Главная → Советы → Современные изобретения человечества 21 века. Десять самых интересных изобретений XXI века! Искусственное сердце AbioCor

Современные изобретения человечества 21 века. Десять самых интересных изобретений XXI века! Искусственное сердце AbioCor

21й век начался не так давно, но технический прогресс не стоит на месте. За прошедшие почти два десятилетия в нашу жизнь вошли разные новые технологии и изобретения. В этой статье мы расскажем о самых заметных изобретениях 21 века.

Вообще, если почитать что-то в интернете на тему изобретений, сделанных в 21 веке, то зачастую авторы сваливают всё в кучу. В одном списке оказываются и Ютуб, и Большой адронный коллайдер, и бактерия с искусственной ДНК. Мы не будем включать в список подобные сомнительные «изобретения». Мы отберём изобретения по следующим критериям. Во-первых, мы возьмём изобретения действительно значимые, которые в 21 веке вошли в жизнь и начали активно использоваться. Во-вторых, мы отберём такие изобретения, которые действительно представляют собой что-то новое. И, наконец, мы не будем записывать в изобретения что-то, может быть и интересное, но существующее в одном или нескольких экземплярах. Итак, что же действительно изобрели в 21 веке?

3d принтеры

Если говорить честно, то технологии трёхмерной печати, как и первые 3d-принтеры появились ещё в 20 веке. Но некоторые обстоятельства позволяют всё-таки отнести их к изобретениям 21 века. Какие же?

Первый 3d-принтер, т. е. устройство, способное «напечатать» изделие из пластмассы по заранее заданной модели, появилось в США ещё в 1984 году. Этот принтер был способен делать пластик твёрдым при помощи лазерного луча. В следующие несколько лет были придуманы и другие технологии 3d-печати, а вскоре в продаже появились и первые 3d-принтеры. Но из обычных людей это событие мало кто заметил по ряду причин. Во-первых, эти 3d-принтеры были несовершенны и работали очень медленно, а во-вторых, стоили очень дорого и предназначались лишь для промышленного использования.

Но в 21 веке в сфере 3d-печати произошёл настоящий прорыв. Во-первых, появились маленькие и недорогие 3d-принтеры, которые уже мог купить каждый и, подключив к своему домашнему компьютеру, напечатать всё, что захочется. Во-вторых, область применения 3d-принтеров значительно расширилась. Если первые модели в качестве сырья использовали всего один вид пластика, то во второй половине 2000-х спектр материалов значительно расширился. Появились пищевые 3d-принтеры, способные печатать еду (например, торты), медицинские принтеры, печатающие протезы и искусственные кровеносные сосуды, и даже строительные принтеры, способные напечатать целые здания!

Видео — 3d-принтер в Китае печатает целые здания:

Мультикоптеры

Мультикоптеры (в основном в виде квадрокоптеров), или дроны, также появились совсем недавно. С одной стороны, сама схема подобного летательного аппарата с 4 (или большим числом) винтов не была чем-то новым, да и беспилотных летательных аппаратов в 20 веке было сконструировано достаточно, но в 21 веке в этой области был совершён настоящий прорыв.

Произошло это, с одной стороны, благодаря развитию электроники и появлению небольших микросхем, способных контролировать полёт мультикоптеров, а с другой, благодаря появлению компактных литий-ионных аккумуляторов, способных обеспечить дроны достаточной энергией для полёта.

Первый мультикоптер современного типа появился в 2006 году и был разработан немецкой компанией Mikrokopter.

Стоил он дорого — 1500 евро, но конкуренты быстро переняли идею и вскоре сконструировали огромное количество более доступных моделей. Сегодня квадрокоптеры уже активно используются для съёмок, составления карт, различных исследований и доставки небольших грузов.

Нейронные сети глубокого обучения

Уже вскоре после появления компьютеров программисты стали пытаться с их помощью смоделировать работу нейронов, т. е. клеток, занимающихся обработкой информации у животных и человека. При помощи искусственных нейронных сетей пытались решить задачи, которые не удавалось запрограммировать обычным образом — например, научить компьютер распознавать речь или узнавать, что изображено на картинке. Долгое время не удавалось достичь значительных результатов, и ещё в 90-е программы по распознаванию речи или изображений, хотя и существовали, но работали очень плохо. С мёртвой точки ситуация сдвинулась лишь после 2006 года, с появлением т. н. нейронных сетей глубокого обучения. Здесь сыграли роль несколько факторов — как появление новых идей в организации нейронных сетей, так и повышение характеристик компьютеров, совпавшее с накоплением больших массивов данных, на которых можно было обучать нейронные сети.

Всего за несколько лет было сделано то, что не удавалось десятилетиями — программы научились хорошо распознавать речь, классифицировать изображения, играть в достаточно сложные игры. Сейчас на основе нейронных сетей глубокого обучения работают голосовые помощники вроде Яндекс.Алиса, а также сервисы, позволяющие найти человека по фотографии. Но область применения технологии постоянно расширяется. Например, нейронные сети уже успешно применяются для экономического прогнозирования и медицинской диагностики.

Беспилотные автомобили

Беспилотный «Гуглмобиль»

Идея создать транспортное средство, которое сможет передвигаться по дорогам самостоятельно, без участия водителя, появилась очень давно. Но громадные технические сложности долго не позволяли реализовать эту идею на практике. Ещё в 2004 г. на соревнованиях беспилотных автомобилей в США ни одна машина не смогла пройти весь маршрут и доехать до финиша. Но ситуация менялась, конструкторы оснащали автомобили всё более совершенными датчиками и всё более продвинутым искусственным интеллектом, и после 2010 г. появились модели, способные самостоятельно ездить по улицам городов. В настоящее время в нескольких странах уже работают беспилотные автобусы и такси, а власти многих городов вполне серьёзно рассматривают проекты развития беспилотного транспорта.

Видео — испытания беспилотного Яндекс.такси в Москве:

CRISPR/Cas9 — редактирование генов

Технологии генной инженерии, позволяющие внедрять в организм новые гены, появились ещё в 20 веке. Однако в 2013 году было сделано открытие, дающее учёным возможность целенаправленно изъять из ДНК конкретный фрагмент. Было обнаружено, что бактерии способны найти и изъять участок кода вируса из своей ДНК, и что данный метод можно применять не только к бактериям, но и к животным, включая человека.

Пока нельзя сказать, что новая технология позволяет учёным редактировать геном как им вздумается, однако они уверены, что она открывает огромные перспективы. Например, они рассчитывают использовать её для лечения генетических заболеваний, борьбы с раком и вирусными заболеваниями. Определённые обнадёживающие результаты уже получены, хотя учёным стало понятно, что метод требует усовершенствования.

Но самое интересное в том, что через несколько лет после открытия на основе метода CRISPR/Cas9 появились наборы для редактирования генома, по сути, в домашних условиях, которые может купить каждый желающий. Уже сейчас подобные наборы можно купить в интернет-магазине. Простейший вариант, который стоит 75$, позволяет отредактировать геном микроорганизмов, изменив его так, что микробы начинают светиться в темноте. А за несколько тысяч долларов доступен полный набор, при помощи которого геном можно редактировать практически произвольно. Многие уже высказали опасения, что подобная доступность технологии может создать условия для биотерроризма.

Можете назвать другие значимые изобретения, которые появились в 21 веке? Пишите в комментарии.

2. Искусственное сердце

Аппарат весит всего 900 гр. Он имитирует устройство сердечной мышцы и содержит датчики, которые адаптируются к притоку крови из сосудов пациента. Это устройство предоставляет больным более благоприятную перспективу, чем стандартная процедура ожидания пересадки.

3. Контактные линзы дополнительной реальности

Главное ее достоинство в том, что она позволяет видеть «дополнительную реальность» на фоне того, что видит непосредственно глаз. Например, вы можете идти по улице, смотреть по сторонам и одновременно с тем проглядывать страничку в Facebook.

4. Синтетический алкоголь

Усовершенствованный напиток не будет вызывать интоксикации организма, а также не способствует привыканию и не вызывает похмелья. Но это никак не отразится на предназначении и действии градусного напитка. Все так же его потребитель будете испытывать легкую эйфорию и раскрепощенность.

5. Аэрогель

Ученые из китайского университета создали самый легкий в мире твердый материал - графеновый аэрогель. По словам китайских ученых, чудо-материал отличается высокой прочностью и упругостью. Он способен быстро возвращать форму после сжатия, впитывать и удерживать большой объем не растворяющихся в воде веществ - до 900 раз больше собственного веса.

6. Гибкая электронная бумага

Описывая технологию электронной бумаги, изобретатели называют ее революционной. При этом они утверждают, что, как только устройства, изготовленные по этой технологии, станут доступными широкой публике, они практически полностью вытеснят из повседневной жизни человека бумагу обыкновенную.

7. Портативный рентгеновский сканер

Четырехкилограммовое изобретение за счёт специального излучения может обнаруживать металлические предметы, наркотики, валюту. От «всевидящего ока» не ускользнут даже напечатанные на 3D-принтере пистолеты, в своё время популярные из-за своей доступности и дешевизне в изготовлении. Mini Z подключается к планшету и транслирует данные на экран.

8. Электронный нос

Этот прибор, который может распознать даже едва уловимые опасные запахи. Пока умная машина реагирует только на аммиак, но в будущем её научат определять, например, взрывчатку. И даже ставить диагнозы.

9. Синтетическая клетка

Это контролируемая человеком живая клетка из искусственно сделанного генома - генетической структуры. В эксперименте был искусственным способом создан синтетический геном, и по этой «выкройке» была создана новая бактерия. Процесс этой работы по выращиванию живой клетки позволил экспериментаторам лучше понять, как работают живые клетки.

10. Новый мозговой интерфейс

В основе системы — шапка с 32 электродами для снятия электроэнцефалограммы и хитроумная программа расшифровки показаний датчиков. Исследователь, надевавший её, находился с роботом в разных комнатах и потому смотрел на монитор компьютера, на котором видел комнату и предметы в ней глазами робота.Исследователь мысленно выбирал нужные предметы, а компьютер ловил его мысли — преобразуя сигналы электроэнцефалограммы в команды для железного гуманоида: робот осторожно приближался к цели и захватывал предмет.

Источники: mir-idei.com, fotokanal.com,heartschool.com, furfur.me,medicus.ru,.membrana.ru

Вмещает он два человека, поднимается на высоту около 4-х метров. Скорость, с которой можно полетать на hoverbike составляет максимально 72 км в час. Утверждается, что управлять такой техникой очень просто. Разворачивается он с помощью руля, как у обычного мотоцикла. Кроме того, он оснащен баком для топлива, винтом и вентиляторами.

Читайте подробнее на: http://mir-idei.com.ua/interesnye-idei/izobreteniya/letayuschij_mototsikl_novoe_chudo_tehniki/
mir-idei.com.ua

Новое чудо техники представляет собой гибрид мотоцикла, квадроцикла и дельтаплана

Читайте подробнее на: http://mir-idei.com.ua/interesnye-idei/izobreteniya/letayuschij_mototsikl_novoe_chudo_tehniki/
mir-idei.com.ua

Новое чудо техники представляет собой гибрид мотоцикла, квадроцикла и дельтаплана

Читайте подробнее на: http://mir-idei.com.ua/interesnye-idei/izobreteniya/letayuschij_mototsikl_novoe_chudo_tehniki/
mir-idei.com.ua

Мне нравится

Агентство РИА Новости в честь Дня российской науки провело широкомасштабный опрос экспертов и составило список наиболее важных и наиболее ярких открытий, сделанных российскими учеными за последние 20 лет. Этот список не претендует на полноту и объективность, в него не вошли многие открытия, однако он дает представление о масштабах сделанного в постсоветской науке.

Сверхтяжелые элементы

Российские ученые именно в постсоветскую эпоху вырвались вперед в гонке за сверхтяжелыми элементами таблицы Менделеева. С 2000 по 2010 год физики из лаборатории имени Флерова в Объединенном институте ядерных исследований в подмосковной Дубне впервые синтезировали шесть самых тяжелых элементов с атомными номерами со 113 по 118.

Два из них уже официально признаны Международным союзом чистой и прикладной химии (ИЮПАК) и получили имена флеровий (114) и ливерморий (116). Заявка на открытие элементов 113, 115, 117 и 118 сейчас рассматривается в ИЮПАК.

«Возможно, что одному из новых элементов будет присвоено наименование «московий», - сказал РИА Новости замдиректора лаборатории Флерова Андрей Попеко.

Экзаваттные лазеры

В России создана технология, которая позволяет получить самое мощное световое излучение на Земле. В 2006 году в нижегородском Институте прикладной физики РАН была построена установка PEARL (PEtawatt pARametric Laser), основанная на технологии параметрического усиления света в нелинейно-оптических кристаллах. Эта установка выдала импульс мощностью 0,56 петаватта, что в сотни раз превосходит мощность всех электростанций Земли.

Сейчас в ИПФ планируют увеличить мощность PEARL до 10 петаватт. Кроме того, планируется запустить проект XCELS, который предполагает создание лазера мощностью до 200 петаватт, а в перспективе - до 1 экзаватта.

Такие лазерные системы позволят исследовать экстремальные физические процессы. Помимо этого, с их помощью можно инициировать термоядерные реакции в мишенях, на их основе можно создавать лазерные источники нейтронов с уникальными свойствами.

Сверхмощные магнитные поля

Физики из российского ядерного центра в Сарове под руководством Александра Павловского в начале 1990-х годов разработали метод получения рекордно мощных магнитных полей.

С помощью взрывных магнитокумулятивных генераторов, где взрывная волна «сжимала» магнитное поле, им удалось получить величину поля в 28 мегагаусс. Эта величина - абсолютный рекорд для искусственно полученного магнитного поля, она в сотни миллионов раз выше силы магнитного поля Земли.

С помощью таких магнитных полей можно исследовать поведение вещества в экстремальных условиях, в частности, поведение сверхпроводников.

Нефть и газ не закончатся

Пресса и экологи регулярно напоминают нам, что запасы нефти и газа вскоре - через 70-100 лет - подойдут к концу, это может привести к коллапсу современной цивилизации. Однако ученые из российского университета нефти и газа имени Губкина утверждают, что это не так.

Путем экспериментов и теоретических расчетов они доказали, что нефть и газ могут формироваться не в результате разложения органических веществ, как гласит общепринятая теория, а абиогенным (небиологическим) путем. Они установили, что в верхней мантии Земли, на глубинах 100-150 километров, существуют условия для синтеза сложных углеводородных систем.

«Этот факт позволяет говорить о природном газе (по крайней мере) как о возобновляемом и неиссякаемом источнике энергии», - сказал РИА Новости профессор Владимир Кучеров из университета имени Губкина.

Озеро Восток

Российским ученым принадлежит, возможно, последнее крупное географическое открытие на Земле - обнаружение подледного озера Восток в Антарктиде. В 1996 году совместно с британскими коллегами они открыли его с помощью сейсмического зондирования и радарных наблюдений.

Бурение скважины на станции Восток позволило российским ученым получить уникальные данные о климате на Земле за последние полмиллиона лет. Они смогли определить, как менялась температура и концентрация СО2 в далеком прошлом.

В 2012 году российским полярником удалось впервые проникнуть в это реликтовое озеро, которое было изолировано от внешнего мира около миллиона лет. Исследование образцов воды из него, возможно, приведет к открытию абсолютно уникальных микроорганизмов и позволит сделать выводы о возможности существования жизни за пределами Земли - например, на спутнике Юпитера Европе.

Мамонты - современники древних греков

Мамонты были современниками критской цивилизации и вымерли уже в историческое время, а не в эпоху каменного века, как считалось ранее.

В 1993 году Сергей Вартанян и его коллеги обнаружили останки карликовых мамонтов, рост которых не превышал 1,8 метра, на острове Врангеля, который, по всей видимости, был последним убежищем этого вида.

Радиоуглеродная датировка, проведенная с участием специалистов географического факультета Петербургского университета, показала, что мамонты обитали на этом острове до 2000 года до нашей эры. До того момента считалось, что последние мамонты жили на Таймыре 10 тысяч лет назад, однако новые данные показали, что мамонты существовали еще во времена минойской культуры на Крите, постройки Стоунхенджа и 11-й династии египетских фараонов.

Третий вид людей

Работа сибирских археологов под руководством академика Анатолия Деревянко позволила обнаружить новый, третий по счету вид человеческих существ.

До сих пор ученым было известно о двух высших видах древних людей - кроманьонцах и неандертальцах. Однако в 2010 году исследование ДНК из костей, найденных в Денисовой пещере на Алтае, показало, что 40 тысяч лет назад в Евразии вместе с ними жил третий вид, получивший имя денисовцев.

Метан и вода на Марсе

Хотя в постсоветский период России не удалось осуществить успешных самостоятельных межпланетных миссий, российские научные приборы на американских и европейских зондах и наземные наблюдения принесли уникальные данные о других планетах.

В частности, в 1999 году Владимир Краснопольский из МФТИ и его коллеги с помощью инфракрасного спектрометра на гавайском телескопе CFHT впервые зарегистрировали линии поглощения метана на Марсе. Это открытие стало сенсацией, поскольку на Земле основным источником метана в атмосфере являются живые существа. Эти данные затем были подтверждены измерениями с европейского зонда «Марс-Экспресс». Хотя марсоход Curiosity на данный момент не подтвердил присутствие метана в марсианской атмосфере, ученые не ставят точку в этих поисках.

Российский прибор ХЕНД на борту аппарата «Марс-Одиссей», созданный под руководством Игоря Митрофанова из Института космических исследований РАН, впервые показал, что у полюсов Марса и даже в средних широтах существуют огромные запасы подповерхностного водяного льда.

Следы миграций в мифах

Генетические исследования в последние годы позволили ученым узнать много нового о расселении и путях миграции людей на Земле. Российский историк и антрополог Юрий Березкин показал, что не менее впечатляющих результатов можно добиться, изучая фольклорно-мифологические тексты.

Он начал свою работу со сравнения мифологических мотивов у аборигенов Сибири и Америки, а затем включил в свои исследования данные о культурах едва ли не всех народов мира, что позволило нарисовать впечатляющую картину первичного расселения людей по земному шару.

Он доказал, что существуют устойчивые совпадения определенных мифологических мотивов в отдельных регионах, которые коррелируют с древнейшими перемещениями первобытных племен, что подтверждается данными археологии и генетики.

«Тем самым у нас появляется - впервые в истории науки - способ относительно точной оценки времени существования компонентов устной традиции, что решает целый ряд центральных проблем фольклористики или, по крайней мере, дает в руки исследователей ориентир для последующих разысканий», - сказал РИА Новости профессор Сергей Неклюдов из РГГУ.

Задача тысячелетия

Российский математик Григорий Перельман в 2002 году доказал гипотезу Пуанкаре - одну из семи «задач тысячелетия» из списка Математического института Клэя. Сама гипотеза была сформулирована еще в 1904 году, и ее суть сводится к тому, что трехмерный объект без сквозных отверстий топологически эквивалентен сфере.

Перельман смог доказать эту гипотезу, однако небывалую популярность в СМИ он получил тогда, когда отказался от премии в 1 миллион долларов от Института Клэя за это доказательство.

Человек на протяжении всей истории своего существования постоянно придумывал и создавал что-то новое. Сегодня, в век Интернета, сложно представить, что человеческая цивилизация начиналась с палки-копалки. И хотя новое столетие началось всего 16 лет назад, за это время люди сделали множество впечатляющих изобретений. И хотя некоторые кажутся пока чем-то необычным, можно не сомневаться, уже скоро все эти вещи придут в каждым дом.

В 2001 году, перед тем как Apple и Samsung завалили мир своими превосходными смартфонами, появился iPod - небольшой гаджет, который изменил сам принцип прослушивания музыки. Именно это стало моментом, когда MP3 сменили компакт-диски (которые, в свою очередь, ранее заменили кассеты и виниловые пластинки).
2. Искусственные воспоминания

Продолжающееся сотрудничество между японским научным институтом мозга Рикен и Институтом обучения и памяти при Массачусетском технологическом институте привело к открытию способа внедрения ложных воспоминаний в мозг мышей. Прорыв значительно расширил наше понимание памяти, а также расширил горизонты психиатрии.

Для некоторых может показаться странным, что гибридный автомобиль с двумя источниками энергии действительно может быть безопаснее для окружающей среды, чем традиционный автомобиль. Тем не менее, многие эксперты твердят именно это. Только время покажет, является ли это одним из величайших изобретений нашего века или просто очередной сверхраздутой идеей, которая с треском провалилась.

8. Виртуальная клавиатура

На самом деле, трудно представить пользу от виртуальной клавиатуры, по крайней мере, когда речь идет о повседневной жизни людей и работников, которые проводят время за компьютером. Но это, несомненно, хороший способ произвести впечатление на своих друзей.

9. YouTube

YouTube впервые был запущен в 2005 году и с тех пор он изменил жизнь большинства молодых людей по всему миру. Просмотр видеороликов стал одной из тенденций XXI века.

10. ReWalk

ReWalk - революционный носимый роботизированный экзоскелет, который обеспечивает активность бедер и движение коленей, чтобы люди с повреждением спинного мозга вновь начали ходить. Он недавно появился на рынке и уже успел стать наиболее широко используемым устройством для людей с проблемами движения.

11. Бионические контактные линзы

В 2013 году ученые создали и успешно испытали прототип функционирующих бионических линз с беспроводной антенной и дисплеем размером однин пиксель. Инженеры уже проверили готовые линзы на кроликах в течение двадцати минут и не обнаружили никаких проблем. Как ожидается, линзы появятся на рынке в течение ближайших нескольких лет.

12. Биоискусственная печень

Это удивительное искусственное экстракорпоральное устройство дало надежду всем, кто страдает от острой печеночной недостаточности. Хотя биоискусственная печень пока не может полностью заменить все функции печени, она может послужить в качестве вспомогательного устройства и помочь пациентам прожить до тех пор, пока им не проведут пересадку этого органа.

13. Телепортация

Исследователи из Калифорнийского технологического института сумели телепортировать протон, в то время как исследователи из Австралийского национального университета успешно телепортировали лазерный луч. Эти прорывы дали ученым надежду, что в конце концов люди смогут телепортировать гораздо большие объекты.

14. Искусственная поджелудочная железа

Искусственная поджелудочная железа представляет собой технологию, которая позволяет помочь людям с диабетом контролировать уровень глюкозы в крови, обеспечивая эндокринную функциональность здоровой поджелудочной железы.

15. Имплантат сетчатки

Имплантаты сетчатки предназначены для частичного восстановления зрения людей, которые потеряли зрение в результате дегенеративных заболеваний глаз. Это дало надежду миллионам людей по всему миру. Имплантат сетчатки глаза Argus II получил разрешение на использование на рынке США и Европы в феврале 2013 года, став первым одобренным имплантатом.

В первые два десятилетия 21-го века наука обогатилась целым рядом открытий, которые в перспективе могут значительно повлиять на качество жизни каждого человека. Чего стоит только получение стволовых клеток из кожи взрослого человека, дающее возможность выращивать нужные органы без использования эмбриональных клеток!

Фундаментальное открытие гравитационных волн дает человечеству надежду на путешествия между звездами, а из нового материала графен совсем скоро будут производить сверхъемкие аккумуляторы. Впрочем, обо всем по порядку: в нижеприведенном рейтинге мы постарались систематизировать важнейшие научные открытия 21 века по степени их значимости для человечества.

ТОП-10 самых значительных научных открытий XXI века

10. БИОНИКА. Сконструированы биопротезы, управляемые силой мысли

Еще недавно утраченные конечности людям заменяли пластиковые муляжи или даже крюки. В последние два десятилетия наука сделала огромный шаг в создании биопротезов, управляемых силой мысли и даже передающих ощущения от искусственных пальцев в мозг. В 2010 г. английская фирма «RSLSteeper» представила биопротез руки, с помощью которого человек способен открывать двери ключом, разбивать яйца на сковородку, снимать деньги в банкомате и даже держать пластиковый стаканчик.

Одноразовый стакан легко раздавить при чрезмерном усилии, но ученые добились того, что силу сжатия пальцев можно варьировать. Управляющие сигналы для этого снимаются с грудных мышц тела.

Другая компания «Bebionic» в 2016 г. изготовила для инвалида Найджела Экленда бионический протез руки, которым не только можно управлять силой мысли. Вдобавок к этому изделие оснащено датчиками чувствительности, подключенными к нервным окончания культи. Таким образом, достигается обратная связь, чтобы пациент мог чувствовать прикосновения и тепло. Пока биопротезы являются достаточно дорогими, однако благодаря развитию 3D-печати уже в ближайшее время прогнозируется их более широкая доступность.

9. БИОТЕХНОЛОГИИ. Создана первая в мире синтетическая бактериальная клетка

В 2010 г. группа ученых под руководством Крейга Вентера добилась прорыва в амбициозном проекте по созданию ни много, ни мало – новой жизни. Биологи взяли геном бактерии Mycoplasma genitalium и систематически, один за другим, удаляли из него гены, чтобы определить минимальный набор, необходимый для жизни. Оказалось, что он должен включать 382 гена, составляющих, как бы основу жизни. После этого ученые уже «с нуля» составили искусственный геном, который пересадили в клетку бактерии Mycoplasma capricolum, из которой предварительно были удалены собственные комплексы ДНК.

Искусственная клетка, которая даже получила собственное имя – Синтия, оказалась жизнеспособной и начала активно делиться.

Данный успех открывает перед биотехнологами широчайшие возможности по созданию гораздо более сложных организмов с заданными параметрами. Уже сейчас конструируются искусственные клетки, которые смогут производить вакцины и даже топливо для автомобилей, а в перспективе биологи надеются создать бактерию, которая бы поглощала углекислый газ. Такой микроорганизм мог бы помочь в ликвидации парникового эффекта на Земле, а также в терраформировании Марса и Венеры.

Так выглядит первая в мире размножившаяся искусственная клетка Синтия под электронным микроскопом

8. АСТРОФИЗИКА. Обнаружены планета Эрида и вода на Марсе

К крупнейшим открытиям 21 века можно отнести сразу две «космические» находки. В 2005 г. группой американских астрономов из обсерватории «Джемини», Йельского и Калифорнийского университетов было открыто небесное тело, движущееся за орбитой Плутона. Дальнейшие исследования показали, что малая планета, получившая название Эрида, по размерам лишь немного уступает Плутону. В 2006 г. это небесное тело сфотографировал орбитальный телескоп «Хаббл», обнаружив вращающийся вокруг него довольно крупный спутник, получивший название Дисномия. Предполагается, что по физическим характеристикам Эрида похожа на Плутон, а ее поверхность, скорее всего, покрыта ярко-белым льдом, поскольку альбедо (отражающая способность) планетоида уступает только спутнику Сатурна Энцеладу.

Вторым крупнейшим открытием 21 века в исследовании Солнечной системы является обнаружение воды на Марсе. Еще в 2002 г. орбитальный аппарат «Одиссей» обнаружил признаки наличия под поверхностью планеты водяного льда. В 2005 г. европейский аппарат «Марс-Экспресс» заснял кратеры с явственными следами водяных потоков, а окончательно развеял сомнения американский зонд «Феникс». В 2008 г. он сел в окрестностях Северного полюса и в одном из экспериментов – успешно выделил воду из марсианского грунта. Гарантированное наличие влаги на Красной планете снимает главное ограничение для ее колонизации. Америка планирует запустить пилотируемую миссию на Марс уже в 2030-х годах, идет разработка ядерного двигателя для этой цели и в России.

7. НЕЙРОЛОГИЯ. Впервые записаны и перезаписаны воспоминания в мозг

В 2014 г. исследователям из Массачусетского университета удалось внедрить в память подопытных мышей ложные воспоминания. Им в голову были вживлены оптоволоконные провода, присоединенные к участкам мозга, ответственным за формирование памяти. По ним ученые подавали лазерные сигналы, которые воздействовали на определенные участки нейронов. В результате удалось добиться как стирания некоторых воспоминаний мышей, так и формирования ложных. Например, грызуны забывали, что в определенном участке клетки у них когда-то были приятные встречи с самками и больше не стремились туда. В то же время, ученым удалось создать новые воспоминания о том, что «опасный» отсек клетки, на самом деле привлекателен и мыши старались оказаться именно там.

На первый взгляд, эти результаты выглядят детской игрой, да еще и с сомнительным этическим подтекстом. Между тем, нейрофизиологам удалось главное – найти участки мозга, отвечающие за память (гиппокамп и префронтальная кора) и создать, пусть пока примитивные, методы воздействия на них. Это дает широкие перспективы для совершенствования путей воздействия на мозг, а в будущем позволит лечить фобии и душевные расстройства. Не исключено, что уже в обозримом будущем удастся создать приборы для пакетной закачки данных в человеческий мозг для быстрого обучения наукам, требующим запоминания большого количества данных, например, можно будет в кратчайшие сроки овладеть иностранным языком.

6. ФИЗИКА. Обнаружен бозон Хиггса или «частица Бога»

В июле 2012 г. произошло открытие, ради которого были потрачены 6 млрд. долларов, вложенные в постройку Большого адронного коллайдера (CERN) близ Женевы. Ученые обнаружили т.н. «частицу Бога», существование которой было предсказано еще в 60-х годах британским физиком Питером Хиггсом. В честь него она и была названа. Благодаря экспериментальному доказательству существования бозона Хиггса фундаментальная физика получила последнее недостающее звено для построения пренормируемой квантовой теории поля. Данная теория является продолжением классической квантовой механики, однако качественно меняет взгляд на картину микромира и Вселенной в целом.

Практическое значение открытия бозона Хиггса заключается в том, что ученым открываются перспективы разработки антигравитации и разработки двигателей, которым не требуется энергия для работы.

Для этого нужно «всего ничего» - научиться убирать т.н. хиггсовское поле, которое связывает элементарные частицы, не давая им разлетаться. В этом случае масса объекта с нейтрализованным полем будет равна нулю, а значит - он перестанет принимать участие в гравитационном взаимодействии. Разумеется, такие открытия – вопрос весьма отдаленного будущего.

5. МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Создан сверхпрочный материал графен

Графен – это уникальный по прочности и многим другим свойствам материал, который был впервые получен русскими физиками (работающими в Британии) Константином Новоселовым и Андреем Геймом в 2004 г. Через 6 лет ученых наградили за это Нобелевской премией, а в наши дни графен активно исследуется и уже применяется в некоторых изделиях . Необычность материала заключается сразу в нескольких его особенностях. Во-первых – это второй по прочности (после карбина) из известных ныне материалов. Во-вторых, графен – великолепный проводник, с помощью которого можно достигать уникальные электронные эффекты. В-третьих, материал обладает высочайшими показателями теплопроводности, что опять же – позволяет использовать его в полупроводниковой электронике без опасений ее перегрева.

Особые надежды на графен возлагаются в плане его применения в сверхъемких аккумуляторах, которых так не хватает электромобилям.

В 2017 г. компания «Samsung» представила один из первых АКБ на основе графена с емкостью на 45% выше, чем у его литий-ионного аналога сопоставимой величины. Но самое главное – новый аккумулятор заряжается и отдает заряд в 5 раз быстрее обычного. Примечательно, что речь идет не о полностью графеновом, а о гибридном АКБ, где инновационный материал используется как вспомогательный. Если же, точнее – когда разработчики создадут полностью графеновую батарею, это станет настоящей революцией в энергетике. Главной проблемой в широком использовании графена является дороговизна его получения и недостатки в технологиях, которые пока не позволяют получить абсолютно однородный материал. Однако уже сейчас число заявок на патенты с использованием графена зашкалило за 50 тыс., поэтому нет сомнения, что уже в обозримом будущем необычный материал заметно повлияет на качество жизни людей.

4. БИОЛОГИЯ. Получены стволовые клетки не из эмбрионов, а из зрелых тканей

В 2012 г. нобелевская премия по физиологии и медицине была вручена английскому биологу Джону Гердону и его японскому коллеге Сине Яманаке. Они произвели настоящий фурор в среде биотехнологов, создав из обычных клеток – стволовые, т.е. способные составлять любые органы. Для этого ученые ввели в клетки соединительной ткани мыши всего 4 гена и в результате фибропласты превратились в незрелые стволовые клетки, обладающие всеми свойствами эмбриональных. Из подобного материала можно вырастить любой орган – от печени до сердца.

Таким образом, исследователи не только теоретически, но и практически доказали обратимость специализации клеток, что невозможно переоценить.

До недавних пор считалось, что стволовые клетки можно получить только из эмбрионов или пуповинной крови. Первое – сомнительно с этической точки зрения, а второе – вынуждало людей (в основном богатых) делать банк стволовых клеток сразу после рождения ребенка, чтобы в будущем он мог использовать его для лечения. Открытие физиологов сняло данные ограничения и теперь каждому человеку (как минимум, теоретически) доступно лечение стволовыми клетками и клонирование органов, содержащих «родную» ДНК организма.

3. АСТРОФИЗИКА. Доказано существование гравитационных волн

Открытие гравитационных волн считается величайшим научным достижением 2016 года, а возможно и всего второго десятилетия XXI века. В 2017 году их первооткрывателям - Райнеру Вайссу, Бэрри Бэришу и Кипу Торну была присуждена нобелевская премия по физике. С помощью двух интероферометрических обсерваторий LIGO и VIRGO, расположенных в США и Италии, ученым удалось зафиксировать гравитационные волны, образовавшиеся в результате слияния двух черных дыр на расстоянии в 1,3 млрд. световых лет от Солнца.

Тем самым исследователи экспериментально подтвердили достоверность Общей теории относительности Эйнштейна, предсказавшей наличие гравитационных волн еще в начале ХХ века (на уровне теории).

Впоследствии LIGO и VIRGO зафиксировали еще два гравитационных всплеска от столкновения нейтронных звезд. Выдающаяся ценность открытия заключается в подтверждении искривления пространства-времени под воздействием массивных объектов. Это означает, что тысячи раз описанные фантастами путешествия звездолетов сквозь «нуль-пространство» и «гиперпереходы» вполне возможны, хоть и являются перспективой далекого будущего. Вероятно, неслучайно, один из первооткрывателей гравитационных волн – Кип Торн, по итогам своих исследований выпустил книгу, «Интерстеллар. Наука за кадром», название которой перекликается со знаменитым фильмом.

Примерно так по Эйнштейну выглядит пространство-время в окрестностях Солнца, искривляющееся под воздействием массивной звезды. Теперь данная картина доказана экспериментально

2. ФИЗИКА. Проведены успешные опыты по дальней квантовой телепортации

Под квантовой телепортацией понимается не перемещение физических объектов, а передача информации о состоянии элементарной частицы или атома. Важнейшим моментом здесь является расстояние – вплоть до начала XXI века подобную связь удавалось обеспечить только на уровне микромира. Прорывным стал 2009 г., когда ученым из Мерилендского университета удалось передать квантовое состояние иона иттербия на 1 метр. Затем инициативу в данном направлении исследований прочно перехватили китайские ученые.

Сначала им удалось обеспечить квантовую связь на дистанции 120 км, а в 2017 г. – осуществить первую космическую квантовую телепортацию со спутника «Мо-Цзы» на три наземных лаборатории до которых было 1203 км.

Такой научно-технологический скачок позволит уже в ближайшем будущем создавать абсолютно защищенные линии связи, которые даже теоретически не смогут взломать хакеры. В условиях, когда финансовая, деловая и частная жизнь все больше перемещается в Интернет, линии на основе квантовой телепортации обещают стать настоящей панацеей в сфере информационной безопасности. Кроме того, на основе данного способа связи разрабатываются сверхбыстрые компьютеры, которые в перспективе заменят существующие.

1. КИБЕРНЕТИКА. Создан робот с биологическим мозгом

В 2008 г. ученые из Англии создали, пожалуй, первого в мире киборга – полуживого робота с мозгом на основе 300 тыс. крысиных нейронов. Их выделили из эмбриона грызуна, разделили с помощью специального фермента и разместили в питательном растворе на пластине размером 8 см. К полученному квазимозгу ученые присоединили 60 электродов, которые считывают сигналы с нейронов и передают их к электронной схеме. Они же служат для доставки в мозг сигналов. Первый робот с биологическим мозгом получил собственное имя – Гордон, был оснащен платформой для передвижения и ультразвуковым сенсором, сканирующим местность при езде. Сигналы от него идут в мозг, а возникающие там импульсы и обратная связь управляют движением.

Исследователям удалось добиться обучаемости Гордона, поскольку нейроны обладают памятью. Упершись в препятствие всего один раз, робот в 80% случаев уже не ездит по неудачному маршруту. При этом, как заявляют ученые, Гордон не управляется извне, а контролируется исключительно серым веществом, доставшимся от крысы. Таким образом, британцы сделали первый шаг по созданию полноценных киборгов на основе уже не десятков тысяч, а миллиардов нейронов, что, скорее всего, произойдет еще до конца текущего столетия.

Смотрите видео о важнейших научных открытиях XXI века на

Это интересно: