Стволовые клетки и климат планеты: 4 области науки, которые могут определить весь 2020 год

2020 год может стать годом, насыщенным прорывами в передовых научных исследованиях, и вот четыре направления, которые, пожалуй, определят развитие следующего десятилетия.

Кто-то из нас в определенном возрасте говорил, что 2020 год звучит как далекое будущее, но сейчас мы вот-вот войдем во второе десятилетие 21-го века.

Когда политика движется в непредсказуемых и причудливых направлениях, мир науки и техники, похоже, отражает тот же самый путь. С одной стороны, есть технология в наших руках, которая дает нам средства связи, о которых мы могли только мечтать несколько десятилетий назад. Но с другой стороны, наш ненасытный спрос на материалы для изготовления этих гаджетов поставил нашу планету на колени.

Итак, что же ждет sci-tech в будущем, и что мы должны ожидать в ближайшие месяцы и годы? Вот только несколько тем, которые, я думаю, будут доминировать в заголовках новых "ревущих двадцатых".

Ядерный синтез

Некоторые могут закатить глаза при предположении, что ядерный синтез - это реально возможно, не говоря уже о том, что он находится в пределах досягаемости в течение нашей жизни. Большой выигрыш, если он будет достигнут, будет заключаться в использовании огромной мощности Солнца в замкнутом реакторе.

Это дало бы человечеству источник чистой, дешевой, безопасной энергии, которая далеко затмила бы все, что современные возобновляемые технологии могут достичь. Однако это не новая наука, и, как известно, это направление развивается уже в течении последних нескольких десятилетий.

Тем не менее исследования – и финансирование – в этой области резко возросло в прошедшие один-два года, до такой степени, что команды ученых добиваются все более и более длительных стабильных плазменных реакций в реакторах. Другие команды нашли способы сделать их более рентабельными для строительства и обнаружили, что добавление общего металла может сыграть решающую роль в этом развитии.

Денег не жалеют

Европейский инвестиционный банк, конечно, не видит в таких реакторах мечту, недавно закачав €250 млн в новаторский экспериментальный реактор, который будет построен в Италии. Кроме того, Великобритания недавно объявила о планах строительства нового объекта по исследованию ядерного синтеза на сумму 22 млн. фунтов стерлингов. Затем, конечно, есть международный термоядерный экспериментальный реактор, базирующийся во Франции, который планирует начать проведение первых экспериментов в 2025 году.

Будет ли достигнут ядерный синтез в следующем году? Нет. Но ключ, который откроет дверь к его успеху, может быть найден.

Квантовое вычисление

Google недавно заявил, что он достиг "квантового превосходства", выполнив вычисления за три минуты и 20 секунд, которые традиционный суперкомпьютер не мог завершить менее чем за 10 000 лет.

В обход традиционного компьютера, построенного на единицах и нулях с кубитами – которые могут быть единицей, нулем или обоими одновременно – квантовые вычисления рассматриваются, как оказывающие такое же влияние на здравоохранение и исследования, как и интернет, когда он впервые появился на сцене.

Однако в то время как IBM и другие компании отклонили претензии Google как преувеличенные, в этом году наблюдался избыток прорывов в этой области, что предполагает, что 2020 год может иметь свой "момент Аполлона".

Например, в июле исследователи из Университета Пердью и Университета Рочестера продемонстрировали свой метод ретрансляции информации путем передачи состояния электронов. Тем временем исследователи из Дартмутского колледжа и Массачусетского технологического института нашли способ создавать эти компьютеры "более тихими", что могло бы делать их стремительные вычислительные скорости более точными.

Климат

Если Межправительственная группа экспертов по изменению климата (МГЭИК) права, то у нас есть чуть больше десяти лет, чтобы спасти планету от климатической катастрофы. Это тревожное заявление в прошлом году не было катализатором для исследователей, чтобы начать серьезно относиться к климатическим исследованиям, но оно стало ракетным "топливом", ускоряющим новые открытия.

Следующее десятилетие климатических исследований будет определяться двумя способами: понимание того, как меняется наша планета и каковы наши приоритеты; и поиск путей уменьшения ущерба, который мы причинили.

Что делать: бороться с последствиями или причинами?

Совсем недавно мы узнали, что урожайность риса может упасть почти наполовину в результате резкого изменения почвы с наступлением климатического кризиса. Команда исследователей из Стэнфордского университета выращивала рис в "будущей почве", похожей по составу на ту, что будет на планете, изобилующей CO2. Однако, понимая это, есть надежда, что сорта риса могут быть выведены способными противостоять этим изменениям.

Есть также те, кто работает над тем, чтобы резко сократить наши крупнейшие производители выбросов, такие как международная команда, которая выдвинула способ питания холодильников с помощью скручивания эластичных лент.

Конечно, есть обсуждаемая тема геоинженерии, попытка фундаментально изменить то, как ведет себя наша планета, чтобы удалить CO2 из атмосферы. Должны ли мы просто сосредоточиться на решении вопроса о том, откуда берутся наши выбросы, или также найти способы вернуть то, что мы уже сделали? 2020 год будет годом доминирования этих вопросов.

CRISPR

Прошло уже несколько лет с тех пор, как "кластеры регулярно чередующихся коротких палиндромных повторов" – или CRISPR-Cas9 для вас и меня – взорвались на мировой сцене, обещая инструмент, который может вырезать вредные мутации в ДНК, так же, как ножницы. Однако долгое время это, по понятным причинам, вызывало тревогу в научном сообществе по поводу его потенциального использования на людях, когда так мало понимается о долгосрочных последствиях. Но все меняется. Совсем недавно Wired сообщила о исследовательской группе, которая настроила CRISPR, чтобы быть менее подверженной ошибкам. Между тем другая команда захватила 3D-изображения атомарного уровня Cas9 до и после резки ДНК, что дает нам лучшую картину происходящих изменений.

Появляются и другие варианты использования CRISPR, в частности, с командой, которая разработала свою собственную версию, получившую название ECRISPR. Это универсальное медицинское устройство для биосенсинга, аналогичное существующим датчикам глюкозы в крови для точного и быстрого обнаружения вирусов, таких как вирус папилломы человека или парвовирус.

С выделенными стартапами CRISPR, появляющимися все чаще и рецензируемыми этическими испытаниями на людях, уже публикующими результаты, новый год может стать определяющим для инструмента редактирования генов.