США сохраняют лидирующие позиции в мировой науке, опираясь на фундаментальные исследования в ключевых дисциплинах, мощную систему университетских грантов и привлечение глобальных талантов, хотя в последние годы сталкиваются с растущей конкуренцией со стороны Китая и изменениями в финансировании. Сильные стороны и позиции - Лидирующие направления: Первое место в науках о Земле, клинической медицине, биологии, астрономии и математике. Инновационная среда: Крупнейшие инвестиции в разработку передовых технологий и искусственного интеллекта. Притяжение кадров: Традиционная способность аккумулировать ведущих мировых исследователей.
Далее рассмотрим последние научные и технические достижения в США. В частности американская компания Anduril Industries, специализирующаяся на военных технологиях, объявила о завершении сборки первого истребителя Fury, произведенного на новом предприятии в штате Огайо. Это важная веха в развитии производственного комплекса Arsenal-1, который должен стать одним из крупнейших центров выпуска автономных боевых систем в США. Первый самолет сошел с конвейера 27 июля — всего через 557 дней после того, как компания объявила о строительстве завода в округе Пикэуэй. Серийное производство стартовало еще в марте, что на три месяца раньше первоначального графика, согласно которому запуск планировался на июль. Fury (обозначение FQ-44) представляет собой полуавтономный боевой самолет, разрабатываемый компанией Anduril для Военно-воздушных сил США. В июне ВВС выбрали Fury для перехода к этапу серийного производства, приблизив программу к принятию самолета на вооружение.
По данным компании, существующая производственная линия Arsenal-1 уже способна выпускать до 150 самолетов Fury в год. При этом путь от объявления о строительстве предприятия до получения разрешений, возведения корпусов, установки оборудования, набора персонала и выпуска первого самолета занял менее двух лет. После полного завершения строительства Arsenal-1 станет современным промышленным комплексом площадью 465 тысяч квадратных метров рядом с международным аэропортом Рикенбакер. Комплекс получит прямой доступ к взлетно-посадочной полосе, что позволит проводить испытания и доводку новой техники непосредственно на месте производства. Запуск производства Fury стал частью масштабной стратегии штата Огайо по развитию авиационной и оборонной промышленности. Власти стремятся привлекать компании, способные быстро переходить от разработки перспективных технологий к их серийному выпуску.
Компания Antares объявила о привлечении 470 миллионов долларов (примерно 36,85 миллиарда рублей) в рамках раунда финансирования. Полученные средства позволят компании перейти от успешных испытаний реактора к развертыванию полноценных энергетических систем для оборонной и космической отраслей. Первые микрореакторы планируется установить на военных объектах США уже в 2028 году.
Финансирование привлекли всего через несколько недель после того, как реактор Mark-0 компании достиг состояния критичности в Национальной лаборатории Айдахо. Это стало первым за более чем 40 лет случаем, когда разработанный частной компанией американский реактор, не относящийся к реакторам на легкой воде, достиг критичности. Компания выполнила этот этап в соответствии с графиком, подтвердив работоспособность физических расчетов реактора, системы управления реактивностью и измерительной аппаратуры на полномасштабной активной зоне, использующей трехструктурное изотропное топливо из частиц, в ядре которых находится обогащенный оксикарбид урана, заключенный в слои оболочек из углерода и керамики.
Разрабатываемые компанией микрореакторы рассчитаны на многолетнюю автономную работу без дозаправки топливом, обеспечивая непрерывное электроснабжение объектов, для которых надежность энергоснабжения имеет критическое значение. По словам разработчиков, компания делает ставку не на разовую демонстрацию технологии, а на создание систем, способных длительное время работать в реальных условиях эксплуатации. Новые средства будут направлены на переход от экспериментального реактора к серийным энергетическим установкам. В 2027 году компания намерена представить Mark-1 — первый реактор Antares, предназначенный для выработки электроэнергии, а уже в 2028 году начать поставки первых систем заказчикам из оборонного сектора, включая Военно-воздушные силы США.
Микрореакторы Antares специально разрабатываются для подобных задач и призваны устранить одну из растущих проблем национальной безопасности США. Сегодня многие американские военные объекты зависят от гражданских электросетей, которые испытывают все большую нагрузку из-за роста энергопотребления, экстремальных погодных явлений и потенциальных угроз со стороны террористов.
Американские исследователи сделали еще один шаг к созданию электроники, работающей на скоростях, недоступных современным кремниевым чипам. Ученые из Университета Мичигана разработали полупроводниковое устройство, которое способно преобразовывать световые импульсы в направленный электрический ток без использования внешнего электрического поля. Более того, направление движения электронов можно изменять практически мгновенно, управляя параметрами лазерного излучения — скорость этого переключения примерно в 1 тыс. раз быстрее лучших современных транзисторов.
Разработка относится к перспективному направлению когерентной оптоэлектроники, объединяющему свойства света и полупроводниковых материалов. В отличие от традиционных электронных компонентов, где движение зарядов обеспечивается приложенным напряжением, в новом устройстве эту роль выполняют два синхронизированных лазерных импульса различной длины волны. При их взаимодействии внутри полупроводника возникает так называемый фототок — поток электронов, движущийся в строго определенном направлении. Изменяя фазу и другие параметры лазерных импульсов, исследователи могут управлять движением носителей заряда с чрезвычайно высокой точностью. По словам авторов работы, технология позволяет буквально «поворачивать» электронный поток подобно лучу маяка, направляя его в нужную сторону за считаные фемтосекунды.
Ключевое преимущество нового подхода заключается в скорости работы. Если современные транзисторы выполняют переключения за пикосекунды (триллионные доли секунды), то управление электронами с помощью сверхкоротких лазерных импульсов происходит на фемтосекундных временных масштабах, то есть примерно в тысячу раз быстрее. Именно поэтому подобные технологии рассматриваются как один из потенциальных путей преодоления ограничений классической микроэлектроники.
В последние годы крупнейшие мировые технологические компании активно инвестируют в развитие фотонных вычислений. Рост производительности современных систем искусственного интеллекта привел к резкому увеличению энергопотребления центров обработки данных, а дальнейшее повышение тактовых частот традиционных процессоров становится все более сложной инженерной задачей. Одним из наиболее перспективных решений считается перенос части вычислительных операций из электронной среды в фотонную.
Уже сегодня оптические интерфейсы активно используются для передачи данных внутри серверов и между ускорителями вычислений. Следующим этапом развития отрасли может стать появление гибридных фотонно-электронных процессоров, в которых свет будет отвечать не только за коммуникацию между компонентами, но и за выполнение отдельных вычислительных операций. Разработка исследователей из Университета Мичигана демонстрирует еще один возможный сценарий эволюции микроэлектроники. Вместо создания новых архитектур транзисторов ученые предлагают отказаться от использования внешних электрических полей для управления электронами, заменив их сверхбыстрыми световыми импульсами.
Такой подход позволяет не только увеличить скорость работы устройств, но и потенциально снизить энергозатраты, поскольку часть операций может выполняться исключительно за счет взаимодействия света с материалом. Авторы исследования отмечают, что технология пока находится на раннем этапе развития. До ее коммерческого применения предстоит решить ряд инженерных задач, включая интеграцию подобных устройств в существующие полупроводниковые платформы и разработку компактных источников сверхкоротких лазерных импульсов. Однако сам факт возможности управлять направлением электронного тока исключительно оптическими методами открывает широкие перспективы для создания нового поколения вычислительных и коммуникационных систем.
Потенциальные области применения технологии включают сверхбыстрые оптические сенсоры, энергоэффективные элементы памяти, компоненты фотонных компьютеров и системы передачи данных для высокопроизводительных вычислительных комплексов. Если концепцию удастся масштабировать и адаптировать для массового производства, она может стать одной из ключевых технологий посткремниевой электроники.
Инженеры из Техасского университета в Остине создали объёмный материал из миллиардов водяных капель. Каждая отделена от соседней тонкой мембраной, как клетки в настоящей ткани. Собрать такую структуру можно за несколько минут с помощью центрифуги. Об этом сообщает «Хайтек» на сообщение пресс-службы вуза. Учёные смешали два масла с разной растворимостью и получили эмульсию из миллиардов водяных капель. Затем утрамбовали их центрифугой. Каждая капля обёрнута тончайшей мембраной. Мембраны соседних капель смыкаются и образуют сплошную сеть. Получается материал, который ведёт себя как ткань.
Ткани умеют пропускать одни вещества и задерживать другие. Так работает кишечник, так работают почки — берут только то, что нужно, остальное уходит дальше. Новый материал делает то же самое. Добавили определённый белок — и он начал различать ионы аммония в сточных водах, отделяя их от прочего мусора. Это прямой путь к переработке промышленных и городских стоков с извлечением полезных минералов и питательных веществ. Добавили другие белки — материал начал проводить ионные токи, как нервная ткань. Это уже заявка на вычислительные системы, построенные по принципам мозга.
Материал гибкий, настраиваемый и совместим с 3D-печатью. Его можно использовать как каркас для выращивания новых тканей или органов. Его гибкость и отзывчивость делают его идеальной основой для мягких роботов, которые смогут работать в хирургии, зонах бедствия или опасных средах, куда обычную машину не загонишь. Исследование тянется больше десяти лет. Прорыв случился, когда одна из студенток, Аида Фика, услышала на конференции идею, которая всё связала. Эмульсия, два масла, центрифуга — и технология заработала. Процесс простой, требует только базового оборудования и доступен любой лаборатории. Руководитель группы Мэниш Кумар добавил, что команда готова поддерживать всех, кто захочет работать в этом направлении.
Исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн и Технического университета Дании разработали трехмерный тепловой плащ, который рассеивает тепло вокруг объекта и скрывает его тепловую сигнатуру практически со всех направлений. Разработка не только маскирует объект для инфракрасных камер, но и поддерживает внутри него стабильную температуру, защищая от перегрева и охлаждения. До сих пор экспериментальные тепловые плащи могли работать лишь в ограниченных условиях, например, на плоских поверхностях или при воздействии тепла с одного заранее заданного направления. Если источник тепла менял положение, скрытый объект вновь становился заметным на тепловизоре. Кроме того, большинство существующих решений были основаны на компьютерных моделях и не позволяли реализовать полноценную трехмерную конструкцию.
Чтобы преодолеть эти ограничения, ученые использовали принципы трансформационной термодинамики — подхода, позволяющего математически рассчитать, как должен распространяться тепловой поток вокруг объекта, чтобы внешнее температурное поле оставалось неизменным. На основе этих расчетов исследователи создали трехмерный решетчатый метаматериал, способный направлять тепло в обход защищаемой области, после чего возвращать его на исходную траекторию. Конструкция представляет собой гибридную решетку из двух материалов с разной теплопроводностью. Высокопроводящие каналы были напечатаны на 3D-принтере из алюминия, а оставшиеся полости заполнили эластичным материалом, проводящим тепло медленнее.
Изменяя форму и расположение элементов решетки, исследователи добились того, что разные участки конструкции по-разному проводят тепло, формируя необходимую траекторию теплового потока. Работу устройства проверили в лаборатории, поместив плащ между горячей и холодной зонами. Инфракрасная камера показала, что тепло огибает скрытый объект и продолжает распространяться так, словно препятствия не существует, а внутри конструкции сохраняется стабильная температура. Затем ученые усложнили эксперимент, скрыв внутри плаща объемные объекты сложной формы, включая модели человеческой головы. Во всех случаях тепловая сигнатура оставалась почти незаметной.
Технология может найти применение в системах охлаждения электроники и микрочипов, защите оборудования, работающего при экстремальных температурах, а также в оборонной сфере для снижения заметности объектов в инфракрасном диапазоне. В дальнейшем исследователи планируют создать активные тепловые плащи, которые смогут не только перенаправлять тепло, но и динамически управлять его распределением в зависимости от внешних условий и собственного тепловыделения объекта.
Исследователи из США разработали программируемый фотонный чип, который позволяет не только управлять распространением света внутри полупроводникового устройства, но и в реальном времени изменять скорость его движения. Разработка может стать важным шагом на пути к созданию нового поколения телекоммуникационного оборудования, оптических компьютеров и квантовых систем связи. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Photonics. Авторы утверждают, что впервые смогли реализовать на одном программируемом чипе управляемое замедление света без необходимости изменять физическую структуру устройства после его изготовления.
Сегодня практически вся цифровая инфраструктура — от дата-центров до магистральных линий связи — опирается на использование света для передачи информации. Фотоны способны переносить огромные объемы данных значительно быстрее и эффективнее электронов, однако управление световыми сигналами внутри микросхем остается одной из наиболее сложных задач современной фотоники. Одна из таких задач заключается в том, чтобы научиться «притормаживать» свет. Несмотря на то, что в вакууме свет движется со скоростью почти 300 тыс. км/с, внутри различных материалов она может существенно снижаться. Управляемое замедление света позволяет временно хранить информацию, синхронизировать передачу сигналов, создавать оптическую память и повышать эффективность вычислений.
До настоящего времени большинство подобных решений разрабатывались для выполнения одной конкретной функции. После производства чипа изменить его характеристики было практически невозможно. Новый подход предполагает создание универсального фотонного процессора, параметры которого можно перенастраивать программно подобно современным FPGA-чипам в электронике. Разработанная учеными архитектура представляет собой массив связанных кольцевых резонаторов — миниатюрных оптических структур, внутри которых свет многократно циркулирует по замкнутой траектории. Изменяя параметры взаимодействия между ними, исследователи смогли программно регулировать задержку прохождения светового сигнала через чип.
В ходе экспериментов устройство продемонстрировало возможность динамически изменять время задержки фотонов без ухудшения качества передаваемого сигнала. Причем настройки можно менять практически мгновенно, адаптируя работу чипа под различные задачи. По словам авторов исследования, технология позволяет реализовать концепцию так называемого «slow light» («медленного света»), над которой ученые работают уже несколько десятилетий. При этом речь не идет о нарушении фундаментальных законов физики или искусственном снижении скорости света как константы природы. Замедляется лишь скорость распространения светового импульса внутри специально созданной фотонной структуры, тогда как отдельные фотоны продолжают подчиняться законам электродинамики.
Практическое значение подобной разработки сложно переоценить. Одним из главных ограничений современных вычислительных систем становится скорость обмена данными между отдельными компонентами. Производители процессоров и ускорителей искусственного интеллекта уже активно переходят на оптические интерфейсы передачи информации, способные обеспечить существенно большую пропускную способность при меньшем энергопотреблении. Программируемые фотонные чипы могут найти применение сразу в нескольких областях. В телекоммуникациях они способны выполнять функции интеллектуальных маршрутизаторов световых сигналов и компенсировать задержки при передаче данных. В вычислительной технике технология может использоваться для создания оптических сопроцессоров и систем фотонных вычислений. Кроме того, она представляет большой интерес для квантовых коммуникаций, где точное управление фотонами является одним из ключевых требований.
Некоторые эксперты уже сравнивают перспективы подобных устройств с появлением программируемых логических интегральных схем (FPGA) в микроэлектронике. Если ранее для каждой фотонной задачи требовалось проектировать отдельный специализированный чип, то в будущем одна универсальная платформа сможет программно адаптироваться под различные сценарии использования.
Федеральное управление гражданской авиации США (FAA) выдало разрешение на проведение летных испытаний демонстратора Heart X1 — крупнейшего в мире полностью электрического самолета. Аппарат стал полноразмерным прототипом перспективного регионального авиалайнера ES-30, разрабатываемого компанией Heart Aerospace.
После инспекции, проведенной в международном аэропорту Платтсбург (штат Нью-Йорк), FAA выдало самолету специальный сертификат летной годности экспериментальной категории (Special Airworthiness Certificate – Experimental Category), что позволяет компании немедленно приступить к испытательным полетам. Размах крыла Heart X1 составляет 32,3 метра, длина фюзеляжа — 23,2 метра, а максимальная взлетная масса превышает 11,3 тонны. Благодаря этим характеристикам самолет станет крупнейшим электрическим летательным аппаратом, когда-либо поднимавшимся в воздух. До сих пор этот рекорд принадлежал модифицированному Cessna Caravan 208B, который выполнил полет в штате Вашингтон в 2020 году.
X1 станет летающей испытательной лабораторией для проверки и доводки новых экологически чистых авиационных технологий, которые впоследствии будут внедрены в серийный самолет ES-30. ES-30 представляет собой гибридный региональный авиалайнер, рассчитанный на перевозку до 30 пассажиров на маршрутах малой протяженности. Самолет оснащен двумя внутренними электрическими двигателями и двумя внешними турбовинтовыми двигателями. Такая схема позволяет использовать исключительно энергию аккумуляторов, экологически чистое авиационное топливо либо комбинировать оба источника энергии. Это не только снижает эксплуатационные расходы, но и значительно уменьшает выбросы углекислого газа.
Полностью электрическая дальность полета ES-30 составит около 200 километров, а при использовании гибридной силовой установки она возрастет примерно до 800 километров. Полная зарядка аккумуляторов займет около 30 минут, а для эксплуатации самолету будет достаточно взлетно-посадочной полосы длиной около 1,1 километра, что позволит использовать небольшие региональные аэропорты. Сертификация ES-30 и начало его коммерческой эксплуатации запланированы на 2031 год, а программа испытаний X1 должна стать ключевым этапом на пути к запуску серийного производства самолета.
Новое исследование показывает, что хладагент HFO-1234yf, который позиционировался как безопасная альтернатива предыдущему поколению охлаждающих жидкостей, может вносить до 75% вклада в образование стойкого токсичного соединения — трифторуксусной кислоты. Автомобильная индустрия взяла курс на «озеленение» — и одним из шагов стала замена хладагента HFC-134a на HFO-1234yf. Первый потенциально мог сильно повлиять на климат, второй же обещал быть куда более дружелюбным к атмосфере. С 2017 года HFO-1234yf стали использовать для большинства новых машин.
Однако, как выяснили ученые из Бристольского университета (Великобритания), у этой медали есть обратная сторона. Их работа, опубликованная в журнале Environmental Science & Technology Letters, показывает: HFO-1234yf при распаде в воздухе превращается в трифторуксусную кислоту (TFA) — соединение из семейства PFAS, которые часто называют «вечными химикатами». Многие соединения семейства не разлагаются в природе десятилетиями и накапливаются в воде, почве и живых организмах.
Исследователи построили глобальную компьютерную модель, которая отслеживает перемещение химикатов в атмосфере, и сверили ее с данными международной сети мониторинга AGAGE. Результат удивил ученых. Да, старого хладагента HFC-134a сегодня выбрасывается в атмосферу примерно в 22 раза больше, чем его преемника. Однако новый HFO-1234yf разлагается гораздо быстрее, и главное — выход TFA из него существенно выше. В итоге, по расчетам, именно он уже сейчас обеспечивает до трех четвертей всей трифторуксусной кислоты, образующейся от обоих типов хладагентов.
Особенно тревожная ситуация складывается в Европе. Модель показала, что в некоторых регионах Старого Света выпадение TFA от использования нового хладагента может быть в 3,6 раза выше, чем если бы продолжали использовать старый. В зоне риска — Италия, отдельные районы Германии, Австрии, Швейцарии и Франции. И это только начало. Производство и применение HFO-1234yf нарастает по всему миру, а значит, его влияние на загрязнение окружающей среды TFA будет только усиливаться. При этом, как отмечают авторы, глобальной системы мониторинга концентраций этого соединения в атмосфере пока нет. А значит, исследователи не до конца понимают, с чем имеют дело. Доктор Рейн Холланд, ведущий автор исследования, признается: «Мы сами не ожидали, что вклад HFO-1234yf окажется настолько весомым. При том, что его пока выбрасывают гораздо меньше, чем предшественника, он уже превращается в одного из главных поставщиков TFA в атмосферу».
Статья появилась вскоре после важного события: в июне 2026 года Европейское химическое агентство (ECHA) рекомендовало признать трифторуксусную кислоту токсичным соединением, влияющим на репродуктивное здоровье, и классифицировать ее как стойкий и подвижный загрязнитель. Это значит, что проблема становится не только экологической, но и медицинской. Получается парадокс: стремясь снизить углеродный след, человечество может незаметно для себя увеличить химическую нагрузку на планету. Исследователи призывают не закрывать глаза на эту проблему и срочно налаживать систему контроля за новым хладагентом.
