На заздрість богам. 10 наукових відкриттів, на порозі яких стоїть людство — вони змінять життя на планеті Земля

26 січня 2020, 16:05

Незабаром учені прогнозують кардинальний прорив одразу у кількох галузях науки. Результати досліджень, які сьогодні провадять у галузі медицини, технологій і освоєння космосу, докорінно змінять життя планети Земля.

Д руге десятиліття XXI століття виявилося дуже плідним. Ми осягнули бозон Хіггса, навчилися редагувати гени людини, відкрили гравітаційні хвилі й екзопланети, схожі на Землю, а також уперше здійснили квантову телепортацію.

Відео дня

Все це перевершує найсміливіші очікування фантастів другої половини минулого століття. Однак деякі їхні передбачення досі не збулися. І йдеться навіть не про безсмертя, подорожі в часі або безкоштовну енергію. Людство поки що безсиле перед проблемами клімату. Досі не подолано найнебезпечніші хвороби. Не створено засоби захисту від небезпечних епідемій. Середня тривалість життя не зросла на десятиліття. У нас досі немає бази на Місяці, і ми мало знаємо про найважливіші загадки Сонячної системи. Ми ні на крок не наблизилися до розуміння того, чи одні ми у Всесвіті. Ми досі не розуміємо природу власної свідомості й не здатні створити повноцінний штучний інтелект.

Чи зможемо ми здійснити все це в третьому десятилітті XXI століття? Аби з’ясувати це, НВ проаналізував прогнози провідних наукових видань світу, виступи та публікації авторитетних вчених і звернувся до власних експертів. Картина, яка постає перед нами, одночасно оптимістична і трохи лякає.

ЗА КРОК ВІД ВІДКРИТТЯ: На думку нобелівського лауреата Франка Вілчека, незабаром у людства буде розуміння, чому галактики не розлітаються на частини, а Всесвіт не розпадається на шматки (Фото: Журнал НВ)
ЗА КРОК ВІД ВІДКРИТТЯ: На думку нобелівського лауреата Франка Вілчека, незабаром у людства буде розуміння, чому галактики не розлітаються на частини, а Всесвіт не розпадається на шматки / Фото: Журнал НВ

Фантастичне здоров’я

С ьогодні ніхто вже не обіцяє розв’язати проблему старіння організму за лічені роки, а фотографії знаменитого футуролога Обрі де Грея, який обіцяє «безсмертя вже в цьому поколінні», перестали поміщати на обкладинки журналів.

Медики стали набагато обережнішими у своїх прогнозах. Тепер ідеться не про чудеса, а про послідовну еволюцію. Хоча це не означає, що прогресу не передбачається. Навпаки, медицина — один із найперспективніших напрямів.

Почати можна хоча б з універсальних ліків від грипу. Тих самих, про які постійно жартують на всіх медичних конференціях світу. «Стало черговим дотепом говорити про те, що до створення універсальної вакцини від грипу залишилося 10 років», — пояснює Амеш Адалья, інфекціоніст із Центру Джона Гопкінса в Балтиморі (штат Меріленд), підкреслюючи, що так говорять уже багато десятиліть.

Однак, за словами Адальї, саме зараз цей жарт як ніколи близький до того, щоб перестати бути жартом. У 2019 році в США стартували клінічні випробування на людях універсальної вакцини від грипу. Їх проводить Національний інститут інфекційних захворювань США. Йдеться про одну ін'єкцію, яка на все життя захищає людину від грипу. Наступні щеплення стають просто не потрібні.

Така вакцина стала можливою завдяки дослідженням, які показали, що, незважаючи на наявність різновидів грипу та його постійну еволюцію, деякі частини вірусу з плином часу залишаються незмінними. Зокрема, гемаглютинін — поверхневий білок, який відповідає за здатність клітини вірусу грипу приєднуватися до клітини-господаря в людському організмі. Вакцина спрямована саме на цю константу.

Інша аналогічна вакцина, створена ізраїльською компанією BiondVax, знаходиться вже в третій фазі клінічних випробувань. Третя фаза (на відміну від першої і другої з їх скромними лабораторними випробуваннями) передбачає випробування на тисячах пацієнтів різного віку. У цьому випадку йдеться про 12 тис. пацієнтів, констатують дослідники. І обіцяють оголосити про результати випробувань у кінці 2020 року.

Ця вакцина вже не за горами і торкнеться буквально кожного жителя цивілізованого світу, а ось низка інших медичних проривів, про які говорять експерти, поки виглядають фантастикою, хоча й досить реальною.

Наприклад, дослідження мікробіома, каже Дмитро Шимків, голова ради директорів Darnitsa Group. За його словами, мікробіом, екосистему мікроскопічних істот, які живуть усередині нас, можна порівняти з мікробіомом океану або навіть планети Земля.

Від комбінації ДНК людини і ДНК організмів, що живуть усередині людини, залежить наше здоров’я і навіть ментальний стан. Вивчивши мікробіом людини, можна прогнозувати хвороби і, відповідно, запобігати їм або починати своєчасне лікування, констатує Шимків.

Великим кроком, за його словами, стануть і подальші дослідження людської ДНК. І річ не тільки в тому, що вони вже сьогодні дають можливість розробляти персоналізовані ліки, а також говорити про створення препаратів для специфічних генних профайлів людей. За словами Шимківа, розуміння ДНК стимулює розвиток превентивної медицини. Наприклад, вже зараз існують системи штучного інтелекту, здатні діагностувати у людини діабет на етапі, коли захворювання вже є, а симптомів ще немає.

Дуже багатообіцяюче виглядає (хоч і з безліччю підводних каменів) технологія редагування ДНК, яка вже проходить випробування, зазначає американська медична оглядачка Мелісса Маламут. Теоретично ця технологія, відома як Crispr, дозволить виправляти «помилки» в ДНК, захищаючи людей від спадкових захворювань і прищеплюючи стійкість до малярії або ВІЛ.

Серед інших потенційних революцій у медицині Дмитро Шимків відзначає також 3D-друк (завдяки йому вже сьогодні виготовляють людську шкіру і деякі органи для трансплантації) і кібермодифікацію організму. У майбутньому це відкриває небачені перспективи: люди зможуть вдосконалювати свій зір, органи чуття та багато інших параметрів. Теоретично термодатчики можуть позбавити від необхідності в опаленні приміщень, а функція нічного бачення — від необхідності освітлювати вулиці вночі.

Роботи наступають

Ш тучний інтелект (ШІ) був однією з головних технологічних історій 2010-х, каже американський оглядач Бернард Марр. І, мабуть, в наступному десятилітті галасу навколо нього буде ще більше.

Ми все ще далекі від реального шІ, який був би самодостатнім в своїх судженнях, проте вже цілком спокійно сприймаємо голосових асистентів, які ведуть за нас справи, автономні автомобілі і навіть роботів-лікарів, точніше людей, що діагностують небезпечні захворювання.

На думку Марра, в найближчі роки сильно виросте роль ШІ в фінансовому секторі. Тут будуть все більш помітні процеси автоматизації, причому ті, яких навчають нейромережі стануть не тільки генерувати звіти і документацію, а й робити фінансові прогнози і, взагалі, все більше заміщати людську робочу силу.

Марр переконаний, що найближчими роками зросте кількість гаджетів, які використовують ШІ. Із настанням епохи доповненої реальності й інтернету речей роль ШІ стане ще помітнішою.

Ну і, звичайно, ШІ змінить наше уявлення про кіномистецтво. Ні, поки що рано говорити про те, що нейромережі стануть знімати кіно краще, ніж Крістофер Нолан або Джеймс Кемерон. Але торік на екрани вийшов Ірландець Мартіна Скорсезе, в якому глядач побачив дуже омолоджених Аль Пачіно і Роберта Де Ніро. Омолодженням літніх легенд Голлівуду займалися не гримери, а ШІ, який працював з уже знятим матеріалом.

Якщо відмовитися від машин, які порозумнішали, то гучних проривів найближчими роками варто чекати у галузі квантових комп’ютерів. Google і IBM вкладають сотні мільйонів доларів у цю сферу. Останніми роками було досягнуто приголомшливих результатів. Комп’ютер, кожна клітинка (тут вони називаються кубітами) якого здатна бути не тільки одиницею або нулем, але мати два значення одночасно (подібно до кота Шредінгера, який і живий, і мертвий), може мати обчислювальну потужність, яка багаторазово перевершує можливості традиційних комп’ютерів.

Така потужність відіграє свою роль в індустрії big data, фінансового аналізу, статистики, астрофізики, генетики, шифрування та безпеки і, звичайно ж, змінить індустрію комп’ютерних ігор.

Те, що відбувається сьогодні, цілком можна порівняти із запуском у 1944 році першого електронного комп’ютера, за допомогою якого британці намагалися розшифрувати німецькі радіограми, переконаний Даріо Джил, керівник дослідницького відділу компанії IBM.

Він визнає, що квантовий комп’ютер IBM всього із 20 кубітами, який продемонстрували в січні цьогоріч на виставці CES у Лас-Вегасі, поки що далекий від вирішення світових проблем, але це лише зоря нової епохи.

КОД БЕЗСМЕРТЯ: Дмитро Шимків, голова ради директорів Darnitsa Group, упевнений в перспективності досліджень людської ДНК
Фото: КОД БЕЗСМЕРТЯ: Дмитро Шимків, голова ради директорів Darnitsa Group, упевнений в перспективності досліджень людської ДНК

Це космос

Ц е було непросте десятиліття з точки зору освоєння космосу. З одного боку, ми все ще не повернулися на Місяць, не просунулися в освоєнні космосу — люди продовжують порпатися на орбітальній станції МКС. І наші фундаментальні знання про Всесвіт змінилися не так сильно, як нам би того хотілося.

З іншого боку, за цей час стався технологічний ривок компанії SpaceX, яка освоїла ракети багаторазового використання, що значно здешевлює польоти в космос. Зонди, послані в різні куточки Сонячної системи, принесли масу цікавої інформації про загадки інших планет та їхніх супутників. А телескопи всіх мастей зафіксували понад 4 тис. екзопланет — так називають планети біля інших зірок у Всесвіті.

Наступне десятиліття обіцяє нові прориви. І річ тут не в невгамовному ентузіазмі Ілона Маска, який обіцяє людству Місяць і Марс, — далеко не всі мрії цієї людини збуваються.

Людство звернуло свій погляд у космос серйозно й надовго. У космічну галузь спрямували масштабні інвестиції.

На думку Сари Сігер, астронома з Массачусетського інституту технологій, найважливішою подією стане введення в дію нового орбітального телескопа Джеймс Вебб, який замінить Хаббл, що вже став легендарним.

У наступному десятилітті нам цілком до снаги виявити аксіон

Франк Вілчек
нобелівський лауреат із фізики, професор Массачусетського технологічного інституту

Новий телескоп у всьому перевершує старенький Хаббл, зокрема, за словами Сігер, важливо, що він дасть можливість побачити далекі сонячні системи в інфрачервоному діапазоні. Це дозволить відкрити планети, розташовані далеко від своїх зірок.

Також новий телескоп зможе фіксувати водяну пару навколо далеких екзопланет, що є важливою ознакою наявності на них океанів у рідкому стані, а це одна з основних умов для виникнення життя, підкреслює Сігер.

Серед інших найважливіших відкриттів, які можуть відбутися невдовзі, фігурує і ще одне водне питання. Торік NASA затвердило місію до Європи, супутника Юпітера.

За спостереженнями із зондів у останньому десятилітті можна з високим ступенем упевненості казати, що фантаст Артур Кларк мав рацію: під льодами на поверхні Європи ховається величезний океан у рідкому стані. Його глибина може сягати десятків кілометрів, а води в ньому міститься більше, ніж у всіх земних океанах, разом узятих.

Жахлива гравітація Юпітера не дає теплому ядру Європи застигнути, а отже, у глибині цей колосальний океан має бути досить теплим. І лише ближче до поверхні (тобто до холодного космосу) його сковують льоди.

Ні, поки що не йдеться про цивілізацію розумних риб, але місія NASA зі спектрометрами і радарами, відправку якої призначено на 2023−2025 роки, може підтвердити гіпотезу про існування теплого океану під льодами і дати уявлення про умови, які в ньому панують. На думку деяких учених, навіть якщо життя на Європі існує лише у вигляді примітивних мікроорганізмів на дні океану, це докорінно змінить уявлення про життя у Всесвіті. Ми абсолютно точно знатимемо, що життя може зароджуватися десь за межами Землі.

Від кота Шредінгера до бозона Хіггса

У десятилітті, що минає, теоретична фізика постійно була в центрі уваги. Навіть далекий від науки міщанин тепер знає про кота Шредінгера і різні парадокси квантової механіки, а також щось чув про конфлікт між нею і класичною фізикою.

А ще є недавно відкриті гравітаційні хвилі та горезвісна темна енергія укупі з темною матерією. І бозон Хіггса, відкриття якого багато хто називає найважливішою подією у фізиці 2010-х. Адже саме бозон Хіггса, так звана частка Бога, що наділяє інші частинки масою, був головним елементом Стандартної моделі, яка є домінантною теорією у сучасній фізиці елементарних частинок.

Але вище гір можуть бути тільки гори. І не встиг науковий світ по-справжньому відсвяткувати відкриття «частинки Бога», як на горизонті замаячила нова мета.

На думку Франка Вілчека, нобелівського лауреата з фізики, професора Массачусетського технологічного інституту, в наступному десятилітті нам цілком до снаги виявити аксіон. Ця поки що гіпотетична (як і бозон Хіггса свого часу) частка може стати вирішенням однієї з головних загадок сучасної фізики. Чому закони фізики діють однаково для частинок матерії й антиматерії, хоча їхні взаємні координати протилежні?

Також аксіон є головним «підозрюваним» на роль частинки темної матерії — тієї самої таємничої субстанції, яка не дає галактикам розлітатися, а Всесвіту — розпастися на частини.

В експлуатацію вже ввели два масштабні інструменти для пошуку аксіона — лабораторія ADMX у Вашингтонському університеті (США) і телескоп у швейцарському центрі CERN. Їх застосування потребує досить значних бюджетів. І, можливо, вони скоро окупляться.

На думку Вілчека, який у далекому 1978 році першим висунув гіпотезу про існування аксіонів, містичну частку можуть знайти вже в найближчі 5−10 років.

Очевидні — неймовірні

10 великих наукових відкриттів і технологічних проривів, на порозі яких стоїть людство

1 Екзопланети, схожі на Землю

Бажання знайти рідну сестру нашої матінки Землі опанувало багатьма астрономами з моменту відкриття першої екзопланети. І хоча наразі було виявлено вже чимало планет, які (суто гіпотетично) можуть бути придатними для життя, «другої Землі» ми поки так і не знайшли. Такою могли б вважати планету схожих із Землею розмірів. Кам’яниста, але з океанами в рідкому стані й атмосферою, схожою на земну. Попри те, що наявний рівень космічних технологій не дає нам можливості дістатися навіть до найближчої до нас зірки, сам факт відкриття такої планети означав би багато. Це підвищувало б шанси на те, що ми не одні у Всесвіті. І давало б надію на те, що в міру розвитку технологій нам буде куди полетіти з Землі.

2 Штучний інтелект

Прорив у галузі штучного інтелекту потрібен зовсім не для того, щоб створити Скайнет або Матрицю. Безпілотні автомобілі — найпростіший приклад масового застосування цієї технології. Інший приклад — медичні роботи, здатні ставити діагнози з більшою точністю, ніж лікарі-люди.

Google
Фото: Google

3 Квантові комп’ютери

Прориви у галузі квантових комп’ютерів допоможуть зробити революцію одразу в кількох сферах життя. Наприклад, людству не вистачає обчислювальних потужностей в астрофізиці для обробки даних про рух зірок і будову Всесвіту. Але набагато більш значущими можуть стати прориви у генетиці, адже сьогодні для багатьох досліджень ДНК вузьким місцем є саме потужність обчислювальних систем, які обробляють генетичні дані.

4 Ліки від грипу

Випробування першої універсальної вакцини від грипу вже почалися в США та Ізраїлі. У них беруть участь десятки тисяч людей. Теоретично ця вакцина дасть можливість робити один-єдиний укол людині ще в дитинстві, і в майбутньому вона вже ніколи не захворіє на грип. Можливо, людству вдасться перемогти одне з найпоширеніших у світі захворювань.

5 Кібермодифікація організму

Перші люди з модифікованими організмами вже ходять по Землі. У найближчі роки технології кіборгізаціі дадуть можливість повертати людям зір і слух, втрачені кінцівки й органи і навіть, якщо вірити Ілону Маску, зрівнятися за обчислювальними можливостями із машинами.

6 Генна терапія

Дослідження у галузі ДНК дозволять створювати медичні препарати, розраховані на конкретного пацієнта, з урахуванням особливостей його організму і генома. Це може стати настільки масштабною революцією у медицині, що поруч із нею стануть тьмяними поява антибіотиків і створення антидепресантів.

7 3D-друк

Ця технологія здатна здійснити справжню промислову революцію (споживачі зможуть самі виробляти необхідні товари у себе вдома) і не менш масштабну революцію у медицині. Завдяки 3D-друку медики зможуть створювати штучні органи прямо на місці майбутній операції. Наприклад, досвід створення людської шкіри для трансплантації вже є.

Jason Blackeye / Unsplash
Фото: Jason Blackeye / Unsplash

8 Електрична ера

Електромобілі та інший транспорт без двигунів внутрішнього згоряння мають найближчими роками здійснити неймовірний ривок. Людству більше нікуди відступати — кліматичні зміни стали занадто страшними. Радикальне зниження викидів парникових газів неможливе без зміни транспортної інфраструктури. Наукові прориви, які необхідні для здійснення електричної революції, — це передусім збільшення ємності акумуляторів без збільшення їхньої ваги, а також збільшення швидкості їхньої зарядки. І, на думку багатьох експертів, ці прориви можуть трапитися вже незабаром.

9 Аксіон

Цій поки ще гіпотетичній частинці пророкують велике майбутнє. Вона може стати ключем до розуміння природи темної матерії, а отже, і до розгадки найважливіших таємниць Всесвіту. Ба більше, сам аксіон, можливо, є не конкретною часткою, а цілою групою частинок, що відкриє перед сучасною фізикою нові горизонти.

10 Життя на Європі

Якщо у NASA все пройде гладко, то в наступному десятилітті відправлять дослідницьку місію до Європи, супутника Юпітера. Її завданням стане перевірка гіпотези про існування під крижаною поверхнею супутника теплого океану. У ньому можуть бути умови для зародження життя. І неважливо, якщо виявиться, що це лише примітивні мікроорганізми. Усвідомлення факту, що життя може зароджуватися десь ще, а не тільки на Землі, матиме колосальне значення для розуміння місця людини у Всесвіті.

poster
Підписатись на щоденну email-розсилку
матеріалів розділу Техно
Розсилка про те як технології змінють світ
Щопонеділка

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X