко впроваджені, але мають потенціал незабаром досягти проривних досягнень.
Ці технології будуть ключовими рушійними силами економічного зростання та добробуту суспільства. Ці інновації включають сонячні хімічні процеси, зелений водень, віртуальних пацієнтів, цифрову медицину, безболісні ін’єкційні мікроголки, просторове обчислення, електричну авіацію, синтез повного генома, цемент з низьким вмістом вуглецю та квантове зондування.
Сфера медицини: відкриття нових дверей
Коли мова заходить про сферу медицини, нові технології змушують нас з нетерпінням дивитися в майбутнє медицини. Наприклад: технологія Microneedle може забезпечити безболісні ін’єкції та забір крові. Ці крихітні голки не перевищують товщину аркуша паперу та ширину волосини, але можуть допомогти нам зробити безболісні ін’єкції та взяття крові. Мікроголки можуть проникати в шкіру, не торкаючись нервових закінчень, приєднуватися до шприців або пластирів і навіть змішуватися в кремах. Відтоді люди можуть завершувати забір крові вдома, не виходячи з дому, а потім зразки крові можна відправляти в лабораторію або аналізувати на місці. Крім того, технологія мікроголок також може заощадити витрати на обладнання та робочу силу, спрощуючи отримання медичних послуг людям у районах з недостатнім медичним обслуговуванням.
Деякі віртуальні пацієнти замінюють реальні клінічні дослідження. Якщо мета замінити реальних людей віртуальними людьми, щоб зробити клінічні випробування швидшими та безпечнішими, звучить просто, науковий принцип, що стоїть за цим, аж ніяк не простий: дані, отримані із зображень органів людини з високою роздільною здатністю, вводяться в складну математичну модель, яка контролює механізм функціонування органу, а потім комп’ютерний алгоритм аналізує рівняння, щоб створити віртуальний орган, який поводиться як справжній орган. Цей віртуальний орган або система тіла може замінити реальних людей у початковій оцінці ліків і лікування, роблячи процес оцінки швидшим, безпечнішим і дешевшим.
Цифрова медицина може не скоро замінити лікарів, але додатки для моніторингу стану або керування терапією можуть підвищити рівень їхнього обслуговування та підтримати пацієнтів з обмеженим доступом до медичних послуг. Багато розумних годинників уже можуть визначити, чи нерегулярний серцевий ритм власника, і вчені вивчають подібні інструменти, які можуть допомогти пацієнтам з розладами дихання, депресією, хворобою Альцгеймера та іншими станами. Таблетки, що містять сенсори, також знаходяться в стадії розробки. Ці таблетки надсилають дані додаткам, щоб допомогти визначити температуру тіла, шлункову кровотечу та ракову ДНК.
Технологія загальногеномного синтезу може змінити клітинну інженерію. Удосконалення технології, необхідної для розробки генних послідовностей, дозволило друкувати все більше генетичного матеріалу та ширше змінювати геном. Це може дати людям глибше розуміння того, як поширюється вірус, або допомогти у створенні вакцин та інших методів лікування. У майбутньому це може сприяти екологічному виробництву хімікатів, палива або будівельних матеріалів з біомаси чи відпрацьованого газу. Це навіть дозволяє вченим створювати рослини, стійкі до патогенів, або дозволяє нам писати наші геноми. Це відкрило нові двері для лікування генетичних захворювань.
Сфера захисту навколишнього середовища: Зменшення викидів викликає занепокоєння
Серед першої десятки технологій, що розвиваються, чотири стосуються сфери захисту навколишнього середовища, і ці чотири технології пов’язані зі скороченням викидів вуглецю. Наприклад: сонячна хімічна технологія може перетворити вуглекислий газ на відходи та перетворити їх на скарб. Викопне паливо потрібне для виробництва багатьох хімічних речовин, але очікується, що новий метод зменшить викиди викопного палива за допомогою сонячного світла для перетворення відпрацьованого вуглекислого газу на корисні хімічні речовини. В останні роки дослідники розробили фотокаталізатори, які можуть розірвати стійкий подвійний зв’язок між вуглецем і киснем у вуглекислому газі. Це означає, що ми зробили перший ключовий крок у напрямку створення «сонячного» нафтопереробного заводу. Нафтопереробний завод може виробляти корисні сполуки з вихлопних газів, у тому числі молекули «платформи», які можна використовувати як сировину для синтезу різних продуктів (таких як ліки, миючі засоби, добрива та текстиль).
У сфері захисту навколишнього середовища скорочення викидів привернуло увагу, особливо в галузі кранів, електричні крани та інтелектуальне підйомне обладнання поступово стали важливим напрямком скорочення викидів вуглецю. У порівнянні з традиційним дизельним або паливним обладнанням електричні крани можуть значно зменшити викиди парникових газів і мають нижчий рівень шуму, що відповідає вимогам захисту навколишнього середовища. Наприклад, в останні роки багато мостові крани і козлові крани почали приймати системи електричного приводу. Це обладнання не тільки має значні переваги щодо підвищення ефективності роботи, але й може допомогти будівельним майданчикам зменшити вплив на навколишнє середовище. Крім того, система рекуперації енергії та інтелектуальна технологія керування електричним краном можуть динамічно регулювати вихідну потужність відповідно до вимог навантаження, тим самим додатково зменшуючи споживання енергії та викиди вуглецю.
Крім того, електроавіація декарбонізує авіасполучення. Електрична тяга дозволить повітряним подорожам зменшити викиди вуглекислого газу, значно знизити витрати на паливо та зменшити шум. Від Airbus до NASA багато організацій вивчають технології в цій галузі. Незважаючи на те, що міжміські електричні рейси ще далеко, і існують фінансові та нормативні перешкоди, у цій галузі все ще багато інвестицій. Зараз розробляється близько 170 проектів електричних літаків, в основному для приватних, корпоративних і приміських подорожей.
Є також низьковуглецевий цемент, який може допомогти людям впоратися зі зміною клімату. Сьогодні у світі виробляється близько 4 мільярдів тонн цементу щороку, а викиди від спалювання викопного палива в цьому процесі складають близько 8% світових викидів вуглекислого газу. З прискоренням урбанізації в найближчі 30 років це число зросте до 5 мільярдів тонн. Дослідники та стартапи вивчають методи з низьким вмістом вуглецю, зокрема коригування балансу інгредієнтів, що використовуються у виробництві цементу, впровадження технологій уловлювання та зберігання вуглецю для усунення викидів і видалення всього цементу з бетону.
Звичайно, технологія зеленого водню також привернула велику увагу. У майбутньому ця технологія може заповнити величезну прогалину у відновлюваній енергетиці. Коли водень спалюється, єдиним побічним продуктом є вода, а коли водень виробляється шляхом електролізу з відновлюваних джерел енергії, водень стає «зеленим» і чистим. Раніше цього року було передбачено, що до 2050 року потенційний розмір ринку промисловості «зеленої» водневої енергетики може становити близько 12 трильйонів доларів США. чому Він може відігравати ключову роль у енергетичному переході, допомагаючи зменшити вміст вуглецю в таких секторах, як транспорт і виробництво, які важко електрифікувати через потребу у паливі з високою енергією.
Сфера просторових обчислень і квантового зондування: піонерські нові способи використання
Серед першої десятки нових технологій ще дві стосуються областей просторових обчислень і квантового зондування. Нові технології відкриють нові способи використання майбутнього життя людей. Наприклад: технологія просторових обчислень, відома як «велика подія» наступного покоління. Просторові обчислення — це наступний крок у фізичному та цифровому світі, який об’єднує програми віртуальної реальності (VR) і доповненої реальності (AR). Подібно до віртуальної реальності та доповненої реальності, він може оцифровувати об’єкти, підключені через хмару, змушувати датчики та двигуни реагувати один на одного та створювати цифрові зображення реального світу. Тепер він додав функцію просторового відображення, що дозволяє комп’ютерному «координатору» відстежувати та контролювати рух і взаємодію об’єктів, коли люди рухаються в цифровому чи фізичному світі. Ця технологія привнесе нові напрямки розвитку взаємодії людини з комп’ютером у промисловості, медичному обслуговуванні, транспорті та вдома.
У кранобудівній галузі технологія просторових обчислень також продемонструвала великий потенціал. Наприклад, мостові крани і козлові крани можна досягти більш точного управління навантаженням і планування шляху за допомогою просторових обчислювальних технологій, що значно підвищує ефективність і безпеку роботи. За допомогою просторового відображення оператори можуть переглядати відносне положення крана та навколишнього середовища в режимі реального часу, таким чином уникаючи зіткнень і оптимізуючи операції підйому.
Існує також технологія квантового датчика, яка дозволяє автомобілям «бачити» повороти. Уявіть собі безпілотний автомобіль, який може «бачити» об’єкти за рогом, або портативний сканер, який може контролювати діяльність мозку людини. Квантовий датчик може втілити ці уяви в реальність. Квантові сенсори працюють із надзвичайно високою точністю, використовуючи квантові властивості матерії. Наприклад, різниця між електронами в різних енергетичних станах використовується як основна одиниця. Більшість із цих систем складні та дорогі, але вчені розробляють менші та доступніші пристрої, які можуть відкрити нові можливості використання.
