Инновационные технологии и технические средства специального назначения 2019
Двенадцатая Научно-практическая конференция «Инновационные технологии и технические средства специального назначения» (20-22 ноября 2019)
Двенадцатая Научно-практическая конференция «Инновационные технологии и технические средства специального назначения» состоялась 20-22 ноября 2019 года в Балтийском государственном техническом университете «ВОЕНМЕХ» им. Д.Ф. Устинова, Санкт-Петербург, 1-я Красноармейская ул., 1 (ст. метро «Технологический институт»).
Конференция приурочена к 85-летнему юбилею одной из старейших кафедр университета − «Высокоэнергетические устройства автоматических систем» и 60- летнему юбилею кафедры «Радиоэлектронные системы управления».
Тематика конференции
В задачи конференции входит раскрытие вопросов посвященных развитию теории и практики процессов обработки металлов давлением, современным достижениям в области проектирования и изготовления металлических элементов боеприпасов. Рассматриваются вопросы, посвящённые современному состоянию и перспективам развития радиоэлектронных систем общего и специального назначения, методам в области радиолокации и антенной техники. К обсуждению предлагается широкий круг тем: научно-технические исследования и практические разработки, внедрение результатов научной деятельности в производство, взаимодействие образования, науки и промышленности, совершенствование организации учебного процесса и др. Приглашаются представители научно-исследовательских организаций, учёные и специалисты вузов, представители промышленных предприятий.
Секции конференции
Секция 1. Проектирование, конструирование, испытание технических средств специального назначения
Секция 2. Технологии и материалы при производстве технических средств специального назначения
Секция 3. Радиотехнические системы и устройства
Секция 4. Информационные технологии
Секция 5. Логистика в аэрокосмической и оборонной отраслях промышленности
Секция 6. Подготовка и переподготовка высококвалифицированных кадров
Секция 7. Современные методы аналитической работы
Секция 8. История науки и техники
Секция 9. Прогрессивные методы и технологическое оснащение процессов обработки металлов давлением
Сборник трудов прошедшей конференции
Сборник трудов прошедшей конференции. Том 1 | Скачать | |
Сборник трудов прошедшей конференции. Том 2 | ||
Сборник трудов прошедшей конференции. Том 3 | Скачать |
Контактная информация
Секретариат
Тел./Факс (812) 495-77-03
Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
190005 СПб 1-я Красноармейская ул., 1, БГТУ «ВОЕНМЕХ»
Оргкомитет НПК «Инновационные технологии и технические средства специального назначения»
10 главных трендов • Интерьер+Дизайн
Еще век назад немецкий теоретик Торштейн Веблен предложил термин «технологический детерминизм»: любая технология может повлиять на человечество радикальным способом и в течение очень короткого срока.
Датафикация и сбор данных Культура мессенджеров (whatsapp, telegram и пр.) и приложений повлияла на взаимоотношения людей и будет влиять еще больше. Что бы мы ни делали, о чем бы ни думали и ни писали, все это оставляет сегодня свой цифровой след. И, поскольку почти каждое наше действие сохраняется и шифруется, приложения, анализируя привычки, будут предлагать нам безошибочные решения — от напоминаний о времени ланча и тридцати приседаниях до своевременных покупок и оплаты счетов.
IOT (Internet of Things) — концепция пространства, в котором все из аналогового и цифрового миров может быть совмещено, была сформулирована в 1999 году. В 2008-2009 произошел переход от «Интернета людей» к «Интернету вещей», т.е. количество подключенных к сети предметов превысило количество людей. Благодаря повсеместному распространению беспроводных сетей, появлению облачных вычислений, развитию технологий межмашинного взаимодействия «Интернет вещей» стал распространяться на промышленные объекты.
AI. Искусственный интеллект Увеличение новых технологических возможностей во всех областях вызвано драматически возросшей силой «компьютерного интеллекта». Подсчитано, что мощность компьютеров в период с 1975 по 2015 ежегодно увеличивалась примерно вдвое. В 2019 году ожидается взрыв в области AI — искусственного интеллекта, поскольку суперкомпьютер выполняет новые задачи гораздо быстрее и точнее человека. Процессы продолжат автоматизироваться, роботов будет все больше и они станут еще умнее.
Забота о себе, а не о технологии Дома становятся все «интеллектуальнее», а люди хватаются за девайсы при пробуждении и откладывают смартфон только перед сном. Исследователи задаются вопросом: здорова ли такая ситуация сама по себе? Да, уже есть виртуальная реальность, созданная специально для кошек, но насколько это необходимо, удобно и полезно? Эксперты отвечают: нет. Не нужно стремиться получить от технологий еще больше… технологических возможностей. Надо с помощью технологий извлечь улучшенное знание о самом себе. Не создавать в игре свой виртуальный двойник, а попытаться изучить собственное тело. Установить на смартфон приложение с программой, отслеживающей биоритмы или, как ни парадоксально, устроить с помощью устройств цифровой детокс. Фронт работ для дизайнеров на будущее — помочь, благодаря новым технологиям, лучше понять собственное тело.
«Дигитальное» здоровье Технологии стремительно влияют на наше самочувствие. Успехи в электронном протезировании поражают: современные роботоподобные конечности просты в установке и освоении, они способны имитировать мелкую моторику, вплоть до захвата крохотных кусочков пищи. У прогнозистов возникает закономерный вопрос: а будем ли мы нуждаться в теле как таковом? Множество производителей заняты разработкой комплектов VR, которые служили бы продолжением нашего мозга. Для обычного человека это звучит как некое излишество, но для миллионов людей с ограниченными возможностями появляется надежда жить, если не полноценной, то очень к ней приближенной жизнью. Экзоскелеты, управляемые малейшим усилием тела и мысли; поддерживающие каркасы для тела там, где в работе нужны дополнительные усилия — подобные достижения скоро станут доступны.
VR: цифровое вместо материального Один из трендов провозглашает главенство мысли над материалом. Все больший «вес» будут набирать вещи, существующие только в цифровом виде. Некоторые специалисты уже окрестили это «второй цифровой революцией». Электронный вид приобретает все большее количество вещей: книги, музыка, некоторые физические объекты. Многие не готовы мириться с этим трендом. Особенно сильно дигитализации сопротивляются дизайнеры, занятые выпуском товаров для детей: детям важно ощущение материала, а манипуляция с различными объектами способствует гармоничному развитию. Однако в других сферах переход на электронные дубликаты несет больше плюсов: таким образом сохраняется значительный природный ресурс.
Марк Цукерберг прогнозирует скорую замену реальных объектов их проекцией. Кому может понадобиться телевизор, когда можно надеть очки, внутри которых другая реальность. Зачем нужна шахматная доска, если будут очки с «дополненной реальностью» (augmented reality), в которых эту шахматную доску реалистично видно (появление таких очков, выглядящих как вполне обычные, но с технологическими линзами, глава facebook ожидает в течение 5-7 лет).
5G уже здесь. Пока компания Yahoo Finance Verizon (VZ) и AT & T (T) предлагают чрезвычайно ограниченные сети. Мы все еще на расстоянии нескольких месяцев от смартфонов с пометкой 5G от таких популярных фирм, как Samsung. Тем не менее, 2019 год обещает стать годом 5G. На что способны компании, кроме того, что просто продавать нам более быстрый (и дорогой) смартфон и повышать скорость загрузки. 5G будет использоваться для создания более надежных устройств для умного дома, дистанционных датчиков с батарейным питанием, бесперебойных приложений для телемедицины и более надежных технологий для самостоятельного вождения автомобиля.
Складные смартфоны За последние три года продажи смартфонов замедлились: имея устройства с мощными процессорами, широкими дисплеями и большим объемом памяти многие теряют мотивацию их обновить. В результате компании становятся более креативными в поисках дизайн-фактора: новинкой 2019 года станет «складной смартфон» или смартфон с гибким дисплеем. Телефон будет складываться вертикально: примерно как раскладушки из «нулевых».
Беспилотные автомобили и программные решения для них — основной тренд: новые технологии развивают BMW, Chrysler, Ford, Honda, Hyundai, Kia, Nissan и Audi. Разработчики BlackBerry приготовили не смартфоны, а программное решение BlackBerry QNX, предназначенное для автомобилей будущего. В современных «беспилотниках» или роботизированных авто используются методы SLAM и метод обнаружения и отслеживания движущихся объектов DATMO. Программное обеспечение беспилотного автомобиля может включать машинное зрение и нейросети.
Умные города Урбанисты заняты идеями создать удобную и безопасную среду для жителей крупных населенных пунктов, а разработчики предлагают все новые устройства для этого. Например, авторы стартапа Wi-Fiber придумали умный уличный фонарь, который может следить за прохожими (есть встроенная 4К-камера), предупреждать их об опасности и даже раздавать интернет.
Эти 9 технологических инноваций сформируют повестку дня в области устойчивого развития в 2019 году. Какие технологии будут стимулировать глобальные дискуссии и, более того, какие из них окажут наибольшее влияние в 2019 году? Я спросил ведущих экспертов McKinsey по устойчивому развитию, что они думают.
[Примечание редактора: обновленные взгляды на климатические технологии см. в документах «Предоставление климатических технологий, необходимых для достижения нулевого уровня выбросов» (2022 г.) и «Инновации для достижения нулевого уровня выбросов: руководство для руководителей по климатическим технологиям» (2021 г.)]
1. Общественный электротранспорт. Не только отдельные владельцы транспортных средств имеют лучший доступ к электромобилям (EV), чем когда-либо прежде — сегодня доступно 160 моделей электрических и гибридных автомобилей, — но и муниципалитеты тоже обращают на это внимание.
Подробнее: Европейский рынок электробусов устремляется вперед, но как он будет развиваться?
2. Электрические тележки. Поскольку персональные электромобили захватывают все большую долю рынка, коммерческие парки могут быстро последовать их примеру. Но для обеспечения эффективного перехода нам необходимо четкое понимание общей стоимости владения. Десятилетия назад широкое внедрение электрических грузовиков — или «eTrucks» — было непомерно дорогим. Но сегодня общая стоимость владения может вскоре сравняться с дизельными грузовиками, отчасти из-за все более конкурентоспособной и доступной инфраструктуры для электромобилей. Мы прогнозируем, что к 2030 году внедрение коммерческих электромобилей (BECV), особенно в сегментах легких и средних грузов, может превзойти объемы продаж электромобилей на некоторых рынках. маршрут, наш анализ показывает, что зарядной станции каждые 80–100 километров на популярных маршрутах будет достаточно на ранних этапах внедрения.
Подробнее: Что способствует распространению электромобилей в грузовой отрасли?
3. Дешевый накопитель энергии. Новая эра электромобилей быстро расширила рынок литиевых и кобальтовых аккумуляторов и резко снизила их цену. Литий-ионные батареи сейчас стоят 200 долларов за киловатт-час по сравнению с 1000 долларов за киловатт-час всего девять лет назад. Расширенный рынок аккумуляторов имеет значение не только для электромобилей. Промышленность и коммунальные службы находят для них более широкое применение в качестве решений для хранения энергии. Поскольку цены на аккумуляторы быстро падают, они оказываются полезными для снижения затрат на электроэнергию, повышения надежности и отказоустойчивости, а также повышения гибкости энергосистем в эксплуатации. Но широкая доступность дешевых накопителей энергии также означает, что коммунальным службам нужно будет быстро меняться. Одним из способов будет переход от структуры переменных тарифов к фиксированной плате за доступ к сети (как кабельное телевидение), особенно когда потребители начинают производить свою собственную энергию. Другой вариант заключается в пересмотре подходов к планированию энергосистемы за счет увеличения посхемного узлового планирования.
Подробнее: Хранение аккумуляторов: новая прорывная технология в электроэнергетике
4. Долгосрочное хранение. Литий-ионные аккумуляторы отлично подходят для краткосрочного хранения (4-5 часов), которые возникают часто (20-200 раз в год), но рынку также нужны решения, которые удовлетворяют потребности в долгосрочном хранении, вызванные сезонными сменами. и многодневные периоды, когда не светит солнце и не дует ветер. Исторически плотины гидроэлектростанций были одним из немногих способов справиться с этими сезонными сдвигами. В противном случае системе пришлось бы построить целую серию заводов, которые работают всего несколько дней в году. К счастью, новая серия новаторов полагает, что они близки к разработке технологий долговременного хранения. Google X только что выделил Мальту, которая хранит возобновляемую энергию в расплавленной соли. Antora Energy пытается решить ту же проблему, создавая недорогую тепловую батарею для хранения энергии в масштабе сети. А компания Lightsource, поддерживаемая BP, добавляет хранилище к солнечным разработкам. Ясно одно: если долговременное хранение энергии будет работать, цена на электроэнергию значительно снизится. Эти долгосрочные решения могли бы устранить затраты, связанные с неполным использованием активов во время, и сэкономить деньги за счет включения в энергоснабжение более дешевых генераторов, таких как солнечные и ветряные.
Смелые действия для чистого нулевого будущего
Посмотрите нашу полную серию видеороликов COP27.
5. Переработка пластика. Ежегодно в мире образуется 260 миллионов тонн пластиковых отходов, но только 16 процентов перерабатываются. У индустрии пластмасс есть возможность отказаться от бизнес-модели «взять, произвести и утилизировать» и принять модель замкнутого цикла, которая направлена на устранение отходов во всех секторах при одновременном создании экономических, социальных и экологических преимуществ. Одним из многообещающих циклических процессов является пиролиз, в котором используется тепло и отсутствие кислорода для повторного преобразования пластиковых отходов обратно в жидкое сырье. Выгоды не только экологические, но и экономические: к следующему десятилетию совокупная прибыль от вторичной переработки оценивается в 55 миллиардов долларов.
Подробнее: Нет времени терять: Что может предложить переработка пластмасс
6. Эффективность светодиодного освещения. Энергосберегающее светодиодное освещение быстро заменяет традиционные лампы накаливания в американских домах, и ожидается, что к 2030 году его доля на рынке достигнет 84 процентов. Только в 2030 году светодиодные светильники снизят потребление энергии на 40 процентов, что принесет скорректированную экономию до 26 миллиардов долларов США. к сегодняшним ценам на энергоносители. Это значительная экономия средств, но, по данным Министерства энергетики, США все еще могут получить дополнительные 20 процентов экономии энергии за счет увеличения инвестиций в светодиодное освещение.
7. Доступная солнечная энергия. Возобновляемые источники энергии продолжают дешеветь и становиться доступнее в 2019 году, и эта тенденция имеет серьезные последствия для почти 1 миллиарда человек во всем мире, не имеющих доступа к электричеству. Хотя расширение сети является частью решения по доступу, страны Африки к югу от Сахары и Карибского бассейна, на долю которых приходится большая часть неэлектрифицированного населения мира, изучают возобновляемые решения, такие как солнечная энергия, чтобы быстро и недорого обеспечить энергией миллионы людей. Инновационные планы финансирования могут помочь превратить ранее недоступные солнечные домашние системы (SHS) в разумное решение для сообществ, которые находятся слишком далеко от надежного подключения к сети. Недавняя оценка McKinsey показала, что к 2020 году SHS могут обеспечить электричеством 150 миллионов домохозяйств9.0005
Подробнее: Предоставление (солнечной) энергии людям
8. Улавливание и хранение углерода. Вместо того, чтобы просто сосредоточиться на полном обезуглероживании основных промышленных товаров, таких как пластмассы и цемент, мы также можем рассмотреть вопрос о безопасном улавливании углерода, выделяемого при производстве этих товаров. Улавливание и хранение углерода (CCS) позволяет промышленности улавливать углерод в его источнике, сжимать его и перемещать в подходящее место для постоянного хранения. Эта технология не только может значительно сократить выбросы парниковых газов, но и может принести больше денег, если CO2 можно будет использовать с выгодой для производства других продуктов. Несколько отраслей уже работают над тем, чтобы выгодно использовать уловленный углекислый газ, в том числе производители, которые используют уловленный углерод для производства пластмасс, таких как полиуретан. Новые технологии, в том числе прямой захват воздуха, ранее были слишком дорогостоящими, чтобы их можно было внедрять в больших масштабах. Но новое исследование Стэнфордского университета предсказывает, что прямое улавливание углекислого газа из воздуха и преобразование его в синтетическое топливо может в конечном итоге снизиться с 600 долларов за тонну углекислого газа до менее чем 100 долларов.
Подробнее: Почему коммерческое использование может быть будущим улавливания углерода
9. Водород в переходе к энергетике. Трудно представить, как мы достигнем амбициозных целей глобального потепления, не включив водород в качестве критической части решения. Пути очистки окружающей среды с использованием водорода предсказывают, что к 2050 году водород будет питать более 400 миллионов автомобилей, от 15 до 20 миллионов автобусов и более 20 процентов пассажирских судов и локомотивов. топливные элементы с питанием от электродвигателя могут хранить больше энергии при меньшем весе. Это делает их идеальным решением для тяжелых грузовых автомобилей, которым приходится преодолевать большие расстояния. Автомобили на водородных топливных элементах уже находятся на дорогах Японии, Южной Кореи, Калифорнии и Германии, и к 2020 году планируется выпустить более 10 моделей. Короче говоря, водородное топливо может помочь миру достичь своей цели по сокращению выбросов углекислого газа. выбросы на 60 процентов. Хотя необходимые технологии уже существуют сегодня, затраты на производство водорода должны значительно снизиться, а поддерживающая его инфраструктура нуждается в развитии. Водород может способствовать более разумному использованию других возобновляемых источников энергии, выступая в качестве долгосрочного решения для транспортировки и хранения возобновляемой электроэнергии. Это может стать ключевым фактором в переходе к энергетике.
Подробнее: Увеличение масштабов использования водорода: устойчивый путь глобального перехода к энергетике и Водород: новая волна для электромобилей?
2019 | MIT Technology Review
10 Прорывные технологии
Николя Ортега
Ловкость роботов
Почему это важно
Если бы роботы могли научиться справляться с беспорядком реального мира, они могли бы выполнять гораздо больше задач.Ключевые игроки
OpenAI, Университет Карнеги-Меллона, Мичиганский университет, Калифорнийский университет в БерклиДоступность
3–5 лет
Роботы учатся обращаться с физическим миром.
Несмотря на все разговоры о том, что машины занимают рабочие места, промышленные роботы по-прежнему неуклюжи и негибки. Робот может многократно поднимать компонент на сборочной линии с поразительной точностью и никогда не скучать — но переместите объект на полдюйма или замените его чем-то немного другим, и машина будет неумело возиться или хвататься за воздух.
Но хотя робот еще не может быть запрограммирован так, чтобы понять, как схватить какой-либо объект, просто взглянув на него, как это делают люди, теперь он может научиться манипулировать объектом самостоятельно путем виртуальных проб и ошибок.
Одним из таких проектов является Dactyl, робот, который научился переворачивать игрушечный конструктор в пальцах. Dactyl, созданный некоммерческой организацией OpenAI в Сан-Франциско, состоит из готовой роботизированной руки, окруженной множеством источников света и камер.
Используя так называемое обучение с подкреплением, программное обеспечение нейронной сети учится брать и поворачивать блок в смоделированной среде до того, как рука попробует это сделать в реальности. Программное обеспечение экспериментирует, сначала случайным образом, со временем укрепляя связи внутри сети по мере приближения к своей цели.
Обычно такой тип виртуальной практики невозможно перенести в реальный мир, потому что такие вещи, как трение или различные свойства различных материалов, очень сложно смоделировать. Команда OpenAI обошла это, добавив случайности в виртуальную тренировку, предоставив роботу прокси для беспорядка реальности.
Нам потребуются дальнейшие прорывы, чтобы роботы овладели повышенной ловкостью, необходимой на реальном складе или фабрике. Но если исследователи смогут надежно использовать этот вид обучения, роботы могут в конечном итоге собирать наши гаджеты, загружать наши посудомоечные машины и даже помогать бабушке вставать с постели.
Уилл Найт
Bob Mumgaard/Plasma Science and Fusion Center/MIT
Усовершенствованные термоядерные реакторы становятся все ближе к реальности.
Новые ядерные конструкции, которые набрали обороты в прошлом году, обещают сделать этот источник энергии более безопасным и дешевым. Среди них реакторы деления поколения IV, эволюция традиционных конструкций; малые модульные реакторы; и термоядерные реакторы, технология, которая вечно казалась недостижимой. Разработчики реакторов поколения IV, такие как канадская Terrestrial Energy и базирующаяся в Вашингтоне TerraPower, вступили в партнерские отношения в области НИОКР с коммунальными предприятиями, стремясь обеспечить энергоснабжение (возможно, несколько оптимистично) к 2020-м годам.
Небольшие модульные реакторы обычно вырабатывают мощность в десятки мегаватт (для сравнения, традиционный ядерный реактор производит около 1000 МВт). Такие компании, как NuScale из Орегона, говорят, что миниатюрные реакторы могут сэкономить деньги и снизить экологические и финансовые риски.
Был даже прогресс в синтезе. Хотя никто не ожидает поставки до 2030 года, такие компании, как General Fusion и Commonwealth Fusion Systems, дочерняя компания Массачусетского технологического института, добились определенного прогресса.
Многие считают термоядерный синтез несбыточной мечтой, но поскольку реакторы не могут расплавиться и не создают долгоживущих высокоактивных отходов, он должен встретить гораздо меньше общественного сопротивления, чем обычная ядерная энергетика. (Билл Гейтс является инвестором TerraPower и Commonwealth Fusion Systems.)
от Leigh Phillips
Ненов | Getty
Предсказание преждевременных родов
Почему это важно
Ежегодно 15 миллионов детей рождаются преждевременно; это основная причина смерти детей в возрасте до пяти летКлючевые игроки
Akna DxДоступность
Тест может быть предложен в кабинетах врача в течение пяти лет
Простой анализ крови может определить, находится ли беременная женщина на риск преждевременных родов.
Наш генетический материал живет в основном внутри наших клеток. Но небольшое количество «внеклеточной» ДНК и РНК также плавает в нашей крови, часто высвобождаясь умирающими клетками.
У беременных женщин этот бесклеточный материал представляет собой алфавитный суп из нуклеиновых кислот плода, плаценты и матери.
Стивен Квейк, биоинженер из Стэнфорда, нашел способ использовать это для решения одной из самых неразрешимых медицинских проблем: примерно каждый десятый ребенок рождается недоношенным.
Свободно плавающие ДНК и РНК могут предоставить информацию, которая ранее требовала инвазивных способов захвата клеток, таких как биопсия опухоли или прокалывание живота беременной женщины для проведения амниоцентеза. Что изменилось, так это то, что теперь стало легче обнаруживать и секвенировать небольшие количества бесклеточного генетического материала в крови. В последние несколько лет исследователи начали разрабатывать анализы крови на рак (определяя контрольную ДНК из опухолевых клеток) и для пренатального скрининга таких состояний, как синдром Дауна.
Тесты на эти состояния основаны на поиске генетических мутаций в ДНК. РНК, с другой стороны, — это молекула, которая регулирует экспрессию генов — количество белка, производимого геном.
Секвенируя свободно плавающую РНК в крови матери, Квейк может обнаружить колебания в экспрессии семи генов, которые он выделяет как связанные с преждевременными родами. Это позволяет ему выявлять женщин, которые могут родить слишком рано. Получив предупреждение, врачи могут принять меры, чтобы предотвратить преждевременные роды и дать ребенку больше шансов на выживание.
Технология, лежащая в основе анализа крови, говорит Куэйк, является быстрой, простой и менее чем за 10 долларов за измерение. Он и его сотрудники запустили стартап Akna Dx, чтобы коммерциализировать его.
Бонни Рохман
Брюс Петерсон
Кишечный зонд в таблетке
Почему это важно страны от правильного роста
Ключевые игроки
Больница общего профиля МассачусетсаДоступность
Сейчас используется у взрослых; испытания у младенцев начнутся в 2019 г.
Небольшое проглатываемое устройство позволяет получать подробные изображения кишечника без анестезии даже у младенцев и детей.
Экологическая кишечная дисфункция (ЭЭД) может быть одним из самых дорогостоящих заболеваний, о которых вы никогда не слышали. Отмеченный воспаленным кишечником, который протекает и плохо усваивает питательные вещества, он широко распространен в бедных странах и является одной из причин, по которой многие люди там недоедают, имеют задержки в развитии и никогда не достигают нормального роста. Никто точно не знает, что вызывает ЭЭД и как его можно предотвратить или лечить.
Практический скрининг для его обнаружения поможет медицинским работникам узнать, когда и как нужно вмешиваться. Терапия уже доступна для младенцев, но для диагностики и изучения кишечных заболеваний таких маленьких детей часто требуется анестезия и введение трубки, называемой эндоскопом, в горло. Это дорого, неудобно и непрактично в тех регионах мира, где преобладает EED.
Итак, Гильермо Тирни, патологоанатом и инженер Массачусетской больницы общего профиля (MGH) в Бостоне, разрабатывает небольшие устройства, которые можно использовать для осмотра кишечника на наличие признаков ЭЭД и даже для получения биопсии тканей.
В отличие от эндоскопов, их легко использовать при посещении первичной медико-санитарной помощи.
Проглатываемые капсулы Тирни содержат миниатюрные микроскопы. Они прикреплены к гибкой веревке, которая обеспечивает питание и свет при отправке изображений на похожую на портфель консоль с монитором. Это позволяет медицинскому работнику останавливать капсулу в точках интереса и вытаскивать ее по окончании, что позволяет стерилизовать ее и использовать повторно. (Хотя это звучит вызывающе, команда Тирни разработала метод, который, по их словам, не вызывает дискомфорта.) Он также может использовать технологии, которые отображают всю поверхность пищеварительного тракта с разрешением одной клетки или захватывают трехмерные изображения. срезы глубиной в пару миллиметров.
Эта технология имеет несколько применений; в MGH его используют для скрининга пищевода Барретта, предшественника рака пищевода. Для EED команда Тирни разработала еще меньшую версию для использования у младенцев, которые не могут проглотить таблетку.
Он был протестирован на подростках в Пакистане, где преобладает ЭЭД, и тестирование младенцев запланировано на 2019 год.
Небольшой зонд поможет исследователям ответить на вопросы о развитии ЭЭД, например, на какие клетки он влияет и вовлечены ли бактерии, и оценить вмешательства. и возможные методы лечения.
by Courtney Humphries
Креативный бумажный кораблик | Getty
пользовательские вакцины против рака
Почему это имеет значение
Обычные химиотерапии, которые будут работать на здоровых клетках и не всегда эффективны против опухолейКлючевые игроки
Biontech, Genentech- в Humantech, Genentech
1091
в Human Tepting в Human Tepting 2 в Human Teletech
в Human Tepting.Bruce Peterson/Styling: Monica Mariano
Без коров Burger
Почему это имеет значение
Livestock Production 9008. 9009. 900. 900. 900. 900. 900. 900. 900. 900. 900. 900.ship. Ключевые игроки Beyond Meat, Impossible FoodsДоступность
5–10 лет
Как выращенные в лаборатории, так и растительные альтернативы приближаются по вкусу и питательной ценности к настоящему мясу без ущерба для окружающей среды.
По прогнозам ООН, к 2050 году в мире будет проживать 9,8 миллиарда человек. И эти люди становятся богаче. Ни одна из этих тенденций не является хорошим предзнаменованием для изменения климата, особенно потому, что, спасаясь от бедности, люди, как правило, едят больше мяса.
К этой дате, согласно прогнозам, люди будут потреблять на 70% больше мяса, чем в 2005 году. И оказывается, что выращивание животных для потребления человеком — одно из худших поступков, которые мы делаем с окружающей средой.
В зависимости от животного для производства фунта мясного белка промышленными западными методами требуется в 4-25 раз больше воды, в 6-17 раз больше земли и в 6-20 раз больше ископаемого топлива, чем для производства фунта растительного белка.
Проблема в том, что люди вряд ли перестанут есть мясо в ближайшее время. Это означает, что выращенные в лаборатории и растительные альтернативы могут быть лучшим способом ограничить разрушение.
Производство мяса, выращенного в лаборатории, включает в себя извлечение мышечной ткани животных и выращивание ее в биореакторах. Конечный продукт очень похож на то, что вы получаете от животного, хотя исследователи все еще работают над вкусом. Исследователи из Маастрихтского университета в Нидерландах, которые работают над масштабным производством лабораторного мяса, считают, что к следующему году у них будет выращенный в лаборатории бургер. Одним из недостатков выращенного в лаборатории мяса является то, что экологические преимущества все еще в лучшем случае отрывочны — в недавнем отчете Всемирного экономического форума говорится, что выбросы от выращенного в лаборатории мяса будут всего примерно на 7% меньше, чем выбросы от производства говядины.
Лучшее экологическое обоснование может быть сделано для мяса на растительной основе от таких компаний, как Beyond Meat и Impossible Foods (Билл Гейтс является инвестором обеих компаний), которые используют белки гороха, сою, пшеницу, картофель и растительные масла для имитации консистенция и вкус мяса животных.
Beyond Meat имеет новый завод площадью 26 000 квадратных футов (2 400 квадратных метров) в Калифорнии и уже продал более 25 миллионов гамбургеров из 30 000 магазинов и ресторанов. Согласно анализу Центра устойчивых систем Мичиганского университета, котлета Beyond Meat, вероятно, произвела бы 9Выбросы парниковых газов на 0 % меньше, чем у обычного бургера, приготовленного из коровьего мяса.
от Markkus Rovito
Нико Ортега
Уловка углекислого газа
Почему это имеет значение
Снять CO2 из атмосферы. Carbon Engineering, Climeworks, Global ThermostatДоступность
5–10 лет
Практичные и доступные способы улавливания углекислого газа из воздуха могут поглотить избыточные выбросы парниковых газов.
Даже если мы замедлим выбросы углекислого газа, эффект потепления парниковых газов может сохраняться в течение тысяч лет. Климатическая группа ООН теперь заключает, что для предотвращения опасного повышения температуры миру необходимо удалить из атмосферы до 1 триллиона тонн углекислого газа в этом столетии.
Прошлым летом ученый-климатолог из Гарварда Дэвид Кит неожиданно обнаружил, что машины теоретически могут справиться с этим менее чем за 100 долларов за тонну благодаря подходу, известному как прямой захват воздуха. Это на порядок дешевле, чем предыдущие оценки, которые заставили многих ученых отвергнуть эту технологию как слишком дорогую, хотя потребуются годы, чтобы затраты упали примерно до этого уровня.
Но как только вы улавливаете углерод, вам все равно нужно придумать, что с ним делать.
Carbon Engineering, канадский стартап, соучредителем которого стал Кит в 2009 году, планирует расширить свой экспериментальный завод, чтобы увеличить производство синтетического топлива с использованием уловленного углекислого газа в качестве ключевого ингредиента.
(Билл Гейтс является инвестором компании Carbon Engineering.)
Расположенный в Цюрихе завод Climeworks по прямому улавливанию воздуха в Италии будет производить метан из уловленного углекислого газа и водорода, а второй завод в Швейцарии будет продавать углекислый газ производителям безалкогольных напитков. Как и Global Thermostat из Нью-Йорка, которая в прошлом году завершила строительство своего первого коммерческого завода в Алабаме.
Тем не менее, если он используется в синтетическом топливе или газированных напитках, углекислый газ в основном возвращается в атмосферу. Конечная цель — навсегда заблокировать парниковые газы. Некоторые из них могут быть вложены в такие продукты, как углеродное волокно, полимеры или бетон, но гораздо больше нужно будет просто похоронить под землей, а это дорогостоящая работа, которую вряд ли поддержит никакая бизнес-модель.
Фактически, удаление CO 2 из воздуха является с инженерной точки зрения одним из самых сложных и дорогостоящих способов борьбы с изменением климата.
Но учитывая, как медленно мы сокращаем выбросы, хороших вариантов не осталось.
Джеймс Темпл
Брюс Петерсон
Утверждение регулирующих органов и технологические достижения облегчают людям постоянный мониторинг своего сердца с помощью носимых устройств.
Фитнес-трекеры не являются серьезными медицинскими устройствами. Интенсивная тренировка или свободный браслет могут нарушить работу датчиков, считывающих ваш пульс. Но электрокардиограмма — вид, который врачи используют для диагностики аномалий до того, как они вызовут инсульт или сердечный приступ, — требует визита в клинику, и люди часто не успевают сделать тест вовремя.
Смарт-часы с поддержкой ЭКГ, ставшие возможными благодаря новым правилам и инновациям в аппаратном и программном обеспечении, предлагают удобство носимого устройства с точностью, близкой к медицинской.
Совместимый с Apple Watch ремешок от стартапа AliveCor из Силиконовой долины, который может обнаруживать фибрилляцию предсердий, частую причину образования тромбов и инсульта, получил разрешение от FDA в 2017 году.
В прошлом году Apple выпустила собственную встроенную функцию ЭКГ, одобренную FDA. в самих часах.
Компания Withings, производящая устройства для здоровья, вскоре после этого объявила о планах выпуска часов с ЭКГ.
Современные носимые устройства по-прежнему используют только один датчик, в то время как настоящая ЭКГ имеет 12 датчиков. И ни одно носимое устройство пока не может обнаружить сердечный приступ во время его возникновения.Но это может скоро измениться. Осенью прошлого года AliveCor представила Американской кардиологической ассоциации предварительные результаты по приложению и системе с двумя датчиками, которые могут обнаруживать определенный тип сердечного приступа.
Карен Хао
TheDman | Getty
Санитария без канализации
Почему это важно
2,3 миллиарда человек не имеют безопасных санитарных условий, и многие из них умирают в результатеКлючевые игроки
Университет Дьюка, Университет Южной Флориды, Управление по биомассе, Калифорнийский технологический институтНаличие
1-2 года
Энергосберегающие туалеты могут работать без канализации и очищать отходы на месте.
Около 2,3 миллиарда человек не имеют хороших санитарных условий. Отсутствие надлежащих туалетов побуждает людей сбрасывать фекалии в близлежащие пруды и ручьи, распространяя бактерии, вирусы и паразитов, которые могут вызывать диарею и холеру. Диарея является причиной смерти каждого девятого ребенка во всем мире.
В настоящее время исследователи работают над созданием туалета нового типа, достаточно дешевого для развивающихся стран и способного не только избавляться от отходов, но и обрабатывать их.
В 2011 году Билл Гейтс создал то, что, по сути, стало премией X в этой области — конкурс «Изобретите туалет заново». С момента запуска конкурса несколько команд выставили на поле прототипы. Все отходы перерабатываются на месте, поэтому нет необходимости в большом количестве воды, чтобы доставлять их на удаленные очистные сооружения.
Большинство прототипов являются автономными и не нуждаются в канализации, но они выглядят как традиционные туалеты, размещенные в небольших зданиях или контейнерах для хранения.
Туалет NEWgenerator, разработанный в Университете Южной Флориды, отфильтровывает загрязняющие вещества с помощью анаэробной мембраны, поры которой меньше, чем у бактерий и вирусов. Еще один проект компании Biomass Controls из Коннектикута — нефтеперерабатывающий завод размером с транспортный контейнер; он нагревает отходы для производства богатого углеродом материала, который, помимо прочего, может удобрять почву.
Одним из недостатков является то, что туалеты работают не на всех уровнях. Продукт Biomass Controls, например, предназначен в первую очередь для десятков тысяч пользователей в день, что делает его менее подходящим для небольших деревень. Другая система, разработанная в Университете Дьюка, предназначена для использования только в нескольких близлежащих домах.
Итак, сейчас задача состоит в том, чтобы сделать эти туалеты более дешевыми и более подходящими для сообществ разного размера. «Здорово построить один или два блока», — говорит Даниэль Йе, доцент Университета Южной Флориды, возглавлявший команду NEWgenerator.
«Но чтобы технология действительно повлияла на мир, единственный способ сделать это — начать массовое производство устройств».
Эрин Виник
Брюс Петерсон
Говорящие ИИ-помощники
Почему это важно чем просто подчиняться простым командам
Ключевые игроки
Google, Alibaba, AmazonДоступность
1-2 года
Новые методы, фиксирующие семантические отношения между словами, позволяют машинам лучше понимать естественный язык.
Мы привыкли к ИИ-помощникам — Alexa играет музыку в гостиной, Siri настраивает будильник на вашем телефоне, — но на самом деле они не соответствуют заявленному умению. Предполагалось, что они упростят нашу жизнь, но почти ничего не изменили. Они распознают лишь узкий круг директив и легко сбиваются с пути отклонениями.
Но некоторые последние достижения расширят репертуар вашего цифрового помощника. В июне 2018 года исследователи из OpenAI разработали метод обучения ИИ на неразмеченном тексте, чтобы избежать затрат и времени на категоризацию и маркировку всех данных вручную.
Несколько месяцев спустя команда Google представила систему под названием BERT, которая научилась предсказывать пропущенные слова, изучая миллионы предложений. В тесте с множественным выбором он не хуже людей заполнил пробелы.
Эти улучшения в сочетании с улучшенным синтезом речи позволяют нам перейти от предоставления помощникам ИИ простых команд к общению с ними. Они смогут заниматься повседневными мелочами, такими как заметки о встречах, поиск информации или покупки в Интернете.
Некоторые уже здесь. Google Duplex, устрашающе похожее на человека обновление Google Assistant, может принимать ваши звонки для проверки спамеров и телемаркетологов. Он также может звонить вам, чтобы запланировать столик в ресторане или в салоне красоты.
В Китае потребители привыкают к AliMe от Alibaba, которая координирует доставку посылок по телефону и торгуется о цене товаров в чате.
Но хотя программы ИИ стали лучше понимать, чего вы хотите, они все еще не могут понять предложение.
Лечение побуждает естественные защитные силы организма уничтожать только раковые клетки путем выявления мутаций, уникальных для каждой опухоли
Ученые находятся на пороге коммерциализации первой персонализированной противораковой вакцины. Если она сработает так, как предполагалось, вакцина, которая запускает иммунную систему человека для идентификации опухоли по ее уникальным мутациям, может эффективно остановить многие виды рака.
Используя естественную защиту организма для избирательного уничтожения только опухолевых клеток, вакцина, в отличие от традиционной химиотерапии, ограничивает повреждение здоровых клеток. Атакующие иммунные клетки также могут проявлять бдительность в обнаружении любых случайных раковых клеток после первоначального лечения.
Возможность создания таких вакцин начала формироваться в 2008 году, через пять лет после завершения проекта «Геном человека», когда генетики опубликовали первую последовательность раковой опухолевой клетки.
Вскоре после этого исследователи начали сравнивать ДНК опухолевых клеток с ДНК здоровых клеток и других опухолевых клеток. Эти исследования подтвердили, что все раковые клетки содержат сотни, если не тысячи специфических мутаций, большинство из которых уникальны для каждой опухоли.
Несколько лет спустя немецкий стартап под названием BioNTech предоставил убедительные доказательства того, что вакцина, содержащая копии этих мутаций, может катализировать иммунную систему организма для производства Т-клеток, предназначенных для поиска, атаки и уничтожения всех раковых клеток, которые их укрывают.
В декабре 2017 года компания BioNTech начала масштабное испытание вакцины на больных раком в сотрудничестве с биотехнологическим гигантом Genentech. Текущее исследование нацелено как минимум на 10 солидных раковых заболеваний и направлено на регистрацию более 560 пациентов в различных учреждениях по всему миру.
Две компании разрабатывают новые производственные технологии для дешевого и быстрого производства тысяч персонализированных вакцин. Это будет сложно, потому что создание вакцины включает в себя биопсию опухоли пациента, секвенирование и анализ ее ДНК, а также быструю передачу этой информации на производственную площадку. После изготовления вакцину необходимо незамедлительно доставить в больницу; задержки могут быть смертельными.