1) Антропомиметика
Сделать робота внешне похожим на человека - задача простая, но если залезть к нему внутрь, мы увидим жгуты проводов, не имеющие ничего общего с нашими внутренностями. Группа европейских исследователей вознамерилась устранить эту неувязку. Их робот-прототип разработан на основе антропомиметических принципов, то есть в нем где только возможно воспроизводятся формы и устройство человеческого тела.
2) Горизонтальное бурение
Триллионы кубометров природного газа залегают на территории США в месторождениях на глубинах около 3 км. Большая часть этих залежей считается недоступной, поскольку газ располагается в пластах глинистых сланцев и его добыча считается нерентабельной. Решение этой проблемы лежит на поверхности - надо бурить скважину вертикально, пока она не дойдет до пластов сланца, а затем развернуть скважину в горизонтальном направлении, пробиваясь как можно дальше вдоль месторождения. Эта идея была высказана уже давно, но интерес к ней проснулся, когда для этого созрели технологические возможности, а цены на газ выросли. В 2008 году компания Chesapeake Energy развернула 14 буровых вышек под горизонтальное бурение на обширных сланцевых залежах Хэйнесвилль. К концу 2010 года там должны действовать уже 40 таких буровых.
3) Угольный топливный элемент
В представлениях большинства уголь - это грязное топливо, а топливные элементы работают на водороде. Эта картина будет разрушена благодаря новому поколению угольных топливных элементов прямого действия. Поскольку добыча водорода представляет собой относительно сложный процесс, в этих элементах энергия получается в результате электрохимического взаимодействия между кислородом и измельченным в пыль углем (можно использовать и другие источники углерода - например, биомассу). Главное преимущество этой идеи -получение энергии из углерода, не предполагающее его сжигания, а это обещает удвоение КПД в сравнении с обычной угольной электростанцией. В калифорнийской компании Direct Carbon Technology собираются уже в 2010 году построить пилотную установку мощностью 10 кВт, работающую на биомассе. Тем временем Contained Energy из Огайо обещает уже в ближайшем времени показать, как от такого источника будет светиться обычная лампочка накаливания. В перспективе обе компании нацелены на разработку модульных топливных элементов, которые можно будет объединять в блоки, создавая автономные электростанции малого масштаба или наращивая экологически чистые мощности на уже имеющихся станциях.
4) Метамоболика
Последние пять лет ученые из Университета Альберты в городе Эдмонтон работают над глобальным проектом под названием "Метаболизм человека". Это база данных, включающая в себя 8000 естественных метаболитов (разнообразных, не очень сложных молекул, действующих в химических реакциях человеческого тела), а также 1450 лекарственных препаратов, 1900 пищевых добавок и 2900 токсинов, которые обнаруживаются в анализах крови и мочи. Имея на руках такую исчерпывающую информацию, исследователь может сформировать "метаболический профиль" пациента и, взяв на анализ одну-единственную каплю, крови или мочи, сделать вывод, что пациент, к примеру, любит шоколад или стоит на пороге опасного заболевания. Сегодня подобный анализ подразумевает использование сложнейшего оборудования, которое стоит миллионы долларов и доступно лишь крупным исследовательским лабораториям. Первое издание этой базы данных было выпущено в 2007 году, и сейчас она широко используется в коммерческих приложениях - например, в выявлении наркотических веществ или в диагностике определенных заболеваний. Благодаря систематизированной базе заметно упрощается проведение анализов в индивидуализированном здравоохранении и медицинском консультировании.
5) Оригами из ДНК
В Калифорнийском технологическом несколько лет назад придумали игру-головоломку, в которой берут микроскопические цепочки молекул из ДНК и складывают из них разнообразные узоры. Прошлым летом ученым пришло в голову, что сложенные определенным образом генетические фрагменты можно трактовать как основу для конструирования сверхминиатюрных микросхем. Объединившись с исследователями из компании IBM, калифорнийские биологи показали, что фигурки, составленные из цепочек ДНК (например, треугольники), можно осмысленно выкладывать на кремниевой подложке. Это позволило использовать фрагменты ДНК в качестве опорных точек для миниатюрных электронных компонентов. В результате элементы микросхем могут достигать размеров порядка б нм. Это очень серьезное достижение, если вспомнить, что современный стандарт - 45 нм.
6) Оссеинтеграция
Идеальный протез конечности должен работать точно так же, как и настоящая конечность. Новое направление, названное оссеоинтеграцией, позволяет сращивать протез из титана с живой костью пациента. Новый метод уже испытан на зубных протезах и в лицевой пластике. Сейчас идет работа над полномасштабными протезами конечностей. В 2008 году ветеринары смогли приживить протез лапы немецкой овчарке по кличке Кассиди, а на 2010 год в Университете Северной Каролины запланировано шесть аналогичных операций - тоже на собаках. Рассматривается также возможность операции на оцелоте из зоопарка Северной Каролины. Впереди самое сложное - применить те же методы в протезировании человеческих конечностей.
7) Пьезоэлектрический дисплей
В пьезоэлектрических материалах электрическое напряжение преобразуется в механические деформации и наоборот. Теперь есть возможность реализовать это свойство в электронных дисплеях, экраны которых могут менять рельеф или фактуру поверхности. В этом году должны появиться первые модели потребительских устройств, у которых чувствительный к прикосновению экран после выключения будет "твердеть", а при включении - "размягчаться".
8) Кинетическая гидроэлектрика
Традиционная гидроэлектростанция - это в первую очередь огромная плотина, то есть крупномасштабное инженерное сооружение, ломающее привычные ландшафты и сложившиеся экосистемы. Есть и более тактичный подход - кинетическая гидроэнергетика, в которой энергия естественных потоков в реках и приливах преобразуется в электричество за счет установленных под водой турбин. Для того чтобы убедиться в перспективности этого подхода, компания Verdant Power с 2006 года ведет испытания шести турбин на дне реки Ист-Ривер в Нью-Йорке. В компании надеются, что в 2010 году будет получено разрешение на установку еще 30 подводных турбин к востоку от острова Рузвельта, выдающих 1 МВт электроэнергии в электросеть. Еще несколько аналогичных проектов по всему миру также подошли к завершению плотных испытаний и готовы к запуску полномасштабных установок. Среди них следует отметить три агрегата - они должны взнуздать самый мощный прилив в мире, который наблюдается в Канаде, в заливе Фанди.
9) Нановолокна
Углеродные нанотрубки были открыты в 1991 году, и с тех пор о них говорят как о грядущей технической революции. Это понятно, если учесть их фантастическую тепло- и электропроводность, а также высокую удельную прочность, в сотню раз превосходящую прочность стали. Однако до сих пор производство материалов из нанотрубок в промышленных объемах сталкивалось с определенными трудностями. Но скоро ситуация может измениться. Компания Nanocomp Technologies из Нью-Хэмпшира освоила плетение длинных волокон из нанотрубок, а этому продукту уже легко найти разнообразные коммерческие применения. Недавно около 10 км нового нановолокна было отпущено крупному клиенту из аэрокосмической области, а весной в Пентагоне провели пробный обстрел ткани из такого волокна, оценивая возможность изготовления из нее бронежилетов нового поколения - они должны быть и легче, и тоньше, чем нынешние кевларовые.
10) Суперконденсатор
Главная проблема, которую еще не решили в работах над электромобилями, - где и как хранить запас энергии. Аккумуляторы совершенствуются, однако остаются дорогими. Они долго заряжаются, а срок их службы оставляет желать лучшего. Одно из решений - суперконденсатор. В сравнении с аккумулятором у него меньше энергоемкость [по крайней мере на нынешнем этапе технического развития], зато нет ни одного из присущих аккумулятору недостатков. Тут тебе и долгий срок службы, и отсутствие всяких неприятных химических реакций, никаких проблем с "эффектом памяти" и высокая надежность. Уже несколько лет идет борьба за совершенствование конденсаторов с расчетом на использование их в автомобилях. В Массачусетсом технологическом институте работают над суперконденсатором на нанотрубках, а в Аргоннской национальной лаборатории исследуют возможности аккумуляторно-конденсаторного гибрида. Можно также ждать сюрпризов от техасской компании EEStor. Она никогда не афишировала своих успехов, но в апреле объявила, что ее разработка на основе титанита бария выдержала цикл решающих испытаний. Эта декларация не вызвала особого доверия, однако партнер компании ZENN Motors выступил с громкими заявлениями, что уже в 2010 году он выпустит электромобиль на базе сверхъемких конденсаторов.
