Приветствую! Пятница — день, когда заканчивается рабочая неделя и можно с большим удовольствием подумать о будущем. Ведь в ближайшем будущем нас ждут выходные, когда можно расслабиться и отдохнуть, посвятить себя приятным, а не обязательным делам. А можно даже заняться построением планов на отдаленное будущее. Но то, каким оно станет, определяется уже сегодня, в том числе и благодаря научным и технологическим открытиям. О них мы и предлагаем поговорить, запуская рубрику «Пятница будущего». В ней мы будем рассказывать о новостях из мира техники, технологии и науки, которые, возможно, предопределят наш завтрашний день.

Table of Contents

Билайн выключает 3G

На этой неделе произошло сразу два громких научно-технических события. Первое из них — это новый запуск и выход на максимальную мощность Большого адронного коллайдера. В ЦЕРН не планируют останавливаться на достигнутом, и в ближайшем будущем по плану достижение нового рекорда энергии соударения частиц в 13,6 тераэлектронвольт. Как видим, с 2008 года бозон Хиггса был найден, на месте Женевы не разверзлась черная дыра, в которую цепной реакцией засосало всю материю, включая клоунов, а проверка Стандартной модели физики оказалась успешной. Теперь исследования о том, как устроена наша Вселенная и почему мы все состоим из материи, а не антиматерии, будет продолжены. Но если под Женевой рубильник перевели в положение «Вкл.», то в Москве и Подмосковье, оператор билайн нажал на «Выкл.». И это второе наиболее резонансное событие.

Фотография БАК с сайта Wikipedia

В 2008 году был запущен не только БАК, но и 3G-сеть билайн в Москве и области. Тогда это был выход на новый уровень — мобильная сеть становилась пригодной для того, чтобы полноценно пользоваться Интернетом, а корявые и обрезанные версии страничек, адаптированные для того, чтобы с горем пополам протиснуться сквозь игольное ушко EDGE, стали уходить в прошлое. Но спустя 14 лет коллайдер снова работает, а вот 3G стал не нужен. За прошлый год доля трафика по этому стандарту у билайн составила всего 4%. Насколько это было прорывом в 2008 году, настолько же в 2022 технология устарела и просто не соответствует нагрузке. К сентябрю 3G будет работать только на полосе 900 МГц, предназначенной для голосовой передачи данных. К концу следующего года билайн откажется от 3G в 25 регионах.

Хотя билайн и выступает в роли первого из крупных операторов, отключающих передачу данных в 3G-сетях, рефарминг частоты 2,1 ГГц, да и вообще частот свыше одного ГГц, ведется всеми операторами. Tele2 в столичном регионе частично перевел частоту 2100 МГц из 3G в LTE еще в 2021 году, операторы МТС и «МегаФон» ведут тот же процесс по мере модернизации оборудования, так что в ближайшие годы обещанное отключение 3G станет реальностью.

Кремний для отечественной электроники

Ничто так не ускоряет процесс развития, как попадание в максимально трудные условия. С этим тезисом согласятся те, кто научился плавать, упав за борт, и госкорпорация «Ростех». Если до введения максимально жестких санкций импортозамещение можно было активно симулировать, компенсируя недостаток отечественных комплектующих и материалов поставками от непридирчивых компаний, соглашавшихся клеить этикетки нужного образца, то в 2022 году такой вариант развития отечественной электроники работать перестал. И у действительно «домашних» материалов и технологий сразу же появилось пространство на рынке, которое тут же начали осваивать.

Изображение с сайта Ростех

В частности, на выставке «Иннопром-2022» холдинг «Росэлектроника» продемонстрировал разработанную НПП «Салют» совместно с Институтом физики микроструктур РАН и Институтом химии высокочистых веществ РАН технологию производства монокристаллического кремния из российских материалов. Заказчиком разработки выступил Минпромторг РФ. Разумеется, не приходится рассчитывать на то, что «Ростех» уже в ближайшем будущем завалит рынок продукцией, которая полностью заместит импортные поставки кремниевых пластин (речь идет только о монокристаллическом кремнии с удельным электрическим сопротивлением более 1000 Ом-см), но в будущем производство электронных силовых приборов будет вестись с использованием отечественного сырья и технологий. Когда конкретно наступит это будущее, в «Ростехе» пока сказать не смогли.

SberShuttle — роботизация любого склада

Если же говорить о более близком будущем, которое буквально готово к тому, чтобы стать завтрашним днем нефигурально, то вот новая разработка от «Сбера». На той же выставке «Иннопром-2022» было продемонстрировано решение для полной автоматизации складской логистики под названием SberShuttle. Система представляет собой стеллажное хранилище. Между стеллажами по рельсам перемещаются роботы-шаттлы, перевозящие контейнеры с товарами от мест хранения на станцию подбора. На станции подбора находится робот-манипулятор SberPicker, оснащённый системой автоматического захвата товаров на основе компьютерного зрения, который отбирает и перекладывает товары для их упаковки. Контроль над всем процессом осуществляет оператор на основе системы Robotic Management System. Таким образом, в системе почти не задействованы люди, что исключает человеческий фактор, который ведет к ошибкам при подборе и сортировке товаров.

Изображение с сайта ЕАН

Сама по себе идея автоматизированного склада совершенно не нова, в мире уже есть немало предприятий, которые используют подобные системы, в разной степени исключив людей из процесса складской логистики. Однако разработка «Сбера» привлекательна тем, что система заявлена масштабируемой, поэтому может быть использована не только на крупном складе, но и буквально в магазинчике у дома. Да-да, заявлено, что буквально ваш соседний «даркстор» (например, «Яндекс.Лавка», а не то, что вы подумали про продажу товаров из даркнета) можно оборудовать такой системой, и вместо трудящихся из республик бывшего СССР там будут работать роботы, которые соберут заказ быстрее и без ошибок. Если подобную систему объединить с роботами-курьерами, то самыми востребованными специальностями для магазинов станут сисадмины и сервисмены для обслуживания роботов.

META* запустила переводчик с 200 языков

Компания МЕТА* объявила о доступности для широкой публики очередного своего проекта в области ИИ. На это раз речь идет о модели искусственного интеллекта NLLB-200, которого можно считать нашим ответом роботу-переводчику С-3РО из далекой-далекой галактики. Протокольные функции этот ИИ выполнять не может, потому что у него нет тела, да и до перевода шести миллионов форм коммуникации ему далеко, пока речь идет только о 200 языках. Причем изначально упор делался на те, с которыми не работают современные коммерческие инструменты. В частности, в бенчмарке FLORES-101 самые высокие результаты NLLB-200 показал по африканским языкам и индийским диалектам. Как нетрудно догадаться, основная цель — это улучшение понимания пользователей соцсетей для повышения точности предоставляемой рекламы. Лучшее понимание людьми друг друга тут выступает побочным продуктом. Но если вы, подобно С-3РО, считаете, что важнее все-таки перевод и обучение этикету, то можете перекроить NLLB-200 на свой лад, исходный код программы стал доступным.

«Метаобъективы» для смартфонов от LG

А вот компания LG, забанившая саму себя на рынке мобильных телефонов, представила свой метапродукт, который может найти применение в мобильных телефонах. Это не означает, что LG возвращается на этот рынок, она вполне может продавать комплектующие для других производителей, причем вполне вероятно, что такой бизнес будет для нее выгоднее, чем бесконечная погоня за Samsung. Но вернемся к технологической новинке. На неделе были представлены «металинзы» для «метаобъективов», которые обещают быть намного компактнее, чем все современные решения, вынуждающие производителей делать область размещения камеры на смартфоне выпуклой, ухудшая эргономику и создавая специфичный дизайн аппарата. «Металинза» представляет собой ультратонкую плоскую структуру с распределенными по ней наночастицами, которые обладают способностью изменять форму и фокусировать свет, как обычные линзы, но с важной оговоркой, что вся структура может иметь толщину менее одного микрона. В результате, как заявляется, научно-исследовательские институты, ознакомившиеся с идеей инженеров LG, признали, что таким образом можно получить линзу толщиной в одну десятитысячную в сравнении с современными образцами.

Изображение с сайта TheElec

Дополнительно сообщается, что этим ультратонким линзам можно придавать не только плоскую, но и любую иную форму, что открывает перед разработчиками объективов широчайшие возможности. Надо ли говорить, что самый первый и очевидный способ сделать проект коммерчески успешным — это создать объектив для камеры смартфона. Даже если общая толщина системы линз будет хотя бы в десяток, а не в тысячи и сотни раз меньше, чем классические решения, то этого будет достаточно для того, чтобы отказаться от любых громоздких структур, подобных перископным камерам и т.д. Открытым остается вопрос, как быстро LG сможет предоставить коммерческий продукт и действительно ли не будет потери качества изображения, получаемого через систему «металинз».

Нейроимплант для слепых

В то время как корейская разработка обещает прогресс в линзах для электронных гаджетов, в России сообщили о выходе на доклинический этап испытаний системы, которая должна помочь слепым снова начать видеть. Лаборатория «Сенсор-Тех» приступила к тестированию на обезьянах нейроимпланта ELVIS, который через электроды будет передавать импульсы в зону головного мозга, отвечающую за зрение. Таким образом решается фундаментальная проблема — для данной технологии не имеет значения, насколько повреждены глаза и зрительные нервы, а значит, причина и степень потери зрения не играют роли, работать она будет при любом варианте. Правда, есть и целый ряд ограничений. Первое и самое важное — не стоит воспринимать данную технологию как возможность для слепых получить полноценное зрение. Картинка будет состоять только из белых вспышек на черном фоне, которые позволят формировать контуры и очертания, что даст возможность ориентироваться в пространстве человеку с полной потерей зрения.

Изображение с сайта KP.ru

Второй момент — нейроимплант, вживляемый в голову, будет только лишь передавать импульсы по электродам в мозг. Информацию о внешнем мире он будет получать от камер, а их на данный момент предполагается закреплять на специальном обруче, который придется постоянно носить на голове. Еще одним компонентом станет микрокомпьютер, который будет обрабатывать картинку с камер и перекодировать ее в сигналы для головного мозга. На данный момент предполагается, что носить его будут на поясе. Так что красный кибернетический глаз пока остается героям комиксов, в реальном мире все будет выглядеть не так круто. По крайней мере, не сразу. Сроки пока называются следующие: через два года — переход к испытаниям на добровольцах (а их уже тысячи), массовое производство имплантов — не ранее 2027 года. Ах да, если вы переживали, что ближайшие два года в «Сенсор-Тех» будут выкалывать глаза бедным обезьянкам, то нет, на испытаниях обходятся простой повязкой.

Нанороботы для чистки зубов

Помните старую рекламу Colgate про бабушку, у которой из своего остались только зубы? Так вот, группа инженеров и ученых из Университета Пенсильвании готова поспорить с тем, что зубная паста сохранится в таком варианте развития будущего. И ваша «умная» зубная щетка тоже. Хотя, пожалуй, что-то похожее на зубную щетку в будущем останется. Вот только щетинки из натуральных или синтетических материалов заменит рой нанороботов, который, управляясь электромагнитным полем, будет формировать щетинки для чистки поверхности зубов и структуры вроде зубной нити для очистки пространства между ними. Сами наноботы представляют собой наночастицы оксида железа с каталитической и магнитной активностью. Помимо механической очистки, эти наноботы будут активировать перекись водорода, запуская реакцию, при которой образуются свободные радикалы, убивающие бактерии и устраняющие липкую пленку, образующуюся на зубах. Уже проведенные испытания на реальных человеческих зубах показали, что количество патогенных бактерий при такой чистке снижается до уровня, не поддающегося обнаружению. В общем, хоть завтра можно переходить на самую совершенную систему очистки зубов, вопрос только в том, сколько она будет стоить в производстве.

Изображение с сайта newatlas.com

Роботизированный нос

Одним из неприятных последствий перенесенного коронавируса для многих стала частичная или полная потеря обоняния. К сожалению, пока исследования не дали ни четкого ответа на вопрос, почему это произошло, ни подсказок, как обоняние вернуть. Зато, согласно исследованию, опубликованному в Nano Reserch, в будущем нюхать за нас смогут роботы. Это никак не вернет обоняние тем, кто его лишился, зато может сильно помочь медицине. Пока это всего лишь красивая теория, основанная на волатомике — разделе химии, который занимается исследованием летучих органических соединений. Все живые организмы выделяют летучие органические соединения, которые могут использоваться для передачи данных, защиты или размножения. Человек подобные соединения воспринимает как запах, но человеческое обоняние не позволяет анализировать их с высокой точностью. Это накладывает большие ограничения, ведь информации в запахах намного больше, чем это можно осознать, просто понюхав воздух.

Изображение с сайта Springer

Выход есть — создать роботизированный нос, который будет воспринимать и анализировать запахи подобно тому, как это реализовано в газоанализаторах. Но если такой прибор будет высокочувствительным и оснащенным соответствующим аналитическим аппаратом, то робот сможет распознавать заболевания по запаху тела, пота и слез. Такой метод позволил бы распознавать многие заболевания на ранней стадии и без проведения сложных и дорогостоящих обследований. Пока технология существует только на уровне идеи, будучи «в нескольких шагах» даже от лабораторного применения.

Клетки растений научили логическим операциям

А вот биологические компьютеры, возможно, гораздо ближе к практической реализации, чем можно было предположить. Хотя, как и в большинстве случаев, речь идет вовсе не о таких устройствах, какие описываются в фантастике. Пока биокомпьютеры очень далеки от того, чтобы стать настоящими мыслящими машинами, но в недавно опубликованной в журнале Nature Biotechnology статье сообщается об очередном важном шаге на этом пути. Клетки растений «научили» выполнению логических операций ДА, НЕТ, И, ИЛИ и NAND. Для синтетической биологии это не является прорывом, но важно отметить, что речь идет о наиболее сложном для работы виде клеток — растительных.

Изображение с сайта N+1

Ранее наиболее популярными были работы с бактериальными вычислителями, но они, по сути, могут реализовать только простейшие команды да/нет. В случае с клетками животного или растительного происхождения работать сложнее, требуется добавление дополнительных элементов в ДНК. Важным достижением на пути реального прогресса в разработке биокомпьютеров стала реализация сложных операций, к примеру, активация в присутствии одного из сигналов, но не обоих сразу (оператор NAND). Это приближает ученых к созданию ячеек памяти на основе живых клеток, так как экспрессия генов в такой модели является постоянной и после активации не зависит от внешних условий, в отличие от естественной клеточной регуляции.

Термостойкие литий-серные аккумуляторы

Литиевые аккумуляторы имеют массу преимуществ и один большой недостаток — чувствительность к температуре окружающей среды. И если с потерей емкости на морозе еще можно мириться, то полыхающие и взрывающиеся при перегреве батареи — совсем не то, что хочется видеть хоть в телефоне, хоть в автомобиле. Практическим инженерным решением является развитие системы охлаждения аккумулятора, но эта мера временная, пока не появились батареи нового поколения, которые будут гораздо менее чувствительны как к нагреву, так и к переохлаждению. Один из вариантов разрабатывает группа ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего. В его основе лежит использование новых материалов для катода и электролита.

Изображение с сайта NewAtlas

В катоде предлагается заменить кобальт серой, что не только расширяет температурный диапазон работы батареи, но и улучшает уровень защиты окружающей среды. Электролит на основе солей лития и дибутилового эфира с ослабленными ионными связями дает более равномерное распределение ионов во время зарядки и увеличивает температуру закипания до трехзначных значений. Если точнее, то кипит такой электролит при температуре в 141 градус Цельсия. Заявляется, что аккумулятор обеспечивает сохранение до 87,5% емкости при температуре в минус 40 и до 115,9% при температуре до плюс 50 градусов. В указанном температурном диапазоне потери тока не превышают 2%. К сожалению, пока литий-серные аккумуляторы не готовы к практическому применению по причине недостаточного срока службы. Однако разработчики полны оптимизма и считают, что заодно с увеличением количества циклов до приемлемого уровня удастся еще больше расширить температурный диапазон, что даст существенный выигрыш при использовании таких батарей в электромобилях.

Коммерческий тепловой аккумулятор из песка

Увлечение возобновляемыми источниками энергии все время натыкается на одну и ту же проблему: экологически безвредные (на самом деле нет) солнечные батареи и ветряки целиком и полностью зависят от прихотей природы, а единственным способом сохранения выработанной ими энергии выступают крупномасштабные аккумуляторы, которые могли бы накапливать энергию и регулировать ее расход в зависимости от реального потребления. При этом ставшие, по сути, стандартом литиевые аккумуляторы для этих целей не подходят, поскольку их производство обошлось бы настолько дорого, что «зеленая энергетика» оказалась бы экономически абсолютно несостоятельной. В результате сейчас фактически вся энергия, выработанная ветряными и солнечными электростанциями, в обязательном порядке идет в расход, а маневр энергоресурсами осуществляется за счет традиционной энергетики. Практическое решение проблемы накопления «зеленой» энергии реализовали на электростанции Ватаянкоски в городке Канкаанпяа (Финляндия, если вы не догадались).

Изображение с сайта NewAtlas

Все, что потребовалось, — около ста тонн строительного песка и специальный теплообменник. Электроэнергия, полученная от солнечного или ветрового генератора, используется для резистивного нагрева песка до температуры в 500°C. Полученный таким образом горячий воздух циркулирует по теплообменнику, поддерживая температуру нагретого песка. По заявлениям создателей, заветные 500 градусов можно сохранять в течение нескольких месяцев. При необходимости этот громадный электрокамин может выпускать теплый воздух в систему подогрева воды, которая затем будет поступать в систему централизованного теплоснабжения. Предполагается, что тепловая станция Ватаянкоски сможет доказать свою эффективность уже в ближайший период отопления, который в Финляндии начинается рано, а цены на традиционные энергоносители в этом году явно будут делать любое альтернативное предложение экономически оправданным.

*Компания Meta Platforms, в которую входят социальные сети Facebook и Instagram, признана экстремистской организацией и запрещена в РФ.