Ритм жизни современного человека предъявляет все новые требования к уровню комфорта и функциональности его одежды. Для защиты не только от непогоды, но также от травм и других непредвиденных ситуаций, разрабатываются особые — «умные» (интеллектуальные) — ткани, которые могут распознавать изменения окружающей среды и адаптироваться к ним посредством функциональных трансформаций, например, менять цвет, «включать» водостойкость, антибактериальные и другие необходимые свойства. В зависимости от степени развития «интеллектуальных» свойств ткани могут быть: пассивными (лишь выявляют изменения окружающей среды), активными (способны реагировать на них) и «очень умными» (могут адаптироваться к данным изменениям). Сфера их применения варьируется от военной промышленности (ткани с задаваемыми характеристиками для экипировки разных родов войск) до медицины (ткани со встроенными датчиками и сенсорами, позволяющие контролировать состояние здоровья).
Показатели душевого потребления рыбы в мире постоянно возрастают вследствие увеличения численности населения, упрощения процедур международной торговли, повыщения популярности рыбных продуктов как здоровой пищи. Этот рост обусловлен также усилением браконьерства в отдельных регионах и нарушениями экологических норм. В последние десятилетия устойчивые уловы по большинству промысловых видов достигли допустимых пределов. На биопродуктивности Мирового океана негативным образом сказывается прилов нецелевых видов рыбы во время промысла. Смягчить эти и другие проблемы позволят технологические решения для развития рыбоводства и рыболовства на новом уровне. В настоящем выпуске информационного бюллетеня охарактеризованы три технологических тренда, которые приведут в среднесрочной перспективе к созданию методов получения икры ценных пород рыб без убоя и потрошения, современных способов рециркуляции, очистки и обеззараживания воды, а также к появлению разработок в области снижения нецелевых приловов. Описанные направления технологического поиска повышают эффективность аквакультурного производства при снижении экологической нагрузки на окружающую среду.
По имеющимся данным, порядка 15% мирового населения имеют стойкие нарушения функций и структур организма, препятствующие физической активности и вовлечению в социальную жизнь. В России в 2015 г. только официальный статус инвалидности имели около 9% населения, однако согласно оценкам Всемирной организации здравоохранения, фактическая доля таких лиц может быть вдвое больше. Численность инвалидов во всем мире увеличивается, ежегодно ими становятся более 50 млн людей. Во многом это связано с усилением бремени хронических болезней и старением населения, отчасти — с ростом детской инвалидности. По оценкам Всемирного банка, глобальный ВВП недополучает около 5-6% ежегодно вследствие проблем, связанных с инвалидностью. Многие из них можно решить за счет применения ассистивных (вспомогательных) технологий и продуктов — средств для восстановления мобильности, нарушений зрения, голоса и речи. Развитию новых рынков способствуют современные разработки в области биомехатроники, нейропротезирования, робототехники, а также использование передовых материалов и информационных систем управления.
Многие быстрорастущие рынки связаны с передачей через беспроводные каналы больших объемов данных от различных устройств: сенсоров, смартфонов, часов, термостатов, холодильников. Причем информация может иметь отношение к здоровью (персонализированная медицина), деньгам (мобильная коммерция), жилищу («умные» дома) и т.п. Для ее передачи требуются надежные стандарты и технологии защиты. На фоне роста популярности интеллектуальных услуг развиваются новые криптографические схемы, нацеленные на поиск ошибок, упущений и недоработок программных решений и архитектуры. Отсутствие своевременного реагирования на новые вызовы грозит взломами информационных системы и массовыми махинациями с персональными данными. Предотвратить эти угрозы помогут стандартизация протоколов беспроводной передачи данных в распределенных сетевых инфраструктурах, использование гомоморфных алгоритмов шифрования информации, а также содержание зашифрованных пакетов данных в облачных сервисах. В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены перспективные на горизонте ближайших пяти лет технологические решения для безопасной передачи финансовых, медицинских и других персональных данных и защиты «умных» инфраструктур от несанкционированного воздействия.
Спрос на услуги космической связи, вещания, передачи данных, навигации, мониторинга Земли и атмосферы в режиме реального времени постоянно растет, упираясь в необходимость доставки большого количества грузов на орбиту Земли. Снизить стоимость и увеличить объемы перечисленных услуг, а также повысить оперативность создания космических систем возможно, если ракетно-космическая индустрия перейдет от единичного и опытно-серийного производства ракет-носителей, космических аппаратов и систем к их мелкосерийному производству. Для этих целей будут активно использовать многоразовые ракеты-носители и кластеры малоразмерных (микро-, нано-, пико-) спутников, осваивать новый перспективный миллиметровый диапазон радиосвязи. В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены технологические разработки, с развитием которых в любом регионе земного шара повысится качество таких космических услуг, как телерадиовещание, услуги DTH и IPTV, широкополосный доступ в интернет, передача данных, видеоконференцсвязь, создание сетей VSAT, организация ведомственных и корпоративных сетей.
Растущие стандарты потребления, распространение городского образа жизни, ускорение цикла замены бытовой техники и электроники имеют обратную сторону — увеличение объемов твердых бытовых отходов (ТБО), воздействующих негативно на здоровье человека и состояние экосистем. Для складирования отходов отчуждаются огромные площади земельных угодий, потенциально пригодных для сельского хозяйства и рекреации. Внешний вид свалок, распространяемые ими загрязнения, частые случаи самовозгорания с выделением ядовитого дыма делают их окрестности непригодными для проживания, эстетически непривлекательными. Минимизировать негативное влияние ТБО пытаются посредством более эффективного их захоронения, сокращения площадей свалок, производства энергии из мусора, предотвращения выбросов токсичных веществ. Ведутся также разработки, позволяющие повторно использовать ценные компоненты отходов, в частности редкоземельные металлы. В этом выпуске информационного бюллетеня представлены некоторые перспективные технологии, связанные с утилизацией отходов: технологии автоматической сортировки ТБО, технологии высокотемпературного пиролиза и технологии экранирования грунтов от фильтрата свалок.
Современные потребители все чаще выбирают продукты, которые не только удовлетворяют голод и дают необходимые питательные вещества, но обладают дополнительными преимуществами — улучшают физическое и умственное здоровье. Потребность в таких продуктах также усиливается из-за растущих во всем мире цен на медицинские услуги, увеличивающихся продолжительности жизни и периода активного долголетия пожилых людей. Пищевые биотехнологии — область исследований и разработок, нацеленных на получение пищевого сырья, продуктов, ингредиентов и вспомогательных материалов с необходимыми свойствами. В трендлеттере описаны три перспективных направления, сочетающие как традиционные, так и новые методы для создания базы производства пробиотических микроорганизмов, функциональных продуктов питания и пищевых продуктов на базе вторичного пищевого сырья. Эти решения позволяют улучшить питание людей и защитить их от болезней.
Материалы с улучшенными эксплуатационными свойствами, высокопрочные и при этом легкие, устойчивые к износу, давлению и различным видам излучения, нужны для развития практически всех отраслей экономики. Например, в судо- и машиностроении востребованы легкие и износостойкие материалы, необходимые для создания элементов обшивки конструкций. Ведутся разработки для авиационной и автомобильной промышленности, нацеленные на уменьшение веса деталей при одновременном сохранении прочности корпуса и его частей, снижения расхода топлива, улучшения качества автомобильных красок и масел. В атомной промышленности нужны новые материалы для энергетических реакторов, способные выдерживать высокие температуры, давление и радиацию. Широкие возможности открывают такие исследования для развития медицины, в том числе в целях создания противораковых аппаратов. Решить перечисленные задачи возможно за счет создания углеродных наноматериалов — наноалмазов, углеродных нанотрубок (УНТ) и фуллеренов.
Современных людей повсюду окружает техника. Количество различных технических систем постоянно растет, а требования к их безопасности становятся все строже. Традиционно управление механизмами — в том числе автоматизированными системами — осуществлялось через единый центр. Принципиально иные решения применяются в более эффективных алгоритмах управления и автоматизации, в которых учитываются проблемы растущего масштаба технических систем и комплексные требования по обеспечению их устойчивости.«Роевой интеллект» — это коллективное поведение различных объектов, каждый из которых выполняет ряд простых функций, взаимодействуя при этом с другими объектами. Подобно рою насекомых или стае птиц, информационные системы, разработанные на основе этого принципа, обеспечивают децентрализованное управление процессами с помощью самоорганизующейся коллективной работы всех ее элементов. В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены технологические тренды, связанные с применением «роевого интеллекта» в беспилотных автомобилях, электросетях с распределенными источниками энергии и роботах, выполняющих спасательные операции.
Создание новых материалов было и остается основой технологического развития и разработки инновационных продуктов для различных секторов экономики. Они позволяют как совершенствовать современные технологии, делая их более эффективными и экономически выгодными, так и реализовывать принципиально иные, прорывные технологические решения. В данном выпуске трендлеттера представлены три направления исследований и разработок в области нанотехнологий, охватывающие широкий спектр отраслей и объединенные тем, что их вектор развития связан с применением наноразмерных мембран и катализаторов. Описанные решения применяются, в частности, при создании топливных элементов, считающихся одним из наиболее перспективных и экологически чистых альтернативных источников энергии. Они уже начинают использоваться в быту, в транспортных средствах, а также в процессах мембранной водоочистки (спектр приложений варьируется от потребительского сектора до атомной и тепловой энергетики) и системах фильтрации водорода.
