Будущее наступает. 10 революционных научных открытий, которые уже почти случились

Квантовое превосходство

В сфере вычислений тоже назревает революция.

Исследователи из Google, IBM и других ведущих инстанций наперегонки разрабатывают квантовые компьютеры, которые используют удивительные принципы квантовой механики для выполнения вычислений в геометрической прогрессии по сравнению с классическими компьютерами.

В обычных компьютерах каждый бит может иметь только одно значение в каждый конкретный момент времени (0 или 1). Между тем в квантовом компьютере, каждый кубит (аналог бита) может, подобно коту Шредингера, одновременно пребывать в разных состояниях.

Квантовое превосходство, способное решить проблемы, на которые у классических компьютеров ушли бы миллиарды лет, может открыть прорыв в самых разных областях — от криптографии до материаловедения.

Конечно, такой прорыв может означать тотальный крах современной криптографией. Есть определенные опасения в отношении криптовалют. Ведь блокчейн — технология, на которой построены биткоин и другие криптовалюты — основан на принципах криптографии. Однако, это в целом это отменяет логику, которая свидетельствует в пользу колоссальной пользы, которую квантовые компьютеры смогут принести человечеству. Возможно, банковские протоколы и криптовалюты просто получат новую, квантовую криптографическую защиту.

Сверхпроводники при комнатной температуре

Уже более века сверхпроводники — материалы с нулевым электрическим сопротивлением — манят ученых своим потенциалом.

Считается, что они способны произвести революцию в передаче энергии и электронных устройствах.

Однако до сих пор их применение ограничивалось сверхнизкими температурами. Что, конечно же, ставит крест на самой идее их масштабного применения.

Теперь все может измениться. Исследователи из Университета Рочестера и Университета Невады, Лас-Вегас, обнаружили сверхпроводящий материал, который работает при комнатной температуре, разрушив давно существовавшие барьеры.

Этот прорыв под руководством Ранги Диаса и Ашкана Саламата может проложить путь к созданию электросетей без потерь и сверхэффективной электроники.

Правда, само исследование было позже отозвано из журнала Nature. Вокруг работы разгорелся большой скандал, связанный с подтасовкой данных.

Однако в научных кругах эта история бросила тень разве что на нескольких ученых, которые участвовали в одном конкретном исследовании.

Сомнений в том, что сверхпроводники, функциональные при комнатных температурах вот вот будут открыты, ни у кого нет.

Реакторы ядерного синтеза

Ядерный синтез, использующий тот же процесс, который питает звезды, долгое время считался святым Граалем чистой энергии.

Теперь, благодаря новаторской работе ученых из Национального центра воспламенения и ИТЭР, мы как никогда близки к достижению устойчивых термоядерных реакций, которые производят больше энергии, чем потребляют.

В случае успеха термоядерный синтез может обеспечить практически безграничную энергию без выбросов углерода и навсегда изменить глобальный энергетический ландшафт.

Обращение старения вспять

Стремление побороть старение и увеличить продолжительность жизни человека было движущей силой науки на протяжении веков.

Новаторские исследования, проведенные группами под руководством Дэвида Синклера из Гарвардской медицинской школы и Хуана Карлоса Изписуа Бельмонте из Института Салка, выявили гены и клеточные пути, способные обратить вспять процесс старения у мышей.

Их работа проложила путь к клиническим испытаниям на людях, предлагая манящую возможность значительно продлить срок нашего здоровья.

Возможно, до практического применения этих работ остаются еще десятилетия. Но это уже похоже на некий «свет в конце тоннеля».

Искусственный интеллект общего назначения

Каждый школьник сегодня может использовать ChatGPT или его аналоги для того, чтобы экономить время на домашних заданиях.

В то время как узкоспециализированный ИИ уже преобразил такие отрасли, как здравоохранение и финансы, святой грааль искусственного интеллекта — создание системы с общим интеллектом на уровне человека — искусственного общего интеллекта (AGI), способного рассуждать, учиться и решать проблемы в широком диапазоне областей.

Такие пионеры, как Демис Хассабис из DeepMind и Стюарт Рассел из Калифорнийского университета в Беркли, добиваются значительных успехов в достижении этой цели, которая может стать началом эры беспрецедентного технологического прогресса — или экзистенциальной опасности, если не контролировать ее должным образом.

Редактирование генов (CRISPR)

Открытие CRISPR, революционного инструмента для редактирования генов, открыло новые горизонты в генной инженерии.

Под руководством таких пионеров, как Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье, ученые теперь могут точно редактировать последовательности ДНК в живых организмах, открывая путь к революционным достижениям в медицине, сельском хозяйстве и других областях.

От лечения генетических заболеваний до создания засухоустойчивых культур — потенциальные возможности применения CRISPR просто ошеломляют.

Разумеется, пройдут еще десятилетия, прежде чем технология может быть отработана настолько, чтобы ее применение стало банальностью. Однако, в том, что это рано или поздно случится, сомнений нет.

Батареи нового поколения

По мере того, как мир переходит на возобновляемые источники энергии и электромобили, спрос на высокопроизводительные и долговечные батареи становится как никогда высоким.

Исследователи из Стэнфордского университета под руководством И Куи и Стивена Чу разрабатывают литий-металлические и твердотельные батареи, которые потенциально могут удвоить или утроить энергетическую плотность нынешних литий-ионных батарей.

Бум электрокаров происходит прямо сейчас, когда большинство моделей на рынке имеет реальный запас хода в районе 300−400 км.

Легко представить себе, как все изменится, когда появятся батареи, позволяющие иметь запас хода в районе 1000 км.

Этот прорыв может устранить пресловутый феномен range anxiety (беспокойство по поводу запаса хода) и ускорить внедрение технологий чистой энергии в мировых масштабах.

Интерфейсы «мозг-компьютер»

Грань между человеком и машиной стирается благодаря стремительному развитию интерфейсов «мозг-компьютер».

Такие ученые, как Раджеш Рао из Университета Вашингтона и Мигель Николелис из Университета Дьюка, разрабатывают нейронные имплантаты и неинвазивные технологии, способные напрямую преобразовывать сигналы мозга в цифровые команды.

Исследователи считают, что технологии, напрямую соединяющие компьютер с человеческим мозгом, позволят восстанавливать подвижность парализованных пациентов, а также существенно повысят шансы на распространение технологий дополненной и виртуальной реальности.

В этой же сфере уже преуспевается Neuralink Илона Маска. Хотя, как и во всем, что окружает Маска, тут не обошлось без скандалов (в прессе появлялись данные о недобросовестных лабораторных исследованиях).

Квантовое зондирование

В то время как квантовые вычисления привлекают большое внимание, другая квантовая революция тихо разворачивается в области сенсорики.

Используя причудливые свойства квантовой механики, исследователи из Чикагского университета и Национального института стандартов и технологий (NIST) разрабатывают сверхточные квантовые датчики, способные обнаруживать мельчайшие изменения в электромагнитных полях, гравитации и даже времени.

Эти датчики могут произвести революцию в таких разных областях, как навигация, медицина и фундаментальная физика.

Термоядерные двигатели

С самого начала космической эры ученые мечтали о двигательной установке, способной преодолевать огромные расстояния межзвездного пространства.

Теперь, благодаря новаторской работе исследователей из Университета Алабамы в Хантсвилле и Принстонской лаборатории физики плазмы, эта мечта может вскоре стать реальностью.

Используя огромную энергию термоядерных реакций, эти команды разрабатывают ракеты, работающие на термоядерном топливе, которые в один прекрасный день смогут доставить человечество к звездам.