15 ord for å forstå fremtidens verden

15 ord for å forstå fremtidens verden

Evgenia Beresneva, Andrei Konstantinov, Alyona Lesnyak, Svetlana Sokolova-Mikhailova, Grigory Tarasevich
Schrödinger's Cat No.1-2 (39-40), 2018

Vitenskapelig språk er forskjellig fra det vanlige når det gjelder overflod. Skjønnheten i en vitenskapelig journalists arbeid er at hver artikkel supplerer sitt ordforråd. Dette er ikke bare ord eller setninger. Bak hver av dem er uavhengige områder av kunnskap, gåter, gjennombrudd, prospekter. Vi gjorde dette nummeret sammen med eksperter fra Skolkovo-instituttet for vitenskap og teknologi, og takk til dem vår aktive ordbok utvidet av dusinvis eller til og med hundrevis av enheter. Vi bestemte oss for å fortelle om hovedbetingelsene i en egen artikkel – slik at du ikke ville miste kvelder ved å møte dem på etikettene, i bruksanvisningen eller produktbeskrivelsene.

Biophotonics / biophotonics

Det er grunn til nasjonal stolthet. I dag er begrepet "fotonikk" brukt av forskere over hele verden, og det ble foreslått i 1967 av sovjetisk akademiker Alexander Terenin i boken "Photonics of Dye Molecules". Han forstod under det "et sett med sammenhengende fotofysiske og fotokjemiske prosesser som oppstår under lysets absorpsjon ved materie."Nå er dette ordet ofte betegnet noe som er analogt med elektronikk, men med kvant av lys eller annen elektromagnetisk stråling i hovedrollen.

Vel, senere dukket opp biophotonics er en disiplin som studerer samspillet mellom biologiske objekter (molekyler, celler, vev, organismer) og fotoner. Den inkluderer kjemiluminescens (luminescens ved hjelp av energi av kjemiske reaksjoner), bioluminescens (absorpsjon og spredning av lys av vev, celler og biomolekyler), samt en rekke andre fotobiologiske prosesser, inkludert fotosyntese og syn.

Bruken av denne kunnskapen kan være svært variert. For eksempel er det en slik retning – optogenetikk: studien av nerveceller opphisset av lys. Eller en helt brukt teknologi – en laser skalpell, som er tryggere, mer steril og mer nøyaktig enn vanlig.

Hva er det for: målrettet medisinsk levering // diagnostikk // kirurgiske operasjoner // studie av levende systemer.

Eksempler på bruk: "Hvorfor trenger vi biophotonics? Vel, først og fremst er det vakkert …" / "Først i verden vitenskap– skjønnhetssalong "Biophotonics". Våre herrer vil farge ditt ekorn med fargestrålende lys,og deretter studere dem under mikroskopet. "

Hvilken struktur handler Skoltech om? Senter for fotonikk og kvantematerialer.

Brainmapping / Brainmapping

Metaforisk, hjernen kan bli representert i form av en veldig flinket labyrint. For å forstå hvordan vi tenker, hvorfor kognitive forstyrrelser oppstår, må du studere labyrintens struktur. Dette er forsøkt av molekylærbiologer, genetikk, fysiologer, psykologer etc. De undersøker hjernen hver med sine egne metoder, samler data om sin struktur, cellulær og biokjemisk sammensetning, generens arbeid, det elektriske potensialet i forskjellige områder, oppførselsmønstre. For å hjelpe forskere til å jobbe sammen, og som et resultat, mer produktive, bioinformatikk har tatt på hjernekartlegging – kompilere et "kart" av data på hjernen.

Det finnes flere lignende prosjekter i verden: Russisk "CoBrain-Analytics", europeisk Menneskelig hjerneprosjektamerikansk Brain, japansk Brain / MINDS.

Hva er det for: diagnose av kognitiv svekkelse og psykiske lidelser // søk etter de biologiske basene i sinnet / opprettelsen av en neuromorf supercomputer // anvendt kunstig intelligenssystemer.

Eksempler på bruk: Årets produkt – Personlig assistent Hjertehjerne. Laget på grunnlag av en menneskelig hjernekart, som slettet data om biokjemiske reaksjoner som er ansvarlige for dype følelsesmessige opplevelser. Hjelper deg med å ta de riktige forretningsavgjørelsene – det er kaldt, nøyaktig, uten unødvendige følelser. "

Hvilken struktur handler Skoltech om? Senter for systembiomedisin og bioteknologi.

Quantum Machine Learning / Kvantum maskin læring

Ideen om maskinlæring er at datamaskiner ikke bare utfører kommandoer, men også lærer å finne svar på problemer som ikke har en ferdig løsning. For eksempel kan et neuralt nettverk – en matematisk modell basert på hjerneprinsippet – ikke se forskjellen mellom en katt og en hund, men når den "lar gjennom" tusenvis av bilder av katter, lærer den å skille dem fra andre dyr.

Vi konfronteres med maskinlæring hele tiden – når vi ser kontekstuell annonsering som "gjettet" at vi ønsker å gå på kino; når vi spør søkemotoren et spørsmål og får det relevante svaret; når vi ser at de dårlige brevene gikk til spam, og de gode ble igjen i innboksen.

Det er en hypotese at i fremtidig maskinlæring vil bli enda mer effektiv takket være kvante datamaskiner,bruker kvante superposition og entanglement for å overføre og behandle data.

I slike enheter er bbit-analoger qubits, som tillater parallelle beregninger. La oss ta det såkalte reisesalget problemet – å bygge den mest lønnsomme ruten, som minst en gang passerer gjennom de angitte byene og til slutt fører til utgangspunktet. En vanlig datamaskin ville løse dette problemet ved å sortere ut alternativene en etter en, og kvantet en parallelt, derfor ville det gjøre det mye raskere.

Det er ikke en fullverdig kvantecomputer ennå, men forskere over hele verden jobber med etableringen. Kvantuminformasjonsbehandlingsalgoritmer åpner fundamentalt nye muligheter og kan overgå de mest effektive klassiske algoritmer som brukes i maskinlæring.

Hva er det for: bilde- og talegjenkjenning // modellering av komplekse fysiske prosesser // opprette nye stoffer // andre intellektuelle oppgaver.

Eksempler på bruk: "Hmm … Når du har et kvantemaskinesystem for deg foran deg, opplever du med hjernen din basert på banale nevroner et underlegenhetskompleks" (2035).Kriminelle nyhetsrapport: "Et gjeng med ukjente ranet en sveitsisk bank. Kriminellene brukte en mobilkvantumcomputer, på tre minutter gikk gjennom alle koderne fra safeen, fant den rette og bragte bort gullet. Eksperter er forundring for å forhindre en bølge av kvantes forbrytelser – en sykdom i vår tid" .

Hvilken struktur handler Skoltech om? Senter for vitenskapelige og tekniske databehandlingsteknologier for problemer med store dataregister er et internasjonalt team av forskere ledet av professor Jacob Biamonte.

Quantum Fluid Dynamics / Quantum hydrodynamikk

Dette er når klassisk hydrodynamikk (en del av fysikk som studerer bevegelsen av ideelle og virkelige væsker og gass) møter kvantemekanikk. Dette skjer i en rekke systemer: i flytende helium og kuldeatomer, halvledere og magnetiske systemer, likevektssystemer og ikke i en tilstand av termodynamisk likevekt.

Mange kjente forskere har arbeidet innen kvantehydrodynamikk, særlig Nobelprisvinneren Pyotr Kapitsa. Han oppdaget en paradoksal egenskap i helium: Når det blir avkjølt til temperaturer nær absolutt null, blir ikke flytende helium ikke solidt, men taper også viskositet, og blir til en superfluiditetstilstand.Hva er interessant, hvis overflødig væske helles i et glass og omrøres, vil den rotere for alltid – på grunn av mangel på friksjonskraft.

Metoden for kvanthydrodynamikk brukes i studiet av systemer der lovene i klassisk fysikk brytes. Vanligvis har de prefikset "nano-".

Hva er det for: studie av fysiske prosesser // databehandling systemer // utvikling av nye materialer.

Eksempler på bruk: "Jeg ble fortalt denne historien i dag! To venner gikk for å bade i elva. En kom inn i vannet, da ble det blåst bort av nanoteknologi. Han druknet, dårlig ting. : erobre Everest, gå på nordpolen, lær det grunnleggende om kvanthydrodynamikk. "

Hvilken struktur handler Skoltech om? Senter for fotonikk og kvantematerialer.

Datasyn / Datasyn

For å få muligheten til å se, har bilen ikke nok øyne – vi trenger fortsatt "hjerner" som gjenkjenner gjenstander og situasjoner. Datasyn er et område med anvendt forskning og teknologisk utvikling knyttet til denne evnen. Den mest kjente oppgaven av denne typen er å lære av et bilde eller en video for å trekke konklusjoner om et bilde: for eksempel å bestemme personen som er avbildet på den eller bilens merke.Det siste gjennombruddet i å løse dette problemet er knyttet til utviklingen av metoden for dyp læring av nevrale nettverk. Egenheten er at en person ikke spesifiserer egenskapene til gjenkjennelige objekter – de nevrale nettverksprogrammene selv, som studerer i tusenvis eller millioner av eksempler. Allerede kjenner biler mange gjenstander, inkludert ansikter, bedre enn folk. Og selvfølgelig gjør de det mange ganger raskere og ikke glem det de ser.

Hva er det for: personlig identifikasjon // roboter // virtuell realitet // videoovervåking systemer // digital produksjon // digital medisin.

Eksempler på bruk:

– Kjære, min venn og jeg vil gå gjennom skogen, chatte.

– Ikke fortell for mye om politikken! Tror du ikke at det er noen datasynsystemer i skogen? Sporingsenheter er nå overalt – de leser lepper.

Hvilken struktur handler Skoltech om? datamaskin visjon gruppe.

Plass vær / Plass vær

Solen skinner ikke bare og varmer – rollen som den kjære stjernen i vårt liv er mye større. Enhver aktiv hendelse på Solen, som for eksempel en flare eller koronal masseutkastning, kan på alvor påvirke jordprosessene.Ladede partikler som er utstrålet av en stjerne, kan ødelegge et romfartøy, satellitt-, navigasjons- og kommunikasjonssystem, lamme transport- og energisystemer. Derfor følger forskerne vekk det solrige været – et kompleks av fenomener som oppstår på overflaten av en stjerne og kan påvirke oss. Den bredere og mer brukte termen "kosmisk vær" beskriver ikke bare innflytelsen fra solen, men også aktive hendelser utenfor vårt stjernesystem. Partikler med høy energi kan fly til oss selv etter eksplosjonen av en stjerne i en fjerntliggende galakse. True, dette skjer mye sjeldnere.

Hva er det for: Forutsigelse av menneskeskapte katastrofer // Identifisering av virkningen på menneskers helse og atferd.

Eksempler på bruk:

– Mamma, jeg vandrer med venner!

– Ikke glem kompasset.

– Ja, et kompass! XXI århundre i gården, mamma, jeg har en GPS!

– Har du sett værvarselene for rom?

Hvilken struktur handler Skoltech om? Space Center.

Skarp / CRISPR-systemer

I 2012 redigerte genetikk for første gang genometet til en multicellular organisme ved hjelp av CRISPR – immunsystemet til bakterier og arkea, oppdaget av mikrobiologer for omtrent 30 år siden.Imidlertid er CRISPR / Cas9, som er kjent som et verktøy for genetiske ingeniører, ikke unikt – det finnes mange slike mekanismer for å beskytte bakterier fra virus, forskere kaller dem "crisps" og fortsetter å finne nye typer og varianter. Systemet består av to deler. Den første er en adaptiv modul. Han identifiserer parasittens DNA (fag eller plasmid) som prøver å angripe en bakteriell celle, velger bestemte fragmenter og setter dem inn på et bestemt sted i bakteriens genom. Den andre delen er operasjonen, hvor disse unike innsatsene er "skannet". Basert på dem, opprettes en kort RNA-guide som forteller Cas9-proteinet (som saks) hvor man skal kutte fiendens DNA for å redde mikrobe fra infeksjon og død.

I 2016 i vitenskap En artikkel ble utgitt av en russisk-amerikansk forskergruppe som inkluderte forskere fra Skoltech. Publikasjonen beskrev det nye systemet, der i stedet for Cas9 virker C2c1-proteinet, som kutter det skadelige DNA på en annen måte. Ifølge forfatterne av arbeidet kan denne metoden være et mer effektivt verktøy for genomredigering og som et resultat behandling av arvelige sykdommer.

Hva er det for: Prenatal behandling av genetiske sykdommer // eliminering av genetisk perfekt avlinger og dyr.

Eksempler på bruk: "Mamma fortalte meg at jeg kunne bli født med en alvorlig genetisk sykdom. Men mens jeg var et embryo, ble jeg redigert med hjelp av en skarp."

Hvilken struktur handler Skoltech om? Senter for systembiomedisin og bioteknologi.

Hydrokarboner, som er vanskelige å gjenvinne / Ukonvensjonell gass og olje

Uansett hvor mye mennesket pumper olje og gass fra jorden, er det fortsatt mye i dypet. Bare vanskeligere å trekke ut – dermed begrepet "vanskelig å gjenopprette hydrokarboner." Vi snakker om lagre, som det er umulig å bruke for øyeblikket – det er for vanskelig og dyrt. For eksempel er det mange felt i verden hvor olje er inneholdt i tette steiner som skifer, og det er umulig å pumpe det ut akkurat slik. Det samme med gass, som i permafrostsonen er sikkert innelukket i et krystallgitter med vann.

For å gjøre slike reserver tilgjengelige, utvikler forskere og ingeniører nye gruvedriftsmetoder som er radikalt forskjellige fra tradisjonelle.

Hva er det for: energi // kjemisk industri // andre områder hvor olje og gass brukes.

Eksempler på bruk: "Fra fremtidens nyheter: ifølge en ny rapport Gjennomgang av World Energy, produksjonen av ukonvensjonelle typer olje og gass for første gang i historien overgikk produksjonen av konvensjonelle hydrokarboner. "

Hvilken struktur handler Skoltech om? Hydrocarbon Production Center.

Nye materialer / Nye materialer

Kompositter, nanorør, superledere … Fremtidens verden er laget av helt forskjellige materialer enn verdens tidligere. Høy fysikk og kjemi blir til ganske spesifikke teknologier som omgir oss overalt. Men den gjennomsnittlige personen merker ikke alltid disse endringene, fordi de skjer gradvis. Forskere i laboratorier kjemper for hvert gram, grad eller rubel, noe som gjør nye materialer bedre og billigere. På et tidspunkt går mengden til kvalitet.

Hva er det for: elektronikk // industri // husholdningsprodukter // konstruksjon // medisin // luftfart // maskinteknikk og mange andre områder av menneskelig aktivitet.

Eksempler på bruk:

– Det pleide å være bra. Skjeen er jern, avføringen er tre, ledningen er kobber … Og nå? Rundt de nye materialene, navnene som du ikke kan uttale, uten å bryte kjeften.

– Godt å klage! Hva betyr det noe som er laget av? Elementene er blitt lettere, sterkere, mer økonomiske.Snakker om kjever: Er det veldig viktig, hva er navnet på materialet til protesen? Enda viktigere er det sterkere enn naturlige tenner og svært vanskelig å bryte den.

Hvilken struktur handler Skoltech om? Senter for design, produksjonsmetoder og materialer.

Perovskit / perovskitt

Dette mineral ble oppdaget i Urals i 30-tallet av XIX-tallet og oppkalt til ære for Count Lev Perovsky, en statsmann, innenriksminister, en motstander av serfdom og en lidenskapelig samler. I mer enn et halvt århundre var perovskite kun av interesse i en liten sirkel av mineralogister. Men i 2013 magasinet vitenskap inkluderte den i de 10 viktigste vitenskapelige gjennombruddene.

Faktum er at dette mineral har en veldig merkelig krystallstruktur, som kalles "litt forvrengt kubisk gitter". Arrangementet av atomer i den ligner kuber og oktaedra, men avviger noe fra det ideelle, som i disse figurene. På grunn av dette, på grunnlag av perovskite og stoffer med lignende struktur, er det mulig å skape mer effektive installasjoner. Noen forskere mener at hvis perovskite brukes i solbatterier i stedet for silisium, er det mulig å oppnå en effektivitet på 25% og gjøre en revolusjon i energisektoren.

Hva er det for: solenergi // høytemperatur superledere // ioniske ledere // magnetiske materialer.

Eksempler på bruk:

– Din Nåde, jeg ble hedret ved å knytte dette nye mineralet med etternavnet mitt. Perovskite har en flott fremtid. Jeg våger å forsikre deg: To hundre år vil ikke passere, da Russlands beste sinn med hjelpen vil lede fotovoltaisk til nye høyder.

– Telle, jeg er glad for deg. Veldig. Men hva betyr dette fotovoltaisk? Er det opprør i henne? Skal du ikke konsultere kunnskapsrike mennesker fra den tredje divisjonen?

Hvilken struktur handler Skoltech om? Senter for energisystemer.

Polariton / Polariton

En av de grunnleggende termer av hybridfotonikk er vitenskap ved krysset mellom fotonikk og elektronikk. Forstå hva det er, veldig vanskelig. For det første må du slå på fantasien. Og for det andre å håndtere slike begreper som en halvleder, en dirigent, en exciton og Bragg speil. Kort sagt, en polariton er en kvasi-partikkel bestående av lys og materie. Og vi forteller om det i detalj allerede på 12 sider under overskriften "Lys" (les videre).

Hva er det for: å skape nye, mer kompakte og raske gadgets og datamaskiner.

Eksempler på bruk: "Takket være polaritons unike egenskaper har forskere laget en datamaskin som fungerer ti ganger raskere enn transistoranaloger."

Hvilken struktur handler Skoltech om? laboratorium med hybridfotonikk.

Smart Electric Networks / Smart rutenett

Og nå, for et sekund, rive deg bort fra lesingen og slå opp på lyspæren. Prøv å forestille deg hvilken vei den elektriske strømmen tok før lyset kom på rommet ditt: kraftverk av forskjellige typer, kraftledninger, transformatorer, transformatorer og mye mer. Påminner kroppen med egne lover, muligheter og trusler.

Energiforskere ønsker å gjøre denne gigantiske skapningen mer effektiv og mindre sårbar. For eksempel, hva skal man gjøre med områder i Sibir og Fjernøsten som ikke er koblet til sentrale nettverk? Eller hva med det faktum at elektrisitet på en tid av dagen (uke, år) forbrukes mye, og i en annen er det lite? Hvordan redusere sannsynligheten for en plutselig strømbrudd på grunn av en feil i et komplekst system?

Begrepet "smart nettverk" (smart rutenett) er aktivt brukt siden begynnelsen av 2000-tallet. Det er ingen klar definisjon, men i alle fall snakker vi om å forbinde datamaskiner og telekommunikasjonssystemer eller til og med kunstig intelligens til strømstyring.Tradisjonelle målere som for eksempel viser hvor mange kilowatt du har brukt, vil for eksempel erstatte smarte sensorer som kan huske forbruksdynamikken, varsle deg om energitap, overføre data via Internett, etc.

Moderne teknologier tillater å modellere energisystemet både globalt og på omfanget av et enkelt hus. Videre er det mulig i laboratoriet å eksperimentelt teste hypoteser knyttet til en mer intelligent strømforsyning.

Hva er det for: strømforsyning // økonomi // utenrikshandel // økologi // fjernregioner // alternativ energi // forebygging av blackouts.

Eksempler på bruk: Fremtidens reklameslogoer: "Det smarte nettverket dimmer selv lyset i de mest intime øyeblikkene i livet ditt." / "Hvis du tidligere hadde stikket to fingre i kontakten, fikk du bare et banalt elektrisk støt, nå kan du fortsatt kommunisere med det smarte nettverket."

Hvilken struktur handler Skoltech om? Senter for energisystemer.

Fager / fager

I 1917 var det ikke bare en borgerlig og sosialistisk, men også en mikrobiologisk revolusjon.Fransk forsker Felix D'Erell bemerket at som pasienter med shigellose gjenoppretter (dysenteri forårsaket av bakterier Shigella dysenteriae) i avføring øker innholdet av et virus. Etter å ha gjennomført en rekke eksperimenter, fant forskeren at dette viruset oppfører seg som en ansatt morder – ødelegger Shigella akkurat – og kalte det en bakteriofag, det vil si en bakterie-eater (fagen har blitt et populært navn med tiden).

Studien og søk etter varianter av slike virus ble tatt over hele verden, spesielt i denne avanserte sovjetiske forskerne. Fagterapi begynte å utvikle seg. I løpet av andre verdenskrig erstattet fagpreparater antibiotika penicillin, som nettopp hadde blitt satt i masseproduksjon. Han og de lignende stoffene som fulgte ham, ødela flere typer bakterier samtidig, mens i phagoterapi måtte hvert patogen velge et bestemt virus.

Imidlertid gled antibiotika oss ikke for lenge. Allerede på 1970-tallet begynte forskerne å snakke om et forferdelig problem – utviklingen av stoffresistens i bakterier. Denne omstendigheten reawakened interesse for å slukke bakterier og fagbehandling.

Hva er det for: personlig medisin // behandling av bakterielle infeksjoner // bekjempe patogener som ødelegger jordbruksavlinger // økning i lagringstid for mat.

Eksempler på bruk: "Du har bakteriell bihulebetennelse. Ikke bekymre deg. Snart finner vi den rette fagen, og du kan puste fritt!"

Hvilken struktur handler Skoltech om? Senter for systembiomedisin og bioteknologi.

Haptics / haptics

Et håndtrykk, et kyss, et snev til et glatt metall, strøk en katt, legger på smale sko … Opplevelsene som oppstår fra disse og andre handlinger kalles haptics. Dette er et veldig gammelt ord, selv Aristoteles i avhandlingen skrev på sjelen: "Berør (haphe) det viser seg fra direkte kontakt (haptesthai) med objekter, så det bærer dette navnet. "

For moderne teknologi er evnen til å kontrollere graft ikke mindre viktig enn lyd og bilde. Berør berøringsskjermen på smarttelefonen – hva har fingertuppene dine?

En av de viktigste retningene for haptics er utviklingen av overføringen av sensasjoner fra bil til mann. La oss si at du graver bakken.Dine hender føles helt bra om en spade kom inn i sanden eller helt begravet i steinen. Og nå ta gravemaskinen. Jeg vil at arbeideren i hytta skal motta signaler fra bøtte som ligner de som kommer fra en spade når man arbeider manuelt. Eller forestill deg roboter som en person kontrollerer eksternt – som en avatar fra en film: de kunne undersøke pasienter i Antarktis, samle prøver på Mars, demontere rusk i gruven. For å gjøre dette må operatøren føle med sin hud, hender, kropp det samme som maskinen han kjører.

Og hvordan salget av dataspill utstyrt med avanserte haptiske teknologier vil vokse!

Hva er det for: virtual reality // telemedicine // gadgets // antropomorphic robots // terapi av perceptuelle lidelser // telepresence systemer.

Eksempler på bruk: "Gratulerer med meg: Jeg har kjøpt en ny smarttelefon, han har en så haptisk! Kissing Masha gjennom skjermen, og følelsen er bedre enn i livet."

Hvilken struktur handler Skoltech om? Laboratorium for intellektuell romrobotikk.

Centenals / Centennials

Nye teknologier skaper nye generasjoner, som gjør livet opplevelsen av barn i motsetning til opplevelsen av "forfedre".Centenialy – representanter for generasjonen Z, eller digital generasjon, ble pionerer i mange sanser. De er de første aboriginene i den digitale verden, vokser opp med gadgets i sine hender; de var de første sosiale medier som erstattet bøker, fjernsyn og et verft selskap. Endelig er dette den første globale generasjonen forbundet med Internett og automatisk oversettelse.

For århundre som ikke er adskilt av kulturer og religioner, er noen grenser en uforståelig relikvie av fortiden. Sosiologer og psykologer diskuterer hvordan tusenårene er forskjellige fra tidligere generasjoner. Noen tror at de ikke er i stand til å konsentrere seg, de lider av klippetanking og har glemt å lese. Andre hevder at deres multi-tasking og evne til å filtrere informasjon er akkurat det som trengs i den moderne verden.

Hva er det for: psykologi // sosiologi // utdanning // folk // liv // vi.

Eksempler på bruk:

Dialogen fra fremtiden.

bestefar:

– Jeg skal snakke med venner!

barnebarn:

– Med de samme gamle tusenårene som deg? Og generelt, bestefar, hvor mye kan du sitte i antediluvian chatik fra en støvete smarttelefon? Prøv allerede neurosvyaz endelig!

Hvilken struktur handler Skoltech om? All.


Like this post? Please share to your friends:
Legg att eit svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: