Живи сгради, квантови компютри, безопасност при проектирането, домашни роботи и готовност за пандемии, подпомагана от изкуствен интелект. Европейските изследователи преобразуват начина, по който живеем, работим и проектираме градовете си през 2026 г.
от Антъни Кинг
С напредъка на науката следващите години могат да ни изненадат със самовъзстановяващи се градове, грижовни роботи и по-умни защитни механизми срещу бъдещи пандемии. Ето пет прогнози от някои от водещите европейски изследователи:
Биоархитектура – завръщане към природата
Представете си град, в който сградите са живи – структури, които абсорбират замърсяването, докато хората минават покрай тях, и се адаптират чрез растеж. Архитектът Фил Айрес вярва, че тази визия е постижима.
Той обяснява как последните постижения в областта на биохибридната архитектура, от материали на гъбична основа до увивни растения, разкриват възможности за устойчиво проектиране и преобразуване на градската среда.
Според Айрес, професор в Кралската датска академия в Копенхаген, нашите градове са проектирани предимно да обслужват един-единствен вид: хората. Работата му в областта на биохибридната архитектура сочи към бъдеще, в което други живи организми играят активна роля в застроената среда, помагайки на хората да се свържат отново с природния свят.
Той е изследвал как организми като гъби (в проектите Fungateria и Fungal Architectures) и увивни растения (проектът Flora Robotica) могат да функционират като архитектурни материали.
„Традиционните строителни материали обикновено се добиват, транспортират и обработват при високи температури, преди да се превърнат в трайни строителни елементи”, обяснява той. „Проучваме как живите организми могат да бъдат използвани като част от структурата на сградата”.
Макар че гъбичните материали все още не са достатъчно здрави, за да заменят бетона или стоманата, Айрес отбелязва, че сградите разчитат на много други материали освен тези два.
Ако започнем да отглеждаме части от нашите сгради – подобно на това как отглеждаме дървета – бихме могли да постигнем екологични ползи като секвестиране на въглерод и повишено биоразнообразие. Този подход може да се разшири и отвъд сградите към други форми на градска инфраструктура.
Всеки, който се разхожда из един модерен град, може да види как малките зелени площи са засенчени от огромни пространства от бетон и стомана.
Биохибридната архитектура може да се възползва и от отпадъците от горското и селското стопанство, както и от вторичните продукти от хранителни и промишлени процеси, подкрепяйки една по-висока степен на кръгова икономика. Живите материали могат дори да предоставят допълнителни функции, като филтриране на въздуха или водата, или самовъзстановяване при повреда.
С появата на нови материали може да се наложи да преосмислим веригите за доставки, методите на строителство и дори естетическите възможности на живите, растящи структури – като по този начин да създадем пространства, които ни свързват отново с природата.
Айрес признава, че строителният сектор е предпазлив и бавен в промените; вече един век строим по един и същи начин. Но изследванията в областта на живите материали напредват бързо.
Въпреки че тези материали все още не могат да служат като основни конструктивни елементи, бъдещите им версии може да предлагат необходимата здравина и издръжливост, за да поддържат цели сгради.
Прочетете: От гъби към нова архитектура: възходът на живите, самовъзстановяващи се сгради
Квантовите изчисления се приближават
Квантовите изчисления постепенно преминават от лабораторията към ежедневието. Италианският инженер по електроника Джулия Аконча обяснява как европейските изследователи преминават от теорията към практиката – с важни последствия за сигурността на данните и иновациите в областта на батериите.
Все повече компании в Европа се занимават с квантови технологии, което е знак, че квантовите компютри се доближават до реалното приложение, казва професор Джулия Аконча от Политехническия университет в Милано. Тя вярва, че мощните квантови машини скоро ще се справят с проблеми, които днешните суперкомпютри не могат.
„През последното десетилетие наблюдавахме реален напредък, но развитието се ускори през последните пет години”, казва тя. „Квантовите компютри са на път да напуснат изследователските лаборатории и да започнат да оказват влияние върху живота на хората”.
В рамките на финансирания от ЕС проект QLASS нейният екип разработва квантов компютър, използващ фотони – миниатюрни частици от светлина, които се движат по-бързо от електроните и могат да кодират повече информация.
„Това ни позволява да увеличим количеството информация, предавана вътре в стъклените вълноводи на квантовия компютър”, обяснява тя. Фотонният чип, добавя тя, прилича на миниатюрна мрежа от стъклени пътища, по които се движат фотоните.
Една от основните цели на изследователите е да използват квантовите изчисления за оптимизиране на дизайна на батериите – сложна задача, включваща много променливи. По-добрата оптимизация може да съкрати времето за зареждане на електрическите автомобили и да им позволи да пътуват по-далеч с по-малки батерии.
Бъдещите потребители няма да се налага да работят директно с квантови компютри. Подобно на съхранението на снимки в облака, хората ще имат дистанционен достъп до квантови машини и ще могат да задават сложни изчисления.
„Тези проблеми са толкова сложни, че класическите компютри просто не могат да ги решат в разумно време”, казва Аконча.
Прочетете: Разгадаване на квантовия код: светлината и стъклото ще променят изчислителната техника
Нарушаващите хормоналния баланс химикали дебнат навсякъде
Химикалите, които се съдържат в продуктите от ежедневието, могат с течение на времето да нарушат тихо функционирането на организма ни. Холандският токсиколог Маджори ван Дуурсен, която изучава рисковете за здравето на жените, обяснява как по-добрата регулация – и по-разумните лични избори – могат да намалят дългосрочните вреди.
Много химикали могат да повлияят на хормоните и да причинят трайни последици за здравето, предупреждава ван Дуурсен от университета Врай в Амстердам. Нейното проучване в рамките на финансираната от ЕС инициатива FREIA разглежда химикалите, нарушаващи функциите на ендокринната система (ED), и тяхната връзка с рака на гърдата, безплодието, усложненията при бременност, ранната менопауза и ендометриозата.
„Получаваме все по-голяма представа за въздействието на тези химикали върху ранния етап от живота. Невинаги „дозата прави отровата”, защото може да е по-важно колко дълго сте изложени, дори и на много ниски дози. Хормоните оформят структурата на тялото ви и промяната им може да има дълготрайни ефекти”.
Текущите изследвания разкриват пълния мащаб на проблема, като проучванията показват, че хормоналните нарушения, причинени от химикали, водят до дългосрочни здравни проблеми, включително състояния, които не са били разпознати преди, като сърдечни заболявания.
Макар да е невъзможно да се избегнат всички химикали, ван Дуурсен подчертава, че хората все пак могат да намалят излагането си на тях. „Не купувайте евтини пластмасови играчки онлайн; те може да са произведени в страни с по-слаби регулации. Избирайте играчки, одобрени в ЕС”, съветва тя. „Не слагайте пластмасови съдове в микровълновата фурна. И търсете продукти за лична хигиена с по-малко добавки – трябва да се запитаме кои химикали са наистина необходими”.
Само в пластмасите са идентифицирани над 16 000 химични вещества, което подчертава компромиса между удобство и здраве. „Не искаме да забраним всички химикали – много от тях са наистина полезни”, казва тя.
„Но ни липсва важна информация за голяма част от тях, дори в Европа. Настоящите тестове не отразяват всички ефекти върху здравето, затова се нуждаем от по-строги регулации и по-безопасен дизайн на материалите от самото начало, вместо да откриваме проблемите, когато вече е твърде късно”, казва ван Дуурсен.
Прочетете: Тихата заплаха: изследователи разкриват химични вещества, застрашаващи здравето и фертилността
Домашните роботи се доближават до реалността
Представете си робот, който помага на възрастен човек да приготвя храна, да вдига тежки предмети или безопасно да разглобява стари уреди. Словенският учен в областта на роботиката Алеш Уде счита, че тези сценарии може да са по-близко, отколкото си мислим, но все още остават ключови предизвикателства, като например да се снабдят роботите с подходящо ниво на емпатия и здрав разум.
Универсални роботи, които помагат в дома или в болниците, могат да станат реалност в рамките на едно десетилетие, казва д-р Уде от Института „Йожеф Стефан” в Словения, благодарение главно на бързия напредък в областта на изкуствения интелект.
В инициативата ReconCycle Уде проучи как роботи могат да разглобяват широка гама от електронни устройства за рециклиране.
„Почти никой, освен богатите, няма 24-часова домашна помощ. Много хора биха платили значителна сума за такъв робот”, казва той. Някои пилотни проекти вече използват роботи за подпомагане на възрастни пациенти в болниците.
За да работят в тези среди, отбелязва Уде, роботите вероятно ще се нуждаят от хуманоидна форма: болниците са изградени според човешката анатомия, а краката позволяват достъп до места, до които колесните роботи не могат да стигнат. Те трябва да бъдат и изключително надеждни, безопасни и достатъчно здрави, за да издържат на неизбежни инциденти.
Традиционното предварително програмиране, което работи за индустриални роботи, е неподходящо за хаотичната и непредсказуема домашна среда. Това, което липсва на роботите, е здравият разум – способността да реагират адекватно на неочаквани събития и да избягват опасни грешки. Генеративният изкуствен интелект и невронните мрежи, вдъхновени от човешкия мозък, помагат на роботите да се справят по-добре с такава несигурност.
Екипът на Уде също така проучва сътрудничеството между хора и роботи. Комуникацията се подобри значително с големите езикови модели, но домашните или болничните роботи ще трябва да предвиждат намеренията на хората чрез своите невронни мрежи.
А ако трябва да се грижат за болни или възрастни хора, ще е необходима известна степен на съпричастност – нещо, което остава отворено предизвикателство.
Роботизираните прахосмукачки може и да са често срещани днес, но един полезен домашен хуманоиден робот ще трябва да се справя с много различни задачи. Не е ясно какво ще могат да правят тези роботи след 10 години, казва Уде. Но след като технологията узрее, вероятно ще последва бързо широко разпространение в домовете и болниците.
Следващата пандемия: очаквайте неочакваното
Какво следва след COVID-19? Холандският вирусолог Марион Купманс твърди, че бдителността, данните и гражданската наука трябва да бъдат движещата сила в борбата на Европа срещу бъдещи епидемии, и обяснява защо пандемиите рядко са предвидими.
Друга пандемия е неизбежна, казва професор Купманс от Медицинския център „Еразмус” в Ротердам. Не знаем кога ще се случи, къде ще започне или каква форма ще приеме – но все пак можем да се подготвим.
Пандемиите започват в несигурни моменти: в най-ранните дни често не е ясно кой се заразява, как се разпространява патогенът и колко бързо се движи. Но качествените данни, изкуственият интелект и приносът на обикновените граждани могат да помогнат на учените и лекарите да действат по-рано и по-ефективно.
Когато избухна пандемията от Covid-19, Купманс ръководеше Обсерваторията за инфекциозни заболявания (VEO) – проект за разработване на бъдеща система за наблюдение на нововъзникващи болести.
„Covid-19 беше пандемия с голямо въздействие, въпреки че можеше да бъде и по-лошо. Началото беше хаотично, защото реагирането на нова болест е като да строиш кораб, докато го управляваш”, казва тя. „Отнема време да се получат отговори от проучванията, но бързото действие е от решаващо значение. Тъй като епидемиите се разпространяват все по-бързо в световен мащаб, трябва да останем бдителни и да укрепим системите за ранно предупреждение”.
Последните събития показват защо. „Току-що станахме свидетели на избухването на епидемия от маймунска вариола в горска минна област в Демократична република Конго. Епидемиите могат да започнат навсякъде и е нереалистично да се очаква от лекарите да тестват за всеки възможен патоген. Трябва да подобрим способността си да забелязваме всичко необичайно, което изисква незабавно разследване – особено в области, където рискът се увеличава”, казва Купманс.
Тези рискове се увеличават, когато хората влизат в контакт с животни, създавайки възможности за разпространение. VEO проучи такива сценарии, като комбинира различни видове данни, например, където миграционните пътища на птиците се припокриват с райони с гъсто отглеждане на домашни птици.
Един от основните уроци от последните години, казва тя, е да очакваме неочакваното: например, пандемията от свински грип през 2009 г. не възникна в Азия, както се предполагаше, а в Южна Америка.
„Нашите проучвания посочват няколко възможни пътя за появата на заразата, вариращи от птичи грип и западнонилски вирус до заболявания, свързани с топенето на вечната замръзналост, и инфекции, които могат да се разпространят бързо в големите градове”, казва Купманс.
Гледайки напред, Купманс се надява да види глобално, интегрирано хранилище на данни, което се основава на научни изследвания, наблюдение на общественото здраве и широкомащабно наблюдение на околната среда. Гражданите също могат да допринесат, като съобщават за необичайни находки, като мъртви птици или нови наблюдения на комари.
„Ние също така проучваме как изкуственият интелект може да сигнализира за потенциални признаци от тези източници и как широкоспектърните инструменти за генетично откриване могат да разкрият нови вируси в дивата природа или домашния добитък, които могат да представляват бъдещи рискове”, казва Купманс.
Тази статия е публикувана за пръв път в Horizon, списанието на ЕС за изследвания и иновации.
