Команда учёных из Института физики высоких технологий при Томском политехническом университете разработала технологию, с помощью которой можно печатать различные имплантаты из биосплава на основе титана и ниобия, обладающего идеальной сращиваемостью с костной тканью человека. Мне особенно приятно делиться с вами этой новостью, так как я являюсь выпускником этого университета.

Команда исследователей из Томска разработали уникальный биосплав и собрали свой собственный 3D-принтер, с помощью которого из этих сплавов можно печатать индивидуальные имплантаты под каждого конкретного пациента. Такие имплантаты не вызывают в организме воспалительных процессов, не подвержены коррозии и отличаются повышенной прочностью, что делает их отличным подспорьем для врачей в их непростой работе.

«Разработан титан-ниобиевый низкомодульный сплав, обладающий идеальной сращиваемостью с костью, такими же физическими характеристиками, как у кости. Пока имплантаты печатаются на лазерном 3D-принтере, в перспективе перейдём на электронно-лучевой и сравним результаты. Нами разработаны принтеры, сейчас доводим до ума софт, оттачиваем технологии, строим математические модели», — сообщил информационному агентству РИА Новости директор научно-образовательного центра «Современные производственные технологии» при Томском политехническом университете Василий Фёдоров.

В исследованиях сотрудникам Томского политехнического университета помогают учёные из Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук. Этот проект получил от Российского научного фонда поддержку в размере 17 миллионов рублей на три года. Часть средств была потрачена на создание лаборатории, в которой учёные проводят большую часть своих научных исследований. В следующем году планируется улучшить характеристики имеющегося биосплава, а к 2017 – выпустить первые образцы имплантатов для медицинского применения.

Элон Маск и Сэм Альтман переживают, что искусственный интеллект захватит мир. Поэтому два предпринимателя создают некоммерческую организацию на миллиард долларов, которая максимизирует власть ИИ — а после поделятся ею с любым, кто захочет. Во всяком случае именно такой посыл Маск, основатель компании по производству электромобилей Tesla Motors, и Альтман, президент инкубатора стартапов Y Combinator, озвучили во время представления своего детища OpenAI.

В интервью со Стивеном Леви из Backchannel, приуроченном к запуску компании, Альтман сообщил, что они ожидают, что этот проект на десятки лет превзойдет интеллект человека. При этом они хотят, чтобы риски, сопряженные с искусственным интеллектом, были смягчены за счет того, что эту технологию «будет использовать каждый, а не, скажем, только Google».

Естественно, Леви задал вопрос, не приведут ли их планы свободно делиться этой технологией к тому, что она попадет в руки плохих людей, которые станут такими «докторами Зло» местного покроя. Но этот риск, как считают создатели OpenAI, уменьшится за счет того, что власть многих перевесит власть нескольких. «Точно так же, как люди защищаются от доктора Зло хотя бы тем, что большинство людей хорошие, и коллективная сила человечества может содержать плохие элементы, — говорит Альтман. — Но мы думаем, что куда более вероятно, что много-много ИИ остановят случайных плохих людей».

Пройдут года, прежде чем мы узнаем, выгорят ли эти противоречивые аргументы. Искусственный интеллект сверхчеловеческого уровня ужасно далек, если вообще появится. «Эта идея содержит интуитивно понятный призыв, — говорит Майлз Брендейдж, аспирант Университета штата Аризона, который занимается человеческими и социальными аспектами науки и технологий, по поводу OpenAI. — Но особых аргументов у нее нет. В той точке, где мы сейчас, ни одна система ИИ не способна захватить мир — и не сможет в обозримом будущем».

Но создание OpenAI вовлекает больше мотивов, чем просто возможность захвата мира силами сверхчеловеческого интеллекта. В краткосрочной перспективе OpenAI может напрямую помочь Маску и Альтману и их компаниям (Y Combinator взрастил таких монстров, как Airbnb, Dropbox и Stripe). После сманивания ведущих разработчиков ИИ из компаний вроде Google и их трудоустройства в OpenAI, два этих предпринимателя получат доступ к идеям, к которым не имели доступа ранее. И объединив усилия, наводнив каждый свою компанию данными, они вполне могут понять смысл этих идей. В наши дни один ключ к развитию ИИ — инженеры, а второй — данные.

Если OpenAI останется верным своей миссии обеспечить каждого доступом к новым идеям, он послужит целям и мощных компаний вроде Google и Facebook. С Маском и Альтманом и другими, кто вливает свыше миллиарда доллара в это предприятие, OpenAI демонстрирует, как меняется само понятие конкуренции в последние годы. Все чаще компании, инвесторы и предприниматели надеются конкурировать с соперниками, отдавая свои технологии. Это к разговору о противоречивости.

Плюсы открытости

OpenAI — это кульминация чрезвычайно насыщенного месяца в мире искусственного интеллекта. В начале ноября Google раскрыла исходники (частично) программного движка, на котором работают ИИ компании — технологии глубокого обучения, которые оказались чрезвычайно способными в распознавании изображений, определении сказанных слов, переводе языков и понимании естественного языка. И почти перед самым объявлением OpenAI Facebook раскрыла исходники проектов компьютерного сервера, на котором работают ее сервисы глубокого обучения, и многие из них решают те же задачи, что и технологии Google. Теперь и OpenAI обещает поделиться всем, что сумеет произвести, — и особое внимание будет уделено, конечно же, глубокому обучению.

Да, такой дележ — это своего рода тоже соперничество. Если компания вроде Google или Facebook открыто делится устройством программного или аппаратного обеспечения, она форсирует прогресс ИИ в целом. И это, опять же, в ее интересах. По мере того как крупное сообщество улучшает эти открытые технологии, Google и Facebook могут вернуть эти улучшения в свой бизнес. Кроме того, опенсорсинг — способ поиска и найма талантов. В области глубокого обучения ученые — многие из которых выходят из академий — приветствуют идею открытого разделения своей работы, удовлетворения большого числа людей. «Определенно существует конкуренция в борьбе за ученых, — рассказал Альтман журналу WIRED. — Люди, которых мы наняли… им нравится тот факт, что OpenAI открыт и они могут поделиться своей работой».

Эта конкуренция может быть прямее, чем кажется. Можно предположить, что Google открыла исходники своего движка ИИ, TensorFlow, поскольку знала, что появится OpenAI — и Facebook поделилась дизайном своего сервера Big Sur в ответ на действия Google и OpenAI. Facebook говорит, что это не так. Google не отвечает на запрос. И Альтман тоже не хочет это обсуждать. Но говорит, что Google знала, что появится OpenAI. Да и как она могла не знать? Этим проектом занялся Илья Суцкевер, один из ее ведущих разработчиков ИИ.

Это не умаляет ценности проекта Google с открытым исходным кодом. Независимо от мотивов компании, этот код доступен для всех пользователей, пусть используют, как им заблагорассудится. Но стоит помнить, что в современном мире раздача технологий — это больше, чем просто великодушие. Сообщество глубокого обучения относительно небольшое, и все эти компании борются за таланты, которые помогут им использовать преимущества этой невероятно мощной технологии. Они хотят поделиться, но также хотят и выиграть. Они раскрывают свои козыри, но далеко не все. Открытые исходники ускорят прогресс ИИ, но пока это происходит, важно, что ни одна компания или технология не станет слишком мощной. Поэтому в OpenAI есть смысл.

Его собственная программа «Аполлон»

В некоторой степени можно подозревать, что Маск и сам видит обмен, разделение как способ выиграть. «Как вы знаете, у меня были некоторые опасения по поводу ИИ в течение некоторого времени», — рассказал он Backchannel. И его публичная дрожь на тему ИИ-апокалипсиса хорошо известна. Но он также работает над Tesla, которая будет извлекать выгоду из технологий, которые разработает OpenAI. Подобно Google, Tesla строит самоуправляемые автомобили, которые смогут извлечь неиллюзорную выгоду из технологий глубокого обучения.

Глубокое обучение полагается на так называемые нейронные сети, обширные сети программного и аппаратного обеспечения, которые силятся стать похожими на сети нейронов в мозге человека. Скормите достаточно фотографий котиков нейронной сети, и она начнет узнавать котов. Загрузите в нее достаточно диалогов, и она научится поддерживать разговор. Скормите ей достаточно данных о том, с чем сталкивается автомобиль, когда едет по дороге, и как на это реагируют водители, и она научится водить.

Да, Маск может просто нанимать исследователей ИИ на работу в Tesla. И нанимает. Но с OpenAI он может нанимать лучших исследователей (потому что это открытая компания и потому что она не ограничена привычной бизнес-моделью традиционной компании или кратковременным интересом). Он даже может вытягивать ученых из Google. Кроме того, он может создать куда более мощный пул данных, который поможет в работе этих исследователей. Альтман говорит, что компании Y Combinator будут делиться своими данными с OpenAI, а это не мало. Совместите эти данные с данными Tesla, и начнете соперничать с Google — по крайней мере на определенных условиях.

«В некотором смысле это хорошо, в некотором — не очень, — говорит Крис Николсон, генеральный директор стартапа глубокого обучения Skymind, который недавно был принят в программу Y Combinator. — Я уверен, что есть много данных Airbnb о жилье, до которых Google не может дотянуться».

Маск был одним из первых инвесторов в компании под названием DeepMind — британской компании, которая описывает себя как «программа «Аполлон» для ИИ». И эти инвестиции приоткрыли для него окошко на то, как развивается эта замечательная технология. Но Google купила DeepMind, и теперь окошко закрыто. Теперь Маск начинает собственную программу «Аполлон». И он снова на этом поезде. Другие инвесторы OpenAI находятся в таком же положении, включая Amazon, интернет-гиганта, который следует по пятам Google и Facebook в гонке ИИ.

Пессимизм и оптимизм

Нет, это не умаляет ценность проекта Маска. У него могут быть корыстные или альтруистические мотивы. Но конечный результат будет чрезвычайно полезен для ИИ всего мира. В процессе обмена своей технологией с миром, OpenAI вынудит Google, Facebook и других тоже это делать — если уже не вынудила. Это хорошо для Tesla и всех компаний Y Combinator. Но также это хорошо для всех, кто уже заинтересован в использовании ИИ.

Конечно, в обмен на свою технологию, OpenAI также будет поставлять новые боеприпасы для Google и Facebook. И доктору Зло, где бы он ни скрывался. Он может хорошенько поживиться за счет OpenAI. Но крупнейшее опасение заключается не в том, что доктор Зло превратит эту технологию во вселенское зло. А в том, что технология затеряется в мире. Глубокое обучение не закончится на самоуправляемых автомобилях и понимании естественного языка. Ведущие ученые считают, что при условии правильной смеси данных и алгоритмов это понимание может расшириться и на то, что люди зовут здравым смыслом. И даже до сверхчеловеческого интеллекта.

«Страх перед сверхинтеллектом, который рекурсивно себя улучшает, достигает второй космической скорости и становится на порядок умнее любого человека, — говорит Николсон. — Это произойдет не скоро. И некоторые считают, что не произойдет вовсе. Но если произойдет, будет жутко».

С этим Маск и Альтман и пытаются бороться. «Разработка, обогащение, доступность технологий защищают людей, — говорит Альтман. — Делать это — лучший способ защитить всех нас». Но в то же время это сокращает путь к сверхчеловеческому интеллекту. И хотя Альтман и Маск могут считать, что доступ каждого к сверхинтеллекту позволит вовремя обнаружить сбежавший ИИ, может произойти совершенно противоположное. Если компании будут знать, что все в мире стремятся заполучить в высшей степени разумный ИИ, они будут меньше заботиться о мерах предосторожности.

Насколько необходимы эти меры, как ни странно, зависит от того, насколько оптимистично вы смотрите на способность человечества наращивать технический прогресс. Основываясь на своих прошлых успехах, Маск и Альтман имеют все основания полагать, что дуга прогресса будет стремиться вверх. Но другие не особо верят в то, что ИИ будет представлять угрозу человечеству, как это видят Маск и Альтман. «Мысли об ИИ — это опиум для технологов: они нас возбуждают и делают параноиками», говорит Николсон.

В любом случае «гуглы» и «фейсбуки» нашего мира быстро толкают ИИ к новым горизонтам. И, по крайней мере в мелочах, OpenAI поможет удержать их — и всех остальных — в узде. «Думаю, что Элон и эта группа считают, что ИИ не остановить, — говорит Николсон. — Поэтому все, на что они могут надеяться, — это изменить его траекторию».

NASA будет сотрудничать с Международным картофельным центром (да, такой существует), чтобы сделать реальной историю из «Марсианина». Агентство попытается выращивать картофель в условиях, максимально приближенных к марсианским.

План включает в себя использование почвы, как можно больше похожей на марсианскую (в перуанской пустыне Пампас де ла Хойя), а также симуляцию марсианской атмосферы и климатических условий. Исследователи верят, что повышенный уровень углекислого газа ускорит рост растений. Ранее NASA уже объявляло о работе над подобной программой по выращиванию растений в «марсианских» условиях. Таким образом, новая программа станет уже второй подобной попыткой. Учёные считают, что для того, чтобы сделать марсианский грунт более приемлемым для земных растений, понадобятся удобрения.

В то время как главной целью исследования является создание подобной Марсу окружающей среды, учёные также будут следить за влиянием повышенного содержания углекислого газа в атмосфере на рост растений. Результаты этих наблюдений могут помочь нам в будущем научиться выращивать картофель, более устойчивый к таким условиях (хотя едва мы доживём до ситуации, когда в атмосфере Земли будет содержаться 95% CO2). Таким образом, данное исследование окажется полезным не только для будущих покорителей Марса, но и для тех, кто останется на родной планете.

По материалам Popular Mechanics

Давайте взглянем правде в глаза: если мы собираемся спасти эту планету от нас самих, нам придется разработать более чистые технологии. И вот каким будет будущее, когда мы перейдем к высокотехнологичному миру с низким содержанием углерода во всем подряд. Наш мир, впрочем, постепенно и размеренно переходит к низкоуглеродной экономике. И дело не только в изменениях климата. Среди других причин рост затрат энергии, рост мирового населения, быстрый рост проблем безопасности и расширение глобальной экономической активности.

Заглядывая в будущее, трудно сказать с определенной уверенностью, какой будет низкоуглеродная, или «зеленая экономика», когда мы до нее доберемся, но мы можем быть уверены, что переход к ней от нашей текущей, нестабильной, зависимой от углерода экономики будет очень массивным. Возможно, мы никогда не поборем выбросы углерода, но будем стремиться к достижению углеродной нейтральности. Правда, поскольку наши привычки потребления вряд ли изменятся, необходимы значительные инвестиции и технологическая изобретательность.

Футуролог Рамез Наам так объяснил это ресурсу Gizmodo: «Говоря об энергии, еде, транспорте, домах и подобном: очень малая часть нашего прогресса будет идти через добровольное желание потреблять меньше. Люди отчаянно этому сопротивляются. Если мы хотим преуспеть, нам нужно предоставить больше чистых, не загрязняющих окружающую среду, безопасных для климата вариантов этого всего».

Современный пример

К счастью, достижение низкоуглеродного состояния мира не выходит за рамки наших возможностей. Как рассказала футуролог Мадлен Эшби, у нас уже есть реальный пример: Исландия.

Исландская IDDP-1, первая в мире геотермальная система, работающая на магме

Эта крошечная северная нация уже генерирует 85% собственной энергии устойчивым, хотя и не полностью, углеродно-нейтральным способом. Больше 65% исландской энергии поступает из геотермальных источников, большинство которых обеспечивают страну теплом и электричеством.

Эшби говорит, что большинство других источников энергии в Исландии полагаются на гидроэлектростанции. Гидроэлектричество составляет 72% от общей выработки электроэнергии в Исландии, поэтому она даже может немного продавать — то есть нашла способ превратить зеленую энергию в прибыльную и жизнеспособную отрасль.

В Исландии по сути есть лишь четыре отрасли: рыбалка, пастушество, энергетика и туризм. Эшби отмечает, что с населением в 330 000 человек и с ограниченным пространством для развития, «они должны были стать лучшими во всех этих вещах».

В розничном контексте это значит, что их вещи стоят своих денег. «В Исландии дорого, — говорит Эшби. — Свитера из овечьей шерсти ручной работы по 250 долларов. Чаша тушеной рыбы — 40 долларов. Пинта местного пива — 14 долларов. Шот местного джина? 7 долларов. Бензин? Бензин стоит столько, сколько должен стоить бензин — в мире, пристрастившемся к нефти, исландцы выставляют на бензин кокаиновые цены».

Эшби говорит, что дешево там стоит лишь дешевый китайский импорт — как раз того типа, который оборачивается абсурдными количествами углерода в процессе производства и перевозки — и «безделушки для туристов». Местное производство тоже присутствует, но исландцы живут как белые люди — а потные работники из Бангладеша нет — поэтому цены отражают прожиточный минимум. И люди платят. Поскольку в стабильной экономике вы платите людям ровно то, чего они хотят, чтобы они могли содержать свою семью, говорит Эшби.

Самораспределяющиеся ресурсы

Другой известный пример реального мира — то, что писатель-фантаст и футуролог Карл Шредер называет самораспределяющимися ресурсами; это течение становится сильнее с развитием «Интернета вещей» и блокчейновых технологий вроде Etherium.

Bixi Bike Share в Торонто: чем больше такого, тем меньше углерода в атмосфере

Шредер указывает на Uber в качестве примера. Хотя мы привыкли считать Uber компанией, он говорит, что это скорее посредник между людьми и ресурсом малого пользования: автомобилями. «Нет ничего, что помешало бы подключенным [к Интернету вещей] автомобилям и потенциальным водителям договориться между собой, без посредника — и это касается всех других ресурсов».

Другой пример — смиренная бытовая дрель — инструмент, которым мы в среднем пользуемся несколько минут в течение всей своей жизни. Шредер считает, что «инструментные кооперативы» могут стать потенциальным ответом на недоиспользование этих замечательных вещей, но на этом все не остановится.

«Представьте подключенную дрель, — говорит Шредер. — Если она лежит без дела, она может предложить свои услуги доверенным соседям — с разрешения владельца — и доставить себя вместе с дроном в руки тех, кто в ней нуждается, за считанные минуты. В результате у нас будет меньше дрелей, но больше проделанных с ними работ».

Сила такого подхода не станет очевидной, пока мы не начнем перечислять все излишества вокруг себя. В то же время совсем не обязательно предпринимать суперобщинный подход или отказываться от собственности наших вещей. Поделиться не значит отказаться.

Заглядывая в будущее, он думает, что нам не придется иметь в собственности так много вещей, «но эффекты будут теми же, как если бы мы ими владели; и наши стремления поделиться будут личными, из рук в руки и совершенно добровольными — и куда менее углеродсодержащими».

Думаю, в этой статье вы найдете много производных от углерода слов, с которыми раньше дела не имели.

В поиске низкоуглеродной энергии

Делиться ресурсами и жить припеваючи — это, конечно, хорошо и весело, но чтобы избавить наш мир от зависимости от углерода, нужно также найти лучший способ получать энергию.

«Сегодня электричество в подавляющем большинстве производится из ископаемого топлива, — говорит Рамез Наам. — Если мы хотим побороть изменения климата, придется изменить и это».

600-мегаваттная ветряная ферма Fântânele-Cogealac в Румынии

По мнению Наама, у нас есть четыре основных технологии, чтобы двигаться вперед: солнечная, ветряная, ядерная и хранение энергии. «Солнечная энергия преодолела точку, обеспечив 1% мирового электричества, — говорит он. — Хранение отстает от солнечной энергии на 20 лет. Но у этой сферы есть преимущество — цены быстро понижаются и наблюдается активное развитие».

Ветер (с точки зрения энергии) уже стоит меньше природного газа в большинстве стран (в которых дует ветер) и продолжает падать в цене. Солнце дороже, но падает в цене еще быстрее и в конечном итоге будет стоить в два-три раза меньше ископаемого топлива с точки зрения электроэнергии. Ключом к развитию обоих является хранение энергии. С дешевым хранением, мы могли бы хранить энергию солнца и ветра до тех пор, пока не стемнеет и ветер не уляжется. И цены на хранение энергии тоже быстро снижаются.

Что касается ядерной энергии, она предоставляет безопасное безуглеродное электричество 24 часа 7 дней в неделю, но находится в беде. «Частично она оттого, что страх перед катастрофами привел к закрытию некоторых реакторов, и частично оттого, что наша политика не предлагает ядерную энергию как безуглеродную альтернативу. Кроме того, ядерная промышленность наблюдает рост, а не падение цен. Они не могут найти способ проводить инновации во имя снижения цен. Поэтому можно лишь надеяться, что они сработаются и сделают какие-нибудь небольшие модульные реакторы, которые можно будет собирать на конвейерах. Но пока что будущее ядерной энергетики кажется туманным».

Другой вопрос, когда дело доходит до энергии, это как все отразится на общей экономике и как отдельные предприятия и домовладельцы адаптируются к меняющемуся технологическому ландшафту.

По словам Патрика Ханна, консультанта Enshift Power и IGES Canada Ltd., в ближайшее время внимание будет сосредоточено на КПД (efficiency), поскольку на сегодняшний день это наиболее эффективная по затратам стратегия для внедрения. «С этой позиции, пока мы переходим к микро- или общественным подходам к генерации и хранения энергии, мы будем предпринимать необходимые шаги для контроля потраченных впустую ресурсов», — объясняет он.

Остается вопрос, будем ли мы двигаться в сторону массивных централизованных станций, либо перейдем к безсеточной энергетической модели. «Интригующей частью для меня является то, будет ли будущее возобновляемой энергии зависеть от наших крупномасштабных проектов и полагаться на текущую инфраструктуру сети или же мы выберем микросетевой подход, — говорит Ханна. — В случае последнего мы получим солнечное общество, которое будет добывать и хранить собственную энергию и не будет питаться от сети, ну или полностью автономную генерацию и хранение».

Энергонезависимый домик

Ханна говорит, что это будет решаться, пока промышленность, правительства и потребители будут драться за энергетическое господство. В конце концов, в этой отрасли будет сделано — и потеряно — много денег в зависимости от выбранного направления. Поставщики энергии будут сопротивляться. Солнечные компании могут стать сами себе господами, либо заключить партнерство с местными общинами.

Светлое (буквально) будущее

Наам и Ханна оба переживают, что солнечная энергия будет играть огромную роль по мере перехода к низкоуглеродной экономике. Эта тенденция прекрасно реализуется, и по всему миру предпринимаются гигантские инициативы. Все это мощно указывает в направлении того, какой будет энергия будущего.

Солнечные фермы на окраине Дуньхуана в северо-западной китайской провинции Ганьсу

Взять первую крупномасштабную электростанцию Китая, которая в настоящее время строится в пустыне Гоби. Эта солнечная ферма растянулась на много миль, ее можно увидеть из космоса, и она в три раза больше той, что была три года назад. NASA объясняет, что это означает с точки зрения добавленной мощности:

«По сообщениям China Daily, установленные солнечные мощности в провинции Ганьсу в 2014 году достигли 5,2 гигаватт. Clean Technica сообщила, что Национальная администрация энергии Китая поставила цель увеличить мощности провинции на дополнительные 0,5 гигаватта в 2015.

По всей стране общая мощность установок в 2014 году составила 28,05 гигаватта, согласно PV Magazine. Из них больше 10 гигаватт были недавно добавлены к мощности в 2014 году, что привело к 200-процентному увеличению киловатт-часов электричества, произведенного с помощью солнечных ферм по сравнению с предыдущим годом.

Китай прибавил больше 5 гигаватт новой мощности в первом квартале 2015 года. Это происходит в рамках огромного плана страны по уходу от угля в сторону возобновляемых и более надежных источников энергии».

Подобные вещи происходят и в США, включая Topaz Plant с 9 миллионами панелей, площадью 9,5 квадратных миль (чуть больше 15 кв. км) и мощностью свыше 500 мегаватт, а также 579-мегаваттный проект Solar Star. Станции вроде таких будут использоваться так же, как опреснительные заводы по производству обильного количества питьевой воды.

Собственно, Topaz Plant

Говоря о середине 21 века, можно допустить, что мы будем добывать солнечную энергию прямо в космосе. Перспективы космических солнечных батарей наметили еще в 1960-х годах; некоторые эксперты считают, что они обладают потенциалом решить все наши энергетические нужды.

Возглавляет это движение Япония со своей системой SBSP. Ее космическое агентство JAXA надеется получить полностью работоспособную систему до 2030 года. Оказавшись на месте, система будет работать на стационарной орбите в 39 000 километрах над экватором, собирая солнечный свет. Затем она будет отправлять энергию на Землю, используя лазерные лучи, с эффективностью конвертации солнечной энергии в лазерную примерно в 42%. Каждый добывающий энергию спутник будет посылать энергию на трехкилометровую в диаметре принимающую станцию, способную вырабатывать гигаватт электричества — достаточно, чтобы дать энергию полумиллиону домов.

Концепция космической солнечной батареи

От малого к большему

Не все согласны с тем, что за солнечной энергией будущее. Эксперт по нанотехнологиями Дж. Сторрс Холл скептично смотрит на то, что ветряные или солнечные фермы когда-нибудь будут покрывать существенный процент энергии, в которой мы нуждаемся, утверждая, что обе технологии противоречат исторической тенденции, которая снижает, а не увеличивает следы производства.

Вместо этого он указывает на нанотехнологии, которые описывает как «расширение биотехнологий за счет других средств».

«Вероятнее всего, что у нас появятся настольные, если не карманные, синтезаторы, которые заменят большую часть централизованного фабричного производства и транспортной системы, которые мы имеем сейчас», — говорит Холл. Он говорит о молекулярных ассемблерах, мини-фабриках — святом Граале технологий.

Настольный молекулярный ассемблер глазами художника

«Это будет похоже на то, как персональные компьютеры заменили централизованные мэйнфреймы компьютерных центров за последние десятилетия, — говорит Холл. — Единственное, о чем стоит переживать, так это о том, что персональные синтезаторы будут извлекать слишком много углерода из воздуха».

Холл говорит, что с нанотехнологиями мы сможем заполучить совершенно безуглеродную топливную систему. К примеру, мы могли бы получить возможность обрабатывать аммиак в качестве топлива, по сравнению с не таким уж простым в использовании водородом. Как только такой топливный наноэлемент удастся сделать, он будет производить водяной пар и азот. Такая разработка настолько уменьшит выбросы углекислого газа, которые происходят при транспортировке, что снизит выбросы всех парниковых газов на 14%.

Одних только нанотехнологий будет достаточно, чтобы осуществить большую часть таких трансформаций, по мнению Холла, но в конечном итоге золотым стандартом безуглеродной энергии будет все же ядерная.

«Чтобы осознать, почему так, достаточно вспомнить, что в ядерном топливе в миллион раз больше энергии, чем в химическом, — говорит он. — В миллион раз меньше добычи ресурсов, в миллион раз меньше обработки и транспортировки, в миллион раз меньше пепла. За ту же произведенную энергию реактор будет требовать меньше топлива, чем ветряная мельница — масла для смазки, что может быть более подходящим?».

Холл говорит, что наши ядерные технологии по-прежнему находятся в зачаточном состоянии, что можно сравнить с ламповыми компьютерами.

«Примените нанотехнологии к различным технологическим проблемам, и вы получите исключительно чистую и очень дешевую энергетическую базу, — говорит он. — Добавьте производственные возможности нанотехнологий, и вы получите революцию в каждом физическом экономическом секторе, сравнимую с той, что мы видели в мире информационных технологий. Это означает персональные синтезаторы, летающие автомобили, коммерческие путешествия в космос и персональное бессмертие. Если захотите».

Как изменится выращивание пищи

После производства электроэнергии и тепла (25% от глобальных выбросов парниковых газов) идет сельское хозяйство, которое отрезает следующий по величине кусок пирога — 24%.

По словам Рамеза Наама, «производство еды, чтобы поесть, это самое разрушительное действие по отношению к окружающей среде, которое осуществляют люди». Это действие затмевает изменения климата с точки зрения ущерба, который наносит нашей планете. По мнению Наама, 85% обезлесения происходит по вине сельского хозяйства, а перелов в океане приводит к коллапсу для практически каждого вида рыбы, которую мы едим, уничтожает коралловые рифы и жилье, которое они предоставляют.

Единственный способ двигаться дальше — интенсификация сельского хозяйства. «Это означает больше пищи на том же или на меньшем клочке земли, — говорит Наам. — Мы можем это сделать». Но чтобы до этого дойти, нам придется генетически усовершенствовать культуры.

«Правильная генетика может позволить культурам обходиться меньшим количество пестицидов (или вообще от них отказаться), эффективнее расходовать воду, удобрять себя азотом из атмосферы, использовать эффективный фотосинтез для включения большего количества солнечного света в пищу и многое другое. Это огромное дело для каждой страны, но еще более огромное для развивающихся стран, где урожай на квадратный акр намного ниже, поскольку у них нет тракторов, искусственных удобрений или систем ирригации. Поэтому я считаю, что ГМО нам очень пригодится, особенно в беднейших районах мира».

AeroFarms строит крупнейшую в мире вертикальную ферму в Ньюарке, штат Нью-Джерси

Другое потенциальное решение приходит в виде сельского хозяйства с контролируемой средой и связанной с этим практикой вертикального сельского хозяйства. Оно не идеально, но может решить множество проблем, связанных с традиционными способами ведения сельского хозяйства. Президент IGES Canada Ltd., Мишель Аларкон объяснил ресурсу io9, что сельское хозяйство с контролируемой средой имеет ряд серьезных преимуществ:

«По сравнению с обычными фермами (в зависимости от точной конфигурации и используемых технологий), они в 100 раз эффективнее с точки зрения использования пространства, на 70-90% менее зависимы от воды и оставляют меньше углекислого газа. Пища выращивается без использования пестицидов, богата питательными веществами и свободна от химических загрязнений. И поскольку их можно строить буквально повсюду, такие фермы могут обеспечить общество пищей, которая у них нормально не растет».

Патрик Ханна, работающий с Аларконом, считает, что в определенный момент нам понадобится более прочная связь с нашими поставщиками пищи, что будет означать, скорее всего, переход к мелкомасштабным фермерским подходам, и ячейки общества будут работать над местным производством и скотными инициативами. «Будем надеяться, все пойдет по тому пути, когда люди будут работать вместе, чтобы накормить друг друга и всю планету, — говорит он. — Я чувствую, что это приведет к тому, что мы не будем относиться к здоровой пище как к чему-то само собой разумеющемуся».

Ханна предвидит низкоуглеродное будущее, в котором каждый среднестатистический человек живет в высокотехнологической, но при этом целиком функциональной домовой системе — в которой овощи выращиваются прямо дома в полностью автоматизированной умной системе. Растения можно выращивать и собирать поэтапно, что обеспечит свежесобранные овощи и фрукты на каждый день. Каждый дом будет такой миниатюрной экосистемой.

«Дома будут полностью автономными и иметь средства по использованию и повторной переработке воды по мере ее движения через дом; вода из душей, раковин, туалетов и теплиц будет полностью циклизована и заново использоваться с минимальными отходами, — говорит Ханна. — Корпус дома будет захватывать дождевую воду и включать в эту систему».

В более широком масштабе Ханна прогнозирует, что каждая община будет иметь средства выращивать фрукты на деревьях или пастбищных животных для торговли с другими местными сообществами, подобно тому, как было в прошлом. Но признает, что большая часть работы будет полностью автоматизирована или управляться формой искусственного интеллекта.

«Со сбором дождевой воды и включением интеллектуальных систем питания с местным производством энергии, люди снова окажутся на попечении собственной продовольственной и энергетической продукции. Полностью автоматизированная умная система проложит для нас путь в будущее, а мы в ответ отдадим ей часть своего уважения, как это делали в прошлом».

Создание мяса

Еще один крупный сдвиг, по мнению Наама, произойдет в сфере аквакультуры, или рыбоводства. Но когда дело дойдет нашего ненасытного желания поесть мясца, этот момент будет отмечен самым крупным изменением. «Есть животных крайне неэффективно», — говорит Наам, но потребление «продолжает расти по всему миру». Это значит, что нам придется выращивать больше пищи на той же земле, если мы хотим продолжать употреблять в пищу мясо.

«Я не вижу реального способа решить этот вопрос в ближайшее время. Нам придется повысить урожайность на акр, в значительной части потому, что эти культуры будут все больше превращаться в мясо».

В качестве решения Наам опять же указывает в сторону генетики. «Мы знаем, что некоторые другие млекопитающие производят меньше метана, чем коровы и свиньи, — говорит он. — А именно: кенгуру-валлаби, в желудке которых живут симботические бактерии, потребляющие метан. Будь то прямое введение нужных кишечных бактерий или прямая модификация генов коров и свиней, я думаю, придется сделать что-то такое — найти способ поглощать метан, а не выпускать его».

Другой вариант — мясо из пробирки. Хотя звучит это ужасно и аппетита не вызывает, перспектива искусственного мяса более чем реальна, и несколько серьезных предприятий занимаются поисками именно такого продукта. Это не только устранит массовый забой скота, но и будет неизмеримо более этичным.

Пока же остается задача снизить стоимость (в настоящее время одна котлетка для гамбургера, сделанная таким образом, обходится в 330 000 долларов) и найти способ быстрого и эффективного производства. Ну и, конечно же, сделать его вкусным.

Надежда на грани отчаяния

Это лишь небольшой пример того, что можно было бы ожидать в ближайшие десятилетия.

Можно также ожидать различных усилий со стороны геоинженеров и попыток связать углерод, чтобы снизить эффекты глобального потепления. Возможно, наши политики и лидеры производств, наконец, договорятся и установят эффективные и действенные ограничения.

В конце концов, впадать в отчаяние не стоит.

SpaceX это сделала. Сегодня ночью первая ступень ракеты Falcon 9 взлетела в космос, отделилась от второй ступени, а после осуществила управляемое возвращение обратно на место посадки во Флориде. Этот исторический полет ознаменовал начало орбитальной экономики, обещая будущее чрезвычайно дешевых космических полетов, о котором так долго твердил Маск.

Компания SpaceX дважды пыталась приземлить ракету на автономную беспилотную баржу. В первый раз ракета села слишком тяжело и взорвалась при ударе. Вторая попытка снова прошла не так гладко, ракета сломала две ноги и опрокинулась. Третья попытка, которая осуществилась в недавно назначенном месте посадки меньше чем в миле от перерабатывающих предприятий SpaceX во Флориде, прошла как-то слишком уж гладко.

«Я не был полностью уверен, что все пройдет гладко, но я очень рад этому, — заявил Маск в телеконференции в ответ на вопрос ArsTechnica. — Прошло 13 лет с момента старта SpaceX. Мы столько раз оказывались так близко. Думаю, люди вне себя от радости».

На трансляции попытки приземления, которая проводилась спустя пару часов после захода солнца, показался блестящий свет, падающий с неба, а когда дым рассеялся, ракета уже стояла на земле. За несколько минут до этого первая ступень Falcon 9 взлетела на 200 километров в космос с побережья Флориды, используя направляющие двигатели на азоте, сделала резкий разворот, запустила двигатели, образовав обратную баллистическую дугу, и, наконец, направилась к Земле, чтобы повторно войти в атмосферу и приземлиться с двигателями, направленными на землю, которые должны сработать точно в момент приземления.

Пока сотрудники SpaceX наблюдали за этим действом из штаб-квартиры в Хоторне, Калифорния, они начали тихо радоваться, а затем начали скандировать «С-Ш-А! С-Ш-А!». SpaceX — одна из двух американских компаний, которые строят ракеты, чтобы положить конец зависимости NASA от российских ракет для транспорта к Международной космической станции. Однако SpaceX уникальна тем, что ни ее ракеты, ни ее космические аппараты не полагаются на российских поставщиков.

За запуском ракеты пристально наблюдали по нескольким причинам. Во-первых, он ознаменовал успешное возвращение SpaceX к полетам после аварии ракеты Falcon 9 в июне. Компания также запустила 11 спутников связи ORBCOMM над Землей. Кроме того, в космос отправилась модернизированная версия ракеты Falcon 9.

Успешное возвращение первой ступени Falcon 9 затмило все эти события.

В некотором смысле эта миссия отметила начало новой космической эпохи. Обещание многоразовых ракет-носителей начало приобретать силу, что важно для расширения доступа к космосу. Основатель SpaceX заявил, что построить ракету Falcon 9 обошлось его компании в 60 миллионов долларов. Топливо стоит всего 200 000 долларов. Таким образом, можно сократить расходы на космический полет в 10 или даже в 100 раз.

Теперь компании нужно продемонстрировать, сможет ли она починить ракетную ступень с малыми затратами, а потом снова ее запустить. Космические шаттлы NASA были многоразовыми, но требовали целую армию сотрудников, которые их обслуживали. SpaceX должна продемонстрировать, что сможет делать это эффективно и постоянно. Впрочем, ночное успешное приземление было, бесспорно, самым сложным этапом.

«Оно заставляет вас задуматься о том, как вести бизнес, — говорит Эрик Сталлмер, президент Федерации коммерческих космических полетов, сторонник коммерческих полетов человека в космос. — Это итоговая черта. Есть ли лучший способ осуществить космический полет? Он появится, если — и когда — мы сможем использовать ракеты повторно. Теперь мы вычеркнули «если» и «когда». Ракетная промышленность меняется».

Маск был в авангарде компаний, стремящихся расширить границы повторного использования, ведь даже NASA отправилось в обратном направлении со своей новой ракетой Space Launch Syste. Эта ракета полностью одноразовая, включая ее четыре двигателя RS-25. Эти же двигатели использовались повторно после каждого полета космического шаттла.

Начиная SpaceX, Маск ясно дал понять, что его конечной целью является основать колонию на Марсе, обеспечив тем самым выживание человеческой расы, если на Земле произойдет какое-то вымирание. «Это важный шаг на пути к возможности создать город на Марсе, — сказал он сегодня ночью. Многоразовость имеет важное значение для марсианской колонии, поскольку с одноразовыми ракетами любой вид развития Марса окажется непомерно дорогим. — Все ради этого».

Достижение SpaceX последовало за успешной посадкой корабля New Shepard компании Blue Origin, принадлежащей Джеффу Безосу. «Добро пожаловать в клуб», — написал в твиттере основатель компании вскоре после полета SpaceX.

Тем не менее стоит отметить, что ночной полет ракеты Falcon 9 протекал в два раза выше, чем полет аппарата New Shepard, и с удвоенной скоростью, примерно в 7,5 маха. Это не просто падение на Землю после вертикального запуска — нет, Falcon 9 улетела от побережья на сотни километров, потом вернулась и приземлилась. Осуществив это, она стала первой орбитальной ракетой в истории, которая смогла успешно приземлиться, и, вероятно, за ней последует множество других.

Подобно Энтам и Хуорнам из произведений Толкиена, «ходячие пальмы», семейства Socratea, произрастающие в тропических лесах Эквадора, способны медленно брести по земле, преодолевая расстояния до 20 метров в год. Сложно себе представить, что такое возможно, но такие деревья действительно существуют. Ходят они, конечно, очень медленно, так что за день каждое дерево способно переместиться всего на 2-3 сантиметра. Но это в очередной раз доказывает нам, что природа способна на создание самых невероятных явлений.

Чтобы увидеть эти удивительные деревья, вам придётся целый день добираться из столицы Эквадора до заповедника Сумако, внесённого советом при ЮНЕСКО в список биосферных заповедников. Три часа на автомобиле, потом от 7 до 15 часов на лодке, верхом на муле, а затем — пешком. Но все эти усилия того стоят, ведь после утомительного путешествия вы оказываетесь среди девственного леса, где вряд ли можно встретить избушку лесничего или отставших от экскурсовода туристов.

«Когда почва под деревом истощается, оно начинает пускать длинные корни, которые пытаются найти новую, более плодородную почву, — рассказывает палеобиолог Петер Врсански из Словацкой академии наук в Братиславе, — обнаружив подходящее место, новые корни вонзаются в почву, а дерево медленно наклоняется в их сторону, постепенно выдёргивая свои старые корни из земли. Весь процесс переезда на новое, более солнечное и плодородное место может занимать до нескольких лет».

Петер и его команда провели в заповеднике Сумако несколько месяцев, изучая и тщательно документируя это чудо природы. Параллельно с изучением ходячих деревьев, исследователям удалось обнаружить в лесах Эквадора несколько 30-метровых водопадов, не нанесённых на карту, а также открыть два новых вида позвоночных (ящерицу и лягушку). Также им пришлось столкнуться со стаей разъярённых обезьян, которым не понравилось вторжение незнакомцев на их территорию. Они бросались в команду исследователей длинными увесистыми ветками и даже своими фекалиями, в попытке прогнать тех из своего дома.

В данный момент ситуация с этим заповедником складывается весьма печальная, так как местные власти выставили некоторую его часть на продажу в связи с аграрной реформой, проводимой в стране. Местные жители имеют право приобрести участок леса, а затем делать с ним всё, что им вздумается. На сегодняшний день более 200 гектаров заповедника уже было вырублено, а ходячие деревья не настолько быстры, чтобы спастись от бензопил и топоров. Петер Врсански ищет способ защитить биосферный заповедник, предлагая крупнейшим университетам мира выкупить эту землю, тем самым защитив её от уничтожения уникальных растений и животных. Пока, правда, удача ему так и не улыбнулась.

Посмотрите на ночное небо и увидите, что оно заполнено звездами. Но невооруженным глазом можно разглядеть лишь микроскопическую их долю. В одной только галактике насчитывают до 100 миллиардов звезд, а галактик во Вселенной еще больше. Астрономы полагают, что в мире порядка 10^24 звезд. Эти мощнейшие электростанции бывают самых разных цветов и размеров — и рядом со многими из них наше Солнце выглядит крошкой. Но какая звезда будет настоящим гигантом небес? Начать стоит с определения того, что мы понимаем под гигантом. Будет ли это звезда с самым большим радиусом, например, или с самой большой массой?

Галактические гиганты

Звезда с самым большим радиусом — это, наверное, UY Щита, переменный яркий сверхгигант в созвездии Щита. Расположенная в 9500 световых годах от Земли и состоящая из водорода, гелия и другие элементов потяжелее, почти что с составом нашего Солнца, эта звезда в радиусе обходит его в 1708 (плюс-минус 192) раз.

Окружность звезды составляет порядка 7,5 миллиарда километров. Вам придется лететь на самолете 950 лет, чтобы полностью ее облететь — и даже свету потребуется на это шесть часов и 55 минут. Если заменить наше Солнце этим, его поверхность будет находиться где-то между орбитами Юпитера и Сатурна. Конечно, Земли бы тогда не было.

Учитывая его огромный размер и возможную массу, в 20-40 раз превышающую солнечную (2-8×10³¹кг), UY Щита будет иметь плотность в 7×10⁻⁶ кг/м³. Другими словами, это в миллиарды раз меньше плотности воды.

По сути, если бы вы положили эту звезду в самую большую водяную баню во Вселенной, она теоретически будет плавать. Будучи в миллион раз менее плотной, чем атмосфера Земли при комнатной температуре, она также повисла бы в воздухе как воздушный шарик — если, конечно, найти для нее достаточно пространства.

Но если эти невероятные факты уже сумели вас удивить, мы еще даже не начинали. UY Щита, конечно, большая звезда, но далеко не тяжеловес. Король тяжеловесов — это звезда R136a1, расположенная в Большом Магеллановом Облаке в 165 000 световых годах.

Массивная атака

Эта звезда, сфера водорода, гелия и элементов потяжелее, ненамного больше Солнца, в 35 раз больше его в радиусе, но зато массивнее его в 265 раз — что примечательно, учитывая то, что за 1,5 миллиона лет своей жизни она уже потеряла 55 солнечных масс.

Тип звезд Вольфа — Райе далеко не стабилен. Они похожи на расплывчатую голубую сферу без четкой поверхности, выдувающую невероятно мощные звездные ветры. Такие ветры движутся со скоростью 2600 км/с — в 65 раз быстрее зонда «Юнона», самого быстрого искусственного объекта.

В результате звезда теряет массу со скоростью 3,21×10¹⁸ кг/с, эквивалентную земным потерям за 22 дня.

Такие космические рок-звезды быстро выгорают и быстро умирают. R136a1 излучает в девять миллионов раз больше энергии, чем наше Солнце, и показалось бы в 94 000 раз ярче Солнца для наших глаз, если бы заняла его место. По факту, это самая яркая из обнаруженных звезд.

Температура ее поверхности свыше 53 000 градусов по Цельсию (сравните это с температурой солнечной поверхности) и жить такая звезда будет не больше двух миллионов лет. Ее смерть ознаменует колоссальная вспышка сверхновой, которая даже черной дыры после себя не оставит.

Конечно, рядом с такими гигантами наше Солнце выглядит несущественно, но, опять же, оно тоже будет расти по мере старения. Примерно через семь с половиной миллиардов лет оно достигнет своего максимального размера и станет красным гигантом, расширившись настолько, что текущая орбита Земли будет находиться внутри светила.

И все же эти звезды мы нашли, изучив лишь малую толику Вселенной. Какие еще чудеса нас ждут?