3D-печать (так называемое аддитивное производство) – это процесс создания физического объекта посредством его послойной печати с цифрового 3D-рисунка или модели. Это является противоположностью субтрактивному производству, то есть основному способу производства, использующемуся до сегодняшнего дня, когда слои один за другим снимаются с материала до достижения желаемой формы. В отличие от этого 3D-печать начинается с сырого материала и создает объект трехмерной формы на основе цифрового шаблона.

Эта технология имеет широкий спектр применений, от масштабных (ветровые установки) до самых малых (медицинские импланты). На данный момент ее применение ограничено автомобильной, аэрокосмической и медицинской отраслями. В отличие от товаров массового производства продукты трехмерной печати могут легко адаптироваться к требованиям пользователя. По мере преодоления существующих ограничений по размеру, стоимости и скорости 3D-печать получает все более широкое распространение, включая интегрированные электронные компоненты, такие как монтажные платы и даже клетки и органы человеческого организма. А исследователи уже работают над технологией 4D, которая создаст новое поколение самоизменяющихся продуктов, способных реагировать на изменения окружающей среды, включая температуру и влажность. Эта технология может использоваться в производстве одежды и обуви, а также медицинских продуктов, например имплантов, способных адаптироваться к организму человека.

До недавнего времени использование роботов было ограничено жестко контролируемыми задачами в отдельных отраслях, например, в автомобилестроении. Сегодня применение роботов охватывает практически все отрасли и задачи: от прецизионного земледелия до ухода за больными. Думаю, что благодаря быстрому развитию робототехники взаимодействие человека и машин вскоре станет обычной каждодневной практикой. Более того, сегодня технологический прогресс повышает адаптивность и гибкость роботов, конструктивный и функциональный дизайн которых разрабатывается на основе сложных биологических структур (развитие процесса биомимикрии, то есть имитации природных образцов и стратегий).

Прогресс в области датчиков делает роботов способными лучше воспринимать окружающую среду и реагировать на нее, выполняя более широкий спектр задач, включая домашнюю хозяйственную работу. Если раньше роботы программировались через автономные устройства, то теперь они могут получать информацию в удаленном режиме при помощи облачных технологий, соединяясь с сетью других роботов. Следующее поколение роботов сможет развиваться с ориентацией в сторону усиления взаимодействия между человеком и машиной. В третьей главе мы рассмотрим этические и психологические вопросы взаимоотношений между этими двумя главными объектами данного процесса.

В настоящее время на рынок постоянно поступают новые материалы, обладающие свойствами, которые было невозможно себе вообразить еще несколько лет назад. В целом они становятся более легкими, прочными, пригодными для вторичной переработки и адаптивными. Существует множество новых применений для самовосстанавливающихся или самоочищающихся умных материалов, металлов с памятью возврата к исходной форме, керамики и кристаллов, которые превращают давление в энергию и так далее.

Как и в случае большей части инноваций четвертой промышленной революции, последствия возникновения, развития и использования новых материалов предугадать невозможно. Возьмём в качестве примера передовые наноматериалы такие, как графен, прочность которого в двести раз превышает прочность стали, а толщина в миллион раз меньше человеческого волоса, и который является эффективным проводником тепла и энергии