2024 год обещает быть богатым на интересные научные открытия и изобретения, которые навсегда изменят наш мир. Каждый год ученые и инженеры работают над различными проектами, чтобы сделать нашу жизнь лучше. Sauap.org рассказывает о самых интересных научных открытиях 2023 года, которые сделают наш мир лучше.
В 2023 году на экраны вышел фильм «Оппенгеймер» – в какой-то степени история о том, какой вред могут нанести научные открытия. Пусть этот год был тревожным и тяжелым, но, несмотря ни на что, ученые приближали наше светлое будущее в лабораториях и космосе, на дне океанов и в больницах.
Управляемая термоядерная реакция
В декабре 2022 ученые из Ливерморской лаборатории (США) добились первого прироста энергии из термоядерного синтеза, этим летом смогли все повторить и даже увеличить количество выделяемой энергии. И вот буквально на прошлой неделе они повторили эксперимент в третий раз! Для этого они облучали гранулы водородной плазмы с помощью самого большого в мире лазера.
Эксперименты 2023 года, во-первых, гарантировали, что первый раз не был случайностью. Во-вторых, ученые научились доставать из плазмы больше энергии — значит, они идут правильным путем.
Управляемая термоядерная реакция — потенциально один из самых чистых и стабильных источников энергии, для которой не нужно много топлива. Такой реактор не производит парниковых газов или долгоживущих радиоактивных отходов. По сути, это воплощение идеи «солнце в каждый дом», ведь именно термоядерный синтез происходит в недрах звезд.
Индийский луноход достиг тёмной стороны Луны
Лунный аппарат «Чандраян-3» стал первой миссией, достигшей южного полюса Луны — неизученного региона, где, как считается, существуют залежи замёрзшей воды. Успех «Чандраян-3», запущенного в июле 2023 года, показал всему миру, что Индия не только является крупным игроком в космосе, но и может успешно запустить лунный корабль за 75 миллионов долларов. Стоимость не маленькая, но она гораздо меньше бюджетов большинства других стран на лунную миссию.
Июль 2023 года стал чрезвычайно насыщенным месяцем для космических событий. Он начался с запуска спутника «Евклид», предназначенного для беспрецедентно детального изучения тёмной материи и тёмной энергии. Всего две недели спустя Китай успешно запустил первую в мире ракету на метановом топливе (Zhuque-2), продемонстрировав потенциально более экологичный способ космических путешествий, опять же при значительно меньших затратах.
Через две недели после посадки «Чандраян-3» был отправлен спать в очень холодную лунную ночь, но так и не проснулся; однако он сделал то, ради чего был отправлен: обнаружил серу на поверхности Луны и показал, что лунный грунт является хорошим изолятором. С увеличением разнообразия, снижением стоимости и экологичностью ракет, кажется, что человечество может оказаться на пороге новой, более доступной эры освоения космоса.
Миниатюрный «жидкий терминатор»
25 января стало известно, что ученым из Китайского университета в Гонконге удалось создать металлического робота, способного переходить из жидкого состояния в твердое и наоборот. Разработанные китайскими инженерами роботы совсем крохотные – их длина не превышает нескольких миллиметров. Однако это не помешало воссоздать знаменитую сцену с прохождением сквозь решетку из культового боевика.
На самом деле разработку собираются использовать в первую очередь в медицине. Чэн Фэн Пань, один из создателей «жидкого робота», утверждает, что они с товарищами уже провели серию опытов и экспериментов, в ходе которых их творение сумело справиться с доставкой лекарства в модель желудка, а также удалением из тела человека постороннего предмета. Еще разработку можно использовать на производстве, к примеру, в качестве умного припоя и фиксатора различных деталей. Очень полезная вещь при сборке и ремонте электронных устройств и различных сложных механизмов.
Помимо изменения агрегатного состояния роботы «умеют» проводить электричество и притягивать другие металлы за счет создания магнитного поля.
Пробудившийся древний червь
Ученые смогли оживить червя-нематоду, который спал целых 46 000 лет. Это самый долгий период сна, о котором нам известно! Предыдущие сони, которых ученые разбудили, спали каких-то 39 лет.
Открытие позволит изучить долголетие и мир, существовавший 46 000 лет назад, когда нематода замерзла и заснула. Интересно, что этот червяк был найден в вечной мерзлоте в Сибири — то есть мы можем узнать больше о жизни в древности на этой территории.
Органы из 3D-принтера
Продолжают радовать своими разработками и сотрудники Массачусетского технологического института. 22 февраля они представили миру полностью функциональную модель человеческого сердца, напечатанную на 3D-принтере. Каждый из созданных образцов в точности копирует орган индивидуального пациента, что позволяет испытать имплантат и спланировать операцию еще до хирургического вмешательства.
Искусственные сердца, созданные в MIT, отличаются друг от друга по размеру, форме и массе. Они полностью повторяют не только внешний вид определенного «оригинального» сердца человека, но и имитируют его функциональность, даже мельчайшие нарушения и отклонения от нормы, возникшие в результате различных заболеваний или врожденных пороков.
Для печати используются гибкие полимеры и стереолитографический 3D-принтер. Сначала на основе томографических снимков разрабатывается трехмерная модель органа, а уже потом, после детального тестирования, создается физическая копия сердца. Модели не нужны какие-либо приводы – за работу мышц отвечает специальная пневматическая система, которая надевается на искусственную копию.
Инженеры из Массачусетса уверены, что уже в ближайшем будущем их разработка спасет тысячи жизней.
Фотографии и открытия телескопа Джеймса Уэбба
В декабре 2021 года в космос запустили самый большой телескоп в мире. Он разместился в точке Лагранжа L2 и уже спустя несколько месяцев после калибровки сделал несколько важных открытий о природе Вселенной и солнечной системе. В 2022 журнал Science присудил ему звание «научного прорыва года».
В 2023 году телескоп Джеймса Уэбба покорял сердца ученых новыми данными и фотографиями. Например, мы наконец узнали, как на самом деле выглядит Уран, понаблюдали гравитационную линзу и увидели последние стадии жизни звезды в Туманности Кольцо.
Кроме этого, он помог изучить экзопланету K2-18B, на которой, кажется, есть жизнь. Мы нашли признаки химических реакций, похожих на бактериальные и свидетельствующих о наличии там воды. Фантастика!
Полная расшифровка Y-хромосомы человека
23 августа в издании Nature была опубликована статья о том, что ученым впервые удалось полностью расшифровать структуру Y-хромосомы. Подобные исследования проводились сразу несколькими группами ученых из разных стран. По словам Моники Чеховой, сотрудницы университета Калифорнии в Санта-Крус (UCSC) еще несколько лет назад нерасшифрованной оставалась почти половина человеческой Y-хромосомы и не было никаких прогнозов, когда оставшиеся сложноустроенные и труднодоступные сегменты удастся «считать».
Успеха удалось добиться благодаря совершенствованию технологий и новым алгоритмам обработки данных. Как итог, Y-хромосомы эталонного человека была полностью расшифрована летом этого года. Более того, удалось создать ее высокоточную виртуальную копию и выявить сорок один неизвестный ген.
Такое открытие позволит детально разобраться в устройстве хромосомы и сделать существенный шаг вперед к лечению многих болезней.
Новая экосистема под морским дном
Ученые обнаружили целый новый мир под океаном, что дает новые возможности для изучения и понимания жизни на нашей планете. Экосистему открыли благодаря глубоководному роботу. Под гидротермальными источниками на дне Тихого океана были обнаружены черви, улитки и хемосинтетические бактерии.
Это открытие имеет важное значение для сохранения и защиты морских ресурсов и биологического разнообразия. И вдохновляет на мечты о том, как мало мы еще знаем о нашей планете. Подробнее мы рассказывали о нем здесь.
Несколько новых важных лекарств
FDA (Управление по контролю за лекарствами и продуктами США) одобрило новое лекарство от болезни Альцгеймера. Препарат позволяет приостановить потерю когнитивных функций на 27%, но имеет и побочный эффект в виде отека мозга. Болезнь Альцгеймера находится на втором месте среди причин смерти в развитых странах, поэтому на поиски лекарств выделяется большое количество ресурсов. Новый препарат дает надежду на более эффективное лечение этого нейродегенеративного заболевания.
CRISPR для снижения уровня холестерина
Холестерин – важный элемент нашего организма, но только в определенных количествах. Повышенный уровень холестерина может привести к атеросклерозу, инфаркту, инсульту и другим сердечно-сосудистые заболевания.
Недавно исследователи начали исследовать возможность использования генной терапии с использованием технологии CRISPR для снижения уровня холестерина. CRISPR (кластеризованные регулярно интервалы коротких повторений) — это технология, которая позволяет изменять гены в клетках, включая удаление или замену. Научные исследования показали, что изменение гена PCSK9, может снизить его уровень в крови.
С помощью технологии CRISPR, исследователи могут вмешаться в гены, которые кодируют белок PCSK9, чтобы снизить его уровень в организме. Это может быть сделано путем рибонуклеопротеина (RNP), который содержит RNA-молекулу, специально разработанную для молекулярной адресации конкретного гена. Этот RNP доставляется в клетку, где он может точечно изменять гены, связанные с обработкой холестерина.
Хотя эта технология еще в стадии исследований, она имеет потенциал для использования в лечении заболеваний, связанных с высоким уровнем холестерина в крови.
Крик растений
Ученые обнаружили, что растения могут издавать звуки, когда им плохо: если им не хватает влаги или наоборот — ее слишком много и растение начинает гнить. Крик раздается в ультразвуковом диапазоне, поэтому мы его не слышим, но специальные приборы могут. И животные тоже. Возможно, цветы говорят и с насекомыми — представьте только, что они обсуждают!
Это открытие не просто дает нам больше понимания о мире растений и способах передачи информации в нем. Еще это повлияет на работу аграриев, которые смогут иначе взглянуть на диагностику состояния возделываемых ими культур.
Нейросети для генерации изображений
Нейросети – это компьютерные системы, которые имитируют работу мозга человека, а именно – способность к обучению и анализу информации. Одной из областей применения нейросетей является генерация изображений. Эта технология может использоваться в искусстве, дизайне, рекламе и техническом проектировании.
Одной из самых известных нейросетей для генерации изображений является генеративно-состязательная сеть (GAN). Она состоит из двух частей: генератора и дискриминатора. Генератор генерирует изображения на основе обучающих данных, а дискриминатор определяет, насколько эти изображения похожи на реальные. Генератор и дискриминатор обучаются взаимодействовать друг с другом, пока генератор не станет генерировать изображения, которые могут обмануть дискриминатор и приняться за реальные.
Главное преимущество GAN – способность генерировать изображения с высокой степенью реалистичности и многогранностью. Например, нейросеть может создавать изображения пейзажей, лиц, предметов и других объектов на основе уже существующих данных. Это дает возможность использовать ее для создания виртуальных миров, игр, для дизайна и технического проектирования.
Универсальная вакцина от гриппа
Грипп — распространенный и достаточно опасный вирус, от которого ежегодно умирает 250–650 тысяч человек во всем мире. Он быстро мутирует, из-за чего вакцину приходится обновлять каждый год. Поэтому ученые по всему миру озадачены поиском рецепта универсальной, то есть многолетней прививки от гриппа. В 2023 году появились первые серьезные причины сказать, что такое возможно.
Сразу несколько препаратов сейчас проходят первые испытания в США. Прививка от Национального института здравоохранения находится на второй фазе исследований, в ходе которой проверяется, безопасно ли лекарство для человека. Еще одна разработка Moderna на основе технологии мРНК (на ней же сделали первые вакцины от ковида) также проходят испытания.
В наш топ-10 научных открытий 2023 года попали достижения человечества из самых разных областей. Было непросто выбрать такое ограниченное количество «кандидатов», ведь за неполные двенадцать месяцев были опубликованы тысячи достойных внимания исследований, и вообще произошло много интересного.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
Без активной гиперссылки на материал Sauap.org копирование запрещено!
Ссылки: https://lifehacker.ru/nauchnye-otkrytiya-2023/, https://dzen.ru/a/ZW8kL2I3SHyBMy3w, https://habr.com/ru/articles/783130/, https://scienceandtech.ru/articles/nauchnye-otkrytija-2023-goda/
