Мир стоит на пороге серьезных изменений, но Popular Mechanics начеку. В этой статье мы расскажем о тех идеях, которые в самое ближайшее время могут повлиять на нашу жизнь, – от автомобильных пробок и исследования Антарктики до термоядерного синтеза и выращивания органов для трансплантации «под заказ»
Меньше мусора — больше энергии
Green Energy Machine (GEM) компании IST Energy совершает свои чудеса в не слишком-то привлекательной сфере. Однако в результате работы этой установки размером со стандартный транспортный контейнер обычный бытовой и офисный мусор можно превратить в энергию и отопление для 20 000 м². Система стоимостью $850 000 способна перерабатывать три тонны мусора в день, превращая мусор в газ, который затем служит топливом для газопоршневого двигателя, вращающего генератор.
По словам Майкла Кашмана, вице-президента компании IST, система выдает 40 кВт электрической энергии и 187 кВт тепловой и способна окупиться за три года. Ежегодно такой агрегат спасает атмосферу от 540-тонной добавки парниковых газов, а главное, в отличие от многих фантазий в сфере альтернативной энергетики, эта идея уже реализована. «Нам нравятся революционные технологические решения, но в данном случае мы имеем дело с результатом эволюции, который несет в себе потенциал для очень активного использования, — говорит Кашман. — Эти проблемы требуют сиюминутных решений и не позволяют закладываться на десятилетние перспективы».
Гибкий робот
Подобные аппараты уже давно используются в нефтяных компаниях. Они ползают по трубопроводам, выискивая в них следы коррозии. Для похожих целей сейчас разрабатываются еще более любопытные механизмы. Они, к примеру, смогут по выведенным из строя трубопроводам пробираться в зоны землетрясений в поисках выживших. Однако самая насущная задача для таких роботов — патрулирование вдоль тысяч километров муниципальных водопроводов, которые давно просят ремонта. Канадский робот Regina Pipe Crawler (RPC) компании SpringBoard West Innovations уже отработан в деталях и готов к появлению на рынке. Этот робот управляется дистанционно и может ползать по изогнутым трубопроводам 15-см диаметра, причем для этого не нужно даже снижать обычный напор воды.
Лазер вместо иголки с ниткой
При зашивании ран и полостных хирургических операциях ткани можно «сваривать» при помощи CO2-лазера, который разогревает ткани, используя «припой» из водорастворимого белка. Этот метод разработан группой израильских исследователей под руководством Абрахама Катцира, главы кафедры прикладной медицинской физики в Университете Тель-Авива (Израиль). При такой сварке нет риска перегреть шов, поскольку аппарат включает в себя волоконно-оптическую систему обратной связи, отслеживающую температуру сшиваемых тканей, и регулирует мощность излучения. Эта процедура оставляет менее заметные хирургические швы, сокращает время заживления и снижает вероятность инфекции.
Катцир надеется, что эту технологию можно будет вскоре применять в глазной и косметической хирургии. Он предвидит создание такого аппарата размером с карманный фонарик специально для использования прямо в каретах скорой помощи и травмопунктах.
Подключим автомобиль к сети без всяких проводов
Компании GM, Volkswagen и несколько других автопроизводителей решили научить наши автомобили разговаривать между собой. Системы связи V2V (Vehicle-to-Vehicle) позволят нашим машинам предупреждать друг друга о проблемах на дороге — например, об участке с гололедом или поломанном грузовике, спрятавшемся за крутым поворотом. Всю эту информацию автомобиль будет выводить на лобовое стекло или на экран бортового компьютера. V2V поможет нам объезжать пробки. В Калифорнии и Германии уже проведены испытания. Следующим шагом должен быть договор относительно общего для всех производителей протокола связи.
Исследуем неведомые моря на нашей Земле
Экспедиционные вездеходы исколесили вдоль и поперек далекий, недружелюбный Марс. Его поверхность любовно запечатлена на тысячах фотографий, снятых с орбитальных беспилотных аппаратов. И все это сейчас, когда 95% земных океанов не обследовано и не нанесено на карту. И даже новый автономный подводный аппарат (AUV), прекрасно подходящий для исследования подледных пространств Антарктиды, погружается в земные водоемы лишь для тренировки перед более грандиозными подвигами. В NASA построен аппарат ENDURANCE (Environmentally Non-Disturbing Under-ice Robotic Antarctic Explorer, «подледный антарктический робот-исследователь, не наносящий вреда окружающей среде»). Этот шустрый робот готовится к полету на Европу, одну из лун Юпитера. Питер Доран, профессор наук о Земле в Университете штата Иллинойс и научный руководитель программы ENDURANCE, хотел бы обеспечить этому роботу и постоянную земную службу. Кроме того, он предлагает разработать другие модели AUV, изначально приспособленные для решения земных задач. Среди них может быть миниатюрная версия робота ENDURANCE (размером с малолитражку), более удобная в управлении и эксплуатации, а также «крейсер районного масштаба» с ядерной энергоустановкой. Доран говорит, что такие аппараты могли бы исследовать жизнь экстремофилов и других организмов, обитающих в приполярной зоне. Кроме того, с их помощью можно брать пробы воды, отслеживать изменения солености и кислотности, связанные с климатическими изменениями.
Боковые движители
Эти движители обеспечивают не столько поступательное движение, сколько маневренность. Встроенные в корпус, они позволяют реализовать прецизионную навигацию, удерживать аппарат от сноса течением.
Сонары для уклонения от препятствий
Короткие сигналы, которые испускает антенная решетка эхолокатора ближнего действия, позволяют контролировать пространство со всех сторон и уклоняться от столкновений с подводными ледяными глыбами.
Бортовые датчики
Датчики можно устанавливать как внутри аппарата (они, скажем, будут анализировать состав воды, текущей по проложенным внутри трубам), так и снаружи, подвешивая приборы на тросах или закрепляя их на манипуляторах.
Литье под давлением
Лоуренс Бонассар, доцент кафедры биомедицинских инженерных разработок в Корнеллском университете, разработал метод изготовления частей человеческого тела под заказ с помощью трехмерного принтера Fab@Home. «Чернилами» в этом принтере служит культура живых клеток в геле. Если структура изготавливаемого органа однородна, можно обойтись и без принтера, впрыскивая гель под давлением в литейную форму. Поскольку клетки для имплантата позаимствованы у того же пациента, вопрос отторжения органа не встает.
Прогноз До опытов на людях придется ждать еще долго, но крысы могут записываться на прием к Бонассару прямо сейчас. Его сотрудники уже сделали операцию по замене позвоночного диска у одного из грызунов.
Человек + машина
Кому нужен джойстик, если шикарный процессор, расположенный у нас между ушами, вполне способен самостоятельно управлять любой техникой? Мигел Николелис, один из руководителей Центра нейроинженерных разработок в университете Дьюка, показал, что обезьяны могут управлять шагающим роботом только одним усилием своей мысли. Затем Николелис занялся вопросами сенсорной обратной связи. Он полагает, что человеческий мозг скоро научится самостоятельно интерпретировать такие данные, как сигналы от датчиков магнитного поля или систем инфракрасного зрения. В результате должны образоваться новые органы чувств, основанные на технических средствах (в «Звездном пути» такими способностями обладают борги).
Практические перспективы В течение ближайших пяти лет Николелис собирается сконструировать нечто вроде экзоскелета на все тело. Это устройство будет управляться человеческим мозгом и предназначено для помощи людям с тяжелой инвалидностью. Но вряд ли все это кибернетическое колдовство получит широкое признание, пока не появится интерфейс, который не подразумевает кучу проводов, вживленных в мозг клиента.
Остановка кровотечения ультразвуком
Аппарат Deep Bleeder Acoustic Coagulation, DBAC («Акустическая коагуляция для борьбы с внутренними кровотечениями») разрабатывается на сре"