От 3D-микросхем до 5G-смартфонов. 12 новейших технологий 2019 года
Авиация: в США обещают сверхзвуковой Baby Boom
Экспериментальная модель XB-1, также известная как Baby Boom, внешне напоминает истребитель. Длинный и узкий фюзеляж длиной 18 м, уменьшенный размах крыла, два сиденья с тандемным расположением кресел и три двигателя - сходство сразу бросается в глаза. Летчик-испытатель стартапа Boom Билл Шумейкер со сравнением согласен: "В обращении он точно, как истребитель. Нам даже придется немного урезать возможности самолета, чтобы пассажирам было комфортно".
Испытания XB-1 пройдут уже в 2019 г. Но полетать на нем доведется только профессиональным летчикам. XB-1 - это прототип, а на рынок американская компания планирует выйти с пассажирским лайнером на 55 мест, который долетит из Токио в Сан-Франциско всего за 5,5 часа вместо 11, из Нью-Йорка в Лондон - всего за три часа. Судно сможет подняться на высоту 18 км и развить скорость в 2,2 раза выше скорости звука. На его разработку уйдут $6 млрд и долгие месяцы переговоров с регуляторами. Несмотря на сложности, в проект уже готовы вложиться крупные авиакомпании.
Автомобили: электромотор "добьет" дизель
В 2018 г. производители бензиновых автомобилей начали массово анонсировать электрические модели. Один только Volkswagen собрался к 2023 г. выпустить 50 млн электрокаров и инвестировать в их производство 44 млрд евро. Крупные страны одна за другой назначают даты запрета автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. По оценке Wired, 2019-й будет переломным: электромотор окончательно "убьет" дизель и станет новым стандартом индустрии.
Быстрее других сегментов начнут переходить на электротягу мощные внедорожники - самые могучие и до сих пор самые вредные для экологии легковые автомобили. Развитие аккумуляторных технологий упростит эту задачу. Особенно быстро тренд коснется дизельных моделей. Уже в 2018-м производители дизельных внедорожников начали испытывать серьезные трудности с их сбытом. Например, Land Rover пришлось даже останавливать заводы из-за низкого спроса на дизельных "монстров". Ожидается, что в 2019-м крупнейшие игроки автопрома вообще откажутся от разработки новых дизельных внедорожников.
Астронавтика: космос становится частным бизнесом
Американский банковский холдинг Morgan Stanley советует своим клиентам обратить внимание на космос и подумать об инвестициях в него. По мнению аналитиков банка, в 2019 г. произойдет ряд важных для космической экономики событий. В лидеры Morgan Stanley записывает SpaceX и Blue Origin.
В июне 2019 г. SpaceX осуществит первую в истории доставку на орбиту астронавтов силами частной компании. Пилотируемые миссии окончательно сделают компанию Илона Маска крупнейшим игроком на космическом рынке. Ожидаемые успехи SpaceX аналитики связывают с достижениями 2018 г. В частности, это запуск Falcon Heavy и тесты будущей сети спутников. Масштабная спутниковая сеть сможет в разы увеличить стоимость SpaceX. Проблема для инвесторов в том, что о вложениях придется договариваться лично с Маском. SpaceX - непубличная компания, как и Blue Origin. Компания Джеффа Безоса уже получила крупный контракт на свои двигатели. Параллельно она строит многоразовые ракеты. Корабль New Shepard в обозримом будущем тоже должен отправиться в космос с людьми на борту.
Астрономия: минироботы составят 3D-карту Вселенной
Астрономический инструмент DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), разработанный учеными и инженерами Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (США), является чрезвычайно сложной машиной, в конструкции которой использованы 5 тыс. крошечных роботов, управляющих направлением "взгляда" оптоволоконного объектива. Каждый из этих объективов предназначен для изучения одной отдельной галактики, так что DESI будет способен наблюдать одновременно за пятью тысячами галактик, затрачивая на один цикл наблюдений 20 мин. времени. В 2019 г. DESI будет установлен на телескопе Mayall Национальной обсерватории Китт-Пик.
Основной научной задачей, которая будет решаться при помощи DESI, станет измерение эффекта влияния темной энергии на процесс расширения Вселенной. Для этого при помощи инструмента будут собраны спектральные данные десятков миллионов квазаров и галактик. И на основе этих данных будет составлена подробнейшая трехмерная карта, охватывающая окружающую нас Вселенную на глубину 11 млрд световых лет.
Медицина: иммунотерапия рака найдет новые применения
Как известно, Нобелевская премия по медицине в 2018 г. присуждена за новый метод лечения рака - иммунотерапию. Исследования лауреатов Тасуку Хондзе и Джеймса Эллисона привели к появлению нового класса противораковых препаратов, которые уже успешно применяются против меланомы, рака легких, почек и некоторых других типов рака. Но еще больше лекарств проходят сейчас клинические испытания.
Уже в 2019 г. может подтвердиться эффективность иммунотерапии против рака молочной железы. Клинические испытания комплексного метода, названного IMpassion130, сейчас проходят решающую, третью фазу, которая длится с 2015 г. в Кливлендской клинике (США) и охватывает 900 пациенток. "Рак молочной железы традиционно не считался связанным с иммунной системой, - говорит руководительница исследований доктор Меган Круз. - Исследователям ранее не хватало технологии для наблюдения и понимания роли иммунной системы в раке молочной железы, но ситуация изменилась. Теперь мы видим, что чем больше иммунных клеток в образце, тем лучше прогноз для пациентки".
Микроэлектроника: закон Мура спасут 3D-чипы
Основатель Intel Гордон Мур сформулировал закон, по которому микроэлектроника развивалась десятки лет: благодаря новым технологиям количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые два года. Однако в последнее время на пути закона встали физические ограничения. В 2007 г. сам Мур предсказал, что скоро закон перестанет работать из-за атомарной природы вещества.
Процессоры уже делают с применением 7-нм техпроцесса (нм - это нанометр, миллиардная часть метра), и дальнейшие уменьшения крайне затруднительны. У Intel были проблемы даже с внедрением 10-нм техпроцесса.
Возможный выход - проектировка и печать микросхем не на плоскости, а в 3D (трехмерном пространстве). Intel утверждает, что у нее уже готова технология для создания полноценных 3D-микросхем со всеми необходимыми элементами - Foveros.
Наиболее важные ее преимущества - компактность и бережное отношение к аккумуляторам. Компания обещает представить первый 3D-чип уже во второй половине 2019 г. и уверяет, что такие чипы продлят действие закона Мура.
Противовоздушный фрегат и корабль без экипажа
Во Франции завершили изготовление корпуса головного фрегата типа FREDA (Frégates de défense aériennes, т. е. фрегаты противовоздушной обороны). Фрегат Alsace ("Эльзас") должен быть спущен на воду уже в первой половине 2019 г. Сейчас ведется его достройка силами французской судостроительной компании Naval Group на верфи в Лорьяне в западной части Франции. Вторым и последним кораблем этого типа станет Lorraine ("Лотарингия").
На каждом из фрегатов типа FREDA разместят до 32 ракет Aster, представляющих собой автономно управляемые, оборудованные активной радиолокационной головкой самонаведения изделия, позволяющие справиться с насыщенной атакой. Также фрегат типа FREDA получит усовершенствованную радиолокационную станцию.
Тем временем для американских ВМС в 2019 г. будет создаваться беспилотный военный корабль среднего класса. Тендер на его разработку был объявлен в октябре 2018 г. Запас хода должен составлять 4500 морских миль, или 8300 км, автономность плавания - от 60 до 90 суток. Силовая установка корабля будет работать на дизельном топливе стандарта NATO F-76, чтобы он смог заправляться на военно-морских базах любых европейских союзников США. Одно из основных требований Пентагона - обеспечение максимальной автономности беспилотного аппарата. Удаленно управлять им на протяжении всего маршрута должен один оператор, но предусматривается возможность временного размещения на борту небольшой группы военных - до четырех боевых пловцов или морских пехотинцев, которые при необходимости получат доступ ко всему оборудованию.
Корабль должен уметь самостоятельно обходить препятствия и не вставать на пути у других судов, избегать отмелей и учитывать прогноз погоды по маршруту, обязан оставаться на плаву при пятибалльном волнении моря и уверенно передвигаться при трехбалльном, а кроме того, должен быть защищен от захвата абордажной группой вероятного противника. О том, как и против кого он будет использоваться, можно только догадываться.
Робототехника: кошки категорически против
Основатель Boston Dynamics Марк Рэйберт уверяет, что робот-собака SpotMini уже на стадии "предварительного производства" и компания начнет продавать его в 2019 г. "Мы изготовили десять конструкций, которые близки к варианту для производства. Разработка шла секретно, но с помощью других компаний", - рассказал он. Точную цену SpotMini он не назвал, но заявил, что последняя версия робота обойдется в 10 раз дешевле, чем предыдущая.
Согласно характеристике на сайте SpotMini - это самый тихий робот, который производила компания. Он весит 25-30 кг и может проработать около 90 мин. без зарядки, в зависимости от нагрузки. Компания опубликовала видео, где SpotMini передвигается по дому, преодолевает препятствия и даже помогает в хозяйстве. К примеру, он может собирать разбросанный по дому мусор.
Конечно, кошкам такие сожители по дому не подойдут. Правда, среди моделей Boston Dynamics есть и WildCat - "Дикая Кошка". Весит она 154 кг, а бегает со скоростью 32 км/ч.
Связь: приходит пора 5G
Консалтинговая фирма Deloitte называет одним из главных ожидаемых событий 2019 г. появление широкодоступных сетей связи нового поколения. В 2018-м 72 оператора сотовой связи тестировали 5G. К концу 2019-го 25 из них предоставят доступ к 5G-связи, в основном в больших городах. Два десятка производителей смартфонов выпустят 5G-устройства, и к концу 2019 г. будет продан миллион таких телефонов и около миллиона модемов. В частности, южнокорейские технологические компании Samsung и LG порадуют публику 5G-смартфонами на Mobile World Congress 2019, который пройдет в конце февраля в Барселоне.
Шведский производитель телекоммуникационного оборудования Ericsson прогнозирует, что уже к 2024 г. количество пользователей 5G в мире достигнет 1,5 млрд. Первыми 5G внедрят в Азии и Северной Америке. Затем начнет подключаться Европа. Новый стандарт связи станет мощным стимулом для развития IT-отрасли. 5G сделает возможным создание настоящего беспилотного автомобиля и ненужной дорогую начинку смартфонов, позволяя подключаться к дата-центрам и быстро получать результат.
Смартфоны: Huawei и Sony взорвут рынок
По сведениям Bloomberg, китайская компания Huawei Technologies в начале 2019 г. выпустит в продажу первый смартфон с 3D-камерой. Смартфон, названный Princeton, оснащен датчиками глубины японской компании Sony, которые с необходимой точностью определят расстояние до предмета или человека. Технология позволит не только делать 3D-снимки, но и создавать трехмерные модели объектов и затем интегрировать их в приложения с дополненной реальностью.
Huawei надеется, что суперкамера поможет потеснить Apple и других конкурентов. "Подобной технологии прежде еще не было, и в долгосрочной перспективе она способна изменить наше восприятие окружающего мира", - отмечает аналитик Fuji Chimera Research Institute Юсуке Тойода. Одним только Princeton китайская компания не ограничится. Предполагается, что Huawei оснастит 3D-камерами другие модели смартфонов, которые выйдут во второй половине 2019 г.
Princeton - важное устройство и для Sony. Если камера оправдает ожидания, а датчики станут новым стандартом отрасли, японская компания заработает миллиарды.
Строительство: индусы напечатают себе жилья
Отсутствие доступного жилья - одна из тотальных проблем Индии. Решить ее поможет технология 3D-печати домов. Как утверждает компания Tvasta, первые такие строения появятся уже в 2019 г. Стартап планирует печатать составные части домика площадью 30 кв. м примерно за три дня, а собирать его "под крышу" в течение недели. Основной строительный материал - специально разработанный бетон, который не застревает в 3D-принтере, но при этом быстро застывает и держит форму. В будущем стартап собирается печатать дома с помощью натуральных материалов вроде стабилизированного грунта.
Свое решение, которое поможет жителям развивающихся стран обзавестись собственным жильем, представила итальянская компания WASP. Себестоимость напечатанного ею на 3D-принтере дома всего 900 евро, а при строительстве используются только материалы, добытые на месте. Стены состоят из измельченной почвы, рисовой соломы и шелухи, а также гидравлической извести. На возведение домика площадью 30 кв. м при толщине стен 40 см уходит 10 дней.
Физика: японцы начнут охоту на новые частицы
В середине марта 2019 г. на японском электрон-позитронном коллайдере SuperKEKB, запущенном в апреле 2018 г., начнется эксперимент Belle II, нацеленный на поиск "новой физики", лежащей за рамками имеющейся теории элементарных частиц. Это главный эксперимент в физике на ближайшие два года, пока знаменитый Большой адронный коллайдер возле Женевы остановлен на плановый ремонт и модернизацию.
Belle II будет сверхчувствительным экспериментом благодаря уникальному детектору SVD, над которым шесть лет работала международная группа ученых и инженеров. SVD поможет ученым исследовать необычные явления за счет того, что он сможет определять в любой момент положение каждой элементарной частицы с точностью в 35 микрометров. Эти частицы будут рождаться в результате столкновений других частиц, разогнанных до высоких скоростей и энергий ускорителем SuperKEKB. И если ученым удастся зарегистрировать какие-нибудь неизвестные прежде частицы, то они должны будут появляться в местоположениях, которые невозможно предсказать с точки зрения существующей теории.
Энергетика: британцы предъявят термоядерный синтез
Компания First Light Fusion совместно со специалистами Кулхэмского центра термоядерной энергии Управления по атомной энергетике Великобритании (UKAEA) работает над превращением термоядерных реакций в контролируемый источник энергии.
Управляемый термоядерный синтез - давняя мечта физиков, безопасный и бесконечный источник энергии. Увы, он требует экстремальных условий: температура плазмы внутри реактора должна превышать 100 млн градусов, что на порядок выше, чем в центре Солнца. Накачка и удержание плазмы такой температуры под контролем - главное препятствие на пути к промышленной реализации технологии.
First Light Fusion наметила две контрольных точки: в середине 2019 г. обещает предъявить работающий реактор ядерного синтеза, а к 2024 г. добиться того, чтобы он вырабатывал энергии больше, чем нужно для запуска реакции, т. е. чтобы реактор был энергетически выгодным. Компания называет свою схему "островом синтеза" и надеется, что сотрудничество с UKAEA станет ключевым фактором в обуздании термоядерных реакций.
Военные самолеты будущего в ЕС и в Китае
В ноябре Франция и Германия договорились о дальнейших работах над SCAF (Système de combat aérien du futur, т. е. система воздушного боя будущего). Они хотят создать суперсистему, которая гарантировала бы безопасность ведущих стран ЕС на десятилетия. Сюда входят несколько перспективных беспилотных летательных аппаратов, новые системы контроля и, конечно, истребитель следующего поколения, который намерены сделать опционально-пилотируемым. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по самолету и его двигателю начнут в 2019 г. Сейчас ни у одной европейской страны нет истребителя пятого поколения собственной разработки, хотя в нескольких европейских странах (Великобритании, Италии, Нидерландах, Дании, Норвегии) эксплуатируют американский F-35.
Пока немцы и французы только начинают думать, китайцы давно создали стелс-истребитель - Chengdu J-20. Он выполнил первый полет в 2011 г. Сейчас главной интригой оборонки Китая является перспективный малозаметный стратегический бомбардировщик H-20. Самолет, вероятно, будет весьма крупной машиной, которая даст ВВС КНР принципиально новые возможности, резко повысив их потенциал. Ожидается, что китайские военные раскроют внешний вид H-20 в ноябре 2019 г. во время празднования 70-летия со дня основания ВВС КНР. По информации издающейся в Пекине газеты Global Times, H-20 должен быть аналогом американского стелс-бомбардировщика B2, китайские военные хотят получить самолет большой дальности (до 8 тыс. км), который не требует дозаправки в воздухе и способен нести до 10 тонн вооружений.
На сегодня единственный китайский стратегический бомбардировщик - Xian H-6, китайская лицензионная копия советского реактивного бомбардировщика Ту-16. Пекин, конечно, пытается планомерно повышать их потенциал, однако этот боевой самолет все равно во многих отношениях сильно устарел.