10 ближайших открытий, изменят жизнь на планете Земля

Человечество стоит на пороге важных событий.

В скором времени ученые прогнозируют кардинальный прорыв сразу в нескольких сферах науки. Результаты исследований, которые сегодня ведутся в области медицины, технологий и освоения космоса, коренным образом изменят жизнь планеты Земля, пишет nv.ua.

Второе десятилетие XXI века оказалось весьма плодотворным. Мы постигли бозон Хиггса, научились редактировать гены человека, открыли гравитационные волны и экзопланеты, похожие на Землю, а также впервые осуществили квантовую телепортацию.

Все это превосходит самые смелые ожидания фантастов второй половины прошлого века. Однако некоторые их предсказания до сих пор не сбылись. И речь даже не о бессмертии, путешествиях во времени или бесплатной энергии. Человечество пока бессильно перед проблемами климата. Все еще не повержены самые опасные болезни. Не созданы средства защиты от опасных эпидемий. Средняя продолжительность жизни не выросла на десятилетия. У нас все еще нет базы на Луне, и мы мало знаем о важнейших загадках Солнечной системы. Мы ни на шаг не приблизились к пониманию того, одни ли мы во Вселенной. Мы все еще не понимаем природу собственного сознания и не способны создать полноценный искусственный интеллект.

Сможем ли мы осуществить все это в третьем десятилетии XXI века? Чтобы выяснить это, НВ проанализировал прогнозы ведущих научных изданий мира, выступления и публикации авторитетных ученых и обратился к собственным экспертам. Картина, которая вырисовывается перед нами, одновременно оптимистичная и немного пугающая.

Франк Вил­чек
Фото: Журнал НВ

Фантастическое здоровье

Сегодня никто уже не обещает решить проблему старения организма за считаные годы, а фотографии знаменитого футуролога Обри де Грея, обещающего «бессмертие уже в этом поколении», перестали помещать на обложки журналов.

Медики стали гораздо осторожнее в своих прогнозах. Теперь речь идет не о чудесах, а о последовательной эволюции. Хотя это не значит, что прогресса не предвидится. Наоборот, медицина — одно из самых многообещающих направлений.

Начать можно хотя бы с универсального лекарства от гриппа. Того самого, о котором постоянно шутят на всех медицинских конференциях мира. «Стало дежурной остротой говорить о том, что до создания универсальной вакцины от гриппа осталось 10 лет», — поясняет Амеш Адалья, инфекционист из Центра Джона Хопкинса в Балтиморе (штат Массачусетс), подчеркивая, что так говорят уже много десятилетий.

Однако, по словам Адальи, именно сейчас эта шутка как никогда близка к тому, чтобы перестать быть шуткой. В 2019 году в США стартовали клинические испытания на людях универсальной вакцины от гриппа. Они проводятся Национальным институтом инфекционных заболеваний США. Речь идет об одной инъекции, которая на всю жизнь защищает человека от гриппа. Дальнейшие прививки становятся попросту не нужны.

Такая вакцина стала возможной благодаря исследованиям, которые показали, что, несмотря на наличие разновидностей гриппа и его постоянную эволюцию, некоторые части вируса с течением времени остаются неизменными. В частности, гемагглютинин — поверхностный белок, который отвечает за способность клетки вируса гриппа присоединяться к клетке-хозяину в человеческом организме. Вакцина направлена именно на эту константу.

Другая аналогичная вакцина, созданная израильской компанией BiondVax, находится уже в третьей фазе клинических испытаний. Третья фаза (в отличие от первой и второй с их скромными лабораторными испытаниями) подразумевает испытания на тысячах пациентов различного возраста. В данном случае речь идет о 12 тыс. пациентов, констатируют исследователи. И обещают объявить о результатах испытаний в конце 2020 года.

Эта вакцина уже не за горами и затронет буквально каждого жителя цивилизованного мира, а вот ряд других медицинских прорывов, о которых говорят эксперты, пока выглядят фантастикой, хотя и достаточно реальной.

Например, исследования микробиома, говорит Дмитрий Шимкив, глава совета директоров Darnitsa Group. По его словам, микробиом, экосистему микроскопических существ, которые обитают внутри нас, можно сравнить с микробиомом океана или даже планеты Земля.

От комбинации ДНК человека и ДНК организмов, живущих внутри человека, зависит наше здоровье и даже ментальное состояние. Изучив микробиом человека, можно прогнозировать болезни и, соответственно, предотвращать их или начинать своевременное лечение, констатирует Шимкив.

Большим шагом, по его словам, станут и дальнейшие исследования человеческой ДНК. И дело не только в том, что они уже сегодня позволяют разрабатывать персонализированные лекарства, а также говорить о создании препаратов для специфических генных профайлов людей. По словам Шимкива, понимание ДНК стимулирует развитие превентивной медицины. Например, уже сейчас существуют системы искусственного интеллекта, способные диагностировать у человека диабет на этапе, когда заболевание уже есть, а симптомов еще нет.

Очень многообещающе выглядит (хоть и со множеством подводных камней) технология редактирования ДНК, которая уже проходит испытания, отмечает американский медицинский обозреватель Мелисса Маламут. Теоретически эта технология, известная как Crispr, позволит исправлять «ошибки» в ДНК, защищая людей от наследственных заболеваний и прививая устойчивость к малярии или ВИЧ.

Среди других потенциальных революций в медицине Дмитрий Шимкив отмечает также 3D-печать (она уже сегодня позволяет изготавливать человеческую кожу и некоторые органы для трансплантации) и кибермодификацию организма. В будущем это открывает невиданные перспективы: люди смогут совершенствовать свое зрение, органы чувств и многие другие параметры. Теоретически термодатчики могут избавить от необходимости в отоплении помещений, а функция ночного видения — от необходимости освещать улицы по ночам.

Роботы наступают

Искусственный интеллект (ИИ) был одной из главных технологических историй 2010‑х, говорит американский обозреватель Бернард Марр. И, по‑видимому, в следующем десятилетии шумихи вокруг него будет еще больше.

Мы все еще далеки от реального ИИ, который был бы самодостаточным в своих суждениях, однако уже вполне спокойно воспринимаем голосовых ассистентов, которые ведут за нас дела, автономные автомобили и даже роботов-докто¬ров, точнее людей диагностирующих опасные заболевания.

По мнению Марра, в ближайшие годы сильно вырастет роль ИИ в финансовом секторе. Здесь будут все более заметны процессы автоматизации, причем обучаемые нейросети станут не только генерировать отчеты и документацию, но и делать финансовые прогнозы и, вообще, все больше замещать человеческую рабочую силу.

Марр убежден, что в ближайшие годы возрастет количество гаджетов, использующих ИИ. С наступлением эпохи дополненной реальности и интернета вещей роль ИИ станет еще более заметной.

Ну и, конечно, ИИ изменит наше представление о киноискусстве. Нет, пока рано говорить о том, что нейросети станут снимать кино лучше, чем Кристофер Нолан или Джеймс Кэмерон. Но в минувшем году на экраны вышел Ирландец Мартина Скорсезе, в котором зритель увидел сильно омолодившихся Аль Пачино и Роберта Де Ниро. Омоложением престарелых легенд Голливуда занимались не гримеры, а ИИ, работавший с уже отснятым материалом.

Если отрешиться от поумневших машин, то громких прорывов в ближайшие годы стоит ждать в области квантовых компьютеров. Google и IBM вкладывают сотни миллионов долларов в эту сферу. В последние годы были достигнуты впечатляющие результаты. Компьютер, каждая ячейка (здесь они называются кубитами) которого способна быть не только единицей или нулем, но иметь два значения одновременно (подобно коту Шредингера, который и жив, и мертв), может обладать вычислительной мощью, многократно превосходящей возможности традиционных компьютеров.

Такая мощь сыграет свою роль в индустрии big data, финансового анализа, статистики, астрофизики, генетики, шифрования и безопасности и, конечно же, изменит индустрию компьютерных игр.

То, что происходит сегодня, вполне сопоставимо с запуском в 1944 году первого электронного компьютера, с помощью которого британцы пытались расшифровать немецкие радиограммы, убежден Дарио Джил, глава исследовательского отдела компании IBM.

Он признает, что квантовый компьютер IBM всего с 20 кубитами, продемонстрированный в январе текущего года на выставке CES в Лас-Вегасе, пока далек от решения мировых проблем, но это лишь заря новой эпохи.

Дмитрий Шимкив
Фото: КОД БЕССМЕРТИЯ

Это космос

Э то было непростое десятилетие с точки зрения освоения космоса. С одной стороны, мы все еще не вернулись на Луну, не продвинулись в освоении космоса — люди продолжают копошиться на орбитальной станции МКС. И наши фундаментальные познания о Вселенной изменились не так сильно, как нам бы того хотелось.

С другой стороны, за это время произошел технологический рывок компании SpaceX, освоившей ракеты многоразового использования, что значительно удешевляет полеты в космос. Зонды, посланные в разные уголки Солнечной системы, принесли массу интересной информации о загадках других планет и их спутников. А телескопы всех мастей зафиксировали более 4 тыс. экзопланет — так называют планеты около других звезд во Вселенной.

Следующее десятилетие обещает новые прорывы. И дело тут не в неуемном энтузиазме Илона Маска, который обещает человечеству Луну и Марс, — далеко не все мечты этого человека сбываются.

Человечество обратило свой взор в космос всерьез и надолго. В космическую отрасль направлены масштабные инвестиции.

По мнению Сары Сигер, астронома из Массачусетского института технологий, важнейшим событием станет введение в строй нового орбитального телескопа Джеймс Уэбб, который заменит уже ставший легендарным Хаббл.

Новый телескоп во всем превосходит старичка Хаббла, в частности, по словам Сигер, важно, что он даст возможность увидеть далекие солнечные системы в инфра¬красном диапазоне. Это позволит открыть планеты, расположенные вдали от своих звезд.

Также новый телескоп сможет фиксировать водяные пары вокруг далеких экзопланет, что является важным признаком наличия на них океанов в жидком состоянии, а это одно из ключевых условий для возникновения жизни, подчеркивает Сигер.

Среди других важнейших открытий, которые могут произойти в обозримом будущем, фигурирует и еще один водный вопрос. В минувшем году NASA утвердило миссию к Европе, спутнику Юпитера.

Согласно наблюдениям с зондов в последнем десятилетии можно с высокой степенью уверенности говорить о том, что фантаст Артур Кларк был прав: подо льдами на поверхности Европы скрывается огромный океан в жидком состоянии. Его глубина может достигать десятков километров, а воды в нем содержится больше, чем во всех земных океанах, вместе взятых.

Чудовищная гравитация Юпитера не дает теплому ядру Европы застыть, а следовательно, в глубине этот колоссальный океан должен быть довольно теплым. И лишь ближе к поверхности (то есть к холодному космосу) его сковывают льды.

Нет, речь пока не идет о цивилизации умных рыб, но миссия NASA со спектрометрами и радарами, отправка которой назначена на 2023−2025 годы, может подтвердить гипотезу о существовании теплого океана подо льдами и дать представление о царящих в нем условиях. По мнению некоторых ученых, даже если жизнь на Европе существует лишь в виде примитивных микроорганизмов на дне океана, это в корне изменит представление о жизни во Вселенной. Мы будем совершенно точно знать, что жизнь может зарождаться где‑то за пределами Земли.

От кота Шредингера до бозона Хиггса

В уходящем десятилетии теоретическая физика постоянно была в центре внимания. Даже далекий от науки обыватель теперь знает о коте Шредингера и различных парадоксах квантовой механики, а также что‑то слышал о конфликте между нею и классической физикой.

А еще есть недавно открытые гравитационные волны и пресловутая темная энергия вкупе с темной материей. И бозон Хиггса, открытие которого многие называют важнейшим событием в физике 2010‑х. Ведь именно бозон Хиггса, так называемая частица Бога, наделяющая остальные частицы массой, был ключевым элементом Стандартной модели, которая является доминирующей теорией в современной физике элементарных частиц.

Но выше гор могут быть только горы. И не успел научный мир по‑настоящему отпраздновать открытие «частицы Бога», как на горизонте замаячила новая цель.

По мнению Франка Вилчека, нобелевского лауреата по физике, профессора Массачусетского технологического института, в следующем десятилетии нам вполне под силу обнаружить аксион. Эта пока еще гипотетическая (как и бозон Хиггса в свое время) частица может стать решением одной из главных загадок современной физики. Почему законы физики действуют одинаково для частиц материи и антиматерии, хотя их взаимные координаты противоположны?

Также аксион является главным «подозреваемым» на роль частицы темной материи — той самой таинственной субстанции, которая не дает галактикам разлетаться, а Вселенной — распасться на части.

В строй уже введены два масштабных инструмента для поиска аксиона — лаборатория ADMX в Вашингтонском университете (США) и телескоп в швейцарском центре CERN. Их применение потребовало довольно значительных бюджетов. И, возможно, они скоро окупятся.

По мнению Вилчека, который в далеком 1978 году первым выдвинул гипотезу о существовании аксионов, мистическая частица может быть найдена уже в ближайшие 5−10 лет.

Очевидные — невероятные

10 крупных научных открытий и технологических прорывов, на пороге которых стоит человечество.

Экзопланеты, похожие на Землю

Желание найти родную сестру нашей матушки Земли овладело многими астрономами с момента открытия первой экзопланеты. И хотя на текущий момент было обнаружено уже немало планет, которые (чисто гипотетически) могут быть пригодны для жизни, «второй Земли» мы пока так и не нашли. Таковой могла бы считаться планета сходных с Землей размеров. Каменистая, но с океанами в жидком состоянии и атмосферой, похожей на земную. Несмотря на то что существующий уровень космических технологий не позволяет нам добраться даже до самой близкой к нам звезды, сам факт открытия такой планеты значил бы многое. Это повышало бы шансы на то, что мы не одни во Вселенной. И давало бы надежду на то, что по мере развития технологий нам будет куда улететь с Земли.

Искусственный интеллект

Прорыв в области искусственного интеллекта нужен вовсе не затем, чтобы создать Скайнет или Мат¬рицу. Беспилотные автомобили — самый простой пример массового применения этой технологии. Другой пример — медицинские роботы, способные ставить диагнозы с большей точностью, чем врачи-люди.

Квантовые компьютеры

Прорывы в области квантовых компьютеров помогут совершить революцию сразу в нескольких сферах жизни. Например, человечеству не хватает вычислительных мощностей в астрофизике для обработки данных о движении звезд и устройстве Вселенной. Но гораздо более значимыми могут стать прорывы в генетике, ведь сегодня для многих исследований ДНК узким местом является именно мощность вычислительных систем, которые обрабатывают генетические данные.

Лекарство от гриппа

Испытания первой универсальной вакцины от гриппа уже начались в США и Израиле. В них принимают участие десятки тысяч человек. Теоретически эта вакцина позволит делать один-единственный укол человеку еще в детстве, и в дальнейшем он уже никогда не заболеет гриппом. Возможно, человечеству удастся победить одно из самых распространенных в мире заболеваний.

Кибермодификация организма

Первые люди с модифицированными организмами уже ходят по Земле. В ближайшие годы технологии киборгизации позволят возвращать людям зрение и слух, утраченные конечности и органы и даже, если верить Илону Маску, сравняться по вычислительным возможностям с машинами.

Генная терапия

Исследования в области ДНК позволят создавать медицинские препараты, рассчитанные на конкретного пациента, с учетом особенностей его организма и генома. Это может стать настолько масштабной революцией в медицине, что рядом с ней померкнут появление антибиотиков и создание антидепрессантов.

3D-печать

Эта технология способна совершить настоящую промышленную революцию (потребители смогут сами производить необходимые товары у себя дома) и не менее масштабную революцию в медицине. Благодаря 3D-печати медики смогут создавать искусственные органы прямо на месте будущей операции. Например, опыт создания человеческой кожи для трансплантации уже есть.

Фото: Jason Blackeye/Unsplash

Электрическая эра

Электромобили и прочий транспорт без двигателей внутреннего сгорания должны в ближайшие годы совершить неимоверный рывок. Человечеству больше некуда отступать — климатические изменения стали слишком пугающими. Радикальное снижение выбросов парниковых газов невозможно без изменения транспортной инфраструктуры. Научные прорывы, которые необходимы для совершения электрической революции, — это в первую очередь увеличение емкости аккумуляторов без увеличения их веса, а также увеличение скорости их зарядки. И, по мнению многих экспертов, эти прорывы могут случиться уже в ближайшие годы.

Аксион

Этой пока еще гипотетической частице пророчат большое будущее. Она может оказаться ключом к пониманию природы темной материи, а следовательно, и к разгадке важнейших тайн Вселенной. Более того, сам аксион, возможно, представляет собой не конкретную частицу, а целую группу частиц, что откроет перед современной физикой новые горизонты.

Жизнь на Европе

Если у NASA все пройдет гладко, то в следующем десятилетии будет отправлена исследовательская миссия к Европе, спутнику Юпитера. Ее задачей станет проверка гипотезы о существовании под ледяной поверхностью спутника теплого океана. В нем могут быть условия для зарождения жизни. И неважно, если окажется, что это лишь примитивные микроорганизмы. Осознание факта, что жизнь может зарождаться где‑то еще, а не только на Земле, будет иметь колоссальное значение для понимания места человека во Вселенной.