Изобретения 21 века: свершения и перспективы

21 век ознаменовался бурным технологическим развитием, которое коренным образом меняет многие сферы нашей жизни. Благодаря достижениям в области компьютерных технологий, генетики, медицины, новых материалов и других науках появляются революционные изобретения, открывающие человечеству новые горизонты. В этой статье мы рассмотрим наиболее значимые технологии и изобретения 21 века, которые либо уже активно используются сегодня, либо имеют огромный потенциал в будущем для улучшения качества жизни.

3D-печать: от протезов до целых зданий

Технология 3D-печати позволяет создавать объекты практически любой формы и назначения - от медицинских протезов до целых зданий. С помощью 3D-принтеров уже напечатали функциональные протезы конечностей, искусственную кожу для лечения ожогов, экспериментальное искусственное сердце. А в ОАЭ построили муниципалитет площадью 641 кв. метр, в Амстердаме - 12-метровый пешеходный мост.

• 3D-печать позволяет сократить отходы и расход материалов, т.к. печатается ровно столько, сколько нужно
• Технология делает возможным печать персонализированных изделий и конструкций практически любой сложности

В будущем 3D-печать найдет еще более широкое применение в медицине, строительстве, производстве. А для рядовых потребителей уже доступны 3D-принтеры для печати небольших пластиковых изделий, а также еды - от пиццы до декоративных десертов.

Таким образом, технология 3D-печати предоставляет практически безграничные возможности для воплощения самых смелых идей и является одним из наиболее многообещающих изобретений 21 века.

Дополненная реальность меняет обучение и медицину

В отличие от полностью виртуальных миров, технология дополненной реальности (AR) позволяет накладывать цифровые объекты поверх реального изображения с камеры. Это открывает широкие возможности для образования, медицины, развлечений.

• В образовании AR используют для наглядной визуализации различных процессов и явлений.
• Медики применяют дополненную реальность при подготовке хирургов и как навигацию во время операций.

Одно из самых многообещающих изобретений 21 века - дополненная реальность - уже активно внедряется в повседневную жизнь. С помощью смартфона можно получить дополнительную информацию об объектах вокруг: подписи, инструкции, 3D-модели. AR-технологии интуитивны и просты в использовании, поэтому их потенциал поистине безграничен.

В ближайшем будущем мы увидим AR практически везде: это поможет школьникам и студентам лучше усваивать материал, водителям - ориентироваться на дорогах, туристам - получать справочную информацию об объектах. Дополненная реальность кардинально изменит многие сферы нашей жизни.

Полностью искусственное сердце - прорыв биомедицины

В 2021 году в США впервые успешно имплантировали полностью искусственное сердце пациенту с терминальной сердечной недостаточностью. Это настоящий прорыв в области биомедицинских изобретений 21 века.

• Искусственный орган позволит пациенту вести практически нормальный образ жизни.
• Устройство способно заменить функцию естественного сердца на неограниченное время.

Однако имплантированное сердце имеет внешний источник питания и систему управления, поэтому потребуется регулярный мониторинг в клинике. Тем не менее, по сравнению с другими технологиями поддержки сердечной функции, полностью искусственный орган обеспечивает максимальную свободу и качество жизни.

В будущем подобные имплантаты станут доступнее и надежнее. А разработка искусственных органов открывает фантастические перспективы для лечения практически любых заболеваний и травм.

Многоразовые ракеты SpaceX снижают стоимость запусков

Компания Илона Маска SpaceX разработала концепцию многоразовых ракет-носителей, которые после запуска возвращаются на Землю и могут использоваться повторно. Это позволяет существенно сократить стоимость доставки грузов на орбиту.

• Первую ступень ракеты Falcon 9 удалось вернуть на посадочную платформу в океане в 2017 году
• Многоразовая ракета New Shepard компании Blue Origin предназначена для суборбитальных полетов

Технология многоразового использования ракет-носителей является одним из самых впечатляющих изобретений 21 века в области аэрокосмической промышленности. Она кардинально меняет подход к освоению космоса, делая запуски значительно дешевле и чаще.

Благодаря многоразовости стали возможны запуски тысяч спутников на низкую околоземную орбиту для создания глобального интернета. А в будущем появятся туристические полеты на орбиту, колонизация Луны и Марса.

Высокоплотные и безопасные литий-ионные батареи

Новым автономным устройствам нужно много энергии, чтобы они как можно дольше обходились без розетки. Вместе с тем батареи должны быть компактными и безопасными — например, не взрываться при сильном нагреве или механических повреждениях.

Команда Центра технологий аккумуляторов и накопления энергии (BEST) в Пенсильвании создала безопасный и мощный литий‐ионный аккумулятор, который позволит электромобилю пройти до 1,6 миллиона километров.

Прорыв совершили и исследователи Samsung: они разработали твердотельный литий‐металлический аккумулятор плотностью 900 Вт·ч/л. Он на 50% компактнее существующих батарей и создан без использования жидкого электролита. Со временем аккумулятор не деградирует — объем заряда, который он может накопить, остается прежним.

Бионические протезы возвращают конечностям чувствительность

Бионические протезы в XXI веке способны практически полностью заменить естественные конечности. Ученые обеспечили не только возможность двигать ими, как собственными руками, но даже вернули способность чувствовать — импульсы ощущений передаются прямо в мозг.

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса в США создали MPL (Modular Prosthetic Limb — модульный протез конечности), который может выполнять почти все движения, на которые способна человеческая рука. В нем установлено более 100 датчиков, а также специальные моторы, которые обеспечивают привычную силу и ловкость.

Протез снабжен тактильными сенсорами и позволяет определять расположение, температуру и текстуру предметов. А нейронный интерфейс обеспечивает интуитивно понятное и естественное управление искусственной рукой — достаточно подумать о действии, чтобы выполнить его.

Такие изобретения 21 века, как бионические протезы, значительно улучшают качество жизни людей с ограниченными возможностями. Помимо возврата подвижности, они также возвращают ощущения и способность к тонким манипуляциям.

Графен: сверхтонкий и многофункциональный материал будущего

По сути, графен — это пленка из графита (кристаллизованного углерода) толщиной в один атом. Ее долго не могли получить из-за нестабильности.

Существование первого известного истинно двумерного кристалла в 2004 году впервые подтвердили экспериментально ученые Андрей Гейм и Константин Новоселов, и в 2010-м они получили Нобелевскую премию по физике.

Графен очень прочный и при этом крайне гибкий. Он проводит ток, а электроны в нем движутся стремительнее, чем во всех известных материалах.

Используя изобретения 21 века, такие как графен, можно создавать сверхтонкие фильтры, сенсорные дисплеи, датчики, высокоэффективные каталитические ячейки, наноканалы для работы с ДНК, компоненты для высокоточной электроники.

Графеновые чипы повысят производительность компьютеров и ускорят передачу данных, сделают устройства мощнее и компактнее. Графен может стать одним из ключевых материалов для технологий будущего.