donmigel_62: (кот - учёный)
Человечество — новый сезон: *каким будет 2014 год в науке и технологиях*

Человечество — новый сезон: каким будет 2014 год в науке и технологиях

Закон Мура, неофициальный гимн технократической цивилизации, подразумевает, что вычислительные мощности удваиваются каждые 24 месяца. К концу 2013 закон забуксовал — вице-президент Intel Уильям Холт заявил, что впервые в истории производства кремниевых транзисторов компания не попала в тренд. Значит ли это, что предел будущего достигнут? Нет, на пороге нового года испарения постиндустриальной цивилизации кристаллизуются в очертания нового мира: квантовые компьютеры, суборбитальные полеты, виртуальная реальность, трикодеры, напечатанные органы, антивещество и нейронные карты — 2014 год в технологиях и науке в этом обзоре.



Последний рубеж

Virgin Galactic, SpaceX и изучение комет

В 2014 человечество еще на один шаг приблизится к тому, чтобы стать по-настоящему межпланетарным видом. Благодаря Ричарду Брэнсону и Virgin Galactic каждый, кто готов потратить 250 тысяч долларов, сможет совершить космическое путешествие на корабле SpaceShipTwo. 10 января компания удачно завершила третий сверхзвуковой тест и обещает открыть первую постоянную линию суборбитальных полетов уже в этом году. Теперь, чтобы заглянуть в лицо солнечной системе не обязательно становиться космонавтом — достаточно денег, хорошего здоровья и терпения на очередь в 400 человек.

Более серьезные задачи в этом году стоят перед Элоном Маском. Его компания SpaceX продолжит испытания многоразовой системы вертикального взлета Grasshopper и ракеты-гиганта Falcon Heavy, которая должна доставить тонны полезного груза в предполагаемой экспедиции на Марс. Но главные события отрасли произойдут все еще на базе государственных инициатив. Космический аппарат «Розетта», запущенный Европейским космическим агентством 9 лет назад, достигнет кометы Чурюмова-Герасименко, впервые в истории возьмет пробу с небесного тела подобного типа и добавит в копилку наших представлений о Вселенной новые знания. Индийский зонд «Мангальян» и спутник НАСА MAVEN синхронно достигнут орбиты красной планеты в сентябре 2014. Также в течение года американский марсоход Curiosuty и китайский луноход Чанъэ-3 продолжат радовать землян фотографиями и научными открытиями с рубежей осваиваемого мира.

Цифровая медицина

Трикодер и приложение по рецепту

Человечество все меньше желает умирать и все больше думает о бессмертии. На фундаментальном уровне науку долголетия будут поддерживать созданная Google компания Calico и организация Breakthrough Prize. Но пока бесконечная жизнь остается коллективным помешательством технологической элиты Кремниевой долины, в медицине совершается карманная революция. Квест по созданию трикодера — фантастического устройства подручной диагностики — приближается ко второму акту. Прибор Scanadu Scout поступит в продажу в первом полугодии и позволит измерять температуру тела, уровень кислорода в крови, электрическую активность сердца, частоту сердечных сокращений, пульс и вариабельность сердечного ритма. Рука об руку с миниатюрным терапевтом на рынок выходит первое приложение, выписываемое по рецепту, — BlueStar. Программа должна помогать больным сахарным диабетом 2-го типа соблюдать необходимый режим и контролировать состояние здоровья. Кроме мобильных решений, интересные результаты ожидают индустрию на ниве исследования стволовых клеток, лечения рака и окончательного лекарства от СПИДа.

Роботы вместо людей

Массовые увольнения, экзоскелеты и Олимпийские игры

Слово «робот» появилось в международном словаре 93 года назад, но до сих пор обладает фантастической коннотацией. Современные роботы — это пока индустриальные гиганты, неуклюжие пылесосы, бесполезные игрушки и недостижимые объекты желания вроде «Робокопа», ремейк которого выходит на экраны в 2014. Пока робототехника медленно продвигается к стандартам, придуманным классиками научной фантастики в середине ХХ века, крупнейший в мире производитель электроники компания Foxxcon приступает к осуществлению плана заменить миллион рабочих машинами. И хотя решение массовой автоматизации смердит дыханием антиутопии, оно фиксирует очевидную тенденцию человеческой современности — эволюцию от механического труда к творческому. Намного более гуманное событие состоится на чемпионате мира по футболу в Бразилии, где первый удар по мячу сделает подросток с травмой спинного мозга. Это произойдет благодаря разработанному нейробиологом Мигелем Николесисем экзоскелету, который в будущем даст возможность людям с парализованными конечностями вести привычный образ жизни.

Чтобы закрепить успех, к концу 2014 года пройдет финал так называемых «Олимпийских игр для роботов» под присмотром американского военного агентства DARPA. За 2 миллиона долларов будут бороться команды робототехников со всего мира. Соревнования включают в себя совсем непритязательные виды — открыть дверь или подняться по ступенькам и не упасть — и больше похожи на дисциплины «специальной Олимпиады». За неуклюжими роботами можно будет наблюдать онлайн и радоваться, что эволюция — это не скоростной лифт, а длинная лестница.

Пятна Вселенной

Изучение антивещества и нейтрино

Несмотря на то, что Большой адронный коллайдер закрыт на профилактику до 2015, в этом году один из самых больших экспериментов в физике продолжится именно в ЦЕРН и будет связан с изучением антивещества — вещества, состоящего из античастиц. На базе вакуумной ловушки ALPHA пройдут исследования гравитационного взаимодействия антиводорода, чтобы ответить на вопрос — «падает» ли антивещество вниз. Также интересные результаты ожидают физиков после интерпретации данных магнитного альфа-спектрометра, установленного на МКС, и исследований в иллинойском Фермилабе, касающихся изучения нейтрино.

Реальность виртуального

Выход Oculus Rift

Сны о виртуальных мирах мучают человечество уже более полувека и в 2014 станут совсем осязаемыми. В первую очередь это произойдет благодаря Oculus Rift — шлему виртуальной реальности, поступающему в массовую продажу в конце этого года по доступной цене в 499 долларов. Более того, его создатели прототипировали следующее поколение устройства — Crystal Cove, а, учитывая, что в прошлом году к компании Oculus VR присоединился главный архитектор виртуального 90-х Джон Кармак, будущее цифровых фантазмов выглядит достаточно обнадеживающим. Софт для шлема уже включает в себя десятки различных проектов: игры, кино, образовательные программы, эротику, и в новом году количество увлекательных разработок только увеличится.

Кроме Oculus освоение виртуальных пространств всерьез занимаются Sony и Microsoft, но копирование идей не так интересно, как создание новых. Так, приятным бонусом к шлему станет распространение на рынке интерфейсов обратной связи с цифровой действительностью вроде дорожки Virtuix Omni, контроллера Razer Hydra и костюма PrioVR.

Квантовый мир

Квантовый компьютер и год Ватсона

Разработка квантового компьютера — крестовый поход современных инженеров. В 2013 году закон Мура оступился, по крайней мере об этом говорили в Intel, и теперь вся надежда на бесконечный рост производственных мощностей человечества лежит в сфере квантовых вычислений. В 2013 году сущность квантового компьютера стала еще объемнее: прошли первые удачные опыты квантовой телепортации на компьютерном чипе, а на рынке появилась вторая коммерческая машина D-Wave Two (https://en.wikipedia.org/wiki/D-Wave_Two), которая поразила своей скоростью и была срочно куплена в лаборатории Google и NASA. Велика вероятность, что в 2014 Закон Мура будет работать уже на кванты.

Поп-звезда среди вычислительных машин, суперкомпьютер Watson, собранный в лабораториях IBM и выигравший три года назад телешоу Jeopardy!, в этом году наконец-то займется серьезным делом. Искусственный интеллект машины адаптировался к медицине и теперь ставит диагноз рака легких на 40% удачнее врачей из костей и мяса. В 2014 ему предстоит превратиться в облачный сервис и решать задачи консалтинговых компаний, IT-фирм и издательского бизнеса. Новаторские инструменты Watson Discovery Advisor, Watson Analytics и Watson Explorer уже совсем скоро будут доступны к использованию и выведут роль суперкомпьютеров в современном обществе на принципиально другой уровень.

Проблемы безопасности данных, всколыхнувшие общественное сознание в 2013 благодаря разоблачениям Сноудена и бессовестной деятельности АНБ, останутся в центре внимания и в 2014 году. Известно, что АНБ, неозабоченная проблемами приватности, трудится над созданием квантового компьютера, способного обнулить все существующие алгоритмы шифрования. И хотя они довольно далеки от выполнения поставленной задачи, беспокоиться надо уже сейчас. Можно предположить, что и так переполошившееся криптографическое сообщество в 2014 будет работать над контррешением с удвоенной силой.

3D-алхимия

Принтеры и патенты

В 2014 году истекают сроки основных патентов, которые сдерживают лавинообразное развитие отрасли 3D-печати. В феврале исключительные права на использование технологии выборочного лазерного спекания превратятся в тыкву, и мир наводнят дешевые 3D-принтеры, в чьих силах производить изделия более сложной формы. Пока цена на оборудование цифрового ремесленничества будет падать до 200 долларов, количество объектов, доступных для печати, будет расти: еда, внутренние органы, здания. Осталось дождаться, когда научатся печатать настоящих людей или революционные идеи.

Глубокие сети

Интернет вещей, Google Glass и год реакции

В 2014 году интернета станет еще больше — из привычных браузеров он будет все активнее перемещаться в реальный мир. По результатам главной технологической выставки года CES, состоявшейся в январе, понятно, что сети поглотят буквально все: одежду, бытовые приборы и, в перспективе, человеческое тело. Количество представленных на выставке браслетов-треккеров говорит о том, что рынок сбора личной информации как минимум умножится в 10 раз и будет развиваться по экспоненте. Вкупе с такими сервисами, как IFTTT, можно надеяться на появление совсем неожиданных решений для комфортной цифровой жизни.

В начале года Google успела купить компанию Nest Labs — создателя подключенных к сети бытовых приборов. Вместе с деятельностью таких гигантов, как LG, Phillips и Samsung это означает, что в 2014 составные части «умного» дома выйдут из раздела передовых технологий в потребительский мейнстрим. Также в открытую продажу поступит Google Glass, добавив к повседневности концепцию дополненной реальности. Смогут ли очки стать по-настоящему рабочим инструментом до того как пройдут необходимый путь миниатюризации — пока непонятно, но очевидно, что в этом году встреча с людьми, разговаривающими со своей оправой, будет уже неизбежной.

В противоход расширению сетевого пространства в 2014 усилится контроль за интернетом. В России под предлогом борьбы с террористической деятельностью Дума планирует ограничение онлайн-свободы, в частности анонимных электронных платежей. В США на законодательном уровне похоронили принципы сетевого нейтралитета, что позволит крупным провайдерам отдавать предпочтения в скорости определенным сервисам за счет других. Контрреформы интернет-законодательства уже прошли на Украине и ожидаются в Турции. У неприятных тенденций есть и обратная, приятная, сторона — форсирование развития инфраструктуры параллельного интернета и популяризация инструментов анонимизации вроде Tor.

Гены и массы

Потребительская генетика и ребенок от трех родителей

Прошлый год закончился для потребительской генетики и главного игрока в этой сфере — 23andme — встречей с правительственным регулятором и временным ограничением на предоставление медицинских услуг. Пока рынок генотипирования находится под политическим давлением, в недрах компании Illumina изобрели секвенсор нового поколения HiSeq X Ten, который берет принципиальную для индустрии высоту — возможность полной расшифровки генома за 1000 долларов. Аппараты поступят в продажу в середине года, поэтому убежать от повального внедрения технологии в медицину уже будет некуда, а учить основы генетики придется каждому, кто озабочен собственным здоровьем.

В 2014 в Великобритании, возможно, официально появится первый в мире ребенок, у которого будет три родителя. В этом году пройдут парламентские слушания, где обсудят возможность легализации метода искусственного оплодотворения при смешивании генов трех человек, если существует серьезная опасность передачи митохондриальных заболеваний. Подобные процедуры запрещены в США и Китае, но в марте 2013 года британские чиновники от медицины уже высказали более чем терпимое отношение к методу.

Формула Е

Автоуправление, Tesla и чемпионат электрокаров

Автомобили без водителей — это будущее, которое в 2014 году приобретет статус неизбежного. Совместными усилиям вездесущих Google, Volvo, Toyota, Nissan, Ford, BMW и Mercedes-Benz водительские права превратятся в такой же пережиток прошлого как кареты или счеты. Компании продолжат исследования, начатые несколько лет назад, но в этом году — уже в более крупном составе и масштабе, обещая рабочие модели автоматизации к началу 2020-ых.

Не менее важные по значению для автомира события произойдут в индустрии электромобилей. К концу года Tesla запустит линию по сборке дешевого, относительно первой модели компании, кроссовера, а популяризацией идеи машины, отказавшейся от бензина, займется чемпионат FIA Формула-Е. Два десятка спортсменов проведут гонки на электрокарах в 10 городах, чтобы доказать спасительную для планеты и достаточную для быстрой езды силу электричества. Заявленные машины смогут разгоняться до 100 километров в час в течение трех секунд и развивать скорость до 220 километров в час.

Экономика цифр

Биткоины и криптовалюта

Прошлый год стал решающим для мира криптовалют: курс биткоина превысил отметку 1000 долларов, а сама концепция цифровых денег добилась невероятного внимания со стороны бизнеса, СМИ и государства. В 2014 году будет важно закрепить достигнутый успех. Первые две недели пестрят хорошими новостями. Великобритания вслед за Сингапуром и Германией собирается дать биткоинам статус частной валюты. Крупнейший американский онлайн-ритейлер Overstock и большая игровая компания Zynga начали принимать биктоины к оплате. В будущем валюты заинтересованы PayPal, Facebook и Ebay, а журнал Businessweek посвятил феномену место на первой обложке. В 2014 году станут ясны различные стратегии государственного отношения к криптовалютам: от полного отрицания, например, возможного в России, до негласной легализации где-нибудь в отчаянных экономических зонах. Безотносительно к мнению бюрократических структур, свободный рынок будет оказывать все большую поддержку идее децентрализации экономической системы, заложенной в самой его природе, что повлияет на рост популярности не только биткоинов, но и его модификаций: лайткоинов, пиркоинов и других альтернативных криптовалют.

Поиски мозга

Human Brain Project, Brain map и новые гаджеты

В 2014 году приступят к работе главные проекты по нейробиологии: Human Brain Project, получивший 1 миллиард евро на создание полной симуляции мозга на суперкомпьютерах, и Brain Initiative с надеждами на детализированную карту мозга. И хотя настоящие результаты по обоим направлениям ожидаются лишь в конце десятилетия, побочные продукты их работы могут появиться уже в ближайшие 12 месяцев. Весь прошлый год нейробиология преподносила миру весьма неожиданные исследования и зарекомендовала себя как одна из самых активно развивающихся научных дисциплин. И хотя интерпретации опытов чаще похожи на спекуляции, чем больше мы узнаем о том, как работает наша нервная система, тем интереснее смотреть на человека как на биологический вид. Возможно, в 2014 году еще больше поп-нейробиологии материализуется в форме игровых гаджетов или мобильных приложений.

donmigel_62: (кот - учёный)

Физики ЦЕРНа впервые получили удобные для изучения атомы антиматерии


Физики ЦЕРНа разработали и успешно проверили новую методику получения простейших атомов антиматерии, которая позволяет «выращивать» их в достаточном количестве и «качестве» для полноценного изучения физических свойств, и опубликовали ее в статье в журнале Nature Communications.

Ученые исследуют атомы антиводорода и сравнивают их поведение с атомами водорода, пытаясь понять, куда пропала львиная доля «злого близнеца» материи.


Физики ЦЕРНА на протяжении десятилетий работают над этой проблемой, и большие надежды в этом отношение возлагаются на проект **ASACUSA*, в рамках которого ученые ищут новые способы получения антиматерии.

Наофуми Курода из университета Токио (Япония) и его коллеги использовали наработки ASACUSA для получения антипротонов, свойства которых «доступны» для изучения.

Как отмечают авторы статьи, антиматерию крайне сложно изучать из-за ее сверхмалого срока жизни и того, в каких обстоятельствах рождаются ее атомы. По этой причине большинство методик получения антиводорода малопригодны для изучения многих их физических свойств, таких как «расщепление» уровней энергии и спектра, вызванные взаимодействием антипротона и позитрона.

Физики решили эту проблему, научившись «выращивать» атомы антиводорода, энергия и скорость движения которых были относительно низкими. В этом им помог набор из замедлителей и специальных магнитных ловушек, замедлявший антипротоны и позитроны, поступавшие из ускорителя, и позволявший им объединиться в антиводород.

990496317.jpg

Рис. 1. Одна из магнитных ловушек, внутри которой зарождаются атомы антиводорода.

Данные ловушки были устроены таким образом, что формирующиеся анти-атомы самостоятельно покидали их пределы и попадали в точку, где сила магнитного поля была минимальной. Подобный трюк позволил получить достаточно антиводорода для наблюдений за «расщеплением» уровней энергии, что они планируют сделать в ближайшее время.

donmigel_62: (кот - учёный)

Пять самых насущных проблем физики.

Вопросы без ответа, которые, по собственному признанию физиков, лишают их сна.

Журнал Symmetry Magazine (издаваемый двумя американскими физическими лабораториями с государственным финансированием) попросил специалистов по физике элементарных частиц назвать вопросы, на которые они больше всего хотели бы получить ответы. Вот что из этого получилось.
Иллюстрация smokeybacon.

Каким будет конец Вселенной?

Поэт Роберт Фрост однажды поинтересовался, во льду или в пламени погибнет мир, и физики до сих пор не могут ответить на этот вопрос. Стив Уимпенни из Калифорнийского университета в Риверсайде замечает, что разгадка во многом зависит от тёмной энергии, которая остаётся неизвестным членом уравнения. Тёмная энергия ответственна за ускоряющееся расширение Вселенной, но ее происхождение — тайна, покрытая мраком. Если тёмная энергия постоянна в течение долгого времени, нас, вероятно, ждёт «большое замораживание»: Вселенная продолжит расширяться всё быстрее, и в конечном счёте галактики настолько удалятся друг от друга, что нынешняя пустота космоса покажется детской забавой. Если тёмная энергия возрастает, расширение станет настолько быстрым, что увеличится пространство не только между галактиками, но и между звёздами, то есть сами галактики будут разорваны; этот вариант называется «большим разрывом». Ещё один сценарий состоит в том, что тёмная энергия уменьшится и уже не сможет противодействовать силе тяжести, что заставит Вселенную свернуться («большое сжатие»). Ну а суть в том, что, как бы ни разворачивались события, мы обречены. До этого ещё, впрочем, миллиарды или даже триллионы лет — достаточно, чтобы разобраться в том, как же всё-таки погибнет Вселенная.

Бозон Хиггса не имеет абсолютно никакого смысла. Почему же он существует?


Этот вопрос предложен Ричардом Руисом из Питсбургского университета. За шуточной формой стоит реальная нехватка понимания природы частицы, обнаруженной в прошлом году на Большом адронном коллайдере. Бозон Хиггса объясняет, как все остальные частицы приобретают массу, но в то же время поднимает множество новых вопросов. Например, почему бозон Хиггса взаимодействует со всеми частицами по-разному? Так, t-кварк взаимодействует с ним сильнее, чем электрон, из-за чего масса первого намного выше, чем у второго. «Это единственный пример "неуниверсальной" силы в Стандартной модели», — подчёркивает г-н Руис. Кроме того, бозон Хиггса — первая элементарная частица с нулевым спином. «Перед нами совершенно новая область физики элементарных частиц, — говорит учёный. — Мы понятия не имеем, какова её природа».

Почему Вселенная сбалансирована таким образом, что жизнь может существовать?

Если бы законы, по которым формировалась наша Вселенная были хоть немного другими, то нас просто не было бы. В этом высказывании есть доля истины. Действительно, галактики, звёзды, планеты, люди возможны только во Вселенной, которая первое время расширялась со строго определённой скоростью. За расширение отвечает центробежное давление тёмной энергии, которое противостоит направленной внутрь силе тяготения, определяемой массой Вселенной, основную долю коей составляет нечто невидимое, названное тёмной материей. Если бы соотношение этих сил было иным (если бы толчок тёмной энергии вскоре после рождения Вселенной оказался чуть более сильным) — пространство расширялось бы слишком быстро, и ни галактики, ни звёзды просто не смогли бы образоваться. Если бы тёмная энергия давила чуть слабее, Вселенная вновь свернулась бы. Так почему же, спрашивает Эрик Рамберг из Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми, они настолько хорошо уравновешены, что возникла та Вселенная, в которой мы живём? «Нам неизвестна фундаментальная причина этого баланса, — подчёркивает специалист. — Нет сомнений, что количество тёмной энергии во Вселенной — наиболее точно настроенный показатель во всей физике».

Откуда берутся астрофизические нейтрино?

Теория предсказывает, что чрезвычайно высокоэнергетические нейтрино порождаются столкновениями быстрых заряженных частиц (космических лучей) с частицами света (фотонами) в космическом микроволновом фоновом излучении, которым пронизана вся Вселенная. Но что приводит этот процесс в движение и как космические лучи ускоряются — неизвестно. Ведущая гипотеза, у которой нет никаких доказательств, состоит в том, что начало космическим лучам даёт вещество, попадающее в голодные сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик. Возможно, получившиеся в результате нейтрино летят настолько быстро, что у каждой крошки столько же энергии, сколько в бейсбольном мяче, хотя в последнем миллиарды миллиардов атомов. «Мы ничего не знаем об их природе, — говорит Абигейл Вирегг из Института космологической физики им. Кавли Чикагского университета, предложившая вопрос. — Вот когда узнаем, тогда и наведём справки об источниках, которые разгоняют эти частицы до чрезвычайно высоких энергий».

Почему случилось так, что Вселенная состоит из материи, а не антиматерии?

Антиматерия — та же материя: она обладает точно такими же свойствами, как вещество, из которого состоят планеты, звёзды, галактики. Отличие только одно — заряд. Согласно современным представлениям, в новорождённой Вселенной того и другого было поровну. Вскоре после Большого взрыва материя и антиматерия аннигилировали друг друга. Спрашивается, как так вышло, что некоторое количество материи всё-таки осталось? Почему именно материя добилась успеха, а антивещество проиграло «перетягивание каната»? Чтобы объяснить это неравенство, учёные усердно ищут примеры нарушения CP-инвариантности, то есть процессов, при которых частицы предпочитают распадаться с образованием материи, но не антиматерии. «Прежде всего хотелось бы понять, различаются ли нейтринные осцилляции между нейтрино и антинейтрино, — говорит поделившаяся вопросом Алисия Мэрино из Колорадского университета. — Ничего подобного до сих пор не наблюдалось, но мы надеемся на следующее поколение экспериментов».

Подготовлено по материалам Scientific American.

http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/fizika/10009764/

Profile

donmigel_62: (Default)
donmigel_62

March 2014

S M T W T F S
       1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 1819202122
23242526272829
3031     

Syndicate

RSS Atom

Style Credit

Expand Cut Tags

No cut tags