15 слів для розуміння світу майбутнього

15 слів для розуміння світу майбутнього

Євгенія Береснєва, Андрій Константинов, Олена Лесняк, Світлана Соколова-Михайлова, Григорій Тарасевич
"Кот Шредінгера" №1-2 (39-40), 2018

Наукова мова відрізняється від звичайного кількістю термінів. Принадність роботи наукового журналіста в тому, що кожна стаття поповнює його лексичний запас. Це не просто слова або словосполучення. За кожним з них стоять самостійні області знання, загадки, прориви, перспективи. Цей номер ми робили разом з експертами Сколковского інституту науки і технологій, і завдяки їм наш активний словник розширився на десятки, а то і сотні одиниць. Про головні термінах ми вирішили розповісти в окремій статті – щоб ви не втрачали самовладання, зустрівши їх на етикетках, в інструкціях по експлуатації або описах товару.

біофотоніки / Biophotonics

Є привід для національної гордості. Сьогодні термін "фотоніка" використовується вченими всього світу, а запропонував його в 1967 році радянський академік Олександр Теренін в книзі "Фотоніка молекул барвників". Він розумів під нею "сукупність взаємопов'язаних фотофізичних і фотохімічних процесів, що відбуваються при поглинанні світла речовиною".Зараз цим словом часто позначають щось аналогічне електроніці, але з квантами світла або іншого електромагнітного випромінювання в головній ролі.

Ну а що виникла пізніше біофотоніки – це дисципліна, що вивчає взаємодію біологічних об'єктів (молекул, клітин, тканин, організмів) і фотонів. Вона включає в себе хемілюмінесценцію (світіння, що використовує енергію хімічних реакцій), біолюмінесценцію (поглинання і розсіювання світла тканинами, клітинами і биомолекулами), а також ряд інших фотобиологических процесів, в тому числі фотосинтез і зір.

Застосування у цих знань може бути найрізноманітнішим. Наприклад, є такий напрямок – оптогенетики: дослідження нервових клітин, порушуваних світлом. Або зовсім вже прикладна технологія – лазерний скальпель, який безпечніше, стерильні і точніше, ніж звичайно.

Для чого це потрібно: адресна доставка ліків // діагностика // хірургічні операції // вивчення живих систем.

Приклади вживання: "Навіщо потрібна біофотоніки? Ну, по-перше, це красиво …" / "Перший в світі science-салон краси "біофотоніки". Наші майстри зроблять кольоровими ваші білки за допомогою випускають світло барвників,а потім вивчать їх під мікроскопом ".

Яка структура Сколтеха цим займається: Центр фотоніки та квантових матеріалів.

Брейнмеппінг / Brainmapping

Метафорично мозок можна представити у вигляді дуже заплутаного лабіринту. Щоб зрозуміти, як ми мислимо, чому виникають когнітивні розлади, потрібно вивчити пристрій лабіринту. Це намагаються зробити молекулярні біологи, генетики, фізіологи, психологи etc. Вони досліджують мозок кожен своїми методами, збираючи дані про його структуру, клітинному і біохімічному складі, роботі генів, електричному потенціалі різних ділянок, патернах поведінки. Щоб допомогти вченим діяти спільно і, як наслідок, продуктивніше, біоінформатики зайнялися брейнмеппінгом – складанням "карти" даних про роботу мозку.

У світі є кілька подібних проектів: російський "CoBrain-Аналітика", європейський Human Brain Project, американський Brain, японський Brain / MINDS.

Для чого це потрібно: діагностика когнітивних порушень і психічних розладів // пошук біологічних основ розуму // створення нейроморфного суперкомп'ютера // прикладні системи штучного інтелекту.

Приклади вживання: "Продукт року – персональний помічник Сold Brain. Створено на основі людської брейнмеп, з якої стерті дані про біохімічні реакції, що відповідають за глибокі емоційні переживання. Допомагає приймати правильні бізнес-рішення – холодно, точно, без зайвих емоцій ".

Яка структура Сколтеха цим займається: Центр системної біомедицини та біотехнологій.

Квантове машинне навчання / Quantum machine learning

Ідея машинного навчання полягає в тому, щоб комп'ютери не тільки виконували команди, а й вчилися знаходити відповіді на завдання, що не мають готового рішення. Наприклад, спочатку нейросеть – математична модель, побудована за принципом роботи мозку, – не здатна побачити різницю між кішкою і собакою, але коли "пропустить через себе" тисячі зображень кішок, навчиться відрізняти їх від інших тварин.

Ми стикаємося з машинним навчанням постійно – коли бачимо контекстну рекламу, "Вгадай", що ми хочемо сходити в кіно; коли задаємо пошуковику питання і отримуємо релевантний відповідь; коли бачимо, що погані листи впали в спам, а хороші залишилися в папці "Вхідні".

Є гіпотеза, що в майбутньому машинне навчання стане ще більш ефективним завдяки квантовим комп'ютерам,використовують для передачі і обробки даних явища квантової суперпозиції і заплутаності.

У таких пристроях аналогами бітів виступають кубіти, що дозволяє проводити паралельні обчислення. Візьмемо так звану задачу комівояжера – побудувати найбільш вигідний маршрут, який хоча б один раз проходить через зазначені міста і в кінці приводить в вихідну точку. Звичайний комп'ютер вирішував би цю задачу, перебираючи варіанти по черзі, а квантовий – паралельно, тому і впорався б набагато швидше.

Повноцінного квантового комп'ютера поки немає, але вчені всього світу працюють над його створенням. Квантові алгоритми обробки інформації відкривають принципово нові можливості і можуть перевершити найефективніші класичні алгоритми, що використовуються в машинному навчанні.

Для чого це потрібно: розпізнавання зображень і мови // моделювання складних фізичних процесів // створення нових ліків // інші інтелектуальні завдання.

Приклади вживання: "Мда … Коли перед тобою система квантового машинного навчання, ти зі своїм мозком, заснованим на банальних нейронах, відчуваєш комплекс неповноцінності" (2035 рік).Повідомлення в кримінальній хроніці: "Банда невідомих пограбувала швейцарський банк. Злочинці скористалися мобільним квантовим комп'ютером, за три хвилини перебрали всі варіанти кодів від замка сейфового осередку, знайшли вірний і забрали золото. Експерти ламають голову, як запобігти хвилю квантових злочинів – хвороба нашого часу" .

Яка структура Сколтеха цим займається: Центр з наукових і інженерних обчислювальних технологій для задач з великими масивами даних – міжнародна група вчених під керівництвом професора Якоба Біамонте.

Квантова гідродинаміка / Quantum hydrodynamics

Це коли класична гідродинаміка (розділ фізики, що вивчає рух ідеальних і реальних рідин і газу) зустрічається з квантовою механікою. Таке трапляється в самих різних системах: в рідкому гелії і холодних атомах, напівпровідниках і магнітних системах, системах рівноважних і не знаходяться в стані термодинамічної рівноваги.

В області квантової гідродинаміки працювали багато відомих учених, зокрема нобелівський лауреат Петро Капіца. Він виявив у гелію парадоксальне властивість: при охолодженні до температур, близьких до абсолютного нуля, рідкий гелій не тільки не стає твердим, але і втрачає в'язкість, переходячи в стан надплинності.Що цікаво, якщо надплинну рідина налити в стакан і розмішати, вона буде обертатися вічно – через відсутність сили тертя.

Методи квантової гідродинаміки використовуються при вивченні систем, де порушуються закони класичної фізики. Зазвичай вони мають приставку "нано-".

Для чого це потрібно: вивчення фізичних процесів // обчислювальні системи // розробка нових матеріалів.

Приклади вживання: "Мені сьогодні таку історію розповіли! Пішли двоє друзів купатися на річку. Один заліз у воду, тут його нанотеченіем і забрав. Потонув, бідолаха. А ось розбирався б у квантовій гідродинаміки, дивись, був би живий" / "В житті потрібно спробувати все : підкорити Еверест, дійти на лижах до Північного полюса, вивчити основи квантової гідродинаміки ".

Яка структура Сколтеха цим займається: Центр фотоніки та квантових матеріалів.

Комп'ютерне зір / Computer vision

Щоб набути здатності бачити, машині недостатньо очей – потрібні ще "мізки", які розпізнають об'єкти і ситуації. Комп'ютерне зір – область прикладних досліджень і технологічних розробок, пов'язаних з цією здатністю. Найвідоміша завдання такого роду – навчитися по фотографії або відео робити висновки про зображення: наприклад, визначати зображеного на ній людини або марку машини.Недавній прорив у вирішенні цього завдання пов'язаний з розвитком методу глибокого навчання нейромереж. Його особливість в тому, що людина не задає ознаки розпізнаваних об'єктів – нейросеть програмує себе сама, навчаючись на тисячах або мільйонах прикладів. Уже зараз машини дізнаються багато об'єктів, в тому числі особи, краще людей. І звичайно, вони роблять це у багато разів швидше і не забувають побачене.

Для чого це потрібно: ідентифікація особистості // роботи // віртуальна реальність // системи відеоспостереження // цифрове виробництво // цифрова медицина.

Приклади вживання:

– Люба, ми з приятелем прогуляємося по лісі, побалакаємо.

– Тільки не наговорив зайвого про політику! Чи не думаєш же ти, що в лісі немає систем комп'ютерного зору? Відстежують пристрої тепер всюди – вони читають по губах.

Яка структура Сколтеха цим займається: група комп'ютерного зору.

Космічна погода / Space weather

Сонце не тільки світить і гріє – роль улюбленої зірки в нашому житті набагато масштабніше. Будь-яке активне подія на Сонце, наприклад спалах або корональний викид мас, може серйозно вплинути на земні процеси.Заряджені частинки, які випромінює зіркою, здатні вивести з ладу космічний корабель, супутник, систему навігації і комунікації, паралізувати транспорт і енергосистеми. Тому вчені пильно стежать за сонячною погодою – комплексом явищ, які відбуваються на поверхні зірки і можуть впливати на нас. Більш широкий і частіше вживається термін "космічна погода" описує вплив не тільки Сонця, а й активних подій за межами нашої зоряної системи. Високоенергетичні частинки можуть долетіти до нас навіть після вибуху зірки в далекій-далекій галактиці. Правда, відбувається таке набагато рідше.

Для чого це потрібно: передбачення техногенних катастроф // виявлення впливу на здоров'я і поведінку людини.

Приклади вживання:

– Мам, я в похід з друзями!

– Добре, компас не забудь.

– Та який компас! XXI століття надворі, мам, у мене ж GPS!

– А ти прогноз космічної погоди бачив ?!

Яка структура Сколтеха цим займається: Космічний центр.

крісп / CRISPR systems

У 2012 році генетики вперше відредагували геном багатоклітинного організму за допомогою CRISPR – імунної системи бактерій і архей, відкритої микробиологами близько 30 років тому.Однак відома сьогодні як інструмент генних інженерів CRISPR / Cas9 не унікальна – подібних механізмів захисту мікробів від вірусів безліч, вчені називають їх "Крисп" і продовжують знаходити все нові типи і різновиди. Система складається з двох частин. Перша – це адаптивний модуль. Він виявляє в ДНК паразита (фага або плазмиду), що намагається атакувати бактеріальну клітину, вибирає конкретні фрагменти і вставляє їх в певне місце в геномі бактерії. Друга частина – операційна, де ці унікальні вставки "скануються". На їх основі створюється коротка РНК-гід, яка підказує білку Cas9 (виконує роль ножиць), в якому місці потрібно розрізати ворожу ДНК, щоб врятувати мікроб від інфікування і смерті.

У 2016 році в Science вийшла стаття російсько-американської дослідницької групи, куди входили вчені з Сколтеха. У публікації розповідалося про нову систему, де замість Cas9 діє білок C2c1, який ріже шкідливу ДНК іншим способом. На думку авторів роботи, цей метод може виявитися більш ефективним інструментом редагування генома і, як наслідок, терапії спадкових захворювань.

Для чого це потрібно: пренатальне лікування генетичних захворювань // виведення генетично досконалих сільськогосподарських культур і тварин.

Приклади вживання: "Мама розповідала, що я міг народитися з важким генетичним захворюванням. Але поки я був ембріоном, мене відредагували за допомогою кріспр".

Яка структура Сколтеха цим займається: Центр системної біомедицини та біотехнологій.

Важкодобувані вуглеводні / Unconventional gas and oil

Скільки б людство ні гойдало з землі нафту і газ, в надрах залишається ще багато. Тільки добувати все важче – звідси і термін "важкодобувані вуглеводні". Йдеться про запаси, скористатися якими в даний момент не можна – надто складно і дорого. Наприклад, в світі є чимало родовищ, де нафта міститься в щільних породах типу сланців і просто так викачати її неможливо. Те ж саме з газом, який в зоні вічної мерзлоти надійно укладений в кристалічну решітку води.

Щоб зробити такі запаси доступними, вчені та інженери розробляють нові методи видобутку, радикально відрізняються від традиційних.

Для чого це потрібно: енергетика // хімічна промисловість // будь-які інші області, де використовуються нафту і газ.

Приклади вживання: "З новин майбутнього: згідно з новим звітом Review of World Energy, Видобуток нетрадиційних видів нафти і газу вперше в історії перевищила видобуток звичних вуглеводнів ".

Яка структура Сколтеха цим займається: Центр видобутку вуглеводнів.

Нові матеріали / New materials

Композити, нанотрубки, надпровідники … Світ майбутнього зроблений з зовсім інших матеріалів, ніж світ минулого. Висока фізика і хімія перетворюються на цілком конкретні технології, які оточують нас всюди. Але обиватель не завжди помічає ці зміни, адже вони відбуваються поступово. Вчені в лабораторіях б'ються за кожен грам, градус або рубль, роблячи нові матеріали все краще і дешевше. У якийсь момент кількість перейде в якість.

Для чого це потрібно: електроніка // промисловість // побутові вироби // будівництво // медицина // авіація // машинобудування і багато інших областей людської діяльності.

Приклади вживання:

– От раніше було добре. Ложка – залізна, табуретка – дерев'яна, провід – мідний … А зараз? Кругом нові матеріали, назви яких і не вимовиш, не зламавши щелепи.

– От тобі й бурчати! Яка різниця, з чого зроблено? Предмети стали легше, міцніше, економічніше.До речі про щелепах: так чи так уже важливо, як називається матеріал для зубного протеза? Важливіше, що він міцніше природних зубів і зламати його дуже непросто.

Яка структура Сколтеха цим займається: Центр проектування, виробничих методів і матеріалів.

перовськит / Perovskite

Цей мінерал відкрили на Уралі ще в 30-х роках XIX століття і назвали на честь графа Льва Перовського, державного діяча, міністра внутрішніх справ, супротивника кріпосного права і пристрасного колекціонера. Більше півтора століття перовскит викликав інтерес лише у невеликого кола мінералогів. Однак в 2013 році журнал Science включив його в топ-10 найважливіших наукових проривів.

Справа в тому, що у цього мінералу дуже своєрідна кристалічна структура, яку називають "слабоіскажённой кубічними гратами". Розташування атомів в ній нагадує куби і октаедри, але трохи відхиляється від ідеального, як в цих фігурах. Завдяки цьому на основі перовскита і речовин з подібною структурою можна створювати більш ефективні установки. Деякі вчені вважають, що, якщо в сонячних батареях замість кремнію використовувати перовскит, можна досягти ККД в 25% і здійснити переворот в енергетиці.

Для чого це потрібно: сонячна енергетика // високотемпературні надпровідники // іонні провідники // магнітні матеріали.

Приклади вживання:

– Ваша світлість, мені надали велику честь, зв'язавши цей новий мінерал з моїм прізвищем. У перовскита велике майбутнє. Смію вас запевнити: не пройде і двохсот років, як кращі уми Росії з його допомогою приведуть фотовольтаїку до нових вершин.

– Граф, я радий за вас. Вельми. Однак що означає ця фотовольтаїка? Чи немає в ній крамоли? Чи не слід порадитися з досвідченими в матеріалознавстві людьми з Третього відділення?

Яка структура Сколтеха цим займається: Центр енергетичних систем.

поляритон / Polariton

Один з основних термінів гібридної фотоніки – науки на стику фотоніки та електроніки. Зрозуміти, що це таке, дуже непросто. По-перше, для цього необхідно включити уяву. А по-друге, розібратися з такими поняттями, як напівпровідник, провідник, екситон і бреггівськими дзеркала. Якщо коротко, поляритон – це квазічастинки, що складається зі світла і матерії. А детально ми розповідаємо про це аж на 12 смугах в рубриці "Світло" (читайте далі).

Для чого це потрібно: для створення нових, більш компактних і швидких гаджетів і комп'ютерів.

Приклади вживання: "Завдяки унікальним властивостям поляритонов вчені створили комп'ютер, що працює в десятки разів швидше транзисторних аналогів".

Яка структура Сколтеха цим займається: лабораторія гібридної фотоніки.

Розумні електричні мережі / Smart grid

А зараз відірвіться на секунду від читання і подивіться вгору – на лампочку. Спробуйте уявити, який шлях пройшов електричний струм, перш ніж у вас в кімнаті спалахнуло світло: електростанції різних типів, лінії електропередачі, підстанції, трансформатори і багато чого ще. Нагадує організм зі своїми законами, можливостями і погрозами.

Вчені-енергетики хочуть зробити це гігантська істота більш ефективним і менш уразливим. Наприклад, що робити з районами Сибіру і Далекого Сходу, які не підключені до центральних мереж? Або як бути з тим, що в один час доби (тижня, року) електроенергії споживається багато, а в інше мало? Як звести до нуля ймовірність раптового відключення електрики через збій в складній системі?

Термін "розумна мережа" (smart grid) Активно використовується з початку 2000-х. Чіткого визначення не існує, але в будь-якому випадку мова йде про підключення до управління електрикою комп'ютерних і телекомунікаційних систем або навіть штучного інтелекту.Наприклад, традиційні лічильники, які просто показують, скільки кіловат ви витратили, замінять інтелектуальні датчики, здатні запам'ятовувати динаміку споживання, сповіщати про втрати енергії, передавати дані через інтернет і т. Д.

Сучасні технології дозволяють моделювати енергетичну систему як на глобальному рівні, так і в масштабах одного будинку. Більш того, можна в лабораторних умовах експериментально перевіряти гіпотези, пов'язані з більш інтелектуальним розподілом електрики.

Для чого це потрібно: електропостачання // економіка // зовнішня торгівля // екологія // вилучені регіони // альтернативна енергетика // запобігання блекауту.

Приклади вживання: Рекламні слогани майбутнього: "Розумна мережа сама приглушує світло в найінтимніші моменти вашого життя" / "Якщо раніше, сунувши два пальця в розетку, ви отримували тільки банальний удар струмом, то тепер ви ще зможете поспілкуватися з розумною мережею".

Яка структура Сколтеха цим займається: Центр енергетичних систем.

фаги / Phages

У 1917 році відбулася не тільки буржуазна і соціалістична, а й мікробіологічна революція.Французький дослідник Фелікс Д'Ерелль зауважив, що в міру одужання пацієнтів з шигельози (дизентерія, викликана бактеріями Shigella dysenteriae) В їх калі підвищується вміст якогось вірусу. Провівши ряд експериментів, учений встановив, що цей вірус поводиться як найманий вбивця – прицільно знищує саме шигелл, – і назвав його бактериофагом, тобто "пожирачів бактерій" (згодом стало популярно скорочена назва – фаг).

Вивченням і пошуком різновидів таких вірусів зайнялися по всьому світу, особливо в цьому просунулися радянські вчені. Почала розвиватися фаготерапія. Однак під час Другої світової війни фагів препарати витіснив щойно запущений в масове виробництво антибіотик пеніцилін. Він і пішли за ним аналогічні ліки знищували відразу кілька типів бактерій, тоді як в фаготерапіі до кожного збудника доводилося підбирати конкретний вірус.

Однак антибіотики радували нас не дуже довго. Уже в 1970-ті роки вчені заговорили про страшну проблему – розвиток у бактерій стійкості до препаратів. Ця обставина знову пробудило інтерес до пожирає бактерії вірусам і фаготерапіі.

Для чого це потрібно: персоналізована медицина // лікування бактеріальних інфекцій // боротьба з патогенами, що знищують сільськогосподарські культури // збільшення термінів зберігання продуктів харчування.

Приклади вживання: "У вас бактеріальний синусит. Не турбуйтеся. Скоро ми підберемо правильний фаг, і ви зможете дихати вільно!"

Яка структура Сколтеха цим займається: Центр системної біомедицини та біотехнологій.

Хаптіка / Haptics

Рукостискання, поцілунок, дотик до гладенькому металу, погладжування кішки, надягання вузьких черевик … Відчуття, що виникають при цих та будь-яких інших діях, називаються хаптікой. Це дуже давнє слово, ще Аристотель у своєму трактаті "Про душу" писав: "Дотик (haphe) Ж виходить від безпосереднього зіткнення (haptesthai) З предметами, тому воно і носить цю назву ".

Для сучасних технологій вміння управляти хаптікой не менш важливо, ніж звуком і зображенням. Доторкніться до сенсорного екрану свого смартфона – що відчули кінчики ваших пальців?

Одне з головних напрямків хаптікі – розробки, пов'язані з передачею відчуттів від машини людині. Припустимо, ви копаєте землю.Ваші руки прекрасно відчувають, в глину чи в пісок увійшла лопата – або зовсім наразилася на камінь. А тепер візьмемо екскаватор. Хотілося б, щоб робочий в кабіні отримував від ковша сигнали аналогічні тим, що йдуть від лопати при роботі вручну. Або уявімо роботів, якими людина керують дистанційно – як аватаром з фільму: вони могли б обстежити хворих в Антарктиді, збирати зразки на Марсі, розбирати завали в шахті. Для цього оператор повинен своєю шкірою, руками, тілом відчувати те ж саме, що і машина, якою він керує.

А вже як виростуть продажу комп'ютерних ігор, оснащених передовими хаптік-технологіями!

Для чого це потрібно: віртуальна реальність // телемедицина // гаджети // антропоморфні роботи // терапія розладів сприйняття // системи телеприсутності.

Приклади вживання: "Привітай мене: купив новий смартфон, у нього така хаптіка! Цілуєш Машу через екран, а відчуття краще, ніж в житті".

Яка структура Сколтеха цим займається: Лабораторія інтелектуальної космічної робототехніки.

Центеніали / Centennials

Нові технології створюють нові покоління, роблячи життєвий досвід дітей несхожим на досвід "предків".Центеніали – представники покоління Z, Або цифрового покоління, – стали першопрохідцями в багатьох сенсах. Вони перші аборигени цифрового світу, що ростуть з гаджетами в руках; їм першим соціальні медіа замінили книги, телевізор і дворову компанію. Нарешті, це перша глобальна покоління, пов'язане інтернетом і автоматичним перекладом.

Для центеніалов, що не розділених культурами і релігіями, будь-які межі – незрозумілий пережиток минулого. Соціологи і психологи сперечаються, ніж центеніали відрізняються від минулих поколінь. Хтось вважає, що вони не здатні зосередитися, страждають кліповим мисленням і розучилися читати. Інші доводять, що їх багатозадачність і здатність фільтрувати інформацію – як раз те, що потрібно в сучасному світі.

Для чого це потрібно: психологія // соціологія // освіту // люди // життя // ми.

Приклади вживання:

Діалог з майбутнього.

дідусь:

– Піду поспілкуюся з друзями!

онук:

– З такими ж древніми центеніаламі, як ти? І взагалі, дід, скільки можна сидіти в допотопному ЧАТИК з пильного смартфона ?! Спробуй вже нейросвязь нарешті!

Яка структура Сколтеха цим займається: Усе.


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: