Основное

Прикладная наука использует научные знания для решения практических проблем и создания технологий, которые приносят пользу обществу.

Прикладная наука отличается от фундаментальной науки, которая стремится расширить знания ради самих знаний. Вместо этого прикладная наука фокусируется на использовании этих знаний для разработки решений реальных проблем. Она превращает фундаментальные научные открытия в инновации, которые приносят пользу людям.

Прикладная наука охватывает широкий спектр областей, таких как инженерия, медицина, сельское хозяйство и информатика. Исследователи в этих областях часто с самого начала имеют в виду конкретные цели и приложения, а их работа направляется потребностями и проблемами, с которыми сталкивается общество. Разрабатывая новые технологии, продукты и решения, прикладная наука стимулирует экономический рост и улучшает качество жизни. Кроме того, прикладная наука работает в синергии с фундаментальными исследованиями, опираясь на фундаментальную базу знаний для создания практических инноваций.

Ключевые особенности прикладной науки:

• Ориентирована на решение практических, реальных проблем

• Использует существующие научные знания и принципы

• Эмпирическая и ориентированная на результат

• Разрабатывает новые технологии, продукты и решения

Термины

• Наука – систематическое изучение структуры и поведения физического и природного мира посредством наблюдения и эксперимента.

• Фундаментальная наука – исследования, проводимые исключительно для расширения существующей базы знаний, без конкретной практической цели. Она включает такие отрасли, как естественные науки (например, физика, химия, биология) и формальные науки (например, математика, логика). Пример: физик, изучающий фундаментальные свойства субатомных частиц.

• Технология – применение научных знаний для решения проблем и создания полезных продуктов. Пример: смартфоны, которые опираются на достижения в области вычислительной техники, материаловедения и телекоммуникаций.

• Инженерия – ключевая область прикладной науки, которая использует научные принципы для проектирования и разработки новых технологий. Пример: авиакосмические инженеры, применяющие физику для проектирования более экономичных самолетов.

• Эмпирический – основанный на наблюдении и экспериментах, а не только на теории. Пример: прикладной ученый, проверяющий, как различные материалы ведут себя под нагрузкой, чтобы определить их пригодность для нового моста.

Аналогия

Прикладная наука похожа на приготовление пищи по рецепту, в то время как фундаментальная наука похожа на эксперименты по открытию новых вкусовых сочетаний.

Подобно тому, как повар следует установленному рецепту, чтобы надежно приготовить известное блюдо, прикладной ученый использует существующие научные знания для решения определенной реальной проблемы. Рецепт дает пошаговые инструкции для достижения желаемого результата, так же как научные принципы направляют прикладного исследователя к эффективному решению.

Основное заблуждение

Многие люди считают, что прикладная наука более ценна, чем фундаментальные исследования, потому что она дает практические результаты.

Однако прикладная наука часто зависит от открытий фундаментальной науки. Без фундаментальной базы знаний, которую обеспечивают фундаментальные исследования, у прикладных ученых был бы гораздо меньший набор инструментов для разработки новых технологий. Фундаментальная и прикладная наука имеют симбиотические отношения.

Пример: разработка новых противораковых препаратов (прикладная наука) опирается на фундамент фундаментальных исследований молекулярной биологии функционирования раковых клеток.

История

1. Древние времена – ранние цивилизации применяют научные принципы для разработки инструментов, сельского хозяйства и архитектуры. Пример: египтяне используют рычаги и геометрию для строительства пирамид около 2500 г. до н.э.

2. Средневековый исламский мир – ученые делают успехи в прикладных областях, таких как медицина, оптика и инженерия. Пример: Ибн аль-Хайсам применяет оптическую теорию для создания камеры-обскуры в 11 веке.

3. Научная революция (1500-1700-е годы) – появление научного метода стимулирует как фундаментальные, так и прикладные исследования. Пример: астрономические наблюдения Галилея позволяют усовершенствовать телескопы и навигацию.

4. Промышленная революция (1700-1800-е годы) – прикладная наука стимулирует быстрый технологический прогресс, особенно в производстве, транспорте и энергетике. Пример: паровая машина Джеймса Уатта (1776 г.) приводит в действие фабрики, корабли и железные дороги.

5. 20 век-настоящее время – продолжающийся рост прикладных областей, таких как аэронавтика, вычислительная техника, медицина и телекоммуникации. Пример: открытие антибиотиков революционизирует лечение бактериальных инфекций.

"Наука – это замечательная вещь, если не приходится зарабатывать ею на жизнь". - Альберт Эйнштейн (известен своим вкладом как в фундаментальную науку, например, теорию относительности, так и в прикладную науку, например, фотоэлектрический эффект, используемый в солнечных батареях)

Три случая, как использовать это прямо сейчас

1. Старшеклассник использует принципы физики и инженерии для проектирования и создания более энергоэффективного автомобиля на солнечной энергии для научного конкурса. Он применяет свои знания фотоэлектрических элементов, аэродинамики и легких материалов для оптимизации характеристик автомобиля.

2. Исследователь общественного здравоохранения проводит исследование для оценки эффективности новой вакцины в предотвращении распространения заразной болезни. Они применяют статистические методы для анализа данных большой выборки вакцинированных и невакцинированных людей, чтобы определить эффективность и безопасность вакцины.

3. Инженер-программист в стартапе финансовых технологий применяет концепции криптографии и распределенных вычислений для разработки безопасной децентрализованной платформы для мобильных платежей. Они используют свои знания алгоритмов блокчейна и протоколов шифрования, чтобы гарантировать, что система надежна и устойчива к попыткам взлома.

Интересные факты

• Слово "ученый" было впервые придумано в 1833 году Уильямом Уэвеллом, философом и историком науки, для обозначения тех, кто ищет знания с помощью научного метода.

• Топ-5 стран, которые тратят больше всего на прикладные исследования и разработки (НИОКР) в процентах от ВВП, - это Израиль (4,9%), Южная Корея (4,5%), Швеция (3,3%), Япония (3,2%) и Австрия (3,1%).

• Глобальная система позиционирования (GPS) опирается на теорию относительности Эйнштейна для точного расчета положения на Земле. Спутники GPS испытывают замедление времени из-за их высокой скорости и пониженной гравитации по сравнению с часами на земле, поэтому релятивистские эффекты должны учитываться, чтобы избежать накопления ошибок в данных о местоположении.

• Прикладная наука сыграла решающую роль в Зеленой революции середины 20-го века, которая резко повысила производительность сельского хозяйства во всем мире благодаря таким инновациям, как высокоурожайные сорта сельскохозяйственных культур, синтетические удобрения и механизированное сельскохозяйственное оборудование. Эти разработки помогли уменьшить голод и поддержать быстрый рост населения, хотя они также имели экологические последствия.

• Вакцины против COVID-19, разработанные Pfizer/BioNTech и Moderna в 2020 году, были первыми успешными применениями технологии мРНК-вакцин, которая дает указание клеткам производить антигены, вызывающие иммунный ответ. Этот прорыв может привести к более быстрой разработке вакцин против других заболеваний в будущем.