какие технологии применяются в обществе в 21 веке
Новейшие технологии 21 века
Человек – один из самых умных и интеллектуально развитых живых организмов на Земле. Неудивительно, что лишь почти за два десятилетия 21 века было придумано много новых изобретений и технологий в культуре, науке, экономике, медицине и других сферах жизнедеятельности. К тому же человечество не останавливается на достигнутом. Постоянно появляются все новые и новые важные технические решения, дающие положительный эффект и обещающие в ближайшем будущем изменить мир. Какие же самые значимые новые технологии появились в 21 веке?
Виртуальная реальность
В числе последних технологических трендов дополненная и виртуальная реальность. В первом случае AR-технология подразумевает восприятие с помощью специальных устройств отдельных искусственных элементов виртуальной информации как неотъемлемой части окружающего мира. VR же создает новую сверхреалистичную виртуальную среду, с которой пользователь может взаимодействовать с помощью органов чувств. Человек полностью погружается в искусственный мир, прямо в центр событий и ощущает реальность происходящего.
Для того чтобы в полной мере имитировать взаимодействие с виртуальной средой используются различные устройства от смартфонов со специальным функционалом, очков и шлемов до ретинальных мониторов, формирующих изображение на сетчатке глаза, и комнат виртуальной реальности, в которых достигается максимальный эффект погружения. Реалистичность усиливается многоканальной акустической системой с локацией источника звука и имитацией тактильных ощущений с помощью датчиков движения и манипуляторов.
Хотя сейчас технологии имеют больше развлекательный характер, скорей всего, в будущем они будут широко использоваться в здравоохранении для создания тренажеров для реабилитации, очков, способных вернуть зрение, цифровых контактных линз, измеряющих уровень глюкозы в крови и т. п. Уже сегодня в медицине применяются новейшие технологии 21 века, воздействующие и передающие данные с помощью мозговых интерфейсов непосредственно в головной мозг, но пока такие методики являются дорогостоящими для повседневного применения.
Инновационные очки O2amp способны определять самые незначительные изменения в кожном покрове. С их помощью можно определить уровень насыщения кожи кислородом, концентрацию гемоглобина и частоту сердцебиений.
Медицинские технологии
Современная медицина динамично развивается, а внедренные инновации напрямую влияют на качество жизни населения, ежедневно возвращая и сохраняя здоровье десяткам тысяч людей.
Искусственное сердце
В сравнении с другими типами искусственных сердец, которые требуют непосредственного подключения к внешнему оборудованию, AbioCor используется автономно. Это сердце располагается в человеческом организме, имеет внутренний аккумулятор и подзаряжается прямо через кожу посредством специального магнитного устройства от внешнего источника питания. Отсутствие проводов или трубок, проходящих через кожу, исключает риск заражения инфекциями и снижает возможность осложнений.
По результатам исследований, сердечный протез способен продлить жизнь до 17 месяцев. Но для вживления пациент должен соответствовать определенным параметрам (рост, масса). В настоящее время создание второй версии AbioCor пока прекращено, но инновационный протез дал ощутимый толчок другим компаниям-разработчикам в этом сегменте здравоохранения.
3D-имплантанты
Такие новейшие технологии 21 века как 3D-принтер нашли применение не только в архитектуре и дизайне, но и в медицине. Трехмерная печать имплантатов может применяться в фармацевтике и в восстановительной хирургии, позволяя заменить зубы, кости или ампутированные части тела.
Впервые новейшее изобретение представила американская компания Organovo, разработавшая биопринтер, предназначенный для печати тканей (кожа, кровеносные сосуды и т. п.), которые могут использоваться в качестве заменителей «природных» органов. Если ранее ученые с целью восстановления и выращивания органов проводили исследования в области стволовых клеток, то сегодня биопринтер стал достаточно эффективной альтернативой.
Чернилами для такого принтера служат клетки нужного типа, а печатающая головка, управляемая компьютером, выкладывает их в необходимом порядке. В исследовательских институтах мира, в том числе и в России, постоянно проводятся довольно многообещающие эксперименты по разным вариантам технологий печати донорских органов.
Для парализованных пациентов, чтобы снизить риск возникновения пролежней, было разработано специальное белье, которое через определенный промежуток времени посылает электроимпульс и сокращает мышцу.
Фантастический экзоскелет
В 21 веке многие новые технологии, разработанные за рубежом, призваны помочь людям с ограниченными возможностями. Главная задача ‒ обеспечить полноценную жизнь в любом возрасте. В результате болезней нервной и мышечной систем или в силу возраста в большинстве случаев человек не может вести активную социальную жизнь и требует помощи. В японском университете робототехнической компанией Cyberdyne было разработано два прототипа экзоскелета. Устройство, работающее автономно около 2-х часов, позволяет значительно облегчить движение.
Экзоскелет используется в клиниках Японии для реабилитации инвалидов и травмированных, а также прошел сертификацию Евросоюза. К тому же экзоскелет можно применять при работах, которые требуют повышенных физических нагрузок (спасательные операции, строительство), так как устройство позволяет оператору поднимать и переносить тяжелые предметы.
В области разработок нейрокомпьютерного интерфейса многие проекты также направлены на помощь инвалидам. Недавно ученые из американской компании Neural Signals представили миру своё новое изобретение, благодаря которому озвучивается речь, произносимая человеком в мыслях. Беспроводное устройство полностью спрятано в голове, в участке коры, которая отвечает за речь. Что интересно, сигнал из командной моторной коры идет до гортани и языка с такой же скоростью, как и у здорового человека – всего 50 сек. Конечно, это намного быстрее, чем проекты «мозг – компьютер», основанные на различных вариантах мысленного письма.
Искусственный интеллект
В ближайшие годы, по прогнозам специалистов, мы будем наблюдать повсеместное успешное внедрение систем искусственного интеллекта. Так, к одной из известных систем ИИ в мире обратились врачи-онкологи Центра раковых заболеваний штата Мэн с целью использовать возможности суперкомпьютера IBM Watson для диагностики и лечения доброкачественных и злокачественных опухолей. Диагноз в каждом конкретном случае будет ставиться на анализе базы суперкомпьютера, в которую загружены более 600 тыс. медицинских заключений, 2 млн. текстов из меджурналов, а также результаты клинических онкологических исследований. При необходимости лечение будет прописываться с учетом 1,5 млн. историй болезней и успешной борьбы с аналогичным заболеванием.
Ожидается, что помощь умного программного обеспечения в диагностике и принятии медицинских решений даст возможность выявлять онкозаболевания на ранних стадиях, а врачам сконцентрироваться на более сложных случаях, тем самым снизить возможность летального исхода.
Самые интересные изобретения человечества 21 века
Наука развивается быстрыми темпами, и сюжеты фантастических кинофильмов постепенно становятся реальностью. Самым известным изобретателям под силу воплощать смелые идеи. Изобретения русских и зарубежных исследователей постепенно становятся частью нашей жизни.
Новейшие технологии 21 века позволяют создавать уникальные приборы и установки. В публикации перечислены самые значимые и удивительные изобретения, изменившие жизнь многих людей.
Изобретения, которые изменили мир
Соцсети
Первая соцсеть была создана в середине 1990-х годов, но в этом списке будут рассмотрены онлайн-ресурсы, которые по-настоящему повлияли на жизнь человека в нынешнем веке. Самый популярный из них – Facebook.
Если вспомнить российские изобретения и разработки в этом направлении, то стоит упомянуть сайты «ВКонтакте» и «Одноклассники». Социальные сети органично вписались в жизнь современных людей.
Они повлияли на продвижение бизнес-проектов, рынок рекламы, ускорили глобализацию.
Искусственное сердце
В список изобретений 21 века нельзя не включить этот высокотехнологичный аппарат. Создание прибора AbioCor дало старт для дальнейших масштабных исследований в этой области.
Устройство позволит поддерживать жизненные силы пациентов, страдающих тяжелыми формами сердечной недостаточности. Аппарат выполняет функцию «насоса», который «перекачивает» кровь по телу человека.
Его применение доступно не каждому, поскольку важно, чтобы совпадали антропометрические характеристики. Но ученые продолжают совершать самые важные открытия в области медицины, используют различные разработки, чтобы сделать искусственное сердце более универсальным.
3D-принтеры
Перечисляя открытия 21 века, эксперты нередко упоминают 3D-принтеры. Эти необычные технические аппараты – очень полезные изобретения наших дней. Их применяют очень широко. Аппараты пригодятся для проектирования, распечатки небольших тиражей, изготовления разных деталей.
Последние достижения разработчиков позволили за короткое время сделать технику более доступной и расширить область ее применения.
Бионические протезы, управляемые силой мысли
К числу величайших и значимых открытий современной био-кибернетики можно отнести протез BeBionic 3. Устройство стало лучшим открытием в этой сфере.
Рукой-протезом можно управлять импульсами, посылаемыми мозгом. Аппараты, которые выпускались раньше, могли только сгибаться и разгибаться в области ладони.
BeBionic 3 способен заменить потерянную конечность. Протез позволит завязать шнурки, приготовить пищу и выполнить другие действия, требующие мелкой моторики рук. За счет этого открытия 21 века британская компания RSLSteeper вошла в число самых известных изобретателей нашего времени.
Дополненная и виртуальная реальность
Уникальные научные открытия позволили разработчикам усовершенствовать мир виртуальной реальности. Специальные очки Oculus Rift по отдельным характеристикам в разы превзошли все аналоги.
Далее перечислены основные из них:
Многие компании готовят релизы для геймеров, адаптированные прежде всего под эти очки. Можно с уверенностью сказать, что в современной России и за ее пределами Oculus Rift смогут завоевать сегмент этого рынка.
Кроме того, очки виртуальной реальности планируют применять для ведения трансляций спортивных игр и разных важных событий. Их также используют для тренировок солдат в США.
Если говорить о дополненной реальности, то нельзя не упомянуть Google Glass. Инновационная техника не получила должного отклика у потребителей. Ее производство приостановили, но планируется запуск нового поколения Google Glass.
Дополненную реальность применяют в оборонной, медицинской сфере, образовании и пр. Среди игр можно упомянуть Pokemon Go, которая вышла в 2016 году.
Большой адронный коллайдер
Эта экспериментальная установка стала крупнейшей в истории человечества. При работе БАКа в кольцах происходит разгон и столкновение тяжелых частиц.
Затем ученые изучают продукты распада, на основании результатов исследований удается делать разные научные открытия.
БАК позволяет исследователям лучше постигать, как устроен мир. В создании Большого адронного коллайдера участвовали самые известные современные изобретатели.
Интересные изобретения
Зубные датчики
Ученые National Taiwan University (Национальный университет Тайваня) полагают, что стоит тщательно отслеживать пищевое поведение и другие процессы (говорение, кашель).
Для этого исследователи применяют достаточно странные изобретения – специальные датчики, которые фиксируют примерный объем еды, напитков, определяют, что делает человек по тому, как движется его челюсть. Эти сведения позволят врачам составлять индивидуальную диету для каждого больного.
Робот-хирург
К самым интересным изобретениям для человечества можно отнести роботов-хирургов, которые могут справиться со сложными операциями, требующими особенно точных и выверенных действий.
По мнению многих экспертов, время для таких роботов уже настало: их серийный запуск и применение уже началось.
Самым известным из них стал daVinci, который был разработан, чтобы выполнять оперативные вмешательства. Такими роботами управляют хирурги. Подобные системы постоянно используют для разных операций.
Голограммы
За счет голограмм удается воспроизводить движущиеся изображения на сцене. Самые известные примеры – голографические «выступления» Майкла Джексона и рэпера Тупака Шакура.
В Японии проводятся концерты с участием выдуманного персонажа – виртуальной певицы Хацунэ Мику. Но пока голограммы не получили распространения, и разработки продолжаются. Их основная цель — повысить качество трехмерных изображений.
Беспилотники и дроны
Дроны и боевые дроны изначально применяли военные. Но теперь любой может купить себе модель, чтобы делать фото и видео с высоты.
Для беспилотников требуются постоянный обмен данными с пультом дистанционного управления. Дроны выполняют задачи автономно.
Их планируют применять для доставки лекарственных препаратов, продуктов и иных грузов. Дроны могут замерять показатели в тех местах, где опасно находиться людям.
Почему цифровые технологии вытесняют аналоговые
Что такое цифровые технологии и как они появились?
Основы современной двоичной системы счисления заложил математик Карл Лейбниц в XVII веке. В ХХ веке ее начали применять для программных вычислений: в 1941 году появился первый компьютер, а в 1948-м — первая программа для ЭВМ.
Тогда, в середине XX века, под цифровыми технологиями понимались те, где информация преобразуется в прерывистый (дискретный) набор данных, состоящий из 0 (нет сигнала) и 1 (есть сигнал). Их противопоставляли аналоговым, где данные — это непрерывный поток электрических ритмов разной амплитуды с неограниченным числом значений.
Но позже на смену этому пришло другое определение: цифровые технологии — это те, где информация «оцифровывается», то есть представляется в универсальном цифровом виде. Другой вариант — это все технологии, которые позволяют создавать, хранить и распространять данные. В свою очередь, аналоговые теперь — это те, где информация не унифицирована, а хранится и передается в разных форматах, под каждый тип носителя. К примеру, стационарный телефон — это аналоговая технология, а смартфон с интернетом — уже цифровая.
Говоря самым простым языком, к цифровым технологиям относят все то, что связано с электронными вычислениями и преобразованием данных: гаджеты, электронные устройства, технологии, программы. По сравнению с аналоговыми, цифровые технологии лучше подходят для хранения и передачи больших массивов данных, обеспечивают высокую скорость вычислений. При этом информация передается максимально точно, без искажений. Среди главных недостатков — высокая энергоемкость и негативное воздействие на климат.
Сейчас на долю дата-центров приходится около 0,3% мировых выбросов углерода. Они потребляют около 200 ТВтч в год — это больше, чем годовое потребление энергии в развивающихся странах. Однако к 2030 году этот показатель может вырасти до 20% от всего мирового спроса, что приведет к существенному увеличению выбросов.
Цифровые технологии часто путают с информационными, но на самом деле одно является частью другого. К информационным относят все технологии, связанные с обменом информацией, даже с помощью аналоговых устройств. Например, светофор, сообщающий нам, когда можно идти — это информационное аналоговое устройство, а сервис, где мы отслеживаем пробки — тоже информационное, но уже цифровое.
В каких сферах применяют цифровые технологии?
Топ-15 цифровых технологий по итогам 2020 года
Институт статистических исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) НИУ ВШЭ составил рейтинг самых перспективных цифровых технологий за 2020 год. В процессе подготовки эксперты использовали систему интеллектуального анализа больших данных iFORA, которая содержит более 500 млн документов: научные публикации, аналитика рынков, доклады международных организаций, правовые документы и др.
Топ-15 наиболее значимых технологий:
Как видно из рейтинга, подавляющее большинство технологий имеет отношение к искусственному интеллекту, нейросетям и машинному обучению. Но это далеко не единственная сфера, которая определяет развитие технологий сегодня.
Ключевые цифровые технологии ХХI века
№ 1: Гаджеты
Смартфоны объединили в себе персональный компьютер и телефон, став вместилищем для десятков цифровых технологий. С их помощью мы говорим, обмениваемся сообщениями, пишем письма, слушаем музыку, делаем фото и видео.
Первый КПК Nokia появился в 1996 году, первый смартфон Ericsson — в 2000-м. Но настоящую революцию совершил iPhone, впервые представленный в 2007-м: с тех пор все смартфоны постепенно перешли на сенсорные дисплеи без стилусов, а чуть позже появились и планшеты — своего рода промежуточное звено между смартфоном и ноутбуком. Лишь за 2020 год в мире было продано свыше 1,3 млрд смартфонов, а тройку лидеров на рынке составляют Samsung, Apple и Xiaomi.
Одной из самых продвинутых технологий, применяемых в смартфонах, является цифровая фотография: когда алгоритмы ИИ обрабатывают серию снимков и данные об освещении так, чтобы на выходе получилось одно, но лучшее по качеству фото.
№ 2: Интернет вещей (Internet of Things, IoT)
Интернет вещей — это технология, которая позволяет объединять сенсоры, гаджеты, бытовую технику и даже автомобили в единую сеть при помощи беспроводной связи. Всеми этими устройствами можно управлять при помощи приложений и объединять их в разнообразных автоматических сценариях — например, управлять заводским оборудованием. По данным на конец 2020 года, к интернету вещей в мире было подключено 11,7 млрд устройств, а через пять лет эта цифра вырастет до 30 млрд.
Большие перспективы для IoT открывает новый стандарт беспроводной связи — 5G. С его помощью данные можно передавать быстрее, без сбоев и с минимальными задержками, подключая еще больше устройств.
№ 3: Беспроводной интернет, Wi-Fi 6 и 5G
Мобильный интернет зародился еще в 1991 году, а беспроводной стандарт Wi-Fi был создан в 1998-м, в австралийской лаборатории радиоастрономии CSIRO. Спустя более 20 лет к интернету подключены практически все электронные устройства. Теперь появились новые технологии высокоскоростной связи: 5G и Wi-Fi 6.
5G предоставляет широкополосную мобильную связь на высокой скорости и с минимальной задержкой сигнала — всего 1–2 мс. По данным Accenture, в ближайшем будущем с помощью 5G можно будет подключить до 1 млн устройств на 1 кв. км. Сотрудники большинства компаний смогут окончательно перейти на удаленную работу и быстрее принимать решения, основываясь на аналитике потоковых данных.
«Обычный» Wi-Fi работает на частотах 2,4 и 5 ГГц, а Wi-Fi 6 добавит к ним новую — 6 ГГц. Это поможет ускорить передачу данных на мобильных устройствах до 2 Гб/сек, и сделать ее более стабильной. Первые 316 млн мобильных устройств с поддержкой Wi-Fi 6E появятся уже в 2021 году.
№ 4: Беспилотные автомобили
Беспилотные системы сегодня используют в такси, общественном транспорте, дронах и авиации. На них возлагают надежды как на самый рентабельный коммерческий транспорт и самый безопасный личный. Пока еще на наших дорогах нет полностью автономных машин, которые могут двигаться абсолютно независимо от человека (они бывают разного уровня автономности). Но в некоторых штатах США и азиатских странах уже можно вызвать беспилотное такси. Главное, что сейчас сдерживает распространение технологии, — это законы: не все государства готовы выпускать беспилотники на дороги общего пользования и пока не до конца понимают, как их регулировать.
Внедрение 5G позволит объединить системы управления беспилотными автомобилями с городской инфраструктурой: дорогами, светофорами, дорожными знаками и парковками.
№ 5: Искусственный интеллект и машинное обучение
Чаще всего под «искусственным интеллектом» подразумевают любые алгоритмы, которые решают какие-либо задачи независимо от человека: производят сложные вычисления, распознают изображения и речь, собирают и обрабатывают массивы данных. Но настоящий «искусственный интеллект» — тот, что не только сам решает задачи, но и ставит новые, сам принимает решения и выходит за рамки своих изначальных возможностей.
Чтобы ИИ мог действовать самостоятельно, применяют продвинутые алгоритмы машинного и глубокого обучения, а также конструируют нейросети — по аналогии с системами нейронов в человеческом мозгу. Сегодня ИИ находит для нас нужную информацию, рекомендует подходящие товары или видео, строит аналитические прогнозы, помогает лечить пациентов и управлять беспилотниками.
Но предел его возможностей все еще достаточно далеко, и главный вопрос, который волнует ученых и разработчиков — станет ли ИИ сильнее и важнее человеческого?
№ 6: Виртуальная и дополненная реальность (VR и AR)
Сегодня технологии AR/VR распространяются и на другие сферы. Например, в образовании виртуальная среда помогает наглядно изучить анатомию, архитектуру или древние цивилизации. В медицине, с применением дополненной и смешанной реальностей, проводят онлайн-консилиумы и операции. С помощью VR можно посещать другие страны и достопримечательности, музеи и даже затонувшие корабли. Во время пандемии стали востребованы разработки, позволяющие проводить встречи в AR и VR.
№ 7: 3D-печать
Первые 3D-принтеры появились в конце 1980-х годов. В ближайшем будущем именно 3D-печать может заменить большую часть производственных технологий и материалов.
В отличие от традиционного производства, эта технология не требует таких огромных инвестиций и ресурсов, а еще — производит намного меньше вредных отходов. На 3D-принтерах печатают детали и запчасти, кабели, мебель и фурнитуру, одежду и обувь и даже дома. В ближайшем будущем мы сможем покупать трехмерные модели онлайн и печатать нужные вещи у себя дома. В медицине набирает популярностью технология биопринтинга — когда на 3D-принтерах, из специального биогеля печатают человеческие ткани и органы.
№ 8: Робототехника
Первые прототипы роботизированных устройств появились еще в XIX веке, а во второй половине XX века роботизация вышла на промышленный уровень. Появился термин «Индустрия 4.0» — четвертая промышленная революция, которая связана с тотальной автоматизацией и сведению к минимуму человеческого труда. Роботов используют для сборки машин и электроники, логистики, курьерской доставки, приготовления блюд и даже хирургических операций.
№ 9: Облачные вычисления
Облачные технологии основаны на распределенном сетевом доступе к ИТ-инфраструктуре, чтобы хранить и обрабатывать данные любого объема. Как правило, это удаленные серверы или ИТ-сервисы, которые можно арендовать по мере необходимости. Такой подход позволяет компаниям быстро наращивать вычислительные мощности, запускать или масштабировать онлайн-проекты, которые требуют очень больших ресурсов.
Есть три вида облачных сервисов:
№ 10: Блокчейн и криптовалюта
Блокчейн — это технология, при которой данные обо всех совершаемых транзакциях хранятся в единой системе в виде отдельных блоков и удостоверяются цифровой подписью, защищающей от взлома. База данных в системе — распределенная между всеми участниками, то есть без какого-либо централизованного управления и контроля. Это делает ее, по мнению создателей, наиболее независимой, безопасной и устойчивой к коррупции.
В блокчейне используются токены — невзаимозаменяемые, уникальные сущности, — а также смарт-контракты — алгоритмы для формирования, контроля и предоставления информации о владении чем-либо (например, криптовалютой). Первый блок был сгенерирован в 2009 году, а сегодня в мире существует более 2 тыс. разных систем блокчейна.
Одна из последних модификаций — технология NFT, которую применяют для продажи произведений искусства, музыкальных треков и других видов интеллектуальной собственности. Каждому изображению, видео или аудио присваивается уникальный цифровой сертификат, который можно купить, чтобы стать владельцем произведения. NFT можно перепродавать, зарабатывая на этом, как на физических предметах искусства.
Криптовалюта — полностью цифровая валюта, созданная по технологии блокчейна, которая используется для виртуального обмена и платежей. Она не зависит от банков или других финансовых структур. Для ее защиты, обмена и контроля операций применяют специальные методы шифрования.
Технологии блокчейна в ближайшем будущем могут привести к появлению полностью автономной финансовой системы, которая не будет зависеть от государственных и международных финансовых институтов. Возможно, возникнет даже что-то вроде цифрового государства или виртуальной вселенной, со своими внутренними рынками и законами.
Развитие цифровых технологий
Ближайшие пять лет — переломный период цифровой трансформации, когда digital-технологии охватывают даже те сферы, где всегда господствовали аналоговые. Государственные, финансовые, медицинские услуги переходят в онлайн-формат, появляются первые прототипы электронных паспортов и цифровые платежные системы без привязки к физическим валютам и банкам.
Синергия цифровых технологий поможет объединить офлайн и онлайн, делая все устройства и сервисы взаимосвязанными между собой. Искусственный интеллект и большие данные помогают принимать более обоснованные решения, а VR и AR — проводить сложные операции, путешествовать и учиться в любой точке.
Такое будущее выглядит очень комфортным, но не для всех. Например, футуролог Герд Леонгард призывает обратить внимание на тотальную цифровизацию и ее возможные последствия. Например, полная замена реального общения цифровым или утрата человечности при принятии глобальных решений, которые мы все больше доверяем ИИ.