Поражают воображение. Самые громкие научные открытия и технопрорывы 2021 года

Источники питания нового поколения

Когда на рынке появились первые электромобили, казалось, что они быстро заменят машины на традиционном топливе. Но этого не произошло по ряду причин.

Максимальный запас хода электрокара — 600 км, в среднем машину нужно заряжать каждые 300-400 км. А заправочных станций намного меньше, чем бензиновых и дизельных. Да и времени на заправку уходит много. Если в авто на дизельном топливе можно за считаные минуты заправить полный бак, батарею электрокара за это время получится зарядить только на 20 км хода.

Но вскоре всё может измениться благодаря разработкам литий-металлических батарей корпорации QuantumScape. Компания провела первые тесты, и по их результатам ёмкость заряда у изобретения больше, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов, на 80%.

Батарея заряжается всего за 10 минут вместо нескольких часов. Новая технология также отличаются большей долговечностью. В перспективе батарея в электрокаре потребует замены только через 10-15 лет. QuantumScape подписали договор с производителем машин Volkswagen. Электромобили с литий-металлическими батареями могут появиться в продаже уже в 2025 году.

Более ёмкие аккумуляторы появятся не только в электрокарах, но и в технике, которую мы используем каждый день. Учёные из американских университетов [разработали] (https://newatlas.com/energy/semisolid-electrode-material-prevent-dendrite-lithium-battery/) полутвердый металлический электрод, который состоит из сплавов натрия и калия. Такой материал выдерживает в 20 раз больше высоких токов, чем литий. И в ближайшие годы нас ждут более дешёвые и лёгкие батареи в смартфонах и ноутбуках, которые будут дольше держать заряд.

Нейросети, которые пишут стихи

В мае 2020 года компания OpenAI, основанная Илоном Маском и Сэмом Альтманом, представила общественности GPT-3 (Generative Pre-trained Transformer). Это нейросеть, которая выстраивает логические последовательности слов и фраз. За последний год GPT-3 постоянно обучалась и совершенствовалась, и сейчас ее возможности поражают воображение.

Нейросеть генерирует текст, исходя из 175 млрд параметров. Она поддерживает диалог с человеком, пишет аналитические статьи и даже сочиняет поэмы.

Доступ к GPT-3 компания OpenAI предоставляет по платной подписке на программный интерфейс приложения. В нем можно создавать чаты, собирать данные или делать простой текст на основе сложного.

Но всё же не стоит забывать, что нейросеть, несмотря на огромные возможности, имеет искажённые представления о мире и часто ошибается. Гэри Маркус и Эрнест Дэвис изучили тексты GPT-3 и нашли несколько несоответствий. Нейросеть не всегда правильно понимала значения слов и создавала абсурдные ситуации. К примеру, в одном из текстов адвокат заменил испачканный деловой костюм купальником перед входом в зал суда. GPT-3 посчитала это логичным поступком. Так как программа работает на основе прописанных алгоритмов, она не может свободно мыслить. И поэтому написанным ею текстам нельзя до конца верить.

Может ли эта проблема решиться в будущем? Вполне. Ещё одно открытие 2021 года — математическая модель, которая учит искусственный интеллект социальным навыкам. Её разработали исследователи Массачусетского технологического института. В ходе экспериментов они выяснили, что роботы, способные на взаимоотношения, оценивают действия общества так же, как и люди. Учёные хотят использовать нейросети, чтобы обучать машины социальным навыкам. А для выполнения сложных бытовых дел исследователи планируют использовать 3D-датчики. Если эксперименты пройдут успешно, роботы научатся помогать друг другу и предугадывать действия не только машин, но и человека.

Улучшенная защита данных в интернете

Data Trusts — это новая технология, суть которой — создание специального фонда, который будет хранить и управлять данными людей на основе юридически оформленного поручительства. Mozilla Corporation утверждает, что такой способ хранения личной информации позволит людям заранее обговаривать условия сотрудничества, чтобы их данными распоряжались сугубо в их интересах.

Подход Data Trusts стал активно применяться с 2017 года, но популярным стал только сейчас. Серверы доверительного управления позволили бы снизить риски воровства личной информации. Но при этом у подхода Data Trusts есть и несколько существенных недостатков. Среди них отсутствие единых международных правовых законов по защите данных и надёжных попечителей, которым можно доверить личную информацию. Если эти вопросы получится решить за несколько лет, Data Trusts полностью изменит подход к сбору личных данных в интернете.

Ещё один эффективный способ защиты от кибератак — это интегрированная сеть квантовой связи, которую создали китайские учёные. В отличие от шифрования, при попытке взлома линии информация в ней искажается, тем самым без ключа дешифровки украсть данные невозможно. В июне 2021 года первая квантовая линия связи была запущена и в России. Её протяжённость составляет 700 км. И к 2024 году РЖД, которые занимаются строительством, планирует расширить сеть в 10 раз.

PIN-коды могут остаться в прошлом

Учёные Женевского университета и Канадского Университета Макгилла предложили ввести новую систему аутентификации на основе доказательства о нулевом разглашении.

Проблема традиционных PIN-кодов заключается в том, что любой человек может завладеть данными, совершив кражу денег. Учёные уверены, что их метод намного надёжнее.

Доказательство с нулевым разглашением напоминает простую головоломку. Пользователю дают специальное устройство, которое подключается к банкомату и генерирует цвета. И ему остаётся ввести те значения, которые запрашиваются на экране. В отличие от генерации кодов, такую систему очень сложно предугадать, что защищает пользователя от кибератак. И даже если злоумышленник взломает сам банкомат, он не получит пароль.

Перспективный вид топлива — «зелёный» водород

Получить энергию для двигателей можно из обычной воды. Для этого проводится электролиз с целью получения водорода. Этот метод получения энергии хоть и безопасен для окружающей среды, но некоторое время уступал по стоимости и производительности энергии от сжигания топлива. Правда, в 2022 году всё может кардинально измениться.

Немецкая компания Enapter разработала электролизёры с ионообменной мембраной. С их помощью для выработки водорода, который обеспечит питание целого дома, достаточно всего 2,4 л воды. Компания планирует к 2050 году занять 10% мирового производства.

Стать лидером на международном рынке водорода, который только начинает своё формирование, в ближайшие десятилетия собираются и российские компании. «Роснано» и «Энел Россия» запускают проект по производству «зелёного» водорода на базе мурманской ветроэлектростанции. В год планируется выпуск 12 000 тонн экологически чистого топлива. По предварительным оценкам, прибыль от экспорта в ЕС составит $55 млн. По прогнозам Минэнерго, поставки «зелёного» водорода в соседние страны к 2050 году будут приносить России $100 млрд ежегодно.

Вакцина, которая спасёт тысячи жизней

Малярия — заболевание, первые следы которого найдены в египетских останках, датируемых 3200-1300 гг. до н.э. В XIX веке в России ежегодно заболевало более 3 млн человек. И хоть люди искали веками эффективное лекарство, обнаружить его так и не удалось.

За последнее столетие малярия унесла жизни 5% населения Земли. Со временем получилось остановить эпидемию и распространение заболевания, но полностью победить в этой войне не удалось. Вакцинация снижала риск лишь на 50%.

В 2021 году ВОЗ разрешил использование нового препарата, который медики разрабатывали более 30 лет. Смертность среди детей, которые получили четыре дозы вакцины, уменьшилась на 73%. По оценкам учёных, благодаря новому препарату получится спасти жизни более 23 000 детей в год.

Полёты в космос станут доступнее

Основная проблема колонизации Марса — высокая стоимость рейсов. Но учёные недавно нашли решение, как сделать полёты на красную планету вполне реальными и относительно дешёвыми.

Если топливо доставлять на Марс слишком дорого, его можно создать на самой планете. К такому выводу пришли исследователи Технологического института Джорджии. Они предложили создавать ракетное топливо на основе солнечной энергии, углекислого газа и замороженной воды.

Новая технология основана на транспортировке цианобактерий и других микроорганизмов во время полёта. С их помощью будет синтезироваться 2,3-бутандиол, который и станет основой ракетного топлива. Цианобактерии также поглощают углекислый газ и генерируют чистый кислород, что в перспективе может существенно облегчить процесс колонизации Марса.

Станет ли интернет безопасным пространством? Перейдет ли весь мир на экологическое топливо к 2050 году? Смогут ли люди колонизировать Марс? У нас есть много вопросов, ответы на которые пока недоступны. Остаётся только наблюдать, какие изобретения ждут нас в будущем.

Коллажи: «Секрет фирмы», freepik.com, Unsplash, Pixabay