Оценивая электрическую активность мозга при воздействии на него магнитными импульсами, можно надежно определить наличие сознания. Врач, используя оборудование для нейровизуализации, не всегда может точно определить, осознает ли пациент с серьезными повреждениями мозга происходящее вокруг. Технология, способная решить эту задачу, должна позволять отличать глубоко спящих или находящихся под действием наркоза пациентов от утративших сознание из-за повреждения мозга. В последние годы были разработаны методы «измерения сознания», с помощью которых в медицинских учреждениях можно будет точно определять наличие сознания у пациентов. Эти технологии помогут врачам и родственникам принимать правильные решения при медицинском обслуживании десятков тысяч пациентов, неспособных сообщить о своих потребностях.

А что если бы в пустыне питьевую воду можно было получать из воздуха без огромных затрат электричества из энергетических сетей? Если бы при подозрении на рак можно было делать биопсию без скальпеля? Ине приходилось бы долго ждать результата? Ожидается, что в ближайшие несколько лет технологии, благодаря которым эти мечты воплощаются в реальность, постепенно станут обычными. В специальном обзоре, подготовленном Scientific American совместно с экспертами Всемирного экономического форума (ВЭФ), рассматриваются десять таких нарождающихся технологий. Чтобы определить, какие достижения включить в обзор этого года, мы создали руководящую группу из признанных мировых экспертов по технологиям. Комитет выработал рекомендации по выбору технологий и собрал предложения экспертов ВЭФ, в том числе входящих в состав Советов ВЭФ по глобальному будущему, экспертного совета журнала Scientific American и других специалистов.

Историческое исследование окольцованной планеты, беспрецедентное по масштабам и зрелищности, подходит к концу. После 13-летнего пребывания на орбите вокруг Сатурна космический зонд «Кассини» в сентябре 2017 г. закончил свою экспедицию, совершив запланированный прыжок в атмосферу планеты. Во время своего странствия «Кассини» в мельчайших деталях обследовал атмосферу, кольца и спутники Сатурна. В 2005 г. модуль «Кассини» — зонд «Гюйгенс» — совершил посадку на поверхность Титана, одного из спутников Сатурна. Наряду со множеством других открытий «Кассини» обнаружил на Титане озера жидкого метана и упрятанный глубоко подо льдом другого спутника Сатурна, Энцелада, океан жидкой воды, которая прорывается наружу в виде гейзеров. Ученые не исключают возможности того, что это скрытое море способно поддерживать внеземные формы жизни. Кроме того, «Кассини» открыл гористые волны из валунов и мини-спутники в самих кольцах Сатурна, а также эффект, делающий его атмосферу голубой в зимнее время.

Самый большой эксперимент по исследованию этих таинственных частиц может указать путь к новой физике. Вполне возможно, нейтрино — самые малоизученные фундаментальные частицы из известных нам. Почти иллюзорные, не обладающие зарядом, нейтрино редко взаимодействуют с другими частицами и, согласно первоначальным предсказаниями, не обладают массой. Теперь физики знают, что небольшая масса у нейтрино все-таки есть, но причи- на ее появления остается загадкой. Строящийся амбициозный проект DUNE пронесет нейтрино на расстояние 1,3 тыс км от Иллинойса до Южной Дакоты. Во время своего путешествия частицы могут совершать превращения из одного типа (или аромата) в другой. Этот феномен носит название «нейтринные осцилляции». Изучая такое своеобразное поведение нейтрино, ученые надеются понять происхождение массы нейтрино и ответить на другие вопросы.

Изучение внутренних диалогов людей проливает свет на скрытые механизмы работы сознания. Почти все люди разговаривают сами с собой в своих мыслях; этот феномен получил в психологии название «внутренняя речь». Внутренняя речь выполняет самые разнообразные функции, в том числе помогает нам структурировать планы, управлять эмоциями и реализовывать наши творческие способности. При этом исследовать ее крайне трудно. В последние годы психологи добились немалых успехов в изучении внутренней речи, во многом благодаря технологиям медицинской визуализации, которые позволяют увидеть мозг за работой. В ходе этих экспериментов ученым удалось проследить нейронные взаимосвязи, сопровождающие разговоры человека наедине с самим собой, и приоткрыть завесу над некоторыми величайшими тайнами человеческого сознания.

Воздействуя на сложные взаимоотношения растений с микроорганизмами, сельскохозяйственными вредителями, питательными веществами и другими компонентами фитобиома, биологи надеются решить проблему дефицита продовольствия. Пытаясь решить проблему глобального дефицита продовольствия, ученые занимаются поиском новых способов использования фитобиома — сложной системы, включающей сельскохозяйственные растения, микробное сообщество, почву, погодные условия, насекомых-вредителей и другие средовые факторы. Среди наиболее перспективных инноваций — покрытие семян пленкой из бактерий или грибов, которые отпугивают вредителей или способствуют росту и развитию растений. Первые партии таких продуктов уже поступили в продажу. Воздействие на фитобиом представляется менее неоднозначной процедурой, чем манипуляции с геномом растений, однако и она несет с собой определенные риски. Но в любом случае с помощью одних только биотехнологий решить проблему нехватки продовольствия невозможно.

Исследования показывают, что система школьных ваучеров снижает уровень знаний по математике и чтению. Почему же администрация Дональда Трампа так ухватилась за эту систему? Использование ваучеров первым предложил экономист Милтон Фридман. В 1955 г. он говорил, что правительство должно не руководить школами, а выделять родителям стипендии на обучение детей. Ваучеры играют центральную роль в школьной реформе, запланированной Министерством образования США. До сих пор единственная финансируемая государством ваучерная программа в США реализовывалась в городе Вашингтоне. В нескольких других городах и штатах проводились аналогичные эксперименты, но небольшого масштаба. В области математики и чтения полученные результаты были неоднозначными или негативными, однако при этом число учеников, окончивших старшую школу, увеличилось.

Движущаяся паутина оснащенных датчиками транспортных средств и «умные» перекрестки изменят дорожную обстановку в городе. Между машинами и городами давно сложились непростые взаимоотношения. Страдая от бесчисленных пробок и загрязнения воздуха, сегодня мы все чаще задумываемся об их несовместимости. Однако на протяжение ХХ в. автомобиль сыграл весьма значимую роль в градостроительстве. Французский архитектор швейцарского происхождения Ле Корбюзье в своей известной книге «Город завтрашнего дня и его планирование» сказал: «Автомобиль перевернул все наши представления о планировании городов».

Как маленькие дети приобретают свои знания? Этот вопрос уже давно волнует философов и психологов, а теперь им заинтересовались и программисты. Специалисты в области искусственного интеллекта изучают умственные способности дошкольников, чтобы разработать способы научить машину познавать мир. Две разных стратегии машинного обучения, основанные на попытках скопировать естественные способности детей, изменяют подход к разработке искусственного интеллекта.

Согласно теории космологической инфляции, по которой ранняя Вселенная расширялась экспоненциально, мы живем не просто во вселенной, но в огромном мультимире. Проблема в концепции мультимира заключается в том, что любые события, которые могут произойти, обязательно произойдут, причем бесконечное число раз. Это лишает теорию предсказательной силы. Физики считают, что могут решить проблему, иначе взглянув на концепцию мультимира, считая, что он эквивалентен квантово-механическому многолистному миру. В рамках последней концепции наша Вселенная есть одна из сосуществующих вселенных в «вероятностном пространстве», а не в едином реальном пространстве.