Технологии и будущее
Технологии и будущее
Интересуетесь передовыми технологиями из Германии? Хотите узнать больше о совместных российско-немецких проектах в области науки и техники? Ищете вдохновения для реализации собственных футурологических идей? Собрали для вас в одном лонгриде все наши публикации по теме «будущее».
Государственная поддержка инноваций в Германии
Успех Германии в продвижении инноваций кроется в их активной поддержке на государственном уровне. В 2019 году в Лейпциге было создано специальное Агентство по прорывным инновациям (SprinD GmbH), которое продвигает высокотехнологичные разработки «made in Germany». Основатели хотят создать безопасное пространство для разработки креативных идей и, что важно, помочь воплотить их в жизнь.
Сейчас основными направлениями работы агентства являются искусственный интеллект, цифровизация и создание искусственных органов. Кроме того, большое внимание уделяется защите окружающей среды и разработкам в сфере life sciences. Команда SprinD ищет молодые таланты в школах и университетах, организовывая конкурсы и олимпиады. Кроме того, сотрудников нанимают из бизнеса: как говорят основатели, они точно знают, как превратить идею в успешный проект.
Немецкий вклад в мировую космонавтику
Германия активно развивает инновационные технологии для исследования космоса. Например, в Институте оптических сенсорных систем немецкого аэрокосмического центра в 2019 году был спроектирован и запущен на орбиту космический телескоп «Хеопс». Главная задача этого устройства заключается, однако, не в открытии новых планет, а в более точном определении их размеров. В сочетании со знаниями массы, это даёт возможность определить плотность и узнать возможный состав и структуру планет. 

Другой немецкой разработкой стал спутник TanDEM-X, который позволяет исследовать изменения земной поверхности: так создаётся намного более чёткая и подробная модель рельефа Земли.


А с изучением другой пригодной для жизни планеты – Марса – помогает стереокамера высокого разрешения (HRSC). Она была разработана Берлинским институтом планетных исследований и отображает планету в максимально высоком разрешении в нескольких форматах. Полученные данные – важный источник информации для дальнейшего изучения Красной планеты.


Немецкий вклад в мировую космонавтику помогает учёным стать на шаг ближе к ответу на вопрос: «Что скрывает в себе космос?»


Где применяют дроны немецкого производства?
Дармштадтский стартап попал в список «технологических первопроходцев» на прошлогоднем Всемирном экономическом форуме. Значимость этого стартапа не только в технологичности изобретения, но и в его гуманистической миссии. Компания, разрабатывающая дроны, ставит целью создать целую воздушную инфраструктуру в сфере медицины, курьерских доставок, исследовательской работы и во многих других областях жизни.

Дроны разработчиков оказались актуальным решением в период пандемии: с их помощью в странах с неразвитым транспортом, таких как Вануату, Танзания и Малави, оперативно доставляли и отправляли на обработку медицинские исследования, присылали всё необходимое для оказания первой медицинской помощи и вакцину для детей с тяжёлыми заболеваниями.


Функционал этих дронов почти безграничен: в Италии дроны участвовали в научной работе – изучали вулканическую активность, в Канаде – считали популяцию китов, а в Германии – забирали и доставляли образцы почв на исследования.

Экзоскелеты из Германии и России
Немецкий стартап из Аугсбурга разработал экзоскелет Cray X, своего рода «умный» панцирь, надеваемый на спину. Он создан, чтобы помогать людям с заболеваниями и болями в спине и облегчать работу тех, кто занимается физическим трудом – это и грузчики, и спасатели, и медицинский персонал. Экзоскелет берёт на себя более 30 % нагрузки на позвоночник и может компенсировать до 15 килограммов поднимаемого веса.

Команда стартапа много занимается исследованиями: например, экзоскелеты подключены к облачной платформе, которая анонимно собирает сенсорные данные, а они в свою очередь становятся базой для анализа и исследований, которые помогают развивать и улучшать разработку. И хотя многие люди относятся к подобному слиянию машины и человека скептически (нет, экзоскелеты не чипированы), в компании уверены, что такие направления науки, как data science и machine learning – это будущее медицины и здоровья человечества в целом.


В России тоже есть многообещающие разработки в этой области. Например, крупная компания из Магнитогорска производит экзоскелеты сразу трёх моделей: для спины (X-Soft), как у немецких коллег, для разгрузки рук (X-Rise), а также модель, по конструкции напоминающая третью руку (X-Arm).

Робототехника: российско-германское сотрудничество
Российско-немецкие отношения в области науки и техники – это не только конкуренция, но и плодотворное сотрудничество. Немецкая компания, основанная почти сто лет назад как деревообрабатывающая фабрика, сегодня занимается роботизацией и мехатроникой и привлекает для своих исследований российских учёных. Отечественные специалисты по робототехнике при содействии Российского экспортного центра совместно с коллегами из Германии производят роботов и программное обеспечение для них.

Среди недавних разработок немецкой компании – робот-паук-трансформер BionicWheelBot и летающий робот BionicFlyingFox, биологическим прототипом для которого стала летучая лисица. Разработчики называют его «сверхлёгким летающим объектом с интеллектуальной кинематикой».


Технологии зашли так далеко, что немецкая компания с помощью российских коллег производит не только роботов, но и роботов, которые производят других роботов – и могут, в отличие от человека, работать в любых условиях, без света и отопления.

Совместные проекты России и Германии: мощнейший рентгеновский лазер мира
Европейский рентгеновский лазер на свободных электронах (XFEL) – это мощнейший рентгеновский лазер мира, огромный шаг вперёд в области физики, фармакологии и медицины. Длина лазерной установки – 3,4 км: она протянулась от гамбургской лаборатории DESY, где занимались разработкой лазера, до окраин города Шёнефельда. Помимо высокоточных исследований атомов и химических взаимодействий, этот лазер позволит учёным изучать вещества в недрах звёзд и планет.
Стоимость проекта XFEL оценивается примерно в 1,2 миллиарда евро, из которых больше половины вложила в разработку Германия, а 27 % – Россия, присоединившаяся к проекту в июле 2009 года. Среди научных сотрудников штата XFEL на втором месте по численности после немецких – российские учёные из Курчатовского института и Института ядерной физики Троицка. Кстати, идея создания такого лазера также принадлежит российским учёным и возникла почти 40 лет назад.
Немецкие женщины-астронавты
16 июня 1963 года словами Маяковского «Эй! Небо! Сними шляпу!» начала полёт первая в мире женщина-космонавт Валентина Терешкова. С тех пор в космосе побывали 64 женщины. В ближайшее время Германия собирается увеличить эту цифру, вписав в историю покорения космоса немецких женщин-астронавтов.

Весной 2016 года кадровое агентство HE Space, сотрудничающее с немецкой космической программой, объявило о старте проекта «Die Astronautin». Его задача – привлечь женщин к профессиям, связанным с космосом. Проект финансируется за счёт пожертвований и добровольных взносов.


По первоначальному замыслу полёт женщины-астронавта из Германии должен был состояться ещё в 2020 году. К покорению космоса готовятся Сюзанна Рандал и Инса Тиле-Айх.

Назальный антидепрессант: инновации в медицине из Германии
Инновации в медицине бывают довольно необычными: например, недавно в Европе в качестве препарата против депрессии впервые одобрили назальный спрей, а первопроходцами стали немецкие врачи-психиатры. И дело здесь не только в удобстве: если антидепрессанты в лучшем случае начинают действовать через две недели, то спрей снимает острые симптомы депрессии уже через 24 часа, потому что всасывается в кровь напрямую через слизистые оболочки носа.

А ещё у такого спрея меньше побочных эффектов, а испытания показали, что с ним пациенты остаются в стабильном состоянии дольше, чем при традиционной терапии.


Спрей-антидепрессант скоро начнут использовать в одной из берлинских клиник, и кто знает – может быть, это изобретение приживётся и за пределами Германии, а лечение депрессий станет проще и доступнее.

High-Tech Strategy 2025: что стоит за девизом «От открытий к инновациям»
В январе 2020 года Германия официально стала мировым лидером в области инноваций: она возглавила рейтинг Bloomberg Innovation Index 2020, сменив на этой позиции Южную Корею. Впрочем, это не предел. Германия поставила новую амбициозную цель – довести уровень расходов на исследования и разработки до 3,5 % от ВВП. Цели, задачи и стратегия реализации плана прописаны в рамочной программе «Стратегия высоких технологий 2025».

Основная цель Hightech-Strategie 2025 – способствовать коммерциализации научных знаний. Согласно положениям документа, деятельность национальных властей, бизнес-структур и научных предприятий должна быть направлена на стимулирование исследований и разработок, помогающих людям и улучшающих жизненные условия. Так, к числу основных направлений реализации Hightech-Strategie 2025 относятся «Здоровье и уход», «Устойчивость, защита климата и энергия», «Мобильность», «Государство и страна», «Безопасность» и «Экономика и работа 4.0».


Сегодня в Германии насчитывается более 1000 финансируемых из бюджета научных организаций, около 450 исследовательских объединений и кластеров, а также центров исследований и развития, финансируемых промышленными концернами. По словам авторов документа, стратегия способствует наступлению нового этапа научно-технической революции в целях сохранения рабочих мест и обеспечения благосостояния населения страны. Разработка и популяризация новых технологий сможет способствовать вливанию инвестиций в сферу образования и повышения квалификации населения.


Для достижения целей, поставленных Hightech-Strategie 2025, представители бизнеса, власти, сферы образования и исследовательские институты должны объединить усилия по развитию инновационной инфраструктуры, а также международного сотрудничества. Список предлагаемых для реализации стратегии шагов опубликован в приложении к Hightech-Strategie 2025 – «Стратегии Федерального правительства по интернационализации образования, науки и исследований».

Немецкая космическая программа: двигателестроение, исследования, частные инициативы

Космическая отрасль Германии – одна из самых прогрессивных в мире. В 2019 году министр экономики и энергетики Германии Петер Альтмайер публично заявил, что правительство страны рассматривает предложение построить национальный космодром. Идея принадлежит президенту Федерального объединения немецкой промышленности Дитеру Кемпфу. По словам политика, появление собственной космической гавани способствует развитию спутниковых технологий и появлению новых рабочих мест в области космонавтики.

С середины 2000-х годов аэрокосмические инженеры Германии разрабатывают передовые модели автономных ракет, способных выходить за пределы атмосферы Земли и безопасно возвращаться назад. Такие аппараты могли бы оперативно доставлять до космической станции необходимые грузы и членов экипажа.


Космосом интересуются и молодые немецкие предприниматели: в сентябре 2020 года стартап Isar Aerospace запустил под Мюнхеном производство лёгких ракет-носителей для выведения на околоземную орбиту коммерческих спутников. Первый запуск разработок запланирован на 2021 год. По заявлению основателя Isar Aerospace Даниэля Метцлера, успех проекта позволит не только демократизировать доступ к космосу и сделать его «новым Интернетом», но и построить в Германии конкурентоспособный аналог Space X.

Робототехника в России и Германии
В технопарке Перми разрабатывают роботов, которые уже начали обслуживать посетителей пермского МФЦ. Такие роботы умеют распознавать человеческую речь, отвечать на вопросы, выделять людей в общем потоке, не путая их с мебелью и другими объектами, а для работы в МФЦ – ещё и сканировать паспорта. Внешность и мимика пермской «сотрудницы» МФЦ была составлена на основе портретов более 1000 женщин. У неё вращаются глаза, она имитирует 600 движений мимики, а искусственную кожу и волосы (100 тысяч волос вставлялись вручную!) почти невозможно отличить от настоящих. 

Это первый в России робот, правильнее даже сказать, андроид, который не просто помогает другим сотрудникам выполнять свою работу, а полностью заменяет собой работника. Клиентка МФЦ поделилась, что сначала вообще не поняла, что перед ней андроид: подумала, что это просто странная женщина.


Немецкую родственницу этой «странной женщины» зовут LOLA, её разработали специалисты по робототехнике из Мюнхенского технического университета. Это не коммерческий, а научный проект, поэтому на первый взгляд LOLA не так впечатляет. Но разработчики и не ставили своей задачей достичь внешнего сходства с реальным человеком. Их больше интересуют менее заметные, но не менее важные функции человекоподобного робота – в первую очередь, имитация естественной походки.


LOLA, например, недавно научилась придерживаться за стены, когда идёт по рельефной поверхности, чтобы сохранить равновесие. Она хорошо «видит» и умеет составлять карту пространства, размечая на нём пол, стены, потолок и определяя местонахождение объектов. А в ближайшем будущем разработчики хотят научить своё детище различать разные поверхности – шероховатые, мягкие, гладкие и так далее.

Инновации в немецкой медицине: татуировка из наночастиц золота
«Татуировка из наночастиц золота производит революцию в медицинской диагностике». Нет, учёные не доказали пользу татуажа, речь совсем о другом. Давайте вместе разбираться в немецких инновациях. Для начала узнаем, какую проблему взялись решать трое учёных из Университета Йоханнеса Гуттенберга в Майнце. Уже давно врачи мечтают об имплантируемых датчиках, которые могли бы передавать информацию о жизненно важных процессах и концентрациях веществ в организме. 

У таких датчиков сегодня есть две сложности: они отторгаются тканями через несколько дней, и их цвет, который должен указывать на изменение концентрации веществ, нестабилен.


Весной этого года доктор Карстен Зенихзен, доктор Катарина Кэфер и доктор Тис Шредер сообщили о прорыве в решении этих проблем: «Наш датчик похож на невидимую татуировку, не намного больше монетки и тоньше одного миллиметра». Датчик, который они предлагают использовать, состоит из наночастиц золота, внедрённых в полимерную ткань, и располагается под кожей. Пористая структура основы позволяет сосудам и тканям прорастать в неё, благодаря чему датчик не отторгается, а наночастицы золота не выцветают.


Это решает главную проблему: датчик остаётся механически и оптически стабильным в течение нескольких месяцев. Снаружи он незаметен, а показания видны только в инфракрасном свете. Научное сообщество видит большой потенциал в этом исследовании и предполагает, что оно повлечет качественные изменения в области медицинской диагностики и фармакологии.

Немецкий автомобиль, которым можно управлять при помощи силы мысли
Зачем верить в силу мысли, если пора её применять? Так размышляет Хенрик Мантцке, один из участников команды Свободного университета Берлина, разработавшей технологию Brain Driver. Целью проекта было создание механизма, который бы распознавал сигналы мозга и реагировал на них, запуская автомобильные системы, «умный дом», промышленную технику и другие устройства. 

Изначально технология Brain Driver разрабатывалась для людей с ограниченными возможностями, чтобы обеспечить им возможность жить привычной жизнью и не зависеть от окружающей инфраструктуры. С развитием проекта стало ясно, что разработка может применяться для самых разных целей.


Например, чтобы комфортно добраться до нужной локации на машине. Команда технологов Свободного университета испытали Brain Driver, внедрив технологию в обычный немецкий автомобиль. Разработка представляет собой гарнитуру, оборудованную шестью датчиками, считывающими сигналы мозга. Система распознает и преобразовывает их в инструкции для запуска и управления автомобилем.


По словам разработчиков, технология Brain Driver ещё несовершенна: инженеры планируют усилить чувствительность устройства, улучшить алгоритмы расшифровки сигналов мозга, упростить комплектацию гарнитуры и синхронизировать разработку с вживляемыми электродами.


Пока что Brain Driver не прошла необходимых испытаний, чтобы войти в широкое применение в инженерии. Однако, по словам Хенрика Мантцке, это вопрос времени: «Ведь мы уже создали автономные машины. Если сидишь в автомобиле, который едет сам по себе, что удивительного в том, что авто может тронуться, стоит только этого захотеть», – уверен технолог.

Инновации из Германии: бесконтактный шрифт Брайля
Команда разработчиков Байротского университета в Германии представила бесконтактный ультразвуковой дисплей Брайля HaptiRead. Технология создана для оказания помощи людям с нарушениями зрения: с помощью разработки они смогут пользоваться городской инфраструктурой без посторонней помощи. Инновационный гаптический дисплей создает в воздухе несколько зон, в которых ультразвуковые волны фокусируются и создают давление, которое можно ощутить кончиками пальцев. По данным исследования инженеров Байротского университета, 88 % участников удалось отчетливо распознать символы Брайля.

Группа учёных под руководством Йорга Мюллера создали устройство, состоящее из 32 ультразвуковых излучателей, на каждый из которых дисплей поочередно подает сигналы. Чтобы подать их, дисплей использует данные датчика Leap Motion, который различает касания воздушных потоков.


При синхронной передаче данных всех компонентов HaptiRead перед пользователем технологии создаётся тактильное пространство: человек чувствует давление и вибрацию, что позволяет ему различить кнопки на дисплее и набрать определённый ряд цифр или букв.


Разработчики устройства провели качественный анализ среди первых пользователей HaptiRead и выяснили, что разработка оказалась комфортной в применении для 79 % респондентов. Успешное тестирование технологии подтолкнуло учёных к разработке ещё нескольких аналогичных систем, которые в дальнейшем могут быть интегрированы для пользования банкоматами, лифтами и другими техническими устройствами.

Беспилотные автомобили: новая норма в Германии?

Весной этого года Бундестаг принял закон о введении в регулярную эксплуатацию беспилотных маршрутных автобусов и грузового транспорта на небольших дистанциях. Так, по заявлению Министерства транспорта ФРГ, Германия стала первой страной в мире, которая юридически урегулировала беспилотное вождение. Раньше для использования автономных транспортных средств водителю было необходимо получить специальное разрешение. 

Например, это было обязательно для видов транспорта вроде People Mover – автоматизированной системы перевозки пассажиров на территориях предприятий.


Хотя участники рынка автопрома признают, что введение в эксплуатацию беспилотного транспорта стало «огромным рывком вперёд», новость всё же вызывает неоднозначную реакцию. По словам Оливера Блюма, главы крупной немецкой автомобильной компании, потребителям важнее сам процесс вождения, чем быстрый и комфортный путь от точки А в точку Б.


Кроме того, на данном этапе беспилотный транспорт может перемещаться лишь по строго установленной дистанции, не превышающей несколько десятков километров. Момента, когда на автопилоте можно будет пересекать границы государств или ездить по незнакомой местности, ещё придется подождать, – уверены автопромышленники. По мнению Дирка Кессельгрубера, представителя другого крупного автоконцерна, лишь через 10–15 лет около 40 % автомобилей будут в той или иной мере автоматизированными.


Чтобы введение машин на беспилотном управлении в эксплуатацию стало повсеместным явлением, важно протестировать возможности и риски использования этого транспорта. Сейчас над исследованиями и разработками новейших моделей таких автомобилей совместно работают многие немецкие команды.

Немецкие студенты научили робота приносить пиво из холодильника
Этому научила андроид группа студентов из Кобленца. Из любой точки дома робот Тиаго (TiAgo) находит дорогу до холодильника и приносит заказчику его порцию. Достаточно обратиться к нему и назвать желаемую марку напитка. При помощи нейросети андроид формирует миссию и отправляется её выполнять. Благодаря GPS-навигации робот находит дорогу к кухне и открывает холодильник своей длинной гибкой рукой с двумя пальцами-щупальцами. Также он различает банки и бутылки пива внутри.

Из нескольких марок он выберет именно ту, которую попросят. И даже если бутылки поменять местами, он всё равно опознает нужную. В памяти робота Тиаго около 60 сортов. Помощника тренировали, демонстрируя ему фотоснимки пива на разных фонах.


Об использовании андроида в сфере обслуживания разработчики пока не говорят. Однако модули Jetson TX2, похожие на тот, что помогает Тиаго выполнять его задачу, продаются и в компактном исполнении. Кто знает, возможно, через время «пивной робот» преобразится и освоит новые горизонты?

Совместные проекты России и Германии: эксперименты на МКС
Институт медико-биологических проблем РАН в Москве и Немецкий центр аэрокосмических исследований вместе проводят эксперименты на борту МКС ещё с 1990-х годов. Результаты этих экспериментов применимы не только в космической биологии и медицине, но и на Земле.

Например, технологии, разработанные в рамках проекта «Электронный нос» направлены на то, чтобы быстро обнаруживать загрязнения в труднодоступных участках МКС. Усовершенствование этих технологий может стать прорывом в медицине и позволить диагностировать заболевания по выдыхаемому воздуху.


Другая разработка российских и немецких учёных – аппаратное обеспечение «Нейролаб» – используется в космосе для того, чтобы отслеживать состояние космонавтов. Она может также использоваться на Земле, в работе пилотов и тех, чья профессия связана с высокой ответственностью и высокими рисками.

Помощники с интеллектом: какую «умную» технику выбирают немцы?
«Умная» бытовая техника набирает всё большую популярность в Германии. По данным исследования Института YouGov, ею пользуется каждый четвёртый немец: 10 % владеют инновационной стиральной машиной или «умным» пылесосом, 8 % – плитой или духовкой. Еще 8 % имеют холодильник или морозильную камеру.

Управление через приложение на смартфоне или планшете – самая важная функция, о которой упомянули 56 % респондентов. 41 % обращают внимание на «умные» функции помощников. Например, на то, что плита распознает размер кастрюли, стиральная машина –  наполнение, а холодильник – отдельные продукты, хранящиеся в нём. 28 % владельцев таких приборов в Германии перед покупкой обращали внимание на возможность управления с помощью голосовых команд без приложения.


Трое немцев из пяти (59 %) считают «умную» бытовую технику удобной. Она облегчает повседневную жизнь, проста в использовании и экологична.

Порт Гамбурга станет тестовым воздушным пространством для дронов
В Гамбурге начались первые испытательные полëты дронов. Крупнейший морской порт ФРГ стал, таким образом, первой воздушной зоной для регулярных полëтов дронов в Германии.

Как сообщают организаторы, в многочисленных сценариях полётов будет смоделировано безопасное и скоординированное взаимодействие пилотируемых и беспилотных участников воздушного движения в пространстве U-Space. 


Концепция U-Space подразумевает наличие ограниченного воздушного пространства, в котором движение беспилотников координируется специальными правилами.


Таким образом, полëты дронов даже за пределами видимости операторов смогут совершаться быстро, безопасно и без длительных процедур по получению разрешений.


Для Германии беспилотные воздушные системы обладают огромным потенциалом применения в разных сферах. Немецкое правительство собирается в ближайшие годы сделать дроны повседневным видом транспорта и превратить их в хит немецкого экспорта.

Первый в мире пожарный электромобиль из Германии
В пожарной части недалеко от площади Александерплац в Берлине проводят испытания первого в мире пожарного электромобиля, который должен быть введен в эксплуатацию в 2022 году. Такой электромобиль, помимо своей экологичности, обладает множеством преимуществ: он более компактный и манёвренный, чем традиционные пожарные машины, многие его функции (например, выдвижение пожарной лестницы) автоматизированы, чтобы экономить время и снизить риски для пожарных.

Задний отсек электромобиля сконструирован так, чтобы его можно было переоборудовать для оказания первой медицинской помощи.


Один пожарный электромобиль обойдётся пожарным частям в 1,2 миллиона долларов – конечно, это дороже, чем машина, работающая на дизельном топливе, зато эксплуатация и обслуживание электромобиля гораздо дешевле, и его высокая стоимость быстро окупится.

«Квантовая гонка»: Россия и Германия
Учёные и разработчики по всему миру пытаются достичь «квантового превосходства» друг над другом: с начала нулевых раз в несколько лет появляется новый квантовый компьютер, каждый раз более мощный, чем предыдущий. Суть квантовых компьютеров в том, что они, используя в передаче данных принципы квантовой механики, способны выполнять любые задачи во много раз быстрее, чем самые современные суперкомпьютеры. В декабре прошлого года одному из квантовых компьютеров удалось за несколько минут провести операцию, которая традиционным способом решалась бы миллиарды лет.

А в Мюнхенской квантовой долине – многообещающем хабе квантовых технологий – в этом году начнётся разработка первого немецкого квантового компьютера. За пять лет планируется создать как минимум два таких компьютера, и на это уже выделили два миллиарда евро.


В России планируют создать свой квантовый компьютер, этим будет заниматься Национальная квантовая лаборатория – консорциум структур Росатома, Российского квантового центра, фонда «Сколково» и российских вузов. У России есть определённое преимущество в этой области: квантовая физика всегда была сильной стороной российской науки, а идею квантовых вычислений, лежащую в основе квантового компьютера, предложил в 1980 году советский учёный Юрий Манин.


Чем закончится «квантовая гонка», предсказать нельзя, но конкуренция между разными странами в этой области – однозначно не помеха научному прогрессу, а даже наоборот.


ОРГАНИЗАТОРЫ