2. rész
Az előző rész tartalmából
Cikksorozatunk nyitó írásában röviden áttekintettük, hogy mi is az a feltörekvő technológia (emerging technologies), és megvizsgáltunk 5 ilyen új fejlesztést, illetve fejlesztési irányt.
A következőket:
1. zárt ökoszisztéma
2. 4D nyomtatás
3. metaanyag
4. molekuláris elektronika
5. nulla energiafelhasználású épület
Röviden megnéztük, mik ezek, mely területen van vagy lesz szerepük, mekkora hatás várható, ha elterjednek, és hol tartanak a fejlesztések.
A 2. rész tartalmából
Ezúttal a következő feltörekvő technológiákat vizsgáljuk meg az eddigi szempontjaink alapján:
1. aerogél
2. digitális illattechnológia
3. energiaaratás
4. kupolaváros
Aerogél
Az aerogél története egy fogadással kezdődött, 1931-ben. A vegyészmérnök Samuel Stephens Kistler fogadást kötött kollégájával, Charles H. Learneddel, mely szerint olyan zselét kellett előállítania, amelyben a folyadékot gázzal helyettesíti, anélkül, hogy ez a zsellé szerkezeti összeomlását eredményezte volna.
Az aerogél ultrakönnyű, áttetsző, szilárd „hab”, amely képes saját tömegének kétezerszeresét megtartani károsodás nélkül. Az ennél nagyobb terhelés deformálja, és végül üvegként törik. Ez a legalacsonyabb sűrűségű szilárd anyag, amelynek 99,8 százaléka gáz.
Használják hőszigetelésre, energiaelnyelésre, sűrítőanyagként.
Az aerogél régóta ismert, elterjedt, általánosan használt. Mindezek ellenére a feltörekvő technológiák közé sorolják. Hogyan lehetséges ez?
A válasz az, hogy az aerogél még nincs a helyén. A mai napig „early uses”, azaz korai felhasználású anyagként definiálják. A fejlődés folyamatos, adalékanyagokkal képesek feljavítani a tulajdonságait, létrehoztak hajlékony verziókat, azonban maga a lehetőség, hogy gázokat szilárd anyagként használjanak, elképesztő. A jövőben a mikroelektronika és a 3D nyomtatás nagy áttöréseinek fontos eleme lesz.
Digitális illattechnológia
Angolul digital scent technology vagy olfactory technology. Az „olfactory” a szaglásra, szaglószervre utal. Az illattechnológia az illatok, illetve szagok megjelenítésével foglalkozó mérnöki tudomány. Célja kiterjeszteni a szórakozás és az oktatás élményét.
Az elsődleges cél a weboldalak, filmek, zenék és videojátékok kiegészítő eszközének megalkotása, amely erőteljesebb és maradandóbb élményekhez vezet.
Az 1950-es évektől a mai napig rendszeresen jelennek meg különféle szerkezetek, melyek egyike sem tudott elterjedni, ami jól mutatja, hogy az elsőre semmiségnek tűnő probléma mekkora nehézségeket rejt magában.
A hőskorban mozikba állítottak be néhány berendezést, majd gyorsan le is szerelték azokat a közönség hangos tiltakozása miatt. Bár az ötlet jó volt, elég, ha abba belegondolunk, hogy a nézőtéren ülőkhöz az illatokat ventillátorokkal juttatták el, ami egyrészt azt eredményezte, hogy távolságtól függően akár több másodpercnyi késéssel érkeztek meg egyesekhez, másrészt az illatok itt-ott megálltak a légtérben, és elkezdtek keveredni egymással.
Például a csatorna-jelenethez kikevert átható bűz csak a következő jelenetre érkezett meg, melyben egy estélyi ruhás nő mondott beszédet a jól öltözött társaságnak. Egyesek politikai állásfoglalást is bele láthattak az ilyesmibe, ami garantálta a botrányt.
A legfrissebb fejlesztések a VR technológiát egészítik ki, a virtuális valóság szemüveghez kapcsolható apró eszközként, amely az eddigi próbálkozásoknál hatásosabban mélyítheti el az élményt.
A technológia jelenleg fejlesztés alatt áll, a nagy áttörés még várat magára. A valószerű élményt nyújtó megoldás, megfelelő szabályozhatóság mellett, jelentős mértékben felerősítené akár a szórakozás, akár a tanulás élményét. A tanulásnál az újabb érzékszerv bekapcsolása jelentős mértékben megemeli annak hatékonyságát, ami a képzési idők csökkenésében mérhető.
A VR pszichoterápiás eszközként való használata óriási forradalmat jelent majd, és ehhez az illattechnológia fontos terület lesz.
Energiaaratás
Angolul energy harvesting a megnevezés, amely energiaaratást jelent. A harvest szó fordítható begyüjtésnek, betakarításnak, szüretelésnek is. További elnevezések az angol szakirodalomban: power harvesting, energy scavening, ambient power.
Az ötlet lényege, hogy a környezetünkben található szabad energiaforrásokból minimális energiákat gyűjtünk össze, és ezzel tápláljuk az alacsony energiaigényű berendezéseinket. Mondhatni, ingyen energiával látjuk el az olyan eszközeinket, mint például a telefon, óra, tablet, hallókészülék, egészségügyi berendezések, implantátumok, hordozható műszerek, drónok (stb.).
A környezetben található szabad energiák a következők: fény, szél, nap, bomlás, testmozgás, rádióhullámok, vérnyomás, elektrosztatika, légnyomás stb.
Úgy lehet ezt elképzelni, mint a lefedettséget a rádiónál, tévénél, internetnél, különféle szolgáltatásoknál, amit megfelelő eszközzel használni tudunk.
A környezeti energia ott van körülöttünk, része a világunknak, néhány ezek közül része a testünknek, a biológiai működésünknek, ott van akkor is, ha nem használjuk fel, és ott van akkor is, ha az energiaaratás technológiáival „megcsapoljuk”.
Az energy harvesting technológia jelenleg fejlesztés alatt áll, néhány startup erre fókuszál.
Mit eredményezne, ha kereskedelmi forgalomba kerülnének a megbízhatóan, jó hatásfokkal működő, elérhető árú eszközök, melyek a környezeti energiát használják a működéshez, és nem igényelnek másféle energiát?
Ennek gazdasági, ipari, környezetvédelmi hatásai rendkívül kedvezőek lennének mindannyiunk számára.
Kupolaváros
Az angol elnevezés a domed city, ami kupolavárost jelent.
Ez egyike a tipikus sci-fi toposzoknak, egyike a leginkább jellegzetes formáknak, melyek megtalálhatók az apokaliptikus Földön, a tengerek-óceánok mélyén, a Holdon, a Marson, a Vénuszon, meg mindenféle ismeretlen bolygón. A sci-fi írók mellett a jövőkutatók is kedvelik a 20. század eleje óta.
A kupolaváros egy olyan zárt vagy csak részlegesen zárt, állandó vagy időlegesen fennálló tetőburkolat, amely közös kupola alá von egy várost.
A kupola védelmet nyújt a szennyezett atmoszféra, különféle erős sugárzások, túl magas vagy túl alacsony hőmérséklet, túl nagy vagy túl kicsi nyomás ellen, illetve, levegő híján biztosítja a levegőt az alatta élőknek.
A kupola alatt szabályozható a hőmérséklet, a légnyomás, a levegő összetétele.
Az 1960-as és 70-es években mérnökök, építészek és más szakértők komolyan vizsgálták a városméretű kupolák megépítésének lehetőségeit. Azóta több javaslat is született, melyekből mindmáig semmi nem valósult meg. 2010-ben Szibériában, 2014-ben Dubaiban születtek tervek nyitott kupolaváros megépítése, de végül mindkettőt elvetették.
Sajnálatos módon az egyre kiszámíthatatlanabb időjárás, az egyre növekvő környezetszennyezés nem engedi, hogy a téma lekerüljön a napirendről. Úgy tűnik, a nem olyan távoli jövőben szükségünk lesz hasonló megoldásokra, bolygónk felszínén is. Az építkezés mérnöki kihívása rendkívüli – azonban a mérnöki találékonyság
Emerging
Angolul emerging technologies, magyarul feltörekvő vagy új technológia a megnevezése azoknak a technológiáknak, amelyek izgalmasak, ígéretesek, roppant nagy potenciál rejlik bennük, de majd csak a jövőben fognak megvalósulni, illetve elterjedni.
Ezen technológiák egy része már kereskedelmi forgalomban van, de még nem terjedt el, nem kiforrott, vagy épp bevezetés előtt áll, esetleg tesztelés alatt, haladnak a prototípus felé, még a tervezőasztal-fázisnál járnak.
Egy technológia, ami nagyon fejlett koncepcionálisan, lehet nagyon fejletlen a megvalósításban. Ilyen például a nanomedicina, aminek nincs történelmi előképe, tehát mint koncepció, rendkívül fejlett, de még gyerekcipőben jár, kevés a tapasztalat, messze nem kiforrott még eszközként és eljárásként.
Az álmok néha megelőzik a korukat, vagy az adott társadalmi berendezkedésben nem kapnak esélyt, idővel mégis megvalósulhatnak. Elég, ha arra gondolunk, mikor jelentek meg az első nagyon kezdetleges „tengeralattjárók”, és mikor váltak rutinosan használható járművekké, vagy mennyi évezred telt el a repülés álmának első ábrázolásától a megvalósulásig.
Tervezőasztal és kereskedelmi forgalom
Vannak olyan feltörekvő technológiák, amelyek már az életünk részét képezik, de még nem kiforrottak, és széles körű használatukra még várni kell.
Ilyenek a klasszikus Ipar 4.0 technológiák:
AI (mesterséges intelligencia)
Big Data
Dolgok Internete
VR (virtuális valóság)
AR (kiterjesztett valóság)
5G
3D nyomtatás
önvezető autó
nanotechnológia
kvantuminternet
kvantumszámítógép
új építészet
Számtalan cikkben érintettük már ezeket, valamint még egy könyv is íródott, amelyben azt jártuk körbe, mik ezek a technológiák, hol tartanak a fejlődésben, és milyen hatással lesznek a munkaerőpiacra az elkövetkező 10 évben.
(A könyv címe: Válság vagy forradalom.)
Jelen cikkben néhány kevéssé ismert feltörekvő technológiát szeretnék bemutatni. Ha ezek bármelyike kiforr és elterjed, a világ megváltozik.
Hagyjuk ki a mesterséges élelmiszert, a 6G-t, az űrturizmust, a nyomtatott szerveket, és nézzünk néhány igazi különlegességet:
zárt ökoszisztéma
4D nyomtatás
metaanyag
molekuláris elektronika
nulla energiafelhasználású épület
Zárt ökoszisztéma
Angolul Closed Ecological System, a rövidítése CES
A zárt ökoszisztéma nem folytat anyagcserét a rendszeren kívüli világgal. Nem hoz be kívülről energiát, táplálékot, vizet, és nem visz ki hulladékot. Az egyetlen kivétel a fény.
A Föld egy zárt ökoszisztéma.
A terület kutatásának célja a különleges, az ember számára élhetetlen környezetekben létesített kolóniákon az élet fenntartása. Ilyen környezet például sok ezer méter mélyen a földfelszín alatt vagy a világűrben keringő űrállomás vagy távoli cél felé utazó űrhajó.
A legismertebb kísérletek az amerikai Biosphere, az európai MELISSA, vagy az orosz BIOS3.
4D nyomtatás
A 3D nyomtató 3 dimenziós tárgyakat nyomtat digitális modellek alapján. A 4D nyomtatás kiegészíti a tárgyat az alakváltás képességével. A tárgy bizonyos környezeti tulajdonságokra reagál, ilyen a hőmérséklet vagy a páratartalom változása, víz jelenléte, elektromos inger, hang stb.
Az így készült tárgy például képes arra, hogy különféle hőmérsékletekre különféle formaváltozásokkal reagáljon. Egy épületnek például kinyílik az egyik oldalfala és megemelkedik a teteje, ha meleg van, ha pedig hideg, bezárul.
Egy öltözék rugalmassá vagy merevvé válik, ha víz vagy áramütés éri, vagy a megfelelő hangnak teszik ki.
Ez egyfajta programozható anyag, vagy emlékező anyag, ami energia nélkül transzformálódik adott ingerek hatására.
Jelenleg kutatás és fejlesztés alatt áll.
Metaanyag
Mesterséges anyagtípus, amelynek tulajdonságai a természetben nem találhatók meg.
A metaanyagok egyedi képességeiket struktúrájukból nyerik, alakjuk, geometriájuk, méretük, elrendezésük (stb.) adja különleges elektromágneses tulajdonságaikat, nem pedig azon alapanyagok, melyekből összeállítják.
Felhasználási területek igen sokfélék: orvosi eszközök, űripar, napenergia, hadászat, kommunikáció, és így tovább.
Az úgynevezett negatív indexű metaanyagból készült fal, burkolat vagy akár öltözet bizonyos hullámtartományok számára láthatatlan, például nem lenne képes érzékelni a radar, vagy akár az emberi szem. Igen, a csatatéren láthatatlan harcosok metaanyag ruhába öltöznének.
Jelenleg sikeres kísérletek történtek bizonyos metaanyagokkal, más alkalmazásokat még kutatják, bizonyos felhasználási módok pedig hipotetikusak csupán.
Molekuláris elektronika
A molekuláris elektronika a nanotechnológia része, magában foglalja a fizika, a kémia és az anyagtudomány vonatkozó területeit. Molekuláris építőanyagokat, valamint eljárásokat kutat és használ.
Az elektronikai tulajdonságok molekuláris szintű szabályozása rendkívüli méretcsökkentést tesz lehetővé, továbbá pedig azzal kecsegtet, hogy lehetővé teszi a Moore-törvény kiterjesztését.
A miniatürizálás végső célja az egymolekulás egységekből épített elektronikai berendezések megvalósítása. Ez olyan változásokat hozna a technológiában, amibe belegondolni is szédítő: eljönne a nanotechnológia, a nanorobotok kora.
A szakterület kutatás és fejlesztés alatt áll.
Nulla energiafelhasználású épület
Angolul Zero Energy Building, rövidítése ZEB.
Egy ilyen épületnek az éves energiafelhasználása nulla. Ez lenne az abszolút definíció. Vannak eltérések a ZEB pontos meghatározásában, bizonyos szervezetek a jelentősen csökkentett energiafelhasználást is már ide sorolják, mely ellen más szervezetek erősen tiltakoznak.
A lényege ennek a technológiai rendszernek az, hogy egyrészt lecsökkentse, vagy méginkább lenullázza a foszilis energia felhasználását, másfelől ezáltal lecsökkentse vagy megszüntesse a tőlük való függőséget. Az épület kizárólag a helyszínen előállított tiszta energiával működik.
Az igazi ZEB épületnek nincs villany-, gáz-, fűtésszámlája. Nincs összekapcsolva az energiaszolgáltatókkal, a nagy energiahálózatokkal. A károsanyagkibocsátása nulla, nem hagy ökológiai lábnyomot, karbonsemleges.
Mindez már létezik, a technológiák fejlődnek, a lehetőség egyre népszerűbb.
További izgalmas témák Beck Zsolt Válság vagy forradalom? című könyvében találhatóak. Rendeld meg itt: https://www.valsagvagyforradalom.hu
