Технологии Четвертой промышленной революции - Николас Дэвис

Со времени запуска Международной космической станции (МКС) на ней проведено и еще проводится более 1,9 тыс. исследований в различных областях, включая здоровье человека. На МКС имеется несколько многоцелевых лабораторий с уникальным оборудованием, позволяющим проводить исследования в условиях невесомости. Микрогравитация вызывает в человеческом организме много уникальных биологических эффектов, например изменяет иммунную и сердечно-сосудистую системы, уменьшает плотность костей, ведет к потере мышечной массы и ухудшению зрения. Эти воздействия заставили ученых искать способы уменьшения рисков и расширили наши знания о многих проблемах со здоровьем, с которыми мы сталкиваемся на Земле.

Результаты исследований, ведущихся на МКС, продолжают оказывать влияние на методы и технологии, применяемые во многих областях медицины. Выяснилось, что прием препаратов, относящихся к классу бисфосфонатов, здоровое питание и регулярные физические упражнения позволяют сократить потерю костной массы. Плазма, легко поддающаяся изучению в условиях микрогравитации, помогает заживлять раны и бороться с раком, ускоряя инактивацию опухолей. Текущие исследования роста высококачественных белковых кристаллов в условиях микрогравитации могут привести к открытию более эффективных методов лечения мышечной дистрофии Дюшенна. Это лишь несколько примеров работ, ведущихся на высоте более 200 миль (320 км) над Землей.

Многие из исследований в области человеческого здоровья, ведущихся на МКС международными группами ученых, дали важные результаты и позволили создать новые технологии. Отметим лишь некоторые из разработанных устройств и технологий для спасения жизней, с большим успехом применяющиеся по всему миру: ультразвуковой сканер нового поколения, в настоящее время использующийся на МКС и в отдаленных уголках Земли для быстрого и точного установления диагноза у травмированных или больных людей; портативный прибор NIOX MINO для мониторинга астмы и предотвращения будущих приступов; усовершенствованная технология обнаружения иммунных изменений и остеопороза на ранних стадиях; и даже технологии, изначально не предназначавшиеся для медицинских целей, такие как neuroArm. С помощью роботизированной хирургической системы neuroArm, разработанной с использованием тех же материалов и методов, что и роботизированные манипуляторы Canadarm, применяемые на МКС для перемещения грузов и обслуживания, врачи теперь могут выполнять операции на мозге, в то время как пациенты находятся внутри магнитно-резонансного томографа.

Кроме подготовки полета на Марс, специалисты НАСА сотрудничают с другими правительственными агентствами и частными компаниями, занимающимися поиском методов лечения рака в рамках инициативы правительства США Cancer Moonshot.

Ученые обсуждают возможности изменения иммунной системы, позволяющие лучше понять, как предотвращать заболевания и ускорять их обнаружение и лечение. В поисках способов защиты людей от радиации в космосе исследователи из НАСА разработали технологию, помогающую изучать альтернативные методы лечения рака, – радиотерапию пучками элементарных частиц, при которой опухолевые клетки получают определенную дозу радиации с меньшим ущербом для окружающих здоровых клеток. Это не новая область для НАСА – исследования в области разработки микрокапсул на МКС позволили продвинуться в лечении рака и создать новую технологию производства уникальных микрошариков, содержащих лекарственные препараты, высвобождающиеся через 12–14 дней после попадания в организм.

Благодаря исследованиям, ведущимся на низкой околоземной орбите, мы далеко продвинулись в понимании функционирования человеческого тела на Земле и в условиях микрогравитации, но впереди еще много работы. Чем дольше будет длиться космический полет, тем больше проблем со здоровьем возникнет у людей, и мы должны продолжать искать решения этих проблем совместными усилиями. По мере того как мы раздвигаем границы, появляются новые идеи и партнерские отношения, позволяющие проводить новые исследования и создавать космические технологии во благо всего человечества.

Человеческое общество получило от космических технологий огромную пользу. Спутники позволяют синхронизировать работу международных финансовых сетей, вести мониторинг земного климата, экологически рационально управлять природными ресурсами, поддерживать работу жизненно важных служб и образовательных организаций в отдаленных населенных пунктах, предупреждать о природных катастрофах. Однако космический сектор, как и многие другие, находится на пике крупнейших изменений, вызванных техническим прогрессом. Эти изменения обещают еще больше преимуществ для общества, но лишь при условии решения ряда важных вопросов.

Освоение космоса часто считают передним краем технического прогресса, но в действительности все гораздо сложнее. Огромные правительственные инвестиции в начале космической эры, в 1950-х и 1960-х годах, позволили получить множество научных открытий и инноваций. Сопутствующие технологии положили начало многим отраслям промышленности, включая производство микрочипов и разработку программного обеспечения. Однако высокая стоимость космических запусков и суровые условия космической среды повысили требования к надежности и функциональности, что ограничило инновации и создало очень высокие барьеры для входа в эту область.

Сегодня в космическом секторе появляется множество инноваций, но большинство из них связано с достижениями в других секторах. Например, индустрии микрочипов и программного обеспечения, развившиеся во многом благодаря космической гонке, стали самостоятельными и теперь возвращают «долг» космической индустрии. Производственная инфраструктура, дающая миру смартфоны, ноутбуки и другие вычислительные устройства, позволяет разрабатывать новое поколение более интеллектуальных, быстрых и дешевых спутников и компонентов космических ракет. Облачные вычисления сделали доступными средства обработки и хранения данных – основного продукта работы большинства спутников. Новые технологии, такие как 3D-печать, передовая робототехника и искусственный интеллект, тоже вносят свой вклад в устранение барьеров для производства спутников и раздвижение границ их возможностей. Например, компания Made in Space продемонстрировала возможности 3D-печати на МКС, а компания NovaWurks разрабатывает модульные компоненты спутников, которые могут самостоятельно собираться или изменять свою конфигурацию прямо на орбите.

К преимуществам, предоставляемым другими технологиями, относится также обеспечение финансами и рабочей силой. Технический мир переживает наплыв венчурных инвесторов, которые ищут многообещающие возможности вложения средств, и молодых высококвалифицированных инженеров, желающих решать новые интересные задачи. Многие инвесторы и инженеры выросли, мечтая о космосе, наблюдая за космонавтами или увлекаясь научной фантастикой. Эти целеустремленные специалисты обретают новый интерес, внося вклад в развитие космических технологий. Например, компания Planet – один из стартапов Кремниевой долины, учрежденный бывшими инженерами НАСА, – активно привлекает из ИТ-сообщества талантливых специалистов по программной и аппаратной инженерии.

Результатом такого притока технологий, капитала и людей становятся глубокие изменения и инновации в космическом секторе. Традиционные способы применения космических технологий, такие как удаленное зондирование, коммуникации, точная навигация и временнáя привязка, становятся еще более эффективными. Стоимость проектирования, производства, запуска и обслуживания спутников уменьшается, как и расходы на хранение, обработку и структурирование полученных с помощью этих спутников данных. Одновременно с этим появляются новые возможности, включая более дешевые способы запуска спутников, планы по их производству и обслуживанию прямо в космосе, средства доставки на орбиту грузов и новых компонентов, расширяющих возможности космических аппаратов. И даже добыча в недрах астероидов воды и ценных минералов уже в пределах возможного (рис. 27).