15 slov, aby pochopili svět budoucnosti

15 slov, aby pochopili svět budoucnosti

Evgenia Beresneva, Andrej Konstantinov, Alyona Lesnyak, Svetlana Sokolová-Michajlova, Grigory Tarasevič
Schrödingerova kočka č.1-2 (39-40), 2018

Vědecký jazyk se liší od obyčejného z hlediska hojnosti. Krása práce vědeckého novináře spočívá v tom, že každý článek doplňuje jeho slovní zásobu. Nejsou to jen slova nebo fráze. Za každým z nich jsou nezávislé oblasti znalostí, hádanek, průlomů, vyhlídek. Toto číslo jsme společně s odborníky z Ústavu věd a technologií Skolkovo a díky tomu náš aktivní slovník rozšířil o desítky nebo dokonce stovky jednotek. Rozhodli jsme se vyprávět o hlavních pojmech v samostatném článku – abyste neztráceli pohodlí tím, že byste se s nimi setkali na štítcích, v návodu k obsluze nebo v popisu produktu.

Biophotonie / Biophotonie

Existuje důvod pro národní hrdost. Dnes je termín "fotonika" používán vědci po celém světě a v roce 1967 navrhl sovětský akademik Alexander Terenin v knize "Photonics of Dye Molecules". Pod tím rozuměl "soubor vzájemně souvisejících fotofyzikálních a fotochemických procesů, které se vyskytují při absorpci světla hmotou".Nyní je toto slovo často označováno jako něco podobného elektronice, ale s kvantou světla nebo jiným elektromagnetickým zářením v hlavní roli.

Později se objevila biophotonie je disciplína, která studuje interakce biologických objektů (molekul, buněk, tkání, organismů) a fotonů. Zahrnuje chemiluminiscenci (luminescence využívající energii chemických reakcí), bioluminiscence (absorpce a rozptyl světla tkání, buněk a biomolekul), stejně jako řada dalších fotobiologických procesů včetně fotosyntézy a zraku.

Použití těchto znalostí může být velmi rozmanité. Například tam je takový směr – optogenetics: studium nervových buněk vzrušených světlem. Nebo zcela aplikovaná technologie – laserový skalpel, který je bezpečnější, sterilnější a přesnější než obvykle.

Co je to pro: cílené podávání léků // diagnostika // chirurgické operace // studium živých systémů.

Příklady použití: "Proč potřebujeme biophotoniku? Nejdřív je to krásné …" / "První na světě vědy– kosmetický salon "Biophotonika". Naši pánové zbarví vaše veverky s barvivy,a pak je studovat pod mikroskopem. "

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Centrum pro fotoniku a kvantové materiály.

Brainmapping / Brainmapping

Metaforálně může být mozek zastoupen ve formě velmi zamotaného bludiště. Chcete-li pochopit, jak si myslíme, proč kognitivní poruchy vznikají, musíte studovat strukturu bludiště. To se pokouší molekulární biologové, genetici, fyziologové, psychologové atd. Zkoumají mozek každý s vlastními metodami, shromažďují data o struktuře, buněčné a biochemické kompozici, práci s geny, elektrický potenciál různých oblastí, vzorce chování. Aby pomohli vědcům jednat společně a v důsledku toho byli produktivní, bioinformatika přijala mapování mozků – sestavením "mapy" údajů o mozku.

Existuje několik podobných projektů na světě: ruský "CoBrain-Analytics", evropský Projekt lidského mozkuamerický Brainjaponský Brain / MINDS.

Co je to pro: diagnostika kognitivních poruch a duševních poruch // hledání biologických základů mysli // vytvoření neuromorfního superpočítače // aplikované systémy umělé inteligence.

Příklady použití: "Produkt roku – Osobní asistent Prodáno Brain. Vytvořeno na základě lidského plánu, který vymazal údaje o biochemických reakcích, které jsou zodpovědné za hluboké emocionální zážitky. Pomáhá vám dělat správná obchodní rozhodnutí – je studená, přesná, bez zbytečných pocitů. "

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Centrum pro systémovou biomedicínu a biotechnologii.

Quantum Machine Learning / Kvantové strojové učení

Myšlenka strojového učení je, že počítače nejenže provádějí příkazy, ale také se naučí najít odpovědi na problémy, které nemají hotové řešení. Například nejprve neuronová síť – matematický model postavený na principu mozku – není schopen vidět rozdíl mezi kočkou a psem, ale když "projde" tisíce obrazů koček, bude se naučit je odlišit od ostatních zvířat.

Jsme konfrontováni se strojovým učením po celou dobu – když vidíme kontextovou reklamu, která "hádala", že chceme jít do kina; když se zeptáme vyhledávače a dostaneme příslušnou odpověď; když vidíme, že špatné dopisy upadly do spamu a ty dobré zůstaly v Doručené poště.

Existuje hypotéza, že v budoucnu bude strojové učení ještě efektivnější díky kvantovým počítačům,pomocí kvantové superpozice a zapletení do vysílacích a zpracovávaných dat.

V takových zařízeních jsou analogy bitů qubits, což umožňuje paralelní výpočty. Vezměme problém s takzvaným cestovním obchodníkem – vybudovat nejvýhodnější trasu, která alespoň jednou projde určenými městy a nakonec vede k výchozímu bodu. Jeden obyčejný počítač by tento problém vyřešil tím, že by jeden po druhém vybral možnosti a kvantový jeden paralelně, a proto by to udělal mnohem rychleji.

Kvantový počítač zatím nemá žádný plnohodnotný počítač, ale vědci po celém světě pracují na jeho vytvoření. Kvantové algoritmy pro zpracování informací otevírají zásadně nové možnosti a mohou překonat nejúčinnější klasické algoritmy používané při strojovém učení.

Co je to pro: rozpoznávání obrazu a řeči // modelování složitých fyzických procesů // vytváření nových léků // další intelektuální úkoly.

Příklady použití: "Hmm … Když máte před sebou systém kvantového strojového učení, vy s mozkem založeným na banálních neuronech prožíváte komplex méněcennosti" (2035).Zprávy o kriminálních zprávách: "Neznámá skupina zlikvidovala švýcarskou banku. Zločinci používali mobilní kvantový počítač, za tři minuty prošli všemi kódy ze trezoru, našli ten pravý a odnesli zlato." Odborníci jsou záhadou, jak zabránit vlně kvantových zločinů – .

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Centrum vědeckých a technických výpočetních technologií pro problémy s velkými datovými řadami je mezinárodní tým vědců pod vedením profesora Jacoba Biamonteho.

Dynamická kvantová tekutina / Kvantová hydrodynamika

Toto je situace, kdy klasická hydrodynamika (část fyziky, která studuje pohyb ideálních a reálných tekutin a plynu) se setkává s kvantovou mechanikou. To se děje v různých systémech: v tekutém héliu a studených atomech, polovodičích a magnetických systémech, systémech rovnováhy a ne v stavu termodynamické rovnováhy.

Mnoho známých vědců pracovalo v oblasti kvantové hydrodynamiky, zejména laureátem Nobelovy ceny Pyotr Kapitsa. Objevil v heliu paradoxní vlastnost: když se ochladí na teploty blízké absolutní nulové tekutině, hélium se nejen stává nehybné, ale také ztrácí viskozitu a přemění se na superfluiditu.Co je zajímavé, když se superfluidní tekutina nalije do sklenice a míchá se, bude se navždy otáčet – kvůli nedostatku třecí síly.

Metody kvantové hydrodynamiky se používají při studiu systémů, kde jsou porušovány zákony klasické fyziky. Obvykle mají předponu "nano-".

Co je to pro: studium fyzikálních procesů // výpočetní systémy // vývoj nových materiálů.

Příklady použití: "Dva přátelé se šli koupat v řece, jeden se dostal do vody, pak to bylo odfoukané nanotechnologií, utopil se, špatná věc, ale pochopil byste, že kvantová hydrodynamika by byla živá" : dobýt Everest, lyžovat na severní pól, naučit se základy kvantové hydrodynamiky. "

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Centrum pro fotoniku a kvantové materiály.

Počítačové vidění / Počítačové vidění

Abychom mohli vidět, auto nemá dostatek očí – stále potřebujeme "mozky", které rozpoznávají objekty a situace. Počítačové vidění je oblast aplikovaného výzkumu a technologického vývoje, která se týká této schopnosti. Nejznámějším úkolem tohoto druhu je naučit se z fotografie nebo videa, abychom dospěli k závěru o obrázku: například určení osoby, která je na něm zobrazena, nebo značky automobilu.Nedávný průlom v řešení tohoto problému souvisí s vývojem metody hlubokého učení neuronových sítí. Jeho zvláštnost spočívá v tom, že osoba neurčuje atributy rozpoznatelných objektů – programy neuronové sítě samotné, které studují v tisících nebo miliónech příkladů. Už auto rozpoznávají mnoho předmětů, včetně tváří, lepší než lidé. A samozřejmě to dělají mnohokrát rychleji a nezapomeňte, co vidí.

Co je to pro: osobní identifikace // roboty // virtuální realita // systémy video pozorování // digitální produkce // digitální medicína.

Příklady použití:

– Zlato, můj přítel a já projdeme lesem a povíme.

– Prostě neříkej příliš mnoho o politice! Myslíte si, že v lese neexistují systémy počítačového vidění? Sledovací zařízení jsou nyní všude – čtou rty.

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? počítačová vizi.

Vesmírné počasí / Prostorové počasí

Slunce nejen září a ohřívá – roli milované hvězdy v našem životě je mnohem větší. Jakákoli aktivní událost na Slunci, jako je například vyhoření nebo koronální masová ejekce, může vážně ovlivnit procesy Země.Nabíjené částice vyzařované hvězdou mohou zničit vesmírné, satelitní, navigační a komunikační systémy, paralyzovat dopravní a energetické systémy. Proto vědci bdělí sledovat slunečné počasí – komplex jevů, které se vyskytují na povrchu hvězdy a mohou mít dopad na nás. Širší a běžněji používaný termín "kosmické počasí" popisuje vliv nejen Slunce, ale i aktivních událostí mimo náš hvězdný systém. Částice s vysokou energií nám mohou letět i po výbuchu hvězdy v daleko vzdálené galaxii. Je pravda, že k tomu dochází mnohem méně často.

Co je to pro: předvídání katastrof způsobených člověkem // určení dopadu na lidské zdraví a chování.

Příklady použití:

– Mami, tahá s přáteli!

– Nezapomeň na kompas.

– Ano, co kompas! XXI století ve dvoře, máma, mám GPS!

– Viděli jste předpověď počasí?

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Space Center.

Crisp / Systémy CRISPR

V roce 2012 genetika poprvé upravila genom mnohobuněčného organismu pomocí CRISPR – imunitního systému bakterií a archea, který objevili mikrobiologové před 30 lety.Nicméně CRISPR / Cas9, který je dnes znám jako nástroj genetických inženýrů, není jedinečný – existuje mnoho takových mechanismů na ochranu bakterií před viry, vědci je nazývají "crisps" a stále hledají nové druhy a odrůdy. Systém se skládá ze dvou částí. Prvním je adaptivní modul. Identifikuje parazitní DNA (fág nebo plazmid), která se snaží napadnout bakteriální buňku, vybírá specifické fragmenty a vkládá je do určitého místa genomu bakterie. Druhou částí je operační sál, kde jsou tyto jedinečné vložky "skenovány". Na jejich základě je vytvořena krátká příručka RNA, která říká, že protein Cas9 (který působí jako nůžky), kde je třeba odstranit DNA nepřítele, aby zachránil mikrob před infekcí a smrtí.

V roce 2016 v Věda Článek byl publikován rusko-americkou výzkumnou skupinou, která zahrnovala vědce ze Skoltech. Publikace popisuje nový systém, kde namísto Cas9 působí protein C2c1, který jinak poškozuje DNA. Podle autorů práce může být tato metoda účinnějším nástrojem pro editaci genomu a v důsledku toho i léčbu dědičných onemocnění.

Co je to pro: prenatální léčba genetických onemocnění // eliminace geneticky dokonalých plodin a zvířat.

Příklady použití: "Maminka mi říkala, že se mohu narodit se závažným genetickým onemocněním." "Ale když jsem byl embryo, byl jsem upraven s pomocí ostrého."

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Centrum pro systémovou biomedicínu a biotechnologii.

Uhlovodíky, které se obtížně regenerují / Nekonvenční plyn a olej

Bez ohledu na to, jak moc lidstvo pumpuje ropu a plyn ze země, je stále ještě hodně v hlubinách. Pouze těžší je extrahovat – tudíž termín "těžce obnovitelné uhlovodíky". Mluvíme o akcích, které v současné době nelze použít – je to příliš náročné a nákladné. Například na světě existuje mnoho polí, kde je olej obsažen v hustých horninách, jako je břidlice, a je nemožné ho vypumpovat právě tak. Totéž platí pro plyn, který je v permafrostové zóně bezpečně uzavřen v krystalové mřížce vody.

Aby byly tyto rezervy k dispozici, vědci a inženýři vyvíjejí nové metody těžby, které se radikálně liší od tradičních.

Co je to pro: energie // chemický průmysl // další oblasti, kde se ropa a plyn používají.

Příklady použití: "Ze zprávy o budoucnosti: podle nové zprávy Přehled světové energetiky, výroba netradičních typů ropy a zemního plynu poprvé v historii překročila výrobu konvenčních uhlovodíků. "

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Středisko výroby uhlovodíků.

Nové materiály / Nové materiály

Kompozity, nanotrubice, supravodiče … Svět budoucnosti je vyroben z zcela odlišných materiálů než svět minulosti. Vysoká fyzika a chemie se stávají zcela specifickými technologiemi, které nás obklopují všude. Průměrný člověk však tyto změny nezaznamenává vždy, protože se postupně vyskytují. Vědci v laboratořích bojují za každý gram, stupeň nebo rubl, čímž zlepšují a zlevňují nové materiály. V určitém okamžiku se množství dostává do kvality.

Co je to pro: elektronika // průmysl // výrobky pro domácnost // stavebnictví // lékařství // letectví // strojírenství a mnoho dalších oblastí lidské činnosti.

Příklady použití:

– To bylo dobré. Lžíc je železný, stolička je dřevěná, drát je měď … A teď? Kolem nových materiálů, jejichž jména nemůžete vyslovovat, aniž bychom porušili čelist.

– Dobře mumlám! Co na tom záleží? Položky se staly lehčími, silnějšími a hospodárnějšími.Mluvit o čelisti: je to opravdu důležité, jaký je název materiálu pro zubní náhradu? Ještě důležitější je, že je silnější než přirozené zuby a je velmi obtížné ji zlomit.

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Centrum návrhů, výrobních metod a materiálů.

Perovskit / Perovskite

Tento minerál byl objeven v Uralu ve 30. letech 19. století a jmenován na počest hraběte Levu Perovského, státníka, ministra vnitra, oponenta nevolnictví a vášnivého sběratele. Po více než století a půl byl perovskit zajímavý pouze v malém okruhu mineralogů. Nicméně, v roce 2013 časopis Věda zahrnoval to v top 10 nejdůležitějších vědeckých objevů.

Faktem je, že tento minerál má velmi zvláštní strukturu krystalů, která se nazývá "mírně zkreslená krychlička". Uspořádání atomů v něm připomíná kostky a oktahedry, ale mírně se odchyluje od ideálu, jako v těchto obrázcích. Díky tomu lze na základě perovskitu a látek s podobnou strukturou vytvořit efektivnější instalace. Někteří vědci se domnívají, že pokud se perovskit použije ve slunečních bateriích namísto křemíku, je možné dosáhnout účinnosti 25% a provést revoluci v energetickém sektoru.

Co je to pro: solární energie // vysokoteplotní supravodiče // iontové vodiče // magnetické materiály.

Příklady použití:

– Vaše milost, byl jsem poctěn tím, že jsem spojil tento nový minerál s mým příjmením. Perovskit má velkou budoucnost. Troufám si vás ujistit, že dvě stě let neprojde, protože nejlepšími mozky Ruska s jeho pomocí budou fotovoltaika vést k novým výšinám.

– Hrabě, jsem šťastná pro tebe. Docela. Co však znamená tato fotovoltaika? Existuje v ní zášť? Neměli byste se poradit s znalými z třetí divize?

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Centrum energetických systémů.

Polariton / Polariton

Jedním ze základních pojmů hybridní fotoniky je věda na křižovatce fotoniky a elektroniky. Pochopte, co to je, velmi obtížné. Za prvé, pro to musíte zapnout fantazii. A za druhé, pokud jde o takové pojmy jako polovodič, dirigent, exciton a Bragg se zrcadlí. Stručně řečeno, polariton je kvazispolečnost sestávající ze světla a hmoty. A podrobně o tom sdělujeme již na 12 stránkách pod nadpisem "Světlo" (čtěte dále).

Co je to pro: vytvořit nové, kompaktnější a rychlé gadgety a počítače.

Příklady použití: "Díky jedinečným vlastnostem polaritonů vytvořili vědci počítač, který pracuje desítkykrát rychleji než tranzistorové analogy."

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? laboratoře hybridní fotoniky.

Smart Electric Networks / Smart grid

A teď se na chvíli odtrhnete od čtení a podíváte se na žárovku. Snažte se představit, jakou cestu vede elektrický proud předtím, než se ve vašem pokoji objeví světlo: elektrárny různých typů, elektrické vedení, rozvodny, transformátory a mnoho dalšího. Připomíná tělu své vlastní zákony, příležitosti a hrozby.

Vědci v oblasti energie chtějí, aby toto gigantické stvoření bylo efektivnější a méně zranitelné. Například, co dělat s oblastmi Sibiře a Dálného východu, které nejsou napojeny na centrální sítě? Nebo s tím, že v jednu denní dobu (týden, rok) je spotřeba elektřiny hodně a v jiné je málo? Jak snížit na nulu pravděpodobnost výpadku elektrické energie v důsledku selhání v komplexním systému?

Pojem "inteligentní síť" (inteligentní síť) je aktivní od počátku roku 2000. Neexistuje žádná jasná definice, ale v každém případě mluvíme o propojení počítačových a telekomunikačních systémů nebo dokonce umělé inteligence s řízením elektřiny.Například tradiční měřiče, které jednoduše ukazují, kolik kilowattů jste vynaložili, nahradí inteligentní snímače, které si mohou zapamatovat dynamiku spotřeby, upozornit vás na energetické ztráty, přenášet data přes internet atd.

Moderní technologie nám umožňují modelovat energetický systém jak na celém světě, tak na úrovni jednoho domu. Kromě toho je v laboratoři možné experimentálně testovat hypotézy týkající se inteligentnější distribuce elektřiny.

Co je to pro: dodávka elektřiny // ekonomika // zahraniční obchod // ekologie // odlehlé oblasti // alternativní energie // prevence výpadků.

Příklady použití: Reklamní slogany budoucnosti: "Inteligentní síť sama osvětluje světlo v těch nejintimnějších okamžicích vašeho života." / "Pokud jste dříve zasunuli dva prsty do zásuvky, obdrželi jste pouze banální elektrický šok, nyní můžete komunikovat s inteligentní sítí."

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Centrum energetických systémů.

Fágy / Fágy

V roce 1917 zde byla nejen buržoazní a socialistická, ale i mikrobiologická revoluce.Francouzský badatel Felix D'Erell poznamenal, že jak se pacienti se shigellózou zotavují (úplavice způsobená bakteriemi Shigella dysenteriae) ve výkalych zvyšuje obsah viru. Po provedení série experimentů vědec zjistil, že tento virus se chová jako najatý vrah – přesně ničí Shigella – a nazval ho bakteriofág, tedy bakterie-jedlík (fága se stala populárním jménem s časem).

Studium a vyhledávání odrůd takových virů bylo provedeno po celém světě, zejména u těchto pokročilých sovětských vědců. Fágová terapie se začala rozvíjet. Nicméně, během 2. světové války, fágové přípravky nahradily antibiotikum penicilin, který právě byl zařazen do hromadné výroby. On a podobné léky, které následovaly, zničily několik druhů bakterií najednou, zatímco ve fagoterapii musel každý patogen vybrat specifický virus.

Avšak antibiotika nás netěšily příliš dlouho. Již v sedmdesátých letech začali vědci hovořit o hrozivém problému – vývoji rezistence vůči bakteriím. Tato okolnost znovu oživil zájem o pohlcování bakterií a fágové terapie.

Co je to pro: personalizovaná medicína // léčba bakteriálních infekcí // boj proti patogenům, které ničí zemědělské plodiny // zvýšení doby uchovávání potravin.

Příklady použití: "Máte bakteriální sinusitidu, nebojte se, brzy najdeme správný fág a můžete volně dýchat!"

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Centrum pro systémovou biomedicínu a biotechnologii.

Haptics / Haptics

Chvění, polibek, dotek na hladký kov, hladení kočky, oblékání na úzké boty … Pocit po vzoru těchto a jiných akcí se nazývá haptics. Toto je velmi staré slovo, dokonce i Aristoteles v pojednání Soul napsal: "Touch (haphe) z přímého kontaktu (haptesthai) s objekty, takže nese toto jméno. "

Pro moderní technologie je schopnost řídit štěp neméně důležitější než zvuk a obraz. Dotkněte se dotykové obrazovky vašeho smartphonu – co jste cítili prsty?

Jedním z hlavních směrů haptiků je vývoj přenosu pocitů z auta na člověka. Řekněme, že vykopáváte zemi.Vaše ruce se cítí dokonale dobře, zda lopatka vstoupila do písku nebo úplně pohřbena v kamenu. A teď si vezměte rypadlo. Chtěl bych, aby pracovník v kabině dostával signály z kbelíku, které jsou podobné těm, které pocházejí z lopaty při ruční práci. Nebo si představte roboty, které člověk ovládá vzdáleně – jako avatar z filmu: mohli vyšetřit pacienty v Antarktidě, shromažďovat vzorky na Marsu, demontovat trosky v dolu. K tomu musí obsluha cítit svou kůži, ruce, tělo stejně jako stroj, který řídí.

A jak bude růst prodeje počítačových her vybavených pokročilými haptickými technologiemi!

Co je to pro: virtuální realita // telemedicína // gadgety // antropomorfní roboty // terapie poruch vnímání // telepresence.

Příklady použití: "Blahopřeji: Koupil jsem nový smartphone, má takovou haptiku! Líbá Masha přes obrazovku a ten pocit je lepší než v životě."

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Laboratoř robotiky intelektuálního prostoru.

Centenály / Centenniály

Nové technologie vytvářejí nové generace, což dělá životní zkušenost dětí, na rozdíl od zkušeností "předků".Centenialy – představitelé generace Z, nebo digitální generace, se stali průkopníky v mnoha směrech. Jsou to první domorodci digitálního světa, vyrůstající s gadgety v jejich rukou; byly to první sociální média, které nahradily knihy, televizi a dvorní společnost. Konečně je to první globální generace propojená internetem a automatickým překladem.

Pro Centenials, které nejsou odděleny kulturami a náboženstvími, jsou jakékoliv hranice nepochopitelnou relikvií minulosti. Sociologové a psychologové argumentují o tom, jak se centeniály liší od předchozích generací. Někdo si myslí, že se nedokáží soustředit, trpí přemýšlením o klipu a zapomněli, jak číst. Jiní argumentují tím, že jejich multi-tasking a schopnost filtrování informací je právě to, co je třeba v moderním světě.

Co je to pro: psychologie // sociologie // vzdělávání // lidé // život // my.

Příklady použití:

Dialog z budoucnosti.

Děda:

– Budu jít s přáteli!

Vnuk:

– Stejné staré centeniály jako ty? A obecně, dědeček, kolik můžete sedět v antediluvian chatik z prašného smartphonu? Zkuste už neurosvyaz konečně!

Jakou strukturu se Skoltech zabývá? Všechno


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: