Ищем новые технологии, возникшие за последние 25 лет - с огоньком "новой реальности"

alex_rozoff
, 16 февраля 2021 в 04:07
Участник дискуссии о электромобилях prostopasha1914 заявил мне следующее:
"Знаете в чем проблема подобных экспертов и ваша, Александр? В том, что (если вы действительно верите в написанное) оценка "этого не будет никогда" основана на предположении статичности технологий. Притом что удельная себестоимость хоть солнечного киловатта, хоть единицы емкости аккумуляторов падает в среднем на 20% ежегодно уже на протяжении едва ли не четверти столетия.
Знаете, что мне это напоминает? Вот такие списки абсолютно идиотских (и, как показала история) глупых технологических прогнозов, причем сделанных не абы кем, а крупнейшими специалистами в своих областях."
https://alex-rozoff.livejournal.com/351686.html?thread=95441094#t95441094

Мой ответ был таким:
1. Технологии (за исключением двух узких линий — коммуникационно-компьютерной и специализированной лазерной) не развиваются уже четверть века. Если брать крупноблочно — то не развиваются уже полвека, но между 1976 и 1996 все-таки появлялись важные технологические разработки, а позже уже нет. О причинах такого положения дел (несмотря на довольно интенсивную работу естественных наук примерно до 2010 года) я рассказывал подробно.
2. "удельная себестоимость хоть солнечного киловатта, хоть единицы емкости аккумуляторов падает..." ... по причине льготирования и по причине инвестиционного пузыря. Реально это нишевые технологии, превращение которых в энергетический мейнстрим совершенно искусственно и антиэкономично. Это примерно как совершенствовать телегу (рессоры, салон, оглобли) но оставлять лошадь в качестве движущего модуля — хотя заранее известно, что ее мощность ограничена примерно одной лошадиной силой, и что в любом случае придется скармливать ей столько-то комбикормов в день.
3. Мои технологические прогнозы сбываются примерно в 2 случаях из 3, на пробеге 10 лет. Такая вот история :D

Участник prostopasha1914 продолжил дискуссию, оспорив все три пункта и это интересно:

1. Бионические контактные линзы и протезы, напечатанные на принтере внутренние органы, томография, роботизированные производственные линии, генное модифицирование, видеокапсулы, твердотельные аккумуляторы, наноматериалы, органические солнечные батареи - это только первое, что приходит в голову. Если бы вас услышали представители буквально любой отрасли науки и техники, они бы крайне удивились.

2. Оставлять лошадь — это жечь не возобновляемые ресурсы вроде угля, совершенствуя технологии их сжигания и утилизации выделяющихся канцерогенов. И при этом параллельно утверждать, что солнце — бесперспективный источник энергии. Особенно в свете того, что за последние 50 лет солнечная энергия подешевела ровно в 1000 раз. А на сколько подешевел уголь? Или нефть? Вы какой-то луддист, ей-богу. И какой лошадиной силой ограничена энергия солнца? Причем только падающая на землю? Вы представляете себе этот объем?

3. Не имел возможности ознакомиться, поэтому не буду спорить. Но могу сделать пару прогнозов на 10 лет вперед со своей стороны. Например, что через 10 лет электромобили будут вдвое дешевле ДВС по чистой себестоимости, втрое — по стоимости эксплуатации и как минимум во столько же раз превосходить их по всем значимым параметрам — прежде всего долговечности, длине пробега на одной зарядке. Об экологичности вообще не говорю. Особенно в больших городах. Загрязненность воздуха в них упадет не в разы, а на порядки.
И еще один — электроэнергия от солнечные батарей через 10 лет будет минимум вдвое дешевле атомной и втрое и более — любой другой, полученной от ископаемых источников.
Ах, да. Удельная емкость аккумуляторов вырастет минимум в 10 раз. При одновременном падении себестоимости.

Попробуем разобраться в аргументах prostopasha1914

1. Технологии, появившиеся по его мнению в последние 25 лет (с 1996 года)

Бионические контактные линзы и протезы
Что о них известно? Это: проектируемый (разрабатываемый, но не доведенный до массового производства) виртуальный дисплей, который может иметь множество применений, от оказания помощи слабовидящим до индустрии видеоигр.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Бионические_контактные_линзы
Что касается бионических протезов (т.е. протезов, управляемых биотоками), то они появились вовсе не в последние 25 лет, а намного раньше, в эру НТР.
"в октябре 1956 г. в лабораторию к известному советскому ученому, специалисту по теории машин и автоматов А. Кобринскому пришел специалист по технике протезирования Я. Якобсон. Гость рассказал о механических протезах предплечья, объяснил принцип их действия, сетовал, что механические протезы с большим трудом воспроизводят даже простейшие движения. Под конец беседы у ученых возникла идея использовать для управления протезом руки... биотоки.
Первая модель искусственной руки, управляемой биопотенциалами, была изготовлена в 1957 г."
http://biologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000017/st004.shtml
Итак, эти пункты отпадают.

напечатанные на принтере внутренние органы
Лаконично об этом: "Когда мы сможем печатать новые органы на 3D-принтере? Миллионы людей в мире ждут своей очереди на пересадку органов. Эту проблему можно решить: напечатав нужные органы на специальных 3D-принтерах. Правда, не раньше, чем в ближайшие десять лет".
https://trends.rbc.ru/trends/industry/5ead4b279a79473a4ae7223b
Так что пока технологии нет. Точка.

томография
Она появились вовсе не в последние 25 лет, а намного раньше, в эру НТР.
В 1963 году американский физик А. Кормак повторно (но отличным от Радона способом) решил задачу томографического восстановления, а в 1969 году английский инженер-физик Г. Хаунсфилд из фирмы EMI Ltd. сконструировал «ЭМИ-сканер» (EMI-scanner) — первый компьютерный рентгеновский томограф, чьи клинические испытания прошли в 1972 году. В 1979 году Кормак и Хаунсфилд «за разработку компьютерной томографии» были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Томография
Этот пункт тоже отпадает.

роботизированные производственные линии
Она появились вовсе не в последние 25 лет, а намного раньше, в эру НТР, а 25 лет назад уже даже управлялись с персонального компьютера.
"1956: С автоматикой к успеху
Компания KUKA выпускает на рынок первую автоматическую сварочную установку для производства холодильных шкафов и стиральных машин. Кроме того, KUKA поставляет первую автоматическую поточную линию многоточечной сварки для компании «Volkswagen AG».
1973: Пионер робототехники — Famulus
Благодаря первому в мире промышленному роботу, имеющему шесть осей с электромеханическим приводом, компания KUKA входит в историю как пионер робототехники
1996: Управление роботами посредством ПК
Являясь новатором в области робототехники, компания KUKA осмеливается на переход к управлению роботами с помощью ПК".
https://www.kuka.com/ru-ru/о-kuka/история
Этот пункт тоже отпадает.

генное модифицирование
Тут все опять-таки произошло не в последние 25 лет, а гораздо раньше.
1970-е гг. — Разработаны способы введения генов в растительные клетки с помощью Ti-плазмид и микроинъекций. 1972 г. — Пол Берг получил первую рекомбинантную ДНК.
1972 г. — Ананда Чакрабарти получил генетически модифицированные псевдомонады, в которых уживались несколько разных плазмид биодеградации.
1973 г. — Герберт Бойер и Стэнли Норман Коэн получили первый организм, содержащий рекомбинантную ДНК.
1974 г. — Герберт Бойер и Стэнли Норман Коэн получили первую бактерию, несущую эукариотический ген — ген рибосомной РНК лягушки.
1974 г. — Рудольф Йениш создал первое трансгенное млекопитающее.
1980-е гг. — Разработаны способы введения генов в клетки с помощью электропорации и обстрела из генной пушки.
1983 г. — Появилось первое трансгенное растение.
1987 г. CRISPR был обнаружен у бактерии Escherichia coli в году Ёсидзуми Исино (Япония). Он заметил в геноме этой бактерии повторяющиеся элементы, разделённые неповторяющимися последовательностями (спейсерами).
1993 г. Изучение CRISPR начал Франсиско Мохика (Испания), обнаруживший повторяющиеся последовательности, разделённые промежутками, в геноме археи Haloferax mediterranei.
https://alex-rozoff.livejournal.com/186524.html
Этот пункт тоже отпадает.

видеокапсулы
Это пример продвижения двух узких линий — коммуникационно-компьютерной и специализированной лазерной - которые продолжают развиваться (см. мой тезис-1).
Да, действительно, переход в эндоскопии - к видеокапсулам относится к периоду менее 25 лет назад.
"1999-2001 г. - Гавриэль Иддан, а так же доктор Пол Свайн и доктор Аркадий Глуховски разработали видеокапсулы".
https://endoexpert.ru/stati/etapy-razvitiya-endoskopii-puti-razvitiya-tekhnologiy/
Этот пункт верен.

твердотельные аккумуляторы
Эта технология появилась почти 200 лет назад
"Между 1831 и 1834 годами Майкл Фарадей открыл твердые электролиты сульфид серебра и фторид свинца (II) , которые заложили основу твердотельной ионики . К концу 1950-х годов в нескольких электрохимических системах использовались твердые электролиты. Они использовали ион серебра , но обладали некоторыми нежелательными качествами, в том числе низкой плотностью энергии и напряжением ячеек, а также высоким внутренним сопротивлением. Новый класс твердотельных электролитов, разработанный Окриджской национальной лабораторией, появился в 1990-х годах, который затем использовался для изготовления тонкопленочных литий-ионных батарей".
https://ru.qaz.wiki/wiki/Solid-state_battery
Этот пункт тоже отпадает.

наноматериалы
Просто смотрим обзор НАНОМАТЕРИАЛЫ И НАНОТЕХНОЛОГИИ
"Результатом исследований низкоразмерных систем стало открытие принципиально новых, а теперь уже широко известных явлений, таких как целочисленный и дробный квантовый эффект Холла в двумерном электронном газе, вигнеровская кристаллизация квазидвумерных электронов и дырок, обнаружение новых композитных квазичастиц и электронных возбуждений с дробными зарядами, высокочастотных блоховских осцилляции, а также многое другое. Современные полупроводниковые лазеры на гетеропереходах также основаны на использовании низкоразмерных систем (структуры с квантовыми ямами, самоорганизованными квантовыми точками и квантовыми нитями). Наиболее выдающиеся достижения в этой области отмечены тремя Нобелевскими премиями по физике (1985 г. ‑ за открытие квантового эффекта Холла; 1998 г. ‑ за открытие дробного квантового эффекта Холла; 2000 г. ‑ за труды, заложившие основы современных информационных технологий)."
http://www.microsystems.ru/files/publ/601.htm
Итак - 1985 год за это уже даже вручается Нобелевская премия.
Пункт отпадает.

органические солнечные батареи
Технология открыта 29 лет назад.
"Полимерные солнечные батареи — разновидность солнечных батарей, которые производят электричество из солнечного света. Берёт своё начало с 1992 года, когда впервые были опубликованы данные о переносе заряда с полупроводникового полимера на акцептор."
https://ru.wikipedia.org/wiki/Полимерные_солнечные_батареи
Пункт отпадает.

Итак, в приведенном списке, единственной технологией, которая моложе 25 лет - оказалась беспроводная эндоскопиия (видеокапсулы). Этой технологии 22 года.

...

2. О перспективах солнечной энергии (по prostopasha1914).
"за последние 50 лет солнечная энергия подешевела ровно в 1000 раз. А на сколько подешевел уголь? Или нефть?... И какой лошадиной силой ограничена энергия солнца? Причем только падающая на землю? Вы представляете себе этот объем?"

Поток энергии, получаемый Землей от Солнца, составляет 174000 ТВт
Современное производство энергии человеческой цивилизацией около 20 ТВт
Казалось бы, солнечная энергия обеспечит нас всех на столетия - надо лишь научиться брать ее. Вот с этим - проблема.
Цитирую: forgotten 29 июля 2010 EROEI
"EROEI (ratio of Energy Return On Energy Invested) выражается очень простой формулой:
EROEI = полученная энергия / израсходованная энергия
EROEI АЭС лежит в границах от 5 до 10.
EROEI газа может колебаться от 16 до всего лишь 2,
EROEI угля — от 14 до 1.5.
Очень сложная ситуация с солнечной энергией — в основном, в связи с тем, что трудно точно оценить срок службы компонентов системы. Однако даже самые оптимистичные оценки редко предсказывают EROEI выше 10. В неблагоприятных условиях EROEI солнечной установки может быть даже меньше единицы. Судя по всему, солнечные электроустановки остаются самыми неэффектиными из всех альтернативных источников энергии. Поэтому, несмотря на значительную поддержку, солнечных электростанций довольно мало, несмотря на всю привлекательность этого способа получения энергии."
https://habr.com/ru/post/100525/
Это бы еще ничего, но через 10 лет оказалось, что (Цитирую Brekotin.channel, 2020) "Текущие методики расчета EROEI оказались излишне оптимистичными. Они указывают что EROEI соответствует значению 5-6. (пункт 4.1. - отчета)
В реальности, EROEI солнечных панелек в зоне с умеренной инсоляцией составил - 0,82 (т.е. - меньше "единицы") . Погрешность составляет 15%."
https://pikabu.ru/story/nachalo_izbavleniya_ot_zeleni_ili_uspekhi_v_alternativnoy_yenergetike_6910181
Такова реальность. Сейчас и близко нет хорошей технологии использования солнечной энергии.

3. прогнозов prostopasha1914 на 10 лет вперед.

"через 10 лет электромобили будут вдвое дешевле ДВС по чистой себестоимости, втрое — по стоимости эксплуатации и как минимум во столько же раз превосходить их по всем значимым параметрам — прежде всего долговечности, длине пробега на одной зарядке. Об экологичности вообще не говорю. Особенно в больших городах. Загрязненность воздуха в них упадет не в разы, а на порядки".
- Дешевизна электромиобилей могла бы быть достигнута, если бы они делались совсем по иной технологии. См об этом например: 2021-01-24 Если строить электромобили для массового рынка, а не для финансовых пузырей в рассчете на лобби
https://alex-rozoff.livejournal.com/340752.html
- Но сейчас ситуация такова: 29 июня 2020, Хайп, замешанный на мифе*
https://expert.ru/expert/2020/27/hajp-zameshannyij-na-mifex/
- Что касается длины пробега на одной зарядке - см. ниже о предельной плотности запасенной энергии.
- Что касается экологии: 21 июня 2016. Внезапно. Электромобили оказались опаснее для здоровья, чем обычные авто.
https://techno.nv.ua/auto/elektromobili-okazalis-opasnee-dlja-zdorovja-153450.html
https://nv.ua/auto/news/elektromobili-poka-chto-opasnee-dlya-zdorovya-chem-obychnye-avto-153450.html

"электроэнергия от солнечные батарей через 10 лет будет минимум вдвое дешевле атомной и втрое и более — любой другой, полученной от ископаемых источников".
- Увы, реальность показывает, что солнечные батареи убыточны (см. выше)

"Удельная емкость аккумуляторов вырастет минимум в 10 раз. При одновременном падении себестоимости".
- Максимально-возможная удельная емкость (плотность запасаемой энергии) в литий-ионных аккумуляторах составляет менее 1 МДж/кг, а реальная например для аккумуляторов Tesla - 0.6 МДж/кг. Не получится вырасти в 10 раз.
Конечно, теоретический предел для химического аккумулятора (идеальная кислород-водородная пара) 15 МДж/кг - но о такой технологии никто сейчас не говорит даже в жанре технического футуризма.
Что касается себестоимости - с чего бы она упала, если все компоненты (в первую очередь литий) будут дорожать согласно правилу спроса на физически ограниченный ресурс.
См: Проблемы лития.
https://www.forbes.ru/finansy-i-investicii/358303-novaya-neft-kak-zarabotat-na-investiciyah-v-litiy

...Такие дела..