Широкое внедрение новых технологий облегчает повседневную жизнь, но в то же время усиливает внешние воздействия на нервную систему человека, что негативно сказывается на здоровье, качестве жизни и работоспособности. Так, экспоненциальный рост потоков информации нередко вызывает переутомление, нервные срывы, депрессию. Современная диагностика функциональных состояний нервной системы в значительной степени опирается на методы нейровизуализации и нейростимуляции. Портативные устройства с высокой разрешающей способностью позволяют выявлять специфичные изменения в психике людей и корректировать те или иные психофизиологические функции. С развитием подобных технологий и снижением цен на соответствующие приборы становится возможным переход от общих правил к учету индивидуальных особенностей пациентов.В данном выпуске представлены методы нейровизуализации для мониторинга функционального состояния человека, неинвазивной стимуляции мозга для коррекции психики, а также функционального картирования мозга, позволяющего перейти к персонализированной реабилитации пациентов после повреждения мозга.
Рост уровня жизни меняет представления потребителей о комфорте. Современные дома буквально «напичканы» электроникой и бытовой техникой. Увеличивается и средняя площадь жилых помещений. Все это ведет к росту счетов за энергию в структуре семейного бюджета. В России доля энергозатрат в общих потребительских расходах превышает 5%, а в низшей по доходам квинтильной группе приближается к 10%. Сэкономить на платежах можно за счет использования новых энергоэффективных технологических решений, которые лежат в различных плоскостях: применение новых материалов в изоляции зданий, повышение эффективности систем отопления и кондиционирования помещений, использование бытовой электротехники с высоким классом энергоэффективности, отказ от ламп накаливания в системах освещения и др. С развитием ИКТ, микроэлектроники, нанотехнологий все больше «умных» технологий проникают в повседневную жизнь, делая ее более энергоэффективной. В данном выпуске представлены некоторые технологические тренды, обеспечивающие управление и контроль за энергопотреблением в доме.
Интернет и мобильная связь проникли во все сферы жизни человека, активно развиваются облачные сервисы и потоковое телевидение высокой четкости, набирает силу Интернет вещей. Все это в ближайшие годы приведет к экспоненциальному росту объема передаваемых в сеть данных и увеличению спроса на новые технологии, обеспечивающие повышенную пропускную способность информационных каналов. Подобные разработки могут применяться при передаче данных на всем пути от пользователя до дата-центров, внутри дата-центров и даже между чипами в мультипроцессорных системах современных суперкомпьютеров при расчетах «больших данных» (big data). В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены перспективные направления фотоники — беспроводная оптическая связь, или оптика свободного пространства (служит для передачи информации посредством излученияот светодиодов и лазеров), и кремниевая фотоника, которая значительно удешевляет и миниатюризирует решения по передаче света через оптические волокна на короткие расстояния.
В настоящее время происходят радикальные изменения в сфере финансовых технологий, затрагивающие всю инфраструктуру сектора и связанные с повышением уровня автоматизации, открытости и клиентоориентированности. Развитие технологий искусственного интеллекта, обработки больших данных, новых аналитических инструментов и облачных сервисов способствует переходу на новый уровень качества обслуживания клиентов. Практически любая финансовая операция может осуществляться с помощью мобильного устройства, предоставляющего возможности личного финансового менеджмента, биометрических платежей, социальных выплат и т.д.
За последние два десятилетия с момента появления Интернета и новых отраслей информационной индустрии произошли поистине революционные изменения во всех сферах нашей жизни. В ближайшие 10–15 лет ожидается следующий радикальный скачок, который будет связан с внедрением индустриального Интернета вещей (The Industrial Internet of Things — IIoT). По мере того как различные небытовые устройства (например, робототехнические комплексы на цифровом производстве), оснащенные датчиками и сенсорами и подключенные к Интернету, станут «общаться» между собой без вмешательства человека, трансформируются основные сектора экономики (промышленное производство, энергетика, транспорт, медицина, сельское хозяйство и др.), и полностью изменится сама модель взаимодействия людей и машин. К 2030 г. вклад от развития Интернета вещей в мировую экономику может составить около $14 трлн.
На фоне глобальных вызовов, связанных с изменением климата, загрязнением атмосферы и сокращением объемов невозобновляемых энергоресурсов, количество авиаперевозок в мире постоянно растет, а требования к обеспечению безопасности и экологичности полетов при этом повышаются. Все это задает ряд прогрессивных тенденций в развитии авиастроения и делает необходимым поиск новых подходов к конструированию летательных аппаратов и внедрению оптимальных технических решений. В настоящем выпуске информационного бюллетеня описаны три перспективных технологических направления: применение материалов со специальными свойствами для изготовления деталей двигателя, элементов конструкции планера и других систем летательных аппаратов; развитие концепции «более электрифицированных» самолетов (More Electric Aircraft) и создание интегрированной модульной авионики для повышения эффективности использования бортового оборудования.
В XXI веке, с ускорением темпов научно-технического прогресса, заметно снижается интенсивность человеческого труда и одновременно повышается его производительность, вследствие чего меняется модель и структура производства. В рамках новой технологической парадигмы оно становится цифровым («безбумажным»), более автоматизированным и роботизированным («безлюдным»), безотходным, кастомизированным и более распределенным территориально — на фоне усиливающегося сетевого взаимодействия в экономике и обществе. Технологии компьютерного инжиниринга обеспечивают создание моделей высокой степени соответствия реальным процессам и конструкциям вместо дорогостоящих натурных моделей, что позволяет существенно снизить производственные затраты. С помощью аддитивных технологий становится возможным производить кастомизированную продукцию при минимальном расходе материалов и времени на ее разработку и прототипирование. В наиболее концентрированном виде эти новейшие компьютерные и производственные технологии включены в «фабрики будущего», разработкам для которых посвящен данный выпуск информационного бюллетеня.
Для предотвращения глобальных вызовов в сфере продовольственной и биологической безопасности человечеству необходимо сельское хозяйство нового типа, соответствующее модели циркулярной (безотходной) экономики и принципам устойчивого развития. Вопросам перехода к новой экономической модели и к «интеллектуальному» сельскому хозяйству как ее неотъемлемому компоненту уделяют все большее внимание ведущие международные организации и национальные правительства. «Интеллектуальное» сельское хозяйство основано на применении автоматизированных систем принятия решений, комплексной автоматизации и роботизации производства, а также технологиях проектирования и моделирования экосистем. Оно предполагает минимизацию использования внешних ресурсов (топлива, удобрений и агрохимикатов) при максимальном задействовании локальных факторов производства (возобновляемых источников энергии, биотоплив, органических удобрений и т.д.).Описанные в настоящем выпуске информационного бюллетеня перспективные технологии «интеллектуального» сельского хозяйства обеспечивают эффективную, экологически безопасную борьбу с вредителями, восстановление и сохранение полезных свойств почв и грунтовых вод, а также дистанционный интегрированный контроль соблюдения сертификационных требований органического сельского хозяйства.
Изучение нейронной организации и связанных с ней психических функций – ключевое направление фундаментальных нейронаук (нейробиологии, нейроинформатики, нейропсихологии). Для его успешного развития необходимо усовершенствование методов регистрации метаболической и электрической активности нейронов как в лабораторных условиях, так и в обычной жизни. Разработки нейротехнологий на основе полученных данных позволяют решать серьезные задачи в области управления мозговыми функциями и расширять возможности мозга, в первую очередь у больных с неврологическими и психическими заболеваниями. При повреждении мозга и при разрушении его структурных элементов (у больных, перенесших инсульт или травматическое повреждение тканей мозга) возникает другая потребность – в замещении нервной ткани. Для реабилитации таких больных актуальны разработки нейроинженерии по генерации новых тканей мозга путем их моделирования, конструирования и синтеза.В настоящем выпуске представлены технологии записи нейрональной активности, сделавшие возможным исследование особенностей когнитивной функции человека на клеточном уровне и причинно-следственных отношений наблюдаемых связей. Наиболее передовые нейротехнологии управления функциями мозга позволят вывести на новый уровень терапию нейродегенеративных заболеваний и разработку интерфейсов взаимодействия человека со средой. Особый интерес представляют разработки в области биоинженерии нервной ткани. Ожидается, что именно это направление кардинальным образом изменит эффективность мероприятий по нейрореабилитации.
Человечество все активнее осваивает космическое пространство, чтобы решать, в том числе, вполне земные задачи. Для обеспечения из космоса различных высокотехнологичных видов деятельности на Земле и осуществления автоматических и пилотируемых полетов к окраинам Солнечной системы исследователи намерены в ближайшие десятилетия разработать новые технологии получения энергии, причем гораздо более эффективные — в плане легкости, надежности и продолжительности функционирования. Их поиск во многом сосредоточен в области ядерной энергии. Стандартные солнечные панели не пригодны для длительных полетов вдали от Солнца. Крайне важно также в целом минимизировать стоимость доставки на орбиту космических аппаратов и грузов. В данном информационном бюллетене рассматриваются три перспективных источника ядерной энергии, по которым Россия занимает уверенные позиции, а где-то — держит мировое лидерство: применение америция-241 в радиоизотопных термоэлектрических генераторах, ядерный космический источник энергии мегаваттного класса, «ядерная батарейка» на никеле-63.
