Kiedy nauka podgląda science fiction

Książki, gry i filmy science fiction stanowią niekończącą się skarbnicę pomysłów dla twórców nowych technologii. To, co dzisiaj niemożliwe, jutro może być podstawowym wyposażeniem naszych domów. Fantastyka naukowa już niejednokrotnie inspirowała wynalazców do urzeczywistniania często brawurowych konceptów. A jakie pomysły czają się za rogiem? Czy wkrótce będziemy korzystać z wszczepów pamięci, teleportów i samoprowadzących się samochodów? Oto najbardziej obiecujące i najbliższe realizacji wynalazki technologiczne inspirowane gatunkiem science fiction.

Jednym z najciekawszych gadżetów używanych w słynnej serii "Doktor Who" jest soniczny śrubokręt. Urządzenie to pozwala bohaterowi robić niemal wszystko - otwierać zamki w drzwiach, zmieniać stacje radiowe, ciąć, wypalać, spawać i leczyć rany. Zainspirowani serialem brytyjscy inżynierowie postanowili powołać ten wielowymiarowy wynalazek do życia, oczywiście w nieco okrojonej formie.

- Stworzyliśmy urządzenie, które pozwala na wykorzystanie siły ultradźwięków do poruszania niewielkimi obiektami, choćby takimi jak żywe komórki - powiedział profesor Bruce Dinkwater, inżynier ultradźwięków z Uniwersytetu Bristolskiego.

Tak Doktor używa sonicznego śrubokręta:

Prototyp składa się z drobnych kryształów, które wibrują gdy jest przez nie przepuszczany prąd elektryczny. Powoduje to powstanie w powietrzu wokół urządzenia akustycznej fali uderzeniowej, której wielkość można regulować. Rozwiązanie to może zostać wykorzystane w medycynie do oddzielania w żywym organizmie komórek zdrowych od nowotworowych.

Gdyby nie ochronne pole siłowe, statek kosmiczny Enterprise ze "Star Treka" nie przetrwałby ani jednego ataku nieprzyjaciela. Aż do teraz naukowcy nie wiedzieli jak odtworzyć to zjawisko w rzeczywistości.

Wygląda jednak na to, że wreszcie się udało. Badacze pracujący dla brytyjskiej armii odkryli sposób na stworzenie ochronnego pola siłowego, które osłaniałoby pojazdy pancerne przed wrogim ostrzałem. W poszycie wehikułów mają być wbudowane superkondensatory generujące silne impulsy elektryczne, które uaktywniałyby się w momencie wykrycia zagrożenia.

W odróżnieniu od "Star Treka" w rzeczywistości ochronne pole siłowe będzie aktywne jedynie przez kilka sekund, ale to i tak wystarczy by przeładować broń, przygotować się do kontrataku i w efekcie uratować życie wielu żołnierzy. Opisana technologia może również zmniejszyć masę pojazdów wojskowych z niej korzystających.

W serialu "Knight Rider" z 1982 r. David Hasselhoff walczył ze złem z pomocą zaawansowanego technologicznie Pontiaka Trans Ama - potocznie zwanego KITT - supernowoczesnego, mówiącego i myślącego samochodu do zadań specjalnych. Mimo że od emisji pierwszego odcinka serialu minęło już 30 lat, po drogach wciąż jeżdżą samochody sterowane przez ludzi z krwi i kości. Ale nie wszędzie.

Gigant z Mountain View stworzył Google Car, czyli zmodyfikowaną Toyotę Prius będącą prawdziwym komputerem na czterech kołach. Wyposażony w dziesiątki czujników pojazd został dopuszczony do ruchu na drogach amerykańskiego stanu Nevada. Google Car posiada specjalną, czerwoną tablicę rejestracyjną z symbolem nieskończoności i numerem 001. Przedstawiciele technologicznego koncernu wierzą, że to dopiero jedna z pierwszych maszyn, które za 3-5 lat mają przemieszczać się po światowych drogach.

Test samochodu Google:

Jak działa autonomiczny samochód Google'a? Przestrzeń wokół pojazdu obserwowana jest przez kamery, laserowy radar znajdujący się na dachu oraz czujniki odległości umieszczone z przodu i tyłu karoserii. Dzięki połączeniu nowatorskich technologii i systemów znanych ze współczesnych samochodów osobowych, Google Car może odpowiednio reagować na ruch uliczny. Samochód podobno pokonał już 250 tys. km i nie spowodował żadnego wypadku. Biorąc pod uwagę, że większość kolizji jest wynikiem błędu człowieka, można oczekiwać, że w pełni zautomatyzowane samochody są faktycznie przyszłością motoryzacji.

Autonomiczny samochód Google'a niebawem ma zostać dopuszczony do jazdy po drogach Kalifornii.

Jednym z najbardziej praktycznych atrybutów Harry'ego Pottera była jego peleryna-niewidka. Łatwo wyobrazić sobie korzyści jakie można by czerpać z tak zaawansowanego kamuflażu, ale czy faktycznie możliwe jest by kiedykolwiek on powstał?

To odpowiednie pytanie do naukowców z University of Texas w Dallas, którym z powodzeniem udało się stworzyć kamuflaż wykorzystujący zjawisko tzw. efektu mirażu. Zasada działania jest prosta, pod warunkiem, że użyje się kombinacji fototermicznego ugięcia (znanego inaczej właśnie jako efekt mirażu) i nanotechnologii. Naukowcy podgrzali zanurzone w pojemniku z wodą nanorurki węglowe, przez które stale przepływał prąd stały. Układ w tak specyficzny sposób zaginał światło, że wydawało się jakby obiekt po prostu znikał. Niestety, uzyskany efekt trwał na tyle krótko, że jego wykorzystanie przez wojsko wydaje się niemożliwe. Badacze już mają pomysł jak osiągnąć większą stabilność procesu.

Nowo opracowana technologia jest wciąż w powijakach, ale Agencja Zaawansowanych Obronnych Projektów Badawczych (DARPA) już się nią zainteresowała i planuje jej wykorzystanie w łodziach podwodnych przyszłości.

Teleportacja jest tym, o czym śnią wszyscy fani science fiction. Ten hipotetyczny proces przenoszenia makroskopowych obiektów z jednego miejsca w inne, bez zachowania ciągłości ich istnienia w przestrzeni, jest popularnym motywem fantastyki naukowej. Teleportacja występowała m.in. w twórczości Stanisława Lema czy serii "Star Trek". Przy obecnym stanie nauki mówi się jedynie o kwantowej teleportacji, dotyczącej kwantowych stanów cząstek elementarnych.

Teleportacja według serialu "Star Trek":

Na początku 2012 r. naukowcy z Chińskiego Uniwersytetu Nauki i Technologii w Szanghaju ogłosili, że udało im się teleportować fotony na odległość niemal 100 km, bijąc tym samym swój własny rekord sprzed dwóch lat. Teleportacja była możliwa, dzięki kwantowemu splątaniu fotonów. Oznacza to, że przesłany został stan kwantowy fotonów z punktu A do punktu B, wiążący się ze zniszczeniem podstawowego stanu kwantowego w punkcie A.

Kwantowa teleportacja w najbliższej przyszłości może zostać wykorzystana do ulepszenia komunikacji z okrążającymi Ziemię satelitami lub przesyłania zaszyfrowanych wiadomości. Przechwycenie takiego komunikatu przez niepożądaną osobę byłoby praktycznie niemożliwe, co wynika z kwantowomechanicznej natury kubitu (najmniejszej jednostki informacji kwantowej).

"Star Trek" to niekończąca się skarbnica pomysłów dla współczesnych naukowców i wynalazców. Jednym z ciekawszych gadżetów wykorzystywanych przez załogę statku Enterprise był tricorder - multifunkcjonalne urządzenie mobilne, które skanuje, nagrywa i analizuje różnego rodzaju pakiety danych.

Dr Peter Jansen z Uniwersytetu McMaster w kanadyjskim mieście Hamilton, postanowił zbudować własny tricorder, a właściwie kilka jego wersji. Jego urządzenia zbierają dane dotyczące pola magnetycznego, wilgotności, temperatury czy ciśnienia atmosferycznego. Dostępne do tej pory prototypy nie nadawały się do seryjnej produkcji (były za drogie), choć Jansen marzy o świecie, w którym tricordery będzie można znaleźć w każdym domu.

- Tricorder został zaprojektowany, by odkrywać wszystko to, czego jeszcze nie wiemy - sam jestem tym bardzo podekscytowany. I właśnie o te, małe odkrycia wokół nas, chodzi - powiedział dr Jansen.

Tricorder w realnym świecie:

Każda osoba, która chciałaby stworzyć własny tricorder może pobrać oficjalne plany budowy ze strony internetowej projektu i rozpocząć zabawę w domowym zaciszu.

DARPA na początku bieżącego roku przeznaczyła 7 mln dolarów na rozwój projektu Avatar, zainspirowanego głośnym filmem Jamesa Camerona. Rząd Stanów Zjednoczonych wierzy, że pewnego dnia ludzie zostaną zastąpieni na polu bitwy przez roboty.

- Program Avatar będzie rozwijał interfejsy i algorytmy, które mają umożliwić żołnierzom efektywną współpracę z półniezależnymi dwunożnymi maszynami, działającymi w ich zastępstwie - powiedział jeden z przedstawicieli DARPA.

Każdy żołnierz przyszłości ma mieć swojego syntetycznego awatara, który wykona za niego całą "brudną robotę" - oczyści pole walki z nieprzyjaciół, pomoże zabezpieczyć rannych i stanie na warcie. Wszystko to ma doprowadzić do zminimalizowania strat w ludziach podczas konfliktów zbrojnych.

DARPA inwestuje w roboty:

DARPA nie ujawniła w jaki sposób żołnierze będą kierować swoimi mechanicznymi awatarami, jednak najprawdopodobniej będzie odbywać się to przy wykorzystaniu połączeń synaptycznych z mózgiem człowieka. Amerykańska agencja ma już pewne doświadczenie w tego typu eksperymentach, zatem projekt Avatar ma duże szanse na zaistnienie na polu walki.

Fani amerykańskiej pisarki science fiction Lois McMaster Bujold zapewne kojarzą pojawiające się w "Strzępach honoru" z 1986 r. biochipy pamięci, umożliwiające odtwarzanie dowolnych wspomnień na życzenie. Podobna technologia została niedawno pomyślnie przetestowana na szczurach.

Naukowcy z Wake Forest University i University of Southern California wszczepili szczurom niewielkie elektrody, które mierzyły aktywność dwóch rejonów hipokampu (części mózgu odpowiedzialnego za pamięć i proces przyswajania nowych informacji) podczas uczenia ich naciskania umieszczonych w klatkach lewarków, by otrzymać słodką wodę. Hipokamp podczas nauki zamienia dane z pamięci krótkotrwałej w informacje pamięci długotrwałej, dzięki czemu pamiętamy jak wiązać buty czy prowadzić samochód.

Badacze następnie w sposób farmakologiczny zaburzyli połączenia między dwoma obszarami szczurzego hipokampu, a te nie były w stanie przypomnieć sobie wyuczonego zachowania.

- Bez hipokampu nie ma pamięci długotrwałej. Podczas naszych eksperymentów, szczury zdawały się wiedzieć, że by dostać się do wody trzeba nacisnąć odpowiedni lewarek, ale były w stanie zapamiętać to jedynie przez 5-10 sekund - powiedział szef projektu badawczego, Theodore Berger.

W toku dalszych badań, naukowcy stworzyli syntetyczną protezę hipokampu, której elektrody podłączono do mózgów szczurów z farmakologicznie zablokowanym tym fragmentem mózgu. U takich gryzoni wracała funkcja pamięci długotrwałej.

Odkrycie naukowców może zostać w przyszłości wykorzystane do stworzenia protezy hipokampu dla osób po udarach lub cierpiących na inne schorzenia z upośledzoną funkcją pamięci.