Изучение 8 ключевых технологических трендов 2021 года с реальными примерами

Технологии — это не только гаджеты и приблуды. У них очень широкое и глубокое определение.

Термин «технология» происходит от греческого слова «techne» (относится к искусству или ремеслу) и «logia» (относится к изучению). Сочетание этих двух слов, technologia, означает систематическое лечение.

За последние два века использование термина «технология» значительно изменилось. К 1940-м годам «технология» относилась не только к изучению промышленных искусств, но включала все машины, инструменты, приборы, оружие, коммуникационные и транспортные устройства, а также навыки, которыми люди их создают и используют.

Более широко, технология относится к инструментам, машинам и набору техник, которые могут использоваться для решения реальных проблем. Инструменты и машины могут быть такими простыми, как гвоздик, или такими сложными, как частичный ускоритель или космическая станция. Также они не обязаны быть физическими; виртуальные технологии, такие как программное обеспечение и облачные сервисы, попадают под это определение.

В более широком смысле, технология — это средство для выполнения человеческой цели.

Поскольку технологии могут быть настолько простыми или невероятно сложными, их можно классифицировать на разные группы. Ниже мы объяснили все различные типы технологий с современными примерами.

8. Материальные технологии

3D-печатанный гибкий лист пьезоэлектрического материала | Источник: Nature Materials

Применения: Пьезоэлектрические материалы в микротрягах для спутников, самоисцеляющие покрытия для защиты металлических изделий

Материальные технологии — это комплексная дисциплина, включающая выбор материалов со свойствами, наилучшим образом соответствующими требованиям целевого применения. Она также может включать поддержание производительности материалов в течение срока службы машины за счет сопротивления усталости, коррозии и другим повреждениям.

Поскольку разные материалы имеют разные свойства, смешивание нескольких материалов дает интересные характеристики, ведущие к новым применениям.

Недавние достижения в материальных технологиях обеспечивают дополнительные функции, приводя к термину «умные материалы», характеризующиеся их реакцией на внешние стимулы, такие как свет, влажность и температуры. Несколько инновационных материалов, таких как углеродные нанотрубки, графен и пьезоэлектрические материалы, были разработаны и успешно протестированы за последнее десятилетие.

Материаловедение и материальные тесно связаны. Первое охватывает проектирование и открытие новых материалов (особенно твердых), тогда как материальные технологии фокусируются больше на техниках и тестах для определения того, как улучшить продукт.

7. Механические технологии

Применения: Автомобили, произведенные с использованием механических роботов, 3D-принтеры, электростанции

Механические технологии занимаются техниками сборки механических частей и материалов для построения функциональных структур и управления или передачи движения. Например, тормоза на велосипеде, защелка на двери, шестеренные системы в автомобильной коробке передач и т.д.

Механические инженерные технологи ожидается применение принципов из проектирования продуктов, материаловедения и производственных процессов для создания полезных продуктов и производственного оборудования. Они в основном работают как устранители неисправностей в текущем обслуживании машин и автоматизированного оборудования.

Более конкретно, их работа включает анализ напряжений, деформаций, сдвиговых сил в структурах, дефлекцию из-за изгиба, подшипники, сцепления, динамику твердого тела, движение, балансировку вращающихся масс, свободные вибрации, поток жидкостей, термодинамическое поведение реальных жидкостей и многое другое.

Расширяющиеся специальности могут включать энергетику, нефть, ядерную, автомобильную, аэрокосмическую, производственную, промышленный дизайн и разработку продуктов.

6. Медицинские технологии

МРТ сканер

Применения: Стетоскоп, кардиостимуляторы, вентиляторы, компьютерная томография (КТ) сканеры, хирургические роботы

Медицинские технологии часто определяются как применение науки для построения решений по предотвращению болезней, травм или других проблем со здоровьем. Это может включать обнаружение болезней через передовые машины, методы лечения пациентов и мониторинг хорошего здоровья.

В более широком смысле, медицинские технологии фокусируются на оборудовании, системах, объектах и процедурах (но не на лекарствах). Медицинское устройство может быть аппаратом, инструментом, прибором, имплантом, реагентом или программным обеспечением.

От шприцев и сфигоманометров (устройство для измерения артериального давления) до медицинских технологий визуализации (как рентген и МРТ машины), медицинские машины могут играть ряд ролей в диагностике, предотвращении, мониторинге, лечении и облегчении болезней.

Одним из основных технологических разработок в здравоохранении является 3D-печать. Она используется для создания специализированных протезов, шиен, частей для инертных имплантов, а также индивидуальных заменяемых частей тела.

Читать: Что такое 3D-печать? Принцип работы | Типы | Применения

За последнее десятилетие робототехника сделала значительный вклад в здравоохранение. Роботы могут помогать врачам выполнять различные утомительные задачи. Хирургические роботизированные манипуляторы позволяют хирургам сгибать и вращать ткани более гибко и эффективно.

Читать: 15 различных типов роботов | Объяснено

5. Электронные технологии

Применения: Компьютеры, смартфоны, цифровая камера, РЛС (Радиолокация), блоки питания, мультиметры, интерактивные датчики

Электроника занимается всем, что включает эмиссию, поток и контроль электронов в вакууме и материи. Электронный компонент может быть любой физической сущностью (такой как конденсатор, резисторы, индуктивности, диоды и транзисторы) в системе, влияющей на электроны или их ассоциированные поля способом, согласованным с предполагаемой операцией электронной системы.

Электроника в основном состоит из пассивных и активных компонентов, твердотельных устройств, операционных усилителей, аудио и радиочастотных усилителей, осцилляторов, частотных модуляторов, цифровых схем, источников питания и оптоэлектронных устройств, таких как солнечные батареи, светодиоды и оптоволокно.

Различные научные и технические дисциплины тесно связаны с разными аспектами электроники. Это сделало возможным развитие широкого спектра электронных потребительских, военных и промышленных продуктов.

На 2021 год большинство электронных устройств используют полупроводники для управления электронами. Фактически, эти устройства представляют большую часть современных технологий.

Интегральные кремниевые схемы можно найти везде, включая повседневные бытовые приборы, автомобили и даже спутники. Они широко используются в телекоммуникациях, обработке сигналов и обработке информации.

Читать: 12 новейших технологий в электронике, которые изменят наше будущее

4. Коммуникационные технологии

Применения: ЛВС (Локальная вычислительная сеть), видеотекст, телетекст, Интернет, беспроводная передача информации, GPS

Коммуникационные технологии включают сходимость аудиовизуальных и телефонных сетей с компьютерными сетями через унифицированную систему кабелей или связи.

Улучшения сети исходят из недавних достижений в вычислительных устройствах, некоторые из которых специально разработаны для сетевых приложений и преобразования данных из одной точки в другую.

Это широкая и постоянно развивающаяся область, охватывающая все устройства, которые получают, хранят, извлекают, обрабатывают, передают информацию электронно в цифровой форме. Это включает радио, телевидение, мобильные телефоны, коммуникационные устройства, спутниковые системы, а также многие различные сервисы.

Коммуникационные технологии, фактически, являются важной частью ИТ-инфраструктуры. Они делают возможным обмен, передачу и предоставление информации через частную или публичную сеть. Они также позволяют лучшее управление электронными ресурсами и, таким образом, качественные сервисы.

Кроме того, эта технология широко используется в космосе. Например, NASA и агентства используют свободно-пространственную оптическую коммуникацию в открытом космосе для передачи большего объема данных за меньшее время.

3. Ядерные технологии

Ядерная электростанция Грёне

Применения: Производство электрической энергии, лучевая терапия, датчики дыма, стерилизация одноразовых продуктов, радиоизотопные тепловые генераторы, используемые в космических миссиях

Когда происходят изменения в ядре атомов, выделяется огромное количество энергии. Ядерные технологии включают все техники, манипулирующие/контролирующие такие изменения в ядре некоторых специфических элементов и преобразующие их в пригодную энергию.

Они широко используются на ядерных электростанциях для производства электричества. Ядерная энергия — эффективный и чистый способ закипания воды для создания пара, который вращает турбины для генерации электричества.

Эти станции используют ядерные элементы, такие как уран или плутоний, для генерации электричества через реакцию, называемую делением (в которой ядро атома расщепляется на два или более меньших ядра).

Большинство станций используют небольшие твердые урановые гранулы как топливо. Одна гранула, размером с кончик пальца, содержит столько же энергии, сколько 17 000 кубических футов природного газа, 3 барреля нефти и 1 тонна угля. Более конкретно, деление 1 килограмма Урана-235 выделяет почти 18,5 миллиона киловатт-часов тепла.

Ядерные элементы могут быть надежным долгосрочным источником электричества в миссиях глубокого космоса. Космические аппараты используют ядерные батареи для работы без обслуживания годами. Voyager 1 и Voyager 2, запущенные в 1977 году для изучения внешней солнечной системы, до сих пор передают данные.

Читать: 15 интересных фактов и статистики о Voyager 1 и Voyager 2

Помимо генерации электричества, ядерные технологии также используются в прицелах, медицинской радиографии и стерилизации инструментов и оборудования.

2. Биотехнологии

Применения: Использование микроорганизмов для создания органических продуктов вроде молока и выпечки хлеба, извлечение металлов из руд с использованием живых организмов (биоlixивирование), производство биологического оружия

Биотехнологии используют биологические системы и живые организмы для разработки различных продуктов. Они охватывают широкий спектр дисциплин, от генетики и биохимии до молекулярной биологии.

Современные биотехнологии предоставляют революционные техники и продукты для борьбы со сложными и редкими болезнями, снижения негативного воздействия на окружающую среду, использования более чистой энергии и более безопасных и эффективных промышленных производственных процессов.

По приложениям биотехнологии можно классифицировать на семь типов:

• Красные биотехнологии: включают разработку вакцин и антител, искусственных органов, диагностических тестов и регенеративных терапий.
• Зеленые биотехнологии: применяются для борьбы с вредителями и питания культур и укрепления их против суровых погодных условий и микроорганизмов.
• Белые биотехнологии: потребляют меньше ресурсов, чем традиционные процессы. Используются для создания промышленных товаров. Включают проектирование организмов и ферментов для создания ценных химикатов или уничтожения опасных химикатов.
• Синие биотехнологии: эксплуатируют морские ресурсы, такие как микроводоросли, для разработки продуктов и промышленных применений.
• Желтые биотехнологии: фокусируются на производстве пищи. Например, проведение исследований для снижения уровня насыщенных жиров в маслах для готовки.
• Золотые биотехнологии: используют передовые вычислительные техники для получения, хранения, анализа и разделения биологической информации, особенно связанной с ДНК и аминокислотными последовательностями. Играют решающую роль в многочисленных областях, таких как структурная геномика, функциональная геномика и протеомика.
• Серые биотехнологии: адресуют экологические проблемы и фокусируются на поддержании биоразнообразия и удалении загрязнителей.

На 2021 год существует более 250 биотехнологических продуктов здравоохранения и вакцин, доступных пациентам. Более 14 миллионов фермеров по всему миру используют сельскохозяйственные биотехнологии для повышения урожайности и минимизации ущерба от вредителей и насекомых.

Более 200 биорафинериев создано в США для изучения и уточнения техник производства биотоплива и химикатов из возобновляемой биомассы.

1. Информационные технологии

Применения: Мультимедийные конференции, электронная коммерция, облачные вычисления, онлайн-банкинг, распознавание речи, система обнаружения вторжений, онлайн-реклама

Сегодня информационные технологии (ИТ) относятся ко всему, для чего люди используют компьютеры. Хотя эта область обычно имеет дело с компьютерами и компьютерными сетями, она также включает другие технологии распределения информации, такие как телефоны, телевидение и Интернет.

Многие компании теперь имеют ИТ-отделы для управления компьютерами, создания и администрирования баз данных и обеспечения эффективности и безопасности бизнес-информационных систем. Недавние достижения в компьютерном ПО позволили бизнесам анализировать данные более точно для обнаружения скрытых закономерностей и принятия обоснованных решений.

За последнее десятилетие технологические гиганты сфокусировались на искусственном интеллекте и машинном обучении, чтобы компьютеры могли принимать «человекоподобные» решения, используя данные в реальном времени. На данном этапе ИИ может выполнять широкий спектр задач гораздо лучше людей. Например, он может

• Прогнозировать будущие результаты на основе исторических трендов
• Обнаруживать неэффективности
• Автоматизировать сложные аналитические задачи
• Выполнять планы
• Учиться и становиться лучше

Другая революционная изобретательность — блокчейн — конкретный тип базы данных, хранящей информацию наиболее безопасным способом. Блокчейн-технология повышает безопасность, прозрачность и прослеживаемость данных, обмениваемых через бизнес-сеть.

Квантовые вычисления, использующие феномены квантовой механики, также попадают под зонтик ИТ. Фактически, они считаются следующей значимой эволюционной вехой в развитии информационных технологий.

Читать: 15 лучших научных и технологических исследовательских лабораторий в мире

Часто задаваемые вопросы

Каковы примеры современных технологий?

Современные технологии не только о скорости и эффективности, они также уделяют вам больше доступа и контроля над умными сервисами. Самые популярные примеры современных технологий:

5G: Пятое поколение мобильной сети предназначено для соединения практически каждой машины и устройства. Оно предназначено для доставки до 100 раз более быстрых скоростей данных, чем 4G, ультра-низкой задержки, огромной емкости сети и более низких битовых ошибок.

Криптовалюта: революционная, но часто неправильно понимаемая новая технология цифровой валюты. Она основана на зашифрованной децентрализованной структуре, позволяющей ей существовать вне контроля правительств и центральных органов. Хотя существует более 5000 криптовалют, Bitcoin и Ethereum самые популярные.

Хирургические роботы: полезны для малоинвазивной хирургии. Они позволяют врачам выполнять различные сложные процедуры с большей точностью и гибкостью, чем возможно традиционными методами. Робототехнически-ассистированная хирургия быстро принимается больницами в США и европейских странах для лечения широкого спектра состояний.

Дополненная и виртуальная реальность: Пока AR добавляет цифровые элементы к живому виду, часто используя камеру смартфона, VR — это полный погружающий опыт, отключающий физический мир. Оба широко используются в играх, обучении сотрудников, дизайне, развлечениях, здравоохранении и образовании.

Глубокие нейронные сети: Вы могли уже использовать продукты на основе нейронных сетей (подраздел машинного обучения), не осознавая этого. Они используются в виртуальных ассистентах вроде Alexa и Siri, рекомендациях продуктов в Netflix и Amazon, автономном вождении в Tesla и список продолжается.

Есть ли у технологий недостатки?

Технологии используются почти во всех отраслях, и, как и всё, у них есть преимущества и недостатки.

Преимущества	Недостатки
Легкий доступ к информации	Экстремальная зависимость
Лучшие средства коммуникации	Проблемы приватности
Помощь в новых открытиях	Социальная изоляция
Легкость подвижности	Манипуляция цифровыми медиа
Ускорение развития возобновляемой энергетики	Неустойчивость рабочих мест
Повысила производительность почти каждой отрасли	Зависимость от социальных сетей/компьютерных игр

В чем разница между микротехнологиями и нанотехнологиями?

Микротехнологии включают область исследований и инноваций, касающуюся очень маленьких вещей с размерами порядка одного микрометра. Она фокусируется на химических и физических процессах, а также на разработке микрокомпьютерных частей, микроэлектроники, микрохирургии и космических микроприборов.

Читать: Что такое MEMS (Микро-электро-механические системы)? Типы и применения

Микромеханические устройства, например, являются ключевыми компонентами в различных продуктах, таких как мониторы артериального давления, автомобильные подушки безопасности и струйные принтеры.

Нанотехнологии гораздо сложнее микротехнологий. Они включают понимание и контроль объектов с размерами между 1 и 100 нанометров. Чтобы поставить это в перспективу, человеческий волосок в среднем 80 000 нанометров. На таких малых масштабах квантовые механические эффекты становятся выраженными.

Читать: 14 незнакомых применений нанотехнологий | Преимущества и применения

Применения нанотехнологий довольно разнообразны, от разработки новых материалов до синтеза наноботов на основе ДНК-оригами (доставляющих лекарства в труднодоступные области тела).