Год — огромное количество времени для компаний в области науки и технологий, за это время могут появиться сотни прорывных проектов. «Хайтек» подготовил обзор нескольких крупных технологических и научных проектов, запуском которых отметился 2021 год. В него попали самые разнообразные направления — от транспортных аппаратов будущего до ИТ-систем и прорывных медицинских разработок.
Принято считать, что в России нет своих разработок — это или ухудшенные версии зарубежных прорывных технологий или технологии, которые никогда не реализуют. Это не так — в нашей стране можно найти десятки продуктов, за реализацией которых интересно следить.
1. Аэротакси-беспилотник Hi-Fly Taxi
Компания ЭФКО меньше чем за год создала прототип аэротакси, первый беспилотный полет которого состоялся в октябре 2021 года. В этой версии аппарат совершает автономные перелеты на 15 км и перевозит грузы массой до 120 кг. Воспользоваться услугами беспилотного аэротакси, по планам компании, можно будет в 2028 году, когда появится первый коммерческий маршрут из Алексеевки в Белгород. Также в планах — разработка нескольких модификаций: грузовой, полицейской, медицинской.
Прототип Hi-Fly Taxi сделан по схеме мультикоптера с 16 электрическими двигателями, расположенными в двух плоскостях. Двухъярусный летательный аппарат позволяет достичь оптимального соотношения за счет обеспечения устойчивости винтами верхнего яруса, а маневренности — винтами нижнего яруса. Полет можно продолжать в случае выхода из строя до четырех двигателей.
В качестве аккумуляторов на первом этапе используются литий-ионные, но в будущем разработчики намерены сделать ставку на мембранные технологии. Альтернативные источники энергии позволят лучше адаптировать технологию под климатические особенности России, в том числе условия Крайнего Севера. Над этим направлением компания работает в сотрудничестве с Институтом физики твердого тела РАН и ведущими российскими учеными.
2. Высокотехнологичные протезы
В этой сфере есть два интересных проекта: Ростех запустил производство уникальных для России бионических протезов. Искусственная рука из металла и полиуретана воспроизводит основные движения кисти, не боится пыли и влаги и работает до трех дней без подзарядки. В госкорпорации отметили, что протезы будут стоить намного дешевле иностранных аналогов. В 2021 году разработчики усовершенствовали протез, тестируя его вместе с Федеральным научным центром реабилитации инвалидов им. Г. А. Альбрехта.
Также в России провели операцию по имплантации электродов в область периферических нервов пациентов — первый шаг на пути к «очувствлению» бионических протезов рук. У человека с ампутированной конечностью электроды вызвали ощущения, близкие к тому, что он испытывал бы при тактильном контакте с поверхностями. Совместному проекту компании «Моторика» (резидент Сколково), Медицинского центра ДВФУ и Центра нейробиологии и нейрореабилитации им. В. Зельмана уже четыре года, но именно эта операция в 2021 году стала прорывом.
Одновременно с этим в ДВФУ разработали технологию использования нейросетей в протезе нижних конечностей, которая позволяет считывать неровности ландшафта, менять угол стопы при спуске и подъеме, вовремя отталкиваться от поверхности при каждом шаге. Нужные действия на 98% верно просчитываются нейросетями, которые обучаются на примере движения людей при обычной ходьбе и могут учитывать особенности походки.
3. Стволовые клетки для лечения опасных болезней
Ученые из МГУ нашли новый способ борьбы с геморрагическим инсультом, при котором происходит кровоизлияние в мозг. Они ввели в пораженные ткани секрет, выделяемый мезенхимальными стволовыми клетками, которые играют важнейшую роль в восстановлении большинства тканей организма. Эксперимент на крысах оказался удачным — животные выздоравливали.
Ежегодно от инсульта страдает около полумиллиона россиян, а геморрагическая форма, как правило, ведет к необратимым последствиям или летальному исходу. Ученые надеются, что положительные результаты исследования станут толчком к появлению новых методов в лечении этого опасного недуга.
Параллельно ученые лаборатории геномной инженерии МФТИ сделали открытие, перспективное в лечении глаукомы. Они впервые в мире успешно провели мышам имплантацию сетчатки глаза, выращенную из стволовых клеток. Ранее считалось, что повреждение ганглионарных клеток, которые отвечают за формирование зрительной информации, и связанная с этим потеря зрения при глаукоме — необратимый процесс.
Выращенные в лабораторных условиях клетки можно будет трансплантировать в сетчатку глаз, а также создавать общие банки биоматериала для лечения пациентов, так как они практически не отторгаются глазной тканью. Пересаженные клетки приживаются и выращивают аксоны, которые устанавливают связь с мозгом, но выяснить, передается ли информация от зрительных нервов в мозг и насколько точно — дело ближайшего будущего.
4. Сверхмалая антенна для 6G-сетей
Сотрудники Томского университета с коллегами из Японии, экспериментируя с материалами и формами, разработали сверхмалую антенну для сетей нового поколения 5G. Микроскопическое устройство прошло испытание в диапазоне частот 300 ГГц. Российские ученые предложили использовать для их изготовления тефлон, что позволило значительно уменьшить размеры (с 5 мм до 1 мм) при сохранении рабочих характеристик.
Эта разработка обеспечивает превосходящие современные возможности скорость и емкость беспроводной связи. Она вполне может стать кандидатом на применение в сетях следующего поколения — 6G, которые должны работать в более широком диапазоне частот, чем диапазон миллиметровых волн, используемый в 5G.
5. Сверхпроводниковый авиадвигатель
В середине 2020 года в России впервые поднялся в воздух экспериментальный Як-40 с гибридной силовой установкой производства Центрального института авиационного моторостроения им. П. И. Баранова. В ее состав входит первый в мире электрический авиадвигатель на высокотемпературных сверхпроводниках мощностью 500 кВт, который создала российская компания «СуперОкс» по контракту с Фондом перспективных исследований.
Речь идет о первом поколении экологически чистых авиадвигателей, где в качестве топлива используется электричество. Роль сверхпроводников заключается в том, чтобы проводить ток с нулевым сопротивлением. Это сохраняет заряд аккумуляторных батарей и обеспечивает оптимальный расход энергии. Важно, что при этом можно добиться уменьшения массы батарей, а значит, и весовой нагрузки на самолет.
В ближайшие годы компания будет проводить экспериментальные полеты, изучать данные и дорабатывать технологию. По самым оптимистичным прогнозам, первый образец самолета с гибридной силовой установкой повезет пассажиров не раньше 2030 года.
6. Прототип квантового процессора
Технологический обзор был бы неполным без достижений в сфере создания национального квантового компьютера. Полноценную версию разработают не раньше, чем через несколько лет, согласно прогнозам экспертов. Но в 2021 году был совершен важный шаг — в России появились два независимых прототипа квантового процессора.
В лаборатории МФТИ создали первую в РФ работоспособную интегральную схему на основе пяти сверхпроводниковых кубитов. В отличие от более ранних отечественных прототипов, исследователям удалось добиться полного контроля за состоянием всех пяти кубитов. Даже в нынешнем виде схему можно использовать в исследованиях по квантовому машинному обучению.
Параллельно другая организация — Национальная квантовая лаборатория – пошла по альтернативному пути и создала другой вид прототипа квантового процессора — платформу на основе 20 ионов. Прикладные вычисления на ней пока не возможны, но зато она позволяет моделировать и тестировать алгоритмы для будущего квантового компьютера.
7. VR-шлем и цифровой двойник Земли
Дочернее предприятие Ростеха ТЕРРА ТЕХ разработало платформу виртуальной реальности ATLAS VR. Программный продукт обеспечивает 3D-контентом российские и иностранные VR-шлемы. В конце 2021 года представили и аппаратное устройство того же производителя.
Платформа, используя информацию и снимки, полученные из космоса, создает 3D-копии промышленных, культурных, географических и других объектов, городов, регионов в неограниченных масштабах, вплоть до создания цифрового двойника Земли. ПО может использоваться для проведения уроков географии, истории в VR-формате, для путешествий и экскурсий по всему миру, для научных и оборонных целей. А VR-шлемы разработчик планирует поставлять на экспорт.
8. 3D-печать домов
Компания «АМТ-Спецавиа» приступила к строительству поселка в Ярославской области с помощью технологии 3D-печати домов строительным 3D-принтером S-300. Уже проложены коммуникации, готов каркас первого дома, а всего их на площади в полтора гектара будет двенадцать. Принтер работает прямо на строительной площадке, а в качестве «чернил» используется быстросохнущий бетон. Это проект-презентация: строительство второго дома продемонстрирует потенциальную скорость, а третьего — возможность выполнения сложных архитектурных проектов.
9. Высокофункциональный робот-андроид
Еще один резидент Сколково, «Промобот», разработал новую модель человекоподобного робота Robo-C, который может управляться извне или действовать в соответствии с заложенной в него программой. Руки робота имеют 12 степеней свободы движения (у человека их 27), что позволяет ему выполнять большой спектр действий — захватывать предметы различной формы, носить сумки, пожимать руку, слать воздушные поцелуи, а скоро его научат писать и рисовать. А вот ноги пока не столь функциональны, но разработчик собирается и это исправить в ближайшем будущем.
Андроид способен во время разговора имитировать до 600 вариантов микромимики. Сегодня робот используются в основном для промо-акций в торговых залах по миру, но в Германии нашли иное применение — охрана порядка и видеонаблюдение.
10. Платформа для «дорожной проблемы»
В 2021 году стартовал потенциально важный проект — разработка единой ИТ-платформы на основе BIM-технологий, которая будет собирать, анализировать и контролировать сведения о дорожных работах. Инициаторы системы стоимостью 1,5 млрд рублей — дорожно-строительные компании «Автобан» и «Дороги и мосты». Ее внедрение позволит избежать расхождений в проектной и рабочей документации. Иными словами, эта сфера может стать намного прозрачнее, а дороги — качественнее. Для этих целей систему, возможно, интегрируют с Главгосэкспертизой.
На первых этапах отраслевая платформа будет использоваться только для новых объектов, например, строительства скоростной трассы «Москва-Казань», но постепенно с ее помощью можно будет мониторить состояние старых дорог. К системе смогут подключиться и малые компании, которые самостоятельно не тянут цифровизацию. Таким образом, по замыслу создателей, будет достигнута комплексная трансформация отрасли, время для которой давно настало, коль скоро дороги в России продолжают оставаться самым главным социальным мемом. Ну а если ожидания не оправдаются, вся надежда на аэротакси.
Исследователи ждут прорывов в десятках сфер — часть из этих изобретений могут изменить нашу жизнь навсегда. Но начинать следить за ними можно уже сейчас, для того, чтобы увидеть весь путь продукта до реализации и быть готовыми к тем изменениям, к которым приведут эти технологии.
Читать далее
Очень странная Вселенная: явления и объекты в космосе, которые сложно представить
Билл Гейтс призвал к новой промышленной революции для спасения Земли
Посмотрите на электрогрузовик будущего без кабины водителя и с огромными колесами сзади