Новая ядерная энергетика движется в сторону более надежных, безопасных, безотходных и универсальных технологий. Среди наиболее перспективных — гибкие (модульные) решения, которые позволяют наращивать любую мощность и функционировать долгое время в различных энергосистемах и природных условиях; одновременно производить электроэнергию, пар (тепло) и пресную воду; добиваться более эффективного использования природного урана посредством замыкания ядерного топливного цикла. В выпуске представлены три направления перспективных исследований и разработок в ядерной энергетике, в которых Россия занимает в мире уверенные передовые позиции. Эти разработки связаны с реакторами на быстрых нейтронах, атомными опреснительными комплексами, транспортабельными и плавучими атомными теплоэлектростанциями.
Чтобы с высокой точностью прогнозировать развитие болезней, эффекты и нежелательные последствия той или иной терапии, важно глубоко понимать генетические основы человеческого существования. Почему пациенты по-разному реагируют на медицинские вмешательства — лечебные и профилактические? Почему в схожих условиях одни люди заболевают (причем с разной степенью выраженности болезни), а другие — нет? Ответы кроются на молекулярном уровне.
Благодаря научным прорывам в сфере информационных и биотехнологий исследователи уже могут фокусироваться на молекулярных механизмах развития многих болезней и оценивать вероятность возникновения конкретных ответов на терапевтические воздействия у разных людей. А вот возможности лечения на основе индивидуальных характеристик пациента пока еще сильно ограничены.
Разработки в сфере персонализированной медицины, позволяющие «исправлять» выявленные нарушения в нуклеотидной последовательности, активно ведутся по всему миру. В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены три технологических тренда, которые могут стать ключевыми драйверами развития в этой области, а в перспективе ближайшего десятилетия — значительно повысить качество медицинских услуг.
В XXI веке достаточно остро стоит проблема обеспечения человечества продовольствием. Ни двух-трехкратный рост урожайности основных агрокультур во второй половине XX века, ни внедрение генетически модифицированных видов растений не решают двух важнейших проблем сельского хозяйства — деградации почв и зависимости урожаев от природных катаклизмов. В результате деятельности человека деградации подверглась четверть плодородных земель, ее прямые негативные последствия испытывает до 15% населения планеты. Колебания мирового урожая зерна в результате засух до сих пор могут стать ключевым фактором политической нестабильности в развивающихся странах.
Широкое распространение сверхинтенсивного роботизированного растениеводства, при котором исчезнут зависимость урожая от погодных условий и потребность в больших площадях сельхозугодий, позволит поднять уровень продовольственной безопасности человечества на принципиально новый уровень. Мегаполисы, поселения на Крайнем Севере и в пустынях выйдут на самообеспечение продовольствием за счет локальных многоэтажных агрокомплексов, использующих синтетические питательные растворы вместо почвы.
В условиях, когда использование углеводородов несет экологические риски, их месторождения истощаются, а мировые цены на них нестабильны, многие страны стремятся обеспечить свою энергобезопасность с опорой на возобновляемые ресурсы. Солнце — мощный и практически неисчерпаемый ресурс. Общий поток солнечной энергии за год составляет около 100 трлн тонн в нефтяном эквиваленте, что в 10 тысяч раз больше всего энергопотенциала Земли. В мире все более заметно развивается гелиоэнергетика, включающая производство электричества (фотовольтаика и системы концентрирования энергии Солнца) и тепла (солнечные коллекторы: плоские, трубчатые вакуумированные и воздушные). Несмотря на впечатляющие перспективы развития солнечной энергетики (только за последние три года суммарные установленные мощности солнечных батарей выросли более чем в 3,5 раза), объем вырабатываемой таким образом энергии еще невелик по сравнению с другими источниками, что связано с относительно высокой стоимостью ее генерации. Снизить ее можно за счет использования тонкопленочных фотоэлементов, плоских солнечных коллекторов и гибридных солнечно-ветровых установок. Этим трем перспективным направлениям технологических разработок посвящен данный выпуск информационного бюллетеня.
Высокая аварийность, рост заторов и дорожно-транспортных происшествий (ДТП), большой расход энергии, дорогая эксплуатация дорожных объектов и другие транспортные проблемы характерны уже не только для густонаселенных мегаполисов, но также для небольших городов и внегородских магистралей. Чтобы удовлетворить растущие требования пользователей к скорости и качеству передвижения, в дорожной отрасли внедряются технологии, которые минимизируют роль человеческого фактора и усиливают «интеллектуальность» транспортных систем.
В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены технологические тренды, связанные с развитием «умной» инфраструктуры для внегородских передвижений. Описанные разработки позволят обеспечить безопасность на дорогах (снизить число ДТП), увеличить экономическую эффективность перевозок (оптимизировать систему дорожных сборов) и сделать поездки более удобными (за счет сокращения времени в пути, оповещения о дорожной ситуации в режиме реального времени).
Ферменты — белковые молекулы, которые обеспечивают ускорение каталитических (химических) процессов в живых системах, — играют значимую роль в развитии биотехнологий. Они могут быть получены как из источников растительного и животного происхождения, так и с помощью микроорганизмов. Ферменты активно применяют в фундаментальных и прикладных медицинских исследованиях: от секвенирования (полной расшифровки) ДНК до обнаружения жизненно важных белков в организме человека.
С ферментами связан целый ряд перспективных исследований и разработок в сфере медицины, которые помогут удешевить производство антибиотиков и сделать их более эффективными, повысить качество и доступность средств диагностики многих серьезных недугов, в частности, сердечно-сосудистых заболеваний.
Описанные в настоящем выпуске информационного бюллетеня разработки новых методов получения и использования ферментов позволят интенсифицировать развитие молекулярной диагностики и генной инженерии, приведут к созданию новых генетических конструкций и в целом усилят позиции России в области биотехнологий.
Развитие информационно-коммуникационных технологий, микроэлектроники, растущий объем медицинских данных выступают драйверами перехода к предиктивной и превентивной медицине. Для предупреждения и лечения заболеваний, своевременного обнаружения распространения эпидемий и других угроз здоровью населения, обеспечения эффективного индивидуального ухода за пациентами все активнее будут использоваться персональные устройства для мониторинга здоровья с помощью непрерывного анализа показателей состояния организма человека.
В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены технологические тренды, связанные с развитием ИКТ, которые позволят перевести на новый уровень мониторинг здоровья и образа жизни людей, предупреждение и диагностику заболеваний, а также качество оказания хирургической помощи.
Россия обладает 16% мировых лесных ресурсов, которые на сегодняшний день используются недостаточно эффективно. В стране заготавливается до 200 млн кубометров древесины в год, при этом, по разным оценкам, 30–50% лесной биомассы не вывозится с делянок или переходит в отходы деревообработки. Ценные целлюлозные волокна древесины весьма ограниченно применяются за пределами бумажной промышленности. Не только в России, но и в развитых странах все еще не реализован всеохватный оперативный контроль возникновения лесных пожаров, и они остаются стихийным бедствием.Решению этих проблем лесного хозяйства будут способствовать технологии, позволяющие развивать возобновляемую биоэнергетику на базе лесных ресурсов, шире использовать древесное сырье (например, в легкой промышленности), создавать спутниковые системы для отслеживания малых очагов горения леса в режиме реального времени.
Создание новых материалов всегда приводит к серьезным прорывам в разных областях науки и технологий. Большие ожидания в развитии электроники, энергетики и других отраслей связаны с наноматериалами. Выгоды от их массового использования — расширение функциональности устройств (совмещение нескольких важных функций), повышение эффективности, качества и стабильности работы оборудования, снижение материалоемкости и производственных затрат — ощутят как крупные производители, так и частные потребители.В этом выпуске информационного бюллетеня описаны три перспективных решения на основе нанотехнологий, которые дадут толчок созданию высокопроизводительной вычислительной техники на базе мемристоров, новой портативной электроники на углеродных наноматериалах, высокоэффективных систем аккумулирования солнечной энергии и создания резервных источников тока (солнечных батарей и топливных элементов). По каждому тренду представлены прогнозные оценки динамично растущих рынков.
Повышение качества и продолжительности жизни человека — ключевые приоритеты развитых экономик мира. Для более эффективной профилактики, диагностики и лечения социально значимых заболеваний, а также реабилитации пациентов необходимы технологические прорывы в области биомедицины. Они прежде всего связаны с созданием принципиально новых лекарств, продуктов для клеточной и генной терапии, инструментов высокоспецифичной молекулярной диагностики.
Технологии генетической инженерии — конструирование функционально активных генетических структур, введение их в организм человека, интеграция в геном — позволяют выработать новые, в некоторых случаях уникальные генетические, биохимические и физиологические свойства. Создание новых биофармпрепаратов, культур клеток-продуцентов биологически активных молекул в перспективе обеспечит отечественный рынок доступными инновационными лекарствами и средствами диагностики.
В настоящем выпуске информационного бюллетеня представлены три технологических тренда, с развитием которых уже через 5-7 лет появятся новые разработки в области генно-инженерного конструирования лекарств, перепрограммирования клеток человека и терапевтического применения РНК-интерференции, имеющие перспективы выхода на массовые рынки.
