Тысячи насекомых-роботов поднимутся в небо для выполнения общей задачи. Механические пчелы — летающие роботы размером немного больше живой пчелы. Создание столь миниатюрного робота требует решения множества механических и вычислительных задач. Имеющиеся на рынке элементы, такие как двигатели и подшипники, не годятся для подобных роботов, поэтому требуется создать специальные искусственные мышцы. Кроме того, искусственные пчелы должны самостоятельно «мыслить», для чего им необходимы микродатчики, воспринимающие сигналы внешней среды, и процессоры для принятия решений о предстоящих действиях. Как и живые пчелы, пчелы-роботы будут работать эффективно в составе роев из тысяч экземпляров, координируя свои действия без руководства какого-либо «вожака». Рой должен быть достаточно стойким, чтобы сохранять возможность выполнять свои задачи даже в случае выхода из строя большого числа своих членов.

Представим себе, что цивилизация будущего задастся целью добыть энергию из черной дыры. Первым шагом будет постройка космического лифта, существование которого может противоречить известным физическим законам. Зная, что время жизни нашего Солнца ограничено несколькими миллиардами лет, человечество должно отыскать другие источники энергии. На первый взгляд, очень хорошим кандидатом представляется черная дыра, наполненная энергией, поглощаемой ею из окружающего пространства. Для добычи энергии из черной дыры можно поставить мысленный эксперимент космического лифта (идея которого принадлежит инженеру из Санкт-Петербурга Ю.Н. Арцутанову). Он ярко описан Артуром Кларком в научно-фантастическом романе «Фонтаны рая». Применительно к черной дыре это будет означать возможность черпать энергию ее теплового излучения. Лифт представляет собой трос с коробкой, которая опускается почти к горизонту событий черной дыры и добывает ее фотоны, излученные согласно механизму Хокинга. Однако даже самый прочный материал, который теоретически можно использовать для такого троса (фундаментальные струны), оказывается недостаточно крепким, чтобы извлечь что-то энергетически значимое из областей вблизи горизонта событий черной дыры.

Гены клеток мозга, печени, поджелудочной железы и других тканей синхронизируют работу разных частей организма; сбои в этом часовом механизме могут вызвать диабет, депрессию и другие заболевания. Где-то в глубине мозга находится главный часовой механизм, синхронизирующий множество процессов, происходящих в человеческом организме. В последние годы ученые выяснили, что клеточные (или локальные) таймеры находятся также в печени, поджелудочной железе и других органах. Регулярное нарушение режима сна и питания может вызвать рассогласование этих периферийных таймеров с задающим часовым механизмом в головном мозге. Все больше данных указывают на то, что подобные хронобиологические сбои увеличивают риск ожирения, диабета, депрессии и других расстройств. Восстановление согласованной работы различных таймеров тела в будущем поможет людям поправить здоровье и наладить работу организма.

Созданный недавно «микроскоп движения» позволяет улавливать мельчайшие колебания предметов и невидимые глазу изменения состояния человеческого организма. И неподвижные предметы, и люди, кажущиеся неподвижными, на самом деле совершают движения, невидимые глазу. Несмотря на их незаметность, они очень важны, поскольку помогают выявлять скрытые аномальные процессы. Сначала ученые научились улавливать на видеокадрах изменение малейших оттенков пикселей и усиливать их, а затем они создали микроскоп, способный отслеживать микроскопические движения. Если с помощью специального микроскопа сделать невидимые глазу движения видимыми, то это позволит использовать его в медицине для наблюдения за пульсом и кровенаполнением различных частей организма, а также применять в технике для выявления скрытых аномальных вибраций машин и механизмов.

Весь мир старается улучшить обеспечение энергией, водой и пищей по отдельности, однако существует настоятельная необходимость в интегративном мышлении. Подобный подход принесет пользу и в решении таких проблем, как ущерб окружающей среде, нищета, рост населения и заболеваемость. Уменьшая пищевые отходы, можно сохранить энергетические и водные ресурсы. В фермерских хозяйствах, устроенных в жилых домах, можно использовать сточные воды для выращивания урожая и получать энергию для самих зданий. Культивация водорослей рядом с атомными станциями дает возможность превращать отработанные воды и выбросы двуокиси углерода в пищу и биотопливо. Ветряные двигатели в пустыне помогут превратить солоноватые воды в пресные. Применение «умных» электросетей в водоснабжении сэкономит воду и энергию. Политическим и общественным деятелям стоит объединить усилия, разработать комплексные меры и принять решения по организации инфраструктуры.

Лучшими из миров во всей Вселенной могут оказаться планеты, совершенно непохожие на нашу. Огромная каменная сверхпригодная для жизни планета, которая обращается вокруг звезды меньше Солнца, может оказаться как похожей на Землю, так и совершенно иной: ее ландшафт скорее всего будет сглаженным из-за большей силы тяжести, а растения будут не зелеными, а темными, лучше поглощающими тусклый свет звезды. Астрономы занимаются поисками похожих на Землю планет, обращающихся вокруг подобных нашему Солнцу звезд. Обнаружение похожих на Землю планет находится на пределе современных технических возможностей. Обнаружить крупные сверхземли, обращающиеся вокруг небольших звезд, легче, к тому же они, возможно, представляют собой планеты наиболее распространенного типа. Согласно новейшим гипотезам, такие системы — наряду с массивными спутниками газовых планет-гигантов — могут быть сверхпригодными для жизни, т.е. более пригодными, чем наша планета.

Эволюционные биологи апробируют новый способ борьбы с патогенными бактериями, основанный на вмешательстве в их общественную жизнь. Представители новой области науки, социомикробиологи, полагают, что найден новый способ борьбы с резистентностью болезнетворных бактерий к антибиотикам. Их подход основан на разрыве коммуникативных связей в бактериальных сообществах. По прогнозам эволюционной теории, выработать резистентность к противосоциальным лекарственным средствам гораздо труднее. Впрочем, не все биологи считают, что новая стратегия будет работать.

На заре своей истории Млечный Путь с жадностью пожирал множество крошечных галактик. Россыпи космических обломков, которые избежали этой участи, дают новые факты о том, как образовался наш уголок Вселенной. Карликовые галактики обращаются вокруг Млечного Пути, гравитация которого медленно разрывает их на части и превращает в длинные звездные потоки. Астрономы, называющие себя галактическими археологами, используют ископаемые останки исчезнувших галактик для изучения прошлого Млечного Пути. Астрономы обнаружили первые свидетельства протяженного звездного потока вокруг нашей Галактики в 2003 г. и нашли с тех пор примерно дюжину новых. Анализ этих потоков подкрепляет теорию, что Млечный Путь рос, заглатывая более мелкие галактики. Будущие исследования орбитальных характеристик звезд и их химического состава, возможно, покажут, из чего состояли давно исчезнувшие звездные потоки. В конце концов галактическая археология, возможно, позволит прояснить не только историю Млечного Пути, но и то, как все галактики эволюционируют во времени.

Метод редактирования ДНК, основанный на феномене запоминания бактериями вирусов, может совершить настоящую революцию в медицине. Однако некоторых ученых тревожат его возможные нежелательные последствия. Вносить изменения в геном живых организмов генетики научились в 1990-х гг., но используемые для этого методы были трудоемкими и не очень точными. В результате многие из задуманных экспериментов долгое время оставались практически невыполнимыми и дорогими. Появление нового метода редактирования ДНК, CRISPR, произвело настоящую революцию в этой области. Метод основан на использовании защитных механизмов бактерий («иммунитета»), он дешев и прост в применении в отличие от всех прежних. Компании, которые занимаются поиском сфер применения CRISPR-технологии в медицине, не испытывают недостатка средств. Уже предпринимаются попытки использовать новый метод для лечения больных СПИДом и шизофренией. Вносить изменения в геном с его помощью настолько просто, что встает вопрос безопасности и этичности процедуры.

Программируемые клетки. Топливный элемент, работающий на слюне. Прозрачные организмы. Дисплей, корректирующий зрение. «Лего» в атомном масштабе. Сверхтвердые перерабатываемые пластмассы. Беспроводная зарядка с помощью звуковых волн. Батареи, заряжаемые отбросным теплом. Видеокамеры для наночастиц.