15 научных исследований и открытий 2024 года, которые могут изменить будущее

Наука не стоит на месте! Если совсем недавно нас удивляли полеты в Космос, нейросети и бионические протезы, то сегодня все это уже стало частью привычной реальности. А ученые в это время продолжают совершать открытия, будто сошедшие со страниц фантастических книг. Команда LinDeal собрала для вас пятнадцать таких потрясающих исследований и проектов, которые действительно способны изменить наше будущее: 

1. Универсальная Вакцина от рака
2. Стабильное термоядерное горение
3. Редактирование генома CRISPR/Cas9
4. Сверхзвуковой летательный аппарат
5. Разгадка темной материи
6. Бионический глаз
7. Лунная миссия Artemis II 
8. ИИ AlphaFold для создания супер-лекарств
9. Миссия Martian Moons eXploration к спутникам Марса
10. Запуск коллайдера NICA
11. Новейшие обсерватории Vera C. Rubin и Simons
12. Первый европейский суперкомпьютер Jupiter
13. Конкурент GPT-4 от Google — Gemini
14. Значительный прогресс квантовых компьютеров
15. Роботы-помощники нового уровня

Все подробности далее!

1. Универсальная вакцина от рака

Ученые мира продолжают работать над универсальной вакциной, активизирующей иммунную систему для распознавания и уничтожения опухолевых клеток. Испытания показали ее высокую эффективность против разных типов онкологии — от рака легких до меланомы.

Сегодня уже доказано, что некоторые виды рака могут быть связаны с перенесенными ранее инфекциями. Медики выявили более десяти различных вирусов и других патогенов, которые могут вызвать онкозаболевание. Например, Вирус папилломы человека (ВПЧ) может привести к раку шейки матки и опухолям головы и шеи. Гепатиты С и В также могут обернуться циррозом и раком печени.

В РНЦХ имени Петровского открыт первый в России референс-центр по вирусной и инфекционной онкопатологии. Ученые выясняют, какие вирусы могут стать триггером в развитии опасного заболевания и разрабатывают меры защиты. Ожидается, что в ближайшее время в России появится вакцина против рака и иммуномодулирующие препараты нового поколения. Это так называемые онковакцины — они содержат специфичные антигены опухолей и предназначены для индивидуальной терапии. 

2. Стабильное термоядерное горение

Стабильное термоядерное горение открывает путь к чистой и практически неисчерпаемой энергии, что решит глобальную энергетическую проблему. Управляемый термояд станет новым экологичным источником для человечества. Какие исследование ведутся в этой области прямо сейчас? 

Российская госкорпорация «Росатом» планирует расширить исследования в области термоядерных и плазменных технологий. Так, ожидается модернизация существующей инфраструктуры и создание новых экспериментальных объектов и установок, включая токамак с реакторными технологиями (ТРТ/ТRТ), который планируется построить к 2030 году. ТРИНИТИ планируют к концу 2024 завершить первый этап реконструкции термоядерного комплекса, необходимого для создания энергетической инфраструктуры будущей установки — ТРТ.

Но более 70 лет трудоемких и дорогостоящих исследований ведущих стран в области управляемого термоядерного синтеза разделили сообщество людей на две группы с полярными суждениями. Одни сохраняют энтузиазм и считают необходимым интенсифицировать исследования, тогда как другие ратуют за их прекращение из-за затратности и бесперспективности. Аргументы в пользу термоядерного синтеза остаются прежними: отсутствие углеродосодержащих выбросов, пониженная радиационная опасность и неограниченность топливных ресурсов.

3. Редактирование генома CRISPR/Cas9

Технологии редактирования генома CRISPR/Cas9 позволяют ученым быстро и точно вносить изменения в ДНК организмов. Это открывает невиданные возможности для генетических исследований и создания новых форм жизни.

В конце 2023 года было получено первое одобрение медикамента на основе CRISPR — Casgevy, лекарства для лечения анемии с ячейками сикловой формы (SCD) и талассемии бета-гемоглобина, требующей переливаний (TDT). Это важное достижение, так как оно помогает пациентам с долгое время пренебрегаемыми заболеваниями.

Casgevy работает, индуцируя экспрессию фетального гемоглобина (HbF), который обычно присутствует только у плодов и младенцев. Если ген для фетального гемоглобина включается у взрослых, он может выполнять функцию здорового гемоглобина, отсутствующего у пациентов с SCD и TDT.

В последние месяцы были одобрены клинические испытания для двух терапий на основе редактирования РНК. Они представляют собой новый подход к лечению генетических заболеваний. РНК-редактирование считается более безопасным и гибким по сравнению с техниками редактирования генома CRISPR-Cas9. Оно не изменяет гены и не вносит постоянные изменения, так как молекулы РНК являются временными.

4. Сверхзвуковой летательный аппарат

В 2024 году российские авиастроители активно работают над созданием сверхзвукового пассажирского самолета нового поколения. Этот проект включает в себя исследования и разработку технологического базиса для строительства нового семейства пассажирских самолетов — МС-21, Суперджета-100, Ил-114, Байкала, Ладоги. Основные задачи включают в себя высокоэффективные Двигатели, системы жизнеобеспечения, снижение уровня звукового удара и шума.

Так, Центральный аэрогидродинамический институт имени Н.Е. Жуковского (ЦАГИ) уже участвует в исследованиях и разработках для сверхзвукового пассажирского самолета. Работа на перспективу ведется в рамках крупных комплексных научно-технологических проектов и по программе научного центра мирового уровня «Сверхзвук».

5. Разгадка темной материи

Эксперты говорят, что в 2024 году ученые смогут разгадать загадку темной материи. Результаты эксперимента по обнаружению аксионов увидят свет. Эти мельчайшие частицы еще не были экспериментально обнаружены из-за необходимости чувствительных детекторов и чрезвычайно сильного магнитного поля. Что уже сделано на сегодняшний день?

Космический телескоп «Евклид» изучает те 95 % Вселенной, которые до сих пор неизвестны нам и состоят из форм материи и энергии, которые мы до сих пор не понимаем: темной материи и темной энергии. Он будет мониторить миллиарды галактик за 10 млрд лет истории космоса. 

«Евклид» является самым сложным телескопом, построенным в Европе, и одним из самых амбициозных научных проектов в области астрофизики. Его способность наблюдать за большим участком неба одновременно позволит составить карту более чем трети неба и дать трехмерное представление о распределении темной материи в нашей Вселенной.

6. Бионический глаз

Это создание оптических имплантов, позволяющих слепым людям заново обрести зрение. При этом качество зрения с бионическим имплантом сравнимо с обычным глазом. В 2024 году исследования продолжаются. 

Одним из интересных проектов является «Феникс 99», разработанный коллективом ученых из университетов Сиднея и австралийского штата Новый Южный Уэльс. Это устройство связано беспроводным контактом с крошечной видеокамерой, закрепленной на очках, стимулирует активность сетчатки глаза. 

«Феникс 99» обходит бездействующие клетки сетчатки и стимулирует те, которые еще способны к работе. Первые результаты оказались положительными — скоро устройство начнут тестировать на людях.

7. Лунная миссия Artemis II

Artemis II — вторая планируемая космическая миссия программы «Артемис», разработанной агентством NASA:

• В состав миссии, запланированной на 2024 год, войдут три американских и один канадский астронавт. Они облетят Луну и станут первыми людьми, которые увидят ее вблизи за последние 50 лет.
• Астронавты на борту космического корабля «Орион» будут оценивать работу систем жизнеобеспечения, необходимых для генерации дыхательного воздуха, удаления углекислого газа и водяного пара, образующихся при дыхании, разговорах или физической активности. Корабль совершил автоматическую миссию без экипажа в прошлом году, и теперь он будет испытан с астронавтами на борту.
• В этом относительно долгом путешествии экипаж Artemis II проведет 9 дней и 13 часов, пролетев 370 000 километров до Луны. После этого они выйдут на орбиту спутника на 6 дней. 
• Четыре астронавта, чьи имена скоро будут объявлены, не прикоснутся к лунным камням и не спустятся сюда, по крайней мере, в этот раз. Однако они играют важную роль в тестировании систем для следующего шага — миссии Artemis III. В ее рамках астронавты высадятся на Южном полюсе Луны, в районе, который НАСА выбрало в качестве наилучшего места для создания постоянной базы.

8. ИИ AlphaFold для создания супер-лекарств

AlphaFold — это инновационный инструмент искусственного интеллекта, разработанный DeepMind в Лондоне. Он революционизировал биологические исследования и структурную биологию, в 2020 году предсказал структуры белков для всего человеческого генома.

Исследователи успешно применили AlphaFold к процессу поиска новых лекарств. ОН уже помог идентифицировать сотни тысяч потенциальных новых психоделических молекул, которые могут помочь разработать новые виды антидепрессантов. 

В одной из работ исследователи использовали AlphaFold для поиска молекул, обладающих высокой активностью против циклин-зависимой киназы 20 (CDK20) — мишени для лечения гепатоцеллюлярного карциномы (HCC), самого распространенного типа первичного рака печени. 

9. Миссия Martian Moons eXploration к спутникам Марса

Martian Moons eXploration (MMX) — проект, разработанный Японским агентством аэрокосмических исследований (JAXA), с целью исследования двух спутников Марса: Фобоса и Деймоса. 

Главная цель — приземлиться на Фобосе и собрать образцы реголита (поверхностного материала), похожие на песок. Они помогут ученым понять процессы формирования Солнечной системы и ее эволюцию, а также роль воды в этом процессе. 

Космический аппарат также проведет наблюдения за облетом меньшей марсианской луны, Деймоса, будет изучать ее поверхность и химический состав на протяжении 3 месяцев. Так MMX поможет раскрыть происхождение и эволюцию марсианских спутников, улучшить технологии для будущих космических исследований планет и спутников.

10. Запуск коллайдера NICA

NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) — это сверхпроводящий коллайдер протонов и тяжелых ионов, строящийся на базе Лаборатории физики высоких энергий (ЛФВЭ) имени В. И. Векслера и А. М. Балдина Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) в городе Дубна Московской области. 

Одной из основных научных задач проекта является исследование фазовой диаграммы сильно сжатой барионной материи в лабораторных условиях. Она существует лишь в нейтронных звездах и ядрах сверхновых звезд — на ранних стадиях существования Вселенной наблюдаемая материя имела исчезающе малую барионную плотность. Для создания такой материи с высокой плотностью в лабораторных условиях используется столкновение тяжелых ионов. 

Коллайдер NICA позволит исследовать область физики частиц в ранее недоступной области параметров и условий эксперимента. Полученные данные помогут пролить свет на тайну происхождения Вселенной и понять, какие состояния материи существовали в ее ранние периоды.

11. Новейшие обсерватории Vera C. Rubin и Simons

Обсерватория Vera C. Rubin названа в честь американской астрономки Веры С. Рубин. Она расположена в Чили и находится на высоте 5200 метров в высокогорной пустыне Атакама. Обсерватория оснащена 8,4-метровым зеркалом и самой большой камерой, когда-либо созданной для астрономии и астрофизики. 

В ближайшее время начнется 10-летний обзор южного неба:

• Исследование темной энергии и темной материи.
• Инвентаризация солнечной системы.
• Исследование временно изменяющегося оптического неба.
• Картирование Млечного Пути.

Обсерватория представит космос в изысканной детализации и поможет нам понять Вселенную.

Обсерватория Саймона (Simons Observatory) расположена также в пустыне Атакама в Северном Чили. Вместе с Телескопом атакамской космологии (ACT) и Саймоновым массивом проведет наблюдения за космическим микроволновым фоном (CMB). Основные цели исследования:

• Создание поляризационных карт неба с гораздо большей чувствительностью, чем у спутника Planck.
• Исследование гравитационного линзирования, первичного биспектра и эффектов Суняева-Зельдовича.
• Построение каталога 16 000 галактических скоплений и более 20 000 экстрагалактических источников.

12. Первый европейский суперкомпьютер Jupiter

Jupiter — это первый европейский суперкомпьютер экзафлопсного класса, который находится в стадии разработки. Система расположится в Юлихском исследовательском центре (FZJ) в Германии. Она будет использоваться для решения разнообразных задач, таких как моделирование климата и погоды, создание новых лекарственных препаратов, исследования в области квантовых вычислений и промышленное проектирование.

Jupiter будет основан на специализированной модульной архитектуре, использующей платформу Eviden BullSequana XH3000 с прямым жидкостным охлаждением. Это позволит адаптировать систему под разные классы задач. Ожидается, что производительность превысит 1 Эфлопс (экзафлопс) — это в три раза больше производительности текущего самого быстрого европейского суперкомпьютера Lumi в Финляндии. Общая потребляемая мощность Jupiter составит при этом всего 18,2 МВт.

13. Конкурент GPT-4 от Google — Gemini

Нейросеть Gemini запущена в начале 2024 года на основе модели Gemini Ultra, которая имеет 100 трлн параметров и превосходит платную версию ChatGPT Plus во всех тестах, включая MMLU (Massive Multitask Language Understanding).

Эта мощная нейросеть обладает следующими возможностями:

• Генерация текста: Gemini создает текст, неотличимый от человеческого, будь то стихи, код или сценарий.
• Перевод: легко переводит текст с одного языка на другой, открывая новые горизонты для мультиязычных взаимодействий.
• Анализ исторически сложных или философских тем: отвечает на вопросы в информативной форме, раскрывая свою способность к анализу сложных тем.

Gemini Pro — версия среднего уровня для более широкого круга задач. Она стала основой Google Bard, позволяя генерировать тексты и изображения, задавать вопросы и искать информацию.

14. Значительный прогресс квантовых компьютеров

 К 2024-2025 годам ожидается появление 1000-кубитных систем. Кубиты — это аналоги классических битов, но при большом их количестве квантовые компьютеры смогут решать задачи, недоступные обычным. Они, вероятно, смогут превзойти классические компьютеры в решении некоторых практических задач оптимизации и машинного обучения.

Системы с миллионом и более кубитов, которые появятся после 2030 года, будут использоваться для моделирования химических систем, аэро- и гидродинамики, криптоанализа. Они станут доступными для широкой аудитории через облачные сервисы.

На сегодняшний день в России уже создан квантовый компьютер на ионах, а к концу 2024 года планируется построить универсальный квантовый компьютер с облачным доступом. Так, госкорпорация «Росатом» направила более 6 млрд рублей на развитие квантовых технологий и исследовательской инфраструктуры.

15. Роботы-помощники нового уровня

В 2024 году ожидается появление роботов-помощников нового уровня, которые будут внедряться в различные сферы:

• Коботы (коллаборативные роботы). Способны функционировать в непосредственной близости от сотрудников-людей без угрозы для их жизни. Сенсорные системы, системы машинного видения и «умные» захваты обеспечивают качественное взаимодействие с окружающим миром в режиме реального времени.
• Мобильные манипуляторы (MoMas). Это мобильные системы, предназначенные для обработки материалов в логистике, автопроме и аэрокосмической отрасли. Они сочетают мобильные робоплатформы с классическими манипуляторами — могут проводить промышленные инспекции, осматривать состояние оборудования и выполнять задачи, связанные с техническим обслуживанием.
• Цифровые двойники. Технология предусматривает создание виртуальных моделей физических объектов. Виртуальные симуляции минимизируют издержки, предсказывают различные варианты развития событий и обеспечивают безопасное проведение стресс-тестов.
• Гуманоидные роботы. Могут работать в среде, изначально заточенной под людей. Они легко интегрируются в существующую инфраструктуру и могут внести существенные изменения как в производственные процессы, так и в жизнь человека.

Как выяснил LinDeal, следующий 2025 год станет не менее многообещающим. Нейросети, способные создавать реалистичные изображения, будут продолжать развиваться. ИИ будет активно применяться в искусстве, дизайне, рекламе и техническом проектировании, меняя ход их развития. Открытая Архитектура процессоров RISC-V будет продолжать привлекать внимание. Это изменит ландшафт в области компьютерных систем и инноваций. 

Также планируется продолжение исследований на Байкальском глубоководном нейтринном телескопе. Ученые добавят около 700 оптических модулей, чтобы обнаруживать больше событий из сверхдалекого космоса — нейтрино ультравысоких энергий. И все это — только верхушка айсберга!