Время прочтения - 7 мин.
Энтузиасты колонизации Краcной планеты основали независимый Институт марсианских технологий. В Университете Цинхуа в Китае обнаружили, что искусственный интеллект (ИИ) превосходит людей-архитекторов в создании проектов городского планирования. Новое направление исследований — эковольтаика — использует солнечные батареи для преобразования экосистем.
Биотехнологии — на первом месте
Американский инженер и писатель, президент Марсианского общества Роберт Зубрин, объявил об основании Института марсианских технологий, который независимо от NASA будет заниматься исследованиями, необходимыми для колонизации Красной планеты.
«SpaceX и другие компании быстро продвигаются к разработке транспортных систем, которые смогут доставить нас на Марс. Материалы, необходимые для поддержки человеческого поселения, уже находятся на Марсе и потенциально могут быть добыты на месте, но для этого человечеству понадобятся технологии, позволяющие превращать эти материалы в цемент, металлы, стекло, ткани и пластмассы», — заявил Зубрин.
По его словам, независимый Институт марсианских технологий (MTI) может действовать по примеру Массачусетского технологического института (MIT), зарабатывая деньги для своих инвесторов, патентуя и лицензируя изобретения своих ученых.
«Марсианские города сами по себе будут колониями изобретателей и будут использовать полученные технологии как для выживания и процветания на Красной планете, так и для получения дохода, необходимого для оплаты импорта, путем лицензирования своих изобретений на родной планете», — считает основатель Марсианского общества.
В своем пресс-релизе MTI предположил, что первая марсианская колония землян столкнется с тремя важнейшими ограничениями: в рабочей силе, сельскохозяйственных землях и источниках энергии.
Эти проблемы могут быть решены с помощью роботизации и автоматизации, биотехнологий и альтернативных источников энергии.
Консультативный совет MTI уже набрал группу из 12 экспертов в области биотехнологий, искусственного интеллекта и передовых направлений ядерной энергетики.
На первом этапе приоритетом в своей деятельности MTI сделал биотехнологии, в том числе генную инженерию и производство продуктов питания с использованием микробов, а также передовые сельскохозяйственные системы, такие как аквапоника и синтетическая биология. Но это связано лишь с тем, что такие проекты требуют менее значительной финансовой поддержки, чем, например, термоядерный синтез.
Говоря о важности биотехнологий, Роберт Зубрин заметил, что даже продвинутые агротехнологии Айовы, обеспечивающие 12 тонн кукурузы в год и позволяющие кормить 30 человек одним килограммом кукурузы в день, на Марсе потребовали бы 5 тыс. га для снабжения города с населением 100 000 человек. И это в случае, если продуктивность Айовы была бы достигнута при уровне солнечной освещенности Марса: вдвое меньшей, чем на Земле.
Чтобы увеличить производство, ученым потребуется обеспечить посевы искусственным освещением мощностью 200 Вт/кв. м, для чего потребуется 10 Гигаватт электроэнергии, или 25 млн солнечных панелей. Это при существующем уровне энерго- и биотехнологий.
Концепция 15-ти минут
Группа градостроителей и ученых, изучающих искусственный интеллект (ИИ) в Университете Цинхуа в Китае, обнаружила, что система городского планирования на основе ИИ способна превзойти проекты, разработанные людьми-архитекторами.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Computational Science, ученые описывают факторы, которые использовались при описании идеального городского плана, и то, насколько хорошо ИИ сработал при его тестировании.
При разработке системы планирования использовалась концепция 15-минутного города, согласно которой жители планируемого сообщества должны иметь возможность добраться из своих домов до основных городских служб за четверть часа.
При такой системе качество жизни улучшается за счет сокращения времени в пути и меньшего загрязнения атмосферы.
Система ИИ обучалась на основе предыдущих планов, созданных людьми, а также положительных градостроительных факторов, таких как наличие парков, озеленения, велосипедных дорожек и мест для отдыха и развлечений.
После того как система была построена, исследовательская группа использовала ее для проектирования небольшого сообщества в городском квартале размером 3х3 км. Затем они постепенно увеличивали размер и изучали результаты разработки.
Ученые обнаружили, что планы, разработанные ИИ, были так же хороши или даже лучше, чем проекты, предложенные людьми, а создавались они не за часы, а буквально за секунды.
В результате исследователи пришли к выводу, что их система может освободить градостроителей-людей от самых трудозатратных элементов городского планирования, позволяя им сосредоточиться на общих концепциях.
Солнечные батареи восстанавливают биоразнообразие
Промышленные солнечные электростанции позволяют снабжать энергией целые поселения, но занимают огромные территории и нарушают экосистемы, а в некоторых случаях выводят из оборота крупные земельные наделы, которые могли бы использоваться под пастбища или сельхозпроизводство.
Не так давно в США возникла концепция агривольтаики, предполагающая двойное использование земли: для солнечных установок и сельского хозяйства. А теперь исследователи из Университета штата Колорадо предложили пойти еще дальше, на этапах проектирования отдав приоритет экосистемным услугам. Эта концепция получила название «Эковольтаика».
«Важно говорить об устойчивости солнечной промышленности, чтобы она не приносила такой же экологический ущерб, как нефть и газ. С помощью эковольтаики мы надеемся способствовать экологически обоснованному подходу к проектированию и эксплуатации солнечных батарей», — рассказал один из авторов концепции, Мэтт Стурчио.
Солнечные панели создают уникальную микросреду. И хотя агривольтаика является шагом в правильном направлении, во многих случаях она отдает приоритет производству как можно большего количества электроэнергии на отведенной территории.
Это не дает возможности манипулировать конструкциями солнечных панелей так, чтобы принести пользу растениям и животным под ними, особенно в обезвоженных экосистемах. В экоэлектрических проектах производство солнечной энергии и сохранение ландшафта идут рука об руку.
Новая концепция основана на работе исследователей в солнечном парке Jack's Solar Garden в Лонгмонте (Колорадо), который является крупнейшим коммерчески активным объектом агривольтаических исследований в США.
Здесь ученые изучают, как солнечные панели влияют на структуру солнечного света и перераспределяют осадки, создавая микросреду, влияющую на экосистемы пастбищ. Такая микросреда способствует разнообразию солнечных установок и является краеугольным камнем концепции эковольтаики.
«То, что мы пытаемся сделать, — это показать потенциальное воздействие солнечной энергии на нашу землю, а также то, как мы можем смягчить и потенциально использовать его для достижения желаемых результатов», — пояснил Стурчио.
Ученые также пытаются применить новые подходы для восстановления сильно деградированных и заброшенных сельскохозяйственных земель, которые являются главными кандидатами для установки крупных солнечных установок.
В некоторых случаях эковольтаика помогает не только восстановить, но и улучшить биоразнообразие в этих местах, обеспечивая при этом необходимую людям чистую энергию.
Источники: Space.com, TechXplore, Phys.org
Подпишись на наш телеграм канал
только самое важное и интересное
