Научные открытия XXI века

Реклама
Ильясова Рузана Сараповна
студентка 1 курса
Каскеленский гуманитарно-технический колледж

Руководитель Абдыманапова Шолпан Бектурсыновна

преподаватель социально-экономических дисциплин

Научные открытия XXI века

 

За открытие чёрной материи Нобелевскую премию получили Сол Перлмуттериз США, Брайан Шмидт и американский учёный Эдам Рисс. Премия назначена «за открытие ускорения расширения Вселенной путём наблюдения за далёкими сверхновыми». Именно измерения, выполненные двумя независимыми группами, столкнули науку лицом к лицу с таинственной тёмной энергией, составляющей, по некоторым оценкам, 75% мироздания.

Свои работы учёные проводили в конце 1980-х начале 1990-х гг. Авторы экспериментов следили за сверхновыми типа Ia. В сумме две группы исследователей обнаружили более 50 далёких сверхновых, чей свет оказался слабее, чем ожидалось. Это был признак того, что расширение Вселенной ускоряется.

Хотя антигравитация, присущая темной материи, и не противоречит общей теории относительности – современной теории гравитационных взаимодействий, свойства тёмной энергии удивительны во многих отношениях, а её природа пока неизвестна. Нельзя исключить и то, что мы имеем дело не с новой формой энергии, а с основными свойствами самого гравитационного взаимодействия, проявляющимися лишь на чрезвычайно больших расстояниях. Ответ на вопрос о том, какая сила заставляет вселенную ускоренно расширяться, должны дать новые эксперименты.

Существенное значение среди открытий имеет получение стволовых клеток этическим путем. В 2007 году ученые из Киотского университета и университета Висконсин-Мэдисон независимо друг от друга позволили зрелым клеткам кожи взрослого человека, которые были запрограммированы стать кожей, вести себя как эмбриональные стволовые клетки. Взрослые клетки превратились в клетки, которые могут оказаться практически любым видом клеток. Оказалось, что этических соображений и финансовых ограничений можно избежать, а врачи могут, в конечном счёте, с использованием собственных клеток из ДНК человека вырастить органы для пересадки, которые организм пациента не будет отвергать. Кроме того, немаловажную роль играет расшифровка генома человека, которая проводится через реализацию международного научно-исследовательского проекта, главной целью которого было определить последовательность нуклеотидов, которые составляют ДНК и идентифицировать 20–25 тыс. генов в человеческом геноме.

Сам проект стартовал в 1990 году под руководством Джеймса Уотсона под эгидой Национальной организации здравоохранения США. В 2000 году был выпущен рабочий черновик структуры генома, а структура полного генома — в 2003 году. Однако и сегодня дополнительный анализ некоторых участков ещё не закончен. Ожидается, что детальное знание человеческого генома откроет новые пути к успехам в медицине и биотехнологии. Кроме того, информация о геноме поможет в поиске не только причин возникновения болезней, но и в других областям клинического значения и, вероятно, в будущем может привести к значительным успехам в их лечении.

Анализ сходства в последовательностях ДНК различных организмов также открывает новые пути в исследовании теории эволюции. Во многих случаях вопросы эволюции теперь можно ставить в терминах молекулярной биологии.

Объединение происходит и на других уровнях – синтез духовного и научного. Учёные утверждают: Бог существует, но как энергетическое поле.

Профессор Майкл Персингер из Лаурентианского университета в Садбери (Онтарио, Канада) направлял магнитные импульсы на височные доли мозга добровольцев. По-научному такое воздействие называется транскраниальная (внутричерепная) магнитная стимуляция, или TMS. Из 900 человек, которые прошли её, более 700 «встретились с гостями». Правда, каждый видел то, во что он верил. Одни – божественные образы: Иисуса, Деву Марию, Мухаммеда или Духа Неба. Другим являлись умершие родственники. Третьи пообщались с представителями внеземных цивилизаций.

Персингер пока не готов сделать окончательный вывод о существовании «иного мира». Но его эксперименты позволяют усомниться в том, что видения – всего лишь продукт возбужденного состояния правого полушария мозга, отвечающего за эмоции.

Нанотехнологии уже не новшество и достаточно быстро развивающееся направление, находящее применение практически во всех областях – от медицины до строительства. В этой области активно ведутся разработки, но один момент мы всё же выделим, поскольку это касается изменения технологии производства и, как следствие, уменьшение потребления электроэнергии.

В 2006 году американские учёные показали, что сплетённые вместе углеродные нанотрубки в определённых условиях могут создавать тяговое усилие. В проведённом недавно опыте одна такая нить за секунду разогнала до нескольких оборотов в секунду лопасти, которые были на два порядка тяжелее и крупнее её. И новый мотор на искусственных мышцах учёные построили из нанотрубочной пряжи. Авторы подобных опытов поместили такую нить в жидкость, проводящую ионы, и добавили в сосуд электроды для создания разности потенциалов между углеродной нитью и электролитом.

Один погонный миллиметр такой мышцы способен обернуться вокруг своей оси 250 раз, что в тысячу раз больше, чем у любых искусственных мышц, созданных на основе сегнетоэлектриков, проводящих полимеров или сплавов с памятью формы. Физики посчитали, что удельная (по отношению к весу) мощность мышцы из нанотрубочной пряжи сравнима с удельной мощностью крупных электромоторов, а ведь последние с уменьшением размеров очень теряют в этом показателе. Авторы работы считают, что подобный механизм можно существенно сократить в размерах и применять в разнообразных химических чипах-анализаторах.

Электроника: благодаря современным технологическим новшествам наше ближайшее будущее может измениться до неузнаваемости. Американские учёные создали биопротонный транзистор. По мнению авторов прибора, он может стать мостом между традиционными электронными схемами и живыми организмами, в которых основной обмен сигналами осуществляется за счёт ионов и протонов.

Разрабатывая новый транзистор, учёные вдохновлялись живыми клетками, обладающими переключаемыми ионными каналами в своих мембранах. Ионный и протонный транспорт играет ключевую роль в передаче нервных сигналов и обмене энергией между клетками. Потому прибор, способный контролировать протонный ток, мог бы напрямую влиять на такие важные процессы либо считывать естественные сигналы организма для контроля.

Новое устройство использует модифицированную форму хитозана. Хитозан хорошо поглощает воду, образуя много водородных связей, которые создают мостики для перемещения протонов. Американцы открыли, что такое волокно проводит протоны на удивление хорошо.

Нечто родственное, то есть транзистор, использующий биомолекулы, построила пару лет назад Ливерморская лаборатория. Только тот прибор, напротив, при посредничестве протонных токов влиял на обычный электрический ток.

Оба транзистора, вероятно, поспособствуют дальнейшему развитию нейроэлектроники. Она изучает возможность скрещивания электронных и живых систем. Специалисты из университета Вашингтона вводят ещё один любопытный термин — бионанопротоника.

Прототипе контактной линзы, созданный исследователями из США и Финляндии, в нём визуальная информация транслируется с компьютера непосредственно в глаз человека, превращая тот в подобие дисплея. Что важно, прототип уже успешно испытан на живом глазу. Так называемые активные линзы с беспроводным питанием и светодиодным дисплеем в один пиксель разработали и протестировали учёные университетов Вашингтона и Аалто.

О синтезе электроники и человеческого разума говорят уже на протяжении многих десятилетий. Но потрясает результат, которого смогли достичь разработчики в робототехнике!

Некоторые научные вопросы так сложны, что планирование и проведение экспериментов, необходимых для получения ответов на них, требует неприемлемо больших затрат времени учёных. Решением проблемы может стать учёный-робот. Прототип такого робота, названный Адамом, способен выдвигать гипотезы о генах дрожжевых грибков и их функциях, проектировать и проводить эксперименты для проверки этих гипотез. Используя искусственный интеллект, рассуждения и своё «железо», Адам открыл три гена, которые кодируют специфический фермент грибка, чего учёные люди сделать не смогли.

Скептики утверждают, что Адам не учёный, поскольку он требует ввода информации людьми и периодического вмешательства человека в его работу. Но работая совместно, учёные – робот и человек – могут достичь большего, чем каждый из них по отдельности.

Еще в качестве примера достижений приведем описание последней версии робота-андроида, созданного корпорацией Хонда, в Центре Фундаментальных Технических Исследований Вако (Япония), выпущенного в 2011 году. Asimo (сокращение от Advanced Stepin Innovative MObility) имеет рост 130 см, массу 48 кг и он способен передвигаться со скоростью до 9 км/ч.

У Асимо в голову встроена видеокамера. С её помощью робот может следить за перемещениями большого числа объектов, определяя дистанцию до них и направление. Практические применения этой функции следующие: способность следить за перемещениями людей (поворачивая камеру), способность следовать за человеком и способность «приветствовать» человека, когда он войдёт в пределы досягаемости. Асимо умеет также верно истолковывать движения рук, распознавая тем самым жесты. Вследствие этого можно отдавать Асимо команды не только голосом, но и руками. Робот умеет распознавать предметы и поверхности, благодаря чему может действовать безопасно для себя и для окружающих. Кроме того, Асимо умеет двигаться, обходя людей, вставших у него на пути.

Различение звуков происходит благодаря системе HARK, в которой используется массив из восьми микрофонов, расположенных на голове и теле андроида. Она обнаруживает, откуда пришёл звук, и отделяет каждый голос от внешнего шума. При этом ей не задаётся количество источников звука и их местоположение. На данный момент HARK способна надёжно (70-80 % точности) распознавать три речевых потока, то есть Асимо может улавливать и воспринимать речь сразу трёх человек, что обычному человеку недоступно. Робот умеет откликаться на собственное имя, поворачивать голову к людям, с которыми говорит, а также оборачиваться на неожиданные и тревожные звуки — такие, например, как звук падающей мебели. Железный «человек» способен узнавать знакомые лица даже во время движения, а также отличает примерно десять разных лиц. Как только Асимо узнаёт кого-нибудь, он тут же обращается к узнанному по имени. Кроме того, робот умеет пользоваться Интернетом и локальными сетями. После подключения к локальной сети дома, робот сможет разговаривать с посетителями через домофон, а потом докладывать хозяину, кто пришёл. После того как хозяин согласится принять гостей, андроид сумеет открыть дверь и довести посетителя до нужного места.

И ещё одно новаторство в робототехнике. На международной выставке Экспо-2010, прошедшей в Шанхае, одним из ключевых экспонатов стал прототип андроида, способный преодолевать лестницу вертикальной конструкции. Для движения человекоподобный робот использует пять моторов, отвечающих за руки, ноги и спину. Подъём по лестнице происходит гораздо медленнее, чем у человека: машина, которая должна действовать наверняка, проводит «перекличку» между приводами, уже выполнившими свою часть работы и только готовящимися это сделать.

Темпы развития в этой области в скором будущем позволят переложить рутинный, тяжелый и повседневный труд на «наших электронных помощников», чтобы у живого человека было больше времени для творчества, которому он готов посвятить всё своё время.скачать dle 11.0фильмы бесплатно