Синтетическая биология – новый инженерный подход к биологическим процессам, который уже сегодня позволяет реконструировать клетки, произведет революцию в будущем, позволив нам создавать в лабораториях вещи, не существующие в природе

«Забудьте век аппаратного и программного обеспечения. Следующие десятилетия принесут биологию в сложной форме. Биосинтез уже сегодня позволяет нам создавать в лаборатории организмы или биологические системы, которых нет в природе.

Это делается с помощью заранее определенных последовательностей ДНК, получивших название «BioBrick». С помощью синтетической биологии мы могли бы попытаться решить глобальные проблемы, такие как болезни, изменение климата и голод.

Прекрасным примером является производство продуктов питания. Можно выращивать различные белки в генно-редактируемых клетках, производя, скажем, яичные и молочные белки на так называемых «клеточных фабриках» в биореакторах.

В результате может наступить переломный момент, когда мы откажемся от использования животных в производстве продуктов питания и значительно улучшим экологию.

В синтетической биологии, конечно, немало открытых вопросов. В том числе и тех, что связаны с этичностью ее использования. Как любая технология с огромными возможностями, она может принести как благо, так и вред, и мы должны быть особенно осторожными, определяя, как и зачем она будет использоваться» – Элина Хилтунен.

Электрокары и гибриды: светлое будущее или скрытая угроза?

По прогнозам компании BloombergNEF (BNEF), к 2040 году доля электрокаров от числа проданных авто составит 58%. При этом автомобили на электротяге составят лишь треть от общего количества машин на дорогах в мире. На процесс влияет сразу несколько факторов:

• Инфраструктура. Не все страны успеют ее подготовить. К примеру, в США это сделать проще, поскольку автовладельцы обычно живут в частных домах и могут поставить автомобиль на подзарядку на ночь. Еще первые серийные модели электрокаров , выпущенные в 1990-е годы, можно было подключить к обычной американской бытовой розетке. Сегодня возможностей стало еще больше, а в создании городской сети зарядных станций заинтересованы крупные игроки — например, Tesla. В России, как и во многих других странах, условия придется создавать с нуля.
• Политика. Уже 13 стран объявили, что до 2040 года введут запрет на продажу новых автомобилей с ДВС. Остальные государства пока не готовы к таким радикальным мерам. К тому же такие решения могут нанести удар по экономике — например, переход на электрокары в Германии может оставить без работы десятки тысяч человек.
• Технологии. Батареи становятся все более энергоемкими, скорость подзарядки увеличивается, а ключевые компоненты аккумуляторов, например, литий, дешевеют с каждым годом. Развитие технологий позволит электрифицировать общественный транспорт, а также даст толчок микромобильности. Аналитики BNEF полагают, что к 2030 году именно автобусы и двухколесный транспорт, а не легковые авто, составят основную долю рынка EV. С этим согласны и другие эксперты: они считают, что нужно делать ставку на электрификацию транспорта, поскольку им пользуется больше людей, а значит, и потенциальной пользы будет больше.
• Экология. Проблема электрокаров заключается и в отсутствии исследований: пока нельзя точно оценить, как массовый переход на EV отразится на экологии. Электромобиль производит меньше выбросов, чем машина с ДВС, но потребляет электроэнергию, а для ее получения все еще применяются углеводороды. Так, эксперимент Volkswagen показал, что в Германии электрокар будет косвенно производить больше CO₂, чем современный дизельный аналог. В странах с большей долей возобновляемых источников энергии результат будет лучше, но не существенно.

Другие исследования показывают, что в среднем при производстве бензинового авто генерируются выбросы, равнозначные 5,6 т CO₂. В случае с электрокаром показатель уже составляет 8,8 т — и половина вырабатывается в процессе производства аккумуляторов. Решить проблему могут новые технологии, которые минимизируют углеродный след и позволят выпускать более долговечные батареи с использованием экологичных материалов.

Экономика инноваций

Как крупные бренды переходят на производство электромобилей

Но в регионах, в которых возобновляемые источники энергии пока не распространены, EV вряд ли получат широкое распространение в ближайшие годы. Это касается России и ряда других стран, например, Мексики, Японии и Австралии.

Результат

Внедрение СКДФ в полном объеме пока не завершено, но она уже востребована пользователями, указывают в «Росдорнии». «Мы видим большой интерес со стороны профессионального сообщества. Прежде всего, к функциям, которые позволяют в рамках единого информационного пространства обеспечить доступ к цифровым данным и обмен ими для всех участников — от чиновников и подрядных организаций до граждан, экспертного сообщества и ИТ-компаний», — рассказывают в институте.

По состоянию на 6 ноября 2020 года в СКДФ было зарегистрировано более 14 тыс. активных пользователей. Большинство из них — представители организаций-владельцев дорог. В «Росдорнии» отмечают, что количество пользователей постоянно растет.

Благодаря механизмам обратной связи система позволяет не только отследить движение средств, но и оценить эффективность их использования, указывают разработчики. «Это позволяет повысить уровень бюджетной дисциплины субъектов РФ, внедрить и расширить инструментарий общественного контроля», — подчеркивают в институте.

Биотопливо: отходы и водоросли

Этанол, FlexFuel, биодизель и биогаз, — все эти технологии уже позволяют получать эффективную альтернативу бензину, используя растительные компоненты, сельскохозяйственные отходы и даже человека. Экологичность — главное преимущество биотоплива. Растения, которые используются для получения необходимых веществ, поглощают CO₂, нейтрализуя тем самым углеродный след.

Еще один плюс биотоплива — это наличие готовой инфраструктуры. Заправиться «водорослевым дизелем» в теории можно на обычной АЗС — для этого не требуется специальное оборудование.

Но у технологии есть и существенные минусы. Для получения биотоплива нужно большое количество биомассы, а для этого требуются колоссальные земельные ресурсы. В Бразилии под поля для сахарного тростника приходится вырубать деревья в лесах Амазонки, а это большой удар по экосистеме.

Проблема заключается и в автомобилях — не каждому транспортному средству подходит такой вид топлива. Например, популярный биоэтанол E85 (смесь спирта и бензина) при сравнимых объемах приводит к большему расходу топлива, чем чистый бензин.

Зеленая экономика

Энергия из спирта и навоза: преимущества и недостатки биотоплива

Популярность биотоплива в будущем зависит от появления новых производственных технологий. Так, в Дании тестируют автомобили на бензине с добавлением водорослей. Пока растительный компонент составляет всего 10%, но ученые надеются увеличить его долю. Водоросли, в отличие от сахарного тростника, не требуют земельных ресурсов, их не нужно удобрять и обрабатывать от вредителей, поэтому они наносят меньший вред окружающей среде. Пока использование водорослевого топлива экономически не целесообразно, но если исследователям удастся оптимизировать технологию, у нее есть шансы на успех.

SkyTran

Тель-Авив, Израиль, находится в сердце древней колыбели цивилизации. Но он совсем не устарел. Тель-Авив — это динамичный шумный город, живущий 24 часа в сутки, и проблем с дорожным движением у него полно. Вот почему у градостроителей возникла идея построить воздухо-магнитную систему транспорта. Они назвали ее SkyTran. Конечно, дизайнеры напредставляли слишком много, но по сути идея работоспособна. SkyTran будет ездить на высоте шести метров над землей. Или чуть ниже, поскольку капсулы в форме зерен будут крепиться снизу, благодаря технологии маглев (магнитная левитация).

Пассажиры смогут использовать приложение для смартфона, чтобы вызвать капсулу на ближайшую станцию. Машинки будут работать независимо и подвозить пассажиров как можно ближе к месту назначения, если позволят дорожки. По словам генерального директора SkyTran, Джерри Сандерса, поездка в SkyTran будет стоить ненамного больше, чем в автобусе, но дешевле, чем на такси. Кроме того, если будут установлены солнечные батареи, SkyTran станет полностью независимой системой.

SkyTran сможет развивать скорость до 241 км/ч, но это потом — сначала пассажиры будут привыкать к более медленным скоростям. Идея сама по себе фантастическая и восходит к комиксами 50-х годов, да и аэродинамическая форма машины тоже. Но вдруг. Будущее наступает неумолимо.

План до 2024 года

Расходы России на инфраструктуру в период до 2030 года могут превысить 90 трлн руб., подсчитали в McKinsey Global Institute. Для сравнения: доходы федерального бюджета в прошлом году составили около 20 трлн руб.

Полностью профинансировать инфраструктурное развитие только за счет государства практически невозможно. Поэтому власти активно привлекают бизнес к решению этой задачи, в том числе в рамках национальных проектов.

В конце 2018 года правительство утвердило Комплексный план модернизации и расширения магистральной инфраструктуры. Документ стал 13-м по счету и одним из самых объемных нацпроектов из всех сформированных на базе майского указа президента. Только в транспортной части его стоимость составляет 6,35 трлн руб.

Больше половины этих средств (3,26 трлн руб.) планируется получить из внебюджетных источников. Остальное профинансирует федеральная казна и регионы.

В план включен целый ряд крупных федеральных проектов, в том числе «Коммуникации между центрами экономического роста» (1,7 трлн руб.) и «Европа — Западный Китай» (655 млрд руб.). Общие задачи — развить транспортные коридоры, улучшить экономические связи между территориями, существенно повысить грузооборот.

Может ли ИИ заменить психолога

Уже сейчас вы можете рассказать многое о человеке, просто наблюдая за тем, как он разговаривает

В голосе четко ощущается усталость, возбуждение, растерянность, невнимание или печаль

Люди в процессе своей эволюции сами научились понимать признаки, указывающие на эти особенности состояния, однако нынешний бум развития компьютерных вычислений может, помимо прочего, привести к тому, что технологии, применяемые в анализе речи, могут стать еще более совершенными и, если можно так выразиться, более проницательными, чем мы.

Как это будет происходить? Например, психологические расстройства и заболевания, такие как болезнь Паркинсона, можно будет определять с помощью обычного мобильного приложения для вашего смартфона, который будет синхронизироваться с ИИ-системой в облаке. Благодаря более раннему обнаружению признаков заболеваний, у нас будет больше времени для того, чтобы разработать средства для их лечения.

На первый взгляд связь между особенностями речи и симптомами заболеваний может показаться слишком натянутой, однако экспериментальные системы, способные выполнять эту функцию, начинают появляться уже сейчас. Например, в прошлом году команда ученых из Университета Южной Калифорнии создала программу, которая способна определять вариативность нормальной речи и сравнивать ее с признаками депрессивного состояния.

Цифровой транспорт

Умный город — это, в первую очередь, информационная среда, которая собирает и оперативно обрабатывает разнородную информацию. Например, ИТС компании «Национальные телематические системы» позволяет создать полного цифрового двойника дороги, включая транспорт, который по ней движется. То есть из любой точки страны можно будет видеть, что происходит на транспортном участке. Это переводит возможности управления дорожной экосистемой на принципиально новый уровень.

В будущем эти системы станут основой для движения автономного транспорта. Поначалу беспилотники будут передвигаться по специальным полосам, что позволит отработать все технологии и ситуации в реальных условиях. Уже в 2035 году, по нашему прогнозу, на умных дорогах не останется ни одного автомобиля с водителем. Благодаря технологии V2X (Vehicle-to-Infrastructure) автомобили смогут взаимодействовать с умной дорожной инфраструктурой с помощью RSU (сокращение от Road Side Unit — компьютеризированный модуль, подключенный к скоростной магистральной сети передачи данных и оснащенный функцией высокоточного спутникового геопозиционирования). Благодаря этому машины станут передвигаться по наиболее оптимальным маршрутам и смогут избегать столкновений.

Индустрия 4.0

Как ездят беспилотники и так ли они надежны, как говорят

Развитие V2X будет происходить в несколько этапов:

• На первом этапе транспортные средства начнут общаться между собой, используя ИТС и подключенную инфраструктуру для того, чтобы обеспечить безопасное движение, особенно в опасных местах, таких как перекрестки. Водители будут получать базовую информацию о пробках, пешеходах, авариях, погодных условиях, статусах светофоров, наличии препятствий (например, машина едет на желтый, или на дорогу выпал груз).

• Второй этап развития технологий — до 2024 года — подразумевает, что автомобили начнут пользоваться данными, которые собирают другие машины через бортовую камеру (или лидар) во время движения, передавая их также через RSU. Например, автомобиль остановился перед переходом, потому что по нему идет пешеход. Другая машина пока находится за углом и не видит этого — тогда первая сигнализирует «коллеге» о ситуации. Принципиальное отличие в том, что на первом этапе эти данные собирает умная инфраструктура и обрабатывает их в интеллектуальной транспортной системе, а затем передает автомобилям конкретные инструкции и оповещения. Во втором случае машины обходятся без посредника в виде централизованной системы, и могут общаться между собой напрямую.

• На третьем этапе, который по прогнозам должен наступить к 2028 году, появится возможность коллективной автоматической координации маневров. Суть в том, что бортовые компьютеры автомобилей будут договариваться о согласовании маршрута и скорости друг с другом. Это позволит, например, скорой помощи даже не включать звуковую сигнализацию — путь будет свободным, благодаря тому, что водители (или автопилот) получат инструкцию отъехать на обочину или сменить полосу.

Сбудется этот прогноз или нет, зависит от того, насколько «умными» станут сами автомобили. Интеллект бортовых компьютеров — такой же необходимый компонент для этого, как и умная дорожная инфраструктура. Но технологии развиваются так быстро, что они вряд ли станут препятствием для беспилотного будущего. Самое сложное здесь — решить вопросы в области нормативно-правового регулирования. В России уже идет работа над изменениями законодательства. Когда все основные нормативы, правила и стандарты будут утверждены, индустрия автономного транспорта станет развиваться с большой скоростью и к 2035 году беспилотники станут такими же привычными, как, например, каршеринг или заказ такси с помощью приложения.

Подписывайтесь на Telegram-канал РБК Тренды и будьте в курсе актуальных тенденций и прогнозов о будущем технологий, эко-номики, образования и инноваций.

Американские технологии

Россияне, кому довелось прокатиться по американским дорогам, никогда не забудут степени испытанного удовольствия – качество межштатных автомагистралей вызывает бурю восторженных эмоций и положительных эпитетов.

Многие страны сегодня используют именно американские технологии сооружения скоростных магистралей. Чем же так хороши дороги в Штатах?

В свое время, правительство США подошло со всей ответственностью к необходимым дорогостоящим исследованиям в сфере дорожного строительства. Масштабные инвестиции в инженерные разработки и в организацию строительного процесса не прошли даром – сегодня у американцев лучшая в мире система межштатных магистралей, отвечающая самым высоким эксплуатационным характеристикам.

В Соединенных Штатах Америки большая часть особо значимых и значимых магистралей строится по проверенной десятилетиями строительной технологии. В строительстве используется монолитный цементобетон, что обеспечивает полотно высокой степенью прочности, долговечностью и неприхотливостью к нагрузке.

При укладке подушки для дороги (в качестве которой преимущественно используется гравий, глина и песок), каждый ее слой утрамбовывается особенно тщательным образом и обрабатывается химическими реагентами. Благодаря этому, в течение всего срока службы дороги, не изменяется коэффициент содержания воды в подушке – это не позволяет ей проседать со временем. Далее, на подушку укладывается двойной слой асфальта и только после этого начинается монтаж арматуры для бетонного полотна и, непосредственная заливка бетонной смеси.

Разумеется, такая технология строительства дорог несет в себе высокие траты – к примеру, стоимость одного километра американской автомагистрали в пересчете на российские рубли составляет порядка 270 млн. рублей. Для сравнения, в России 1 км федеральной трассы обходится в 47-48 млн. рублей. Эти цифры позволяют нам судить о разнице в качестве дорог.

Джетпак Мартина

В список журнала TIME, посвященного 50 лучшим изобретениям 2010 года, попал «первый в мире практический реактивный ранец». Для удобства будем называть его джетпак. Эти реактивные ранцы активно разрабатываются и больше не являются плодом воображения научной фантастики.

Гленн Мартин, новозеландец, работает над своим джетпаком уже более 30 лет и он почти готов к коммерческой продаже. Он работает на канальных вентиляторах и может летать до 30 минут за раз. Его максимальная скорость — чуть менее 74 км/ч, а высота полета — до 900 метров. Изначально такой джетпак разрабатывался для пожарных и аварийно-спасательных групп, однако теперь Мартин решил дать возможность опробовать его и людям.

Kolelinio

Верьте или нет, но перемещение на тарзанках вполне может стать реальностью с Kolelinio, концептом, который представил Мартин Ангелов на конференции TEDx в Салониках в 2010 году. Ангелов показал сеть проводов, пересекающих небо, с помощью которых люди с легкостью смогут передвигаться с места на место. Как отмечает дизайнер, нас возят машины, которые весят в 20 раз больше наших тел, а наши дороги слишком дороги.

С этим можно покончить, а также существенно озеленить транспортную инфраструктуру. Путешественники, использующие Kolelinio, будут закреплять себя в специальных креслах, которые будут перевозить их на проводах, оставаясь ближе к земле в пешеходных зонах и поднимаясь выше в районах с активным движением.

Есть, однако, и несколько недостатков. Kolelinio не предлагает никакой защиты от плохой погоды, не подходит людям с боязнью высоты и поднимает ряд вопросов о безопасности. Тем не менее это весьма инновационная идея и будем надеяться, что найдется кто-то, кто воплотит идею в жизнь.

Что будет завтра: прогнозы нашего возможного будущего от экспертов.

2020-е годы уже давно используются в научно-фантастических фильмах, телешоу и романах для обозначения далекого будущего. Удивительно, но мы дожили до этого времени, вступив в эпоху великих перемен.

Классический немой фильм «Метрополис», выпущенный в 1927-м, изображал 2020-е годы как далекое будущее (конечно, с роботами). Это заставило нас задуматься о наших молодых читателях, многие из которых смогут дожить до еще более футуристичных времен – например, до 2080, 2090 и даже 2100 года. Какой будет их жизнь? Много ли изменений они увидят в следующие 10-80 лет?

Чтобы выяснить это, стоит прислушаться к некоторым из ведущих футурологов мира, пытающихся спрогнозировать, что принесут ближайшие годы. Вот самые интересные из их высказываний, увлекательных и наводящих на размышления.

Автономный транспорт, «умный» город и «умный» порт

Одно из самых революционных применений искусственного интеллекта — автономные автомобили. На протяжении многих лет в разных странах ведутся эксперименты по использованию беспилотных автомобилей на улицах города. Пока еще в большинстве экспериментов для работы беспилотного транспорта требуется обязательное присутствие в салоне инженера, который сможет взять на себя управление в случае непредвиденной ситуации. Однако есть уже примеры фактической работы роботакси. В Аризоне жители и путешественники могут воспользоваться сервисами беспилотного такси от Waymo (дочернее предприятие Google), в деловом и торговом центре Пекина любой пользователь может вызвать автономное такси от компании Baidu, а в пригороде Шенженя — Auto X.

Беспилотные такси от Baidu

(Фото: Baidu)

Автономные автомобили Apollo

(Видео: Apollo Auto)

При поддержке Евросоюза в пяти городах Европы проводится тестирование автономных автобусов проекта FABULOS: пока это только отдельные маршруты и не самые крупные населенные пункты, но проект будет активно развиваться.

Автономный автобус проекта FABULOS

(Фото: New Atlas)

В мае 2021 года нижняя палата парламента Германии разрешила движение беспилотных автомобилей по дорогам общего пользования.

Автобусы-роботы FABULOS на улицах Европы

(Видео: Forum Virium Helsinki)

Аналогичные проекты реализуются в грузоперевозках и приносят хорошие экономические результаты. Например, компания-производитель беспилотных грузовиков TuSimple провела в США эксперимент по доставке товаров на маршруте чуть больше 1,5 тыс. км из Аризоны в Оклахому. Несмотря на то, что в соответствии с местными законами часть маршрута выполнялась с участием водителя-инженера, совокупное время доставки сократилось с 24 часов до 14 часов 6 минут или на 42%.

Беспилотный грузовик от TuSimple

(Фото: TuSimple)

И это не единичный пример: свои разработки в области автономных грузоперевозок ведут Aurora, Tesla, Waymo и другие компании.

Индустрия 4.0

Водитель не нужен: шесть уровней автономности машин

Трансформация инфраструктуры затрагивает не только автомобильные перевозки. Для автономного управления движением комплексной инфраструктуры порта в Роттердаме внедряется большое количество датчиков интернета вещей, которые собирают множество данных по всем показателям функционирования порта и окружающей среды (солености, высоте приливов, температуре, течениях, движении транспортных средств и перемещении контейнеров). Комплексная автоматизация создает условия для использования автономных транспортных средств и на суше при погрузке и разгрузке, и на воде.

Порт в Роттердаме

(Фото: The Agility Effect)

Суперкавитация

Кавитация

В мире морской техники ни одна идея не набирает обороты быстрее, чем суперкавитация. Этот эффект рождается, когда вокруг объекта в жидкости образуется слой пузырьков газа (представьте подводную лодку, окруженную пузырьками). Газ уменьшает трение почти в 900 раз от обычного значения, что позволяет весьма быстро перемещать объекты сквозь воду.

Само собой разумеется, что суперкавитирующая лодка была бы огромным активом любого военно-морского флота. В дополнение к высокой скорости с относительно низким расходом топлива, особая форма усложняет обнаружение с помощью гидролокатора. Такая лодка может обогнать торпеду.

Juliet Marine Systems, частная компания в Портсмуте, Нью-Гемпшир, пытается построить такую лодку. GHOST будет защищать военно-морские суда от пиратов, их атакующих. Также подобный транспорт может быть эффективным паромом, способным быстро переместить войска к берегам противника.

Кто за это отвечает?

Трансформация российских городов в Smart City предусмотрена федеральной программой «Цифровая экономика РФ».

Рыночные эксперты сходятся в том, что индекс IQ города определяется в первую очередь тем, насколько хорошо в нем умеют собирать, обобщать и анализировать различные данные, а также использовать цифровые технологии для повышения качества жизни. Вместе с тем, в категорию приоритетов всегда попадает мобильность, транспорт и безопасность движения.

Развитием и цифровизацией дорожной инфраструктуры в России занимается Министерство Транспорта, Федеральное Дорожное Агентство «Росавтодор» и другие организации в рамках национального проекта «Безопасные и качественные автомобильные дороги». В этом году разработаны и утверждены все принципы создания систем ИТС (интеллектуальная транспортная система) в городах. Что это даст?

• Повысится средняя скорость движения транспортных средств;

• сократится время задержек в пути;

• уменьшится площадь зоны повышенного износа дорожного полотна;

• снизятся объемы вредных выбросов;

• уменьшится количество ДТП;

• снизится расход топлива.

Фото: lev.studio / Shutterstock