Tag für Tag schaufeln private Unternehmen und Regierungsbehörden auf der Suche nach bestimmten Objekten endlose Datenbanken, die sowohl digitale Informationen als auch Videobilder enth alten. Jetzt ertrinkt die Welt in Informationsströmen, sodass das ungünstige Signal-Rausch-Verhältnis das Auffinden aktueller Informationen sowohl langsam als auch kostspielig macht. Eine neue Generation von Programmen soll dieses Problem lösen, bei der es nicht mehr nur um Daten geht, sondern um bestimmte Schlüsselereignisse.
Schwungrad Das Schwungrad nimmt überschüssige Energie schnell auf und gibt sie bei Bedarf genauso schnell wieder ab
Nicht selbst behandeln! In unseren Artikeln sammeln wir die neuesten wissenschaftlichen Daten und die Meinungen maßgeblicher Gesundheitsexperten. Aber denken Sie daran: Nur ein Arzt kann eine Diagnose stellen und eine Behandlung verschreiben.
1. Schwungrad als Energiespeicher
Um unsere Stromnetze neu zu organisieren, um mehr erneuerbare Energiequellen aufzunehmen, brauchen wir bessere Möglichkeiten, diese Energie zu sparen. Eine Lösung, über die seit Jahrzehnten gesprochen wird, ist dieses Schwungrad, eine große, massive Scheibe. Während es gesponnen wird, sammelt es Energie. Dann kann es durch den Anschluss eines Stromgenerators verlangsamt und der entstehende Strom in das Netz zurückgespeist werden. Dieses Gerät nimmt überschüssige Energie schnell auf und gibt sie bei Bedarf ebenso schnell wieder ab. 2011 wird das erste relativ große Schwungradkraftwerk eröffnet. Die 20-Megawatt-Anlage von Beacon Power in Stephentown, New York, umfasst 200 Schwungräder mit Magnetschwebebahnrotoren, die bis zu 16.000 U/min drehen können.
2. Freies Funkband (Leerzeichen)
Das gesamte elektromagnetische Spektrum ist jetzt mit verschiedenen Kanälen bis an die Grenze gefüllt. Funkübertragungen drängeln, stören sich gegenseitig. In diesem Durcheinander gibt es nur einen winzigen Streifen, der für die nicht lizenzierte Nutzung reserviert ist (dh für jedes Haush altsgerät, einschließlich eines schnurlosen Heimtelefons oder eines Wi-Fi-Routers). Im Jahr 2009 geschah eine angenehme Überraschung - der offizielle Übergang vom analogen Fernsehen zum digitalen Fernsehen. In diesem Zusammenhang kündigte die US-amerikanische Federal Communications Commission im September an, dass die Bänder, die zuvor für Fernsehübertragungen verwendet wurden, nun an nicht lizenzierte Kanäle übergeben werden. Darüber hinaus sind diese Bänder Teile des Ultrakurzwellenspektrums, und solche Wellen breiten sich viel besser aus als beispielsweise Wellen aus dem Wi-Fi-Kommunikationsbereich. Sie „schlagen“große Distanzen und durchdringen Hindernisse wie Mauern oder Bäume. Auf dem Microsoft-Campus wurde bereits ein lokales Funknetz auf Basis dieser Reichweite organisiert. Google arbeitet mit Spectrum Bridge zusammen, einem Hersteller von Geräten für dieses Band, und arbeitet derzeit an einem Pilotprojekt in einem Krankenhaus in Ohio sowie an einem „Smart Grid“-System, das den Stromverbrauch in einigen Gebieten Kaliforniens per Funk optimieren soll.
3. Optogenetik
Muss ein Forscher ein bestimmtes Neuron stimulieren, musste er dafür bis vor kurzem elektrische Impulse verwenden, aber dieser Ansatz liefert nicht die nötige Genauigkeit bei der Positionierung und Steuerung. Aus diesem Grund besteht ein solches Interesse an einem neuen Feld experimenteller Technologie namens Optogenetik. Mithilfe von Glasfasern können Forscher Neuronen jetzt mit sehr hoher Präzision anregen. Dies eröffnet zum Beispiel neue Perspektiven für die Entwicklung von Implantaten, die die Funktionen einzelner durch Traumata oder Blutungen geschädigter Hirnsegmente übernehmen würden. Zunächst wird das Gen für ein spezielles lichtempfindliches Protein chR2 gentechnisch in Nervenzellen eingeschleust, das unter Lichteinfall die Leitfähigkeit von Ionenkanälen verändert. Durch Lichtlenkung mit Hilfe von Lichtleitern ist es möglich, einzelne Nervenzellen anzuregen. Die erste Versuchsreihe wurde an Nagetieren durchgeführt, nun sind die Forscher bereits auf Affen umgestiegen. Kürzlich kündigte DARPA die Gründung eines Projekts an, das darauf abzielt, die Optogenetik zu entwickeln, um Menschen mit Behinderungen zu helfen.
4. Fracking
Gasöler verwenden dieses Wort, um neue Produktionstechnologien zu beschreiben, dank derer Amerikas Schieferfelder jetzt riesige Mengen an Erdgas fördern können, die bis vor kurzem als unerreichbar g alten. Die Schätzungen unentdeckter Schiefergasreserven sind im vergangenen Jahr um 30 % gestiegen. So funktioniert diese Methode. In einem Mischer geknetet, wird eine dicke Aufschlämmung aus Sand, Wasser und speziellen Schmierchemikalien mit einem solchen Druck in das Bohrloch gedrückt, dass das umgebende Gestein aufbricht und Gas- oder Ölreserven freisetzt, die in den Poren der Formation eingeschlossen sind. Diese Methode wird seit mehr als einem Jahrzehnt von Ölmännern verwendet - die Verwendung dieser Technologie bei horizontalen Gasbohrungen, die in Schieferformationen gebohrt werden, ist neu. Viele dieser Methoden lassen zwar Zweifel aufkommen, ob eine solche Gasförderung den Zustand der Umwelt beeinträchtigt und Erdbeben verursacht. Im kommenden Jahr braut sich das letzte Gefecht zwischen Befürwortern und Gegnern dieser Idee zusammen, aber vorerst bereiten beide Seiten, sowohl Energie- als auch Umweltschützer, ihre Argumente für den Kampf vor.
5. Medizinische Isotopenknappheit
In den USA werden täglich mehr als 50.000 medizinische Verfahren mit radioaktiven Isotopen durchgeführt. Als die kanadischen und holländischen Reaktoren, die die USA mit medizinischen Isotopen versorgten, 2009 und 2010 abgesch altet wurden, geriet Amerika in die Zange der Knappheit. Jetzt laufen beide Reaktoren wieder, aber sie sind schon ein halbes Jahrhundert alt und werden voraussichtlich nicht lange h alten. Darüber hinaus ist das Problem der Staatssicherheit, das mit der Notwendigkeit verbunden ist, waffenfähiges Uran in andere Länder zu exportieren, nicht beseitigt. Derzeit wird im Kongress ein Gesetzentwurf ausgearbeitet, um die Produktion von Isotopen in den Vereinigten Staaten zu fördern, und das Energieministerium investiert Millionen in die Entwicklung neuer Technologien zur Gewinnung und Herstellung von Isotopen.
6. Mechanophore
Amerikas Infrastruktur bedarf einer radikalen Überholung. Aber es ist unmöglich, alles auf einmal zu rekonstruieren. Effektive Methoden sind erforderlich, um zu beurteilen, welche Strukturen bis zu einer gefährlichen Grenze ge altert sind. Beim Bau neuer Bauwerke können dauerhaft funktionierende Funksensoren darin verlegt werden. Eine andere Lösung besteht darin, „Mechanophore“zu integrieren, eine Klasse von Materialien, die kürzlich an der University of Illinois entwickelt wurden und die ihre Farbe unter Belastung ändern. Durch den Einsatz von Mechanophoren erkennt ein Bauingenieur auf einen Blick, ob eine bestimmte Brücke gefährdet ist und wo genau die Schwachstelle liegt. Jetzt versuchen Wissenschaftler, eine neue Klasse von Mechanophoren zu schaffen, die im Schadensfall ihre Kapazität selbstständig wiederherstellen könnten.
7. Komplexe Ereignisanalyse
Unternehmen wie StreamBase Systems und Tibco haben zum Beispiel komplexe Ereignisverarbeitungssysteme (mehrere Ereignisse treten gleichzeitig auf) entwickelt, die in der Lage sind, riesige Informationsflüsse in Echtzeit zu verarbeiten, wobei sie sich auf neue Arten von Datenbanken und Muster stützen Erkennungsalgorithmen. Solche Systeme ermöglichen sofortige Entscheidungen in allen Bereichen – sei es eine Transaktion an der Börse, ein Befehl zur Überwachung eines potenziellen Terroristen oder die Stornierung einer Geldüberweisung von einer verdächtigen Kreditkarte. Die neuen Prinzipien gewinnen an Dynamik, und wir werden bald ihre Anwendung in Verbrauchergeräten sehen. Beispielsweise kann ein mit einem GPS-Empfänger ausgestattetes Mobiltelefon aus einem endlosen Strom von Werbung nur das auswählen, was für seinen Besitzer relevant ist.
8. Homomorphe Kodierung
IBM hat einen Weg gefunden, Daten zu codieren, sodass Dritte sie sortieren und durchsuchen können, ohne wirklichen Zugriff auf ihren Inh alt zu haben. Der Schlüssel zu dieser Lösung ist ein "doppelblindes" Schema, mit dem Sie Codierungsfehler finden und beheben können, ohne den Inh alt der Dateien zu öffnen. Besonders schön ist, wie die Autoren gezeigt haben, dass zur Umsetzung dieses Schemas überhaupt keine teuren Supercomputer benötigt werden.
9. Mobile Diagnostik
Nicht überall auf der Welt bekommt man qualifizierte medizinische Hilfe, aber Mobiltelefone sind fast überall weit verbreitet. Das deutet darauf hin, dass das Handy ein wirksames Mittel sein könnte, um moderne Medizin bis in die entlegensten Winkel zu bringen. Santa Mobile und Click Diagnostics, von MIT-Alumni gegründete Firmen, bieten diese Lösung an: Gesundheitspersonal auf dem Land kann Röntgenbilder und andere Informationen per Mobiltelefon an abgelegene Zentren senden, wo geschulte Techniker eine Diagnose stellen können. Und Mitarbeiter der University of California aus Berkeley und Los Angeles, die Teile von preiswerten Mikroskopen an serielle Handys angebaut hatten, erhielten ein Gerät, das Mikrofotografien aufnehmen und analysieren kann, die den Malaria-Erreger oder Tuberkulose-Erreger enthüllen. Bereits 2011 wird dieses Diagnosegerät (es hieß CellScope) zu Feldversuchen geschickt.
10. 100-Gbit/s-Kabel
Die Welt leidet unter einem unstillbaren Durst - gib ihr immer mehr Breitband. Und das alles wegen der Verbreitung von Geräten wie Smartphones, die in der Lage sind, unvorstellbare Datenmengen zu verarbeiten. Eine neue Generation von Glasfaserkabeln wurde kürzlich entwickelt, um Übertragungsgeschwindigkeiten von 100 Gbit/s bereitzustellen. Dies ist ein gravierender Schritt im Vergleich zu den üblichen 10 und sogar 40 Gbps. Ein solches Kabel kann 15.000 HDTV-Kanäle (High Definition Television) gleichzeitig übertragen. In neuen Kabeln trägt ein Lichtimpuls nicht nur ein Bit an Informationen, das durch seine Intensität gegeben ist, sondern gleich zwei, die durch Polarisation und Phase codiert sind. Dadurch können viermal mehr Informationen in das Signal gepackt werden und auch die schädliche Wirkung mikroskopischer Defekte in der Glasfaser kann reduziert werden. Alcatel-Lucent führte einen Verbindungsversuch über 60 km zwischen zwei deutschen Universitäten durch und testete auch seine 100-Gbit/s-Ethernet-Ausrüstung im Dallas-Netzwerk von Verizon. Diese Hochgeschwindigkeitskabel sind bereits auf dem Markt, daher ist es möglich, dass einige der Daten, die Sie nächstes Jahr erh alten, über die neuen Kabel übertragen werden.
