2.4: Глобальний та суспільний вплив інженерії

Інжиніринг вплинув на всі аспекти суспільства. Озирніться навколо себе і зверніть увагу на всі речі, які були зроблені людьми. Завдяки проектуванню, виготовленню, випробуванню чи продажу, інженер, ймовірно, мав щось спільне з більшістю цих предметів, створених людиною.

Великі інженерні досягнення

Діяльність

Чи можете ви придумати деякі великі інженерні досягнення? Візьміть кілька хвилин, щоб скласти список деяких найважливіших речей, розроблених інженерами. Це може допомогти думати про речі, які змінили спосіб життя людей. Наприклад, століття тому люди покладалися на свічки і ліхтарі для світла. Як це змінилося? Коли ви закінчите складати список, поділіться ним з кимось іншим і дізнайтеся, що, на їхню думку, є найважливішими інженерними досягненнями.

Тепер, коли у вас є список великих інженерних досягнень, подивіться, що інші визначили як найважливіші досягнення цього століття. Далі ви знайдете кілька фігур, кожна з яких представляє значне інженерне досягнення двадцятого століття. Подивіться уважно на кожну цифру і спробуйте визначити, яке інженерне досягнення вона являє. Перевірте, чи є у вас досягнення у вашому списку. Якщо його немає, додайте його. Кожне досягнення коротко обговорюється після цифри.

Національна інженерна академія (НАА) визначила двадцять кращих інженерних досягнень ХХ століття. NAE створив веб-сторінку (http://www.greatachievements.org/), яка описує ці досягнення та вплив цих досягнень у повсякденному житті людей. Багато з цих досягнень настільки широко використовуються в нашому суспільстві, що ми сприймаємо їх як належне. Ми описуємо десять з двадцяти досягнень; інші десять досягнень можна знайти на веб-сторінці NAE.

Горизонт Нового району Пудун в Шанхаї, Китай вночі.

Вогні великих міст світу видно з космосу вночі.

На малюнку вище показані яскраві вогні Нового району Пудун в Шанхаї, Китай. На наступному малюнку вище показані вогні, видимі з космосу вночі, представляють електрифікацію. Електрифікація - це процес надання електроенергії великій кількості людей. Ми використовуємо електрику не тільки для світла, але і для живлення машин, приладів та приладів. Скільки електричних або акумуляторних пристроїв ви використовуєте в день? Без електрифікації у нас не було б жодного з цих пристроїв сьогодні.

Концепт-кар Toyota.

На малюнку вище показаний досить високотехнологічний вид автомобіля. Перші автомобілі, вироблені в США, були продані в 1901 році, перш за все, як новинки багатим. Однак до 1920 року автомобілі випускалися серійно. До автомобілебудування люди працювали поруч з тим, де вони жили; потрібно було жити в місті, щоб працювати в місті, оскільки найбільша відстань, яку було практично регулярно їздити, становила лише кілька миль. Ферма або фабрика, яка не була поруч з містом, не могла легко транспортувати товари на ринок. Таким чином автомобілю приписують звільнення людей від обмежень географії та значною мірою сприяє підвищенню доходів і багатства.

Високий літаючий реактивний літак залишає в небі контури. Інтрайл - це біла смуга (або хмара), утворена позаду двигунів високого польоту літака.

На малюнку вище показаний реактивний літак та його контури, коли він летить високо в небі. Літаки ще більше звільнили людей від обмежень географії, зробивши можливими швидкі далекі подорожі. Літаки також відповідають за просування глобальної економіки.

Чиста питна вода, що тече з крана.

На малюнку вище показаний водопровідний кран, і являє собою подачу і розподіл чистої води. Чиста вода зробила значний вплив на життя людини. Протягом 1700-х і 1800-х років тисячі людей померли від хвороб, включаючи холеру, висипний тиф та водний черевний тиф, і тисячі і тисячі захворіли. Чисте водопостачання та хороший розподіл не тільки покращили здоров'я, але й сприяли зростанню нових міст, розвитку гідроенергетики, покращенню росту врожаю та доступності водного відпочинку.

Робочий стіл з електронікою.

На малюнку вище показана майстерня електроніки. Наш світ наповнений електронними пристроями, включаючи комп'ютери, мобільні телефони, музичні плеєри, камери, калькулятори, банкомати та телевізори, щоб назвати декілька. Ми використовуємо електроніку для спілкування, розваг, виробництва, для діагностики захворювань, щоб допомогти нам керувати нашими автомобілями, а також для тисяч повсякденних занять.

Телевізор, який був виготовлений у 1953 році.

На зображенні (малюнок вище) показано раннє телебачення, виготовлене в 1953 році. Радіо і телебачення - це електронні пристрої, які заслуговують на особливу увагу через їх вплив на спосіб передачі новин та інформації. До розвитку цих технологій новини та інформація подорожували повільно, через письмові форми спілкування. Сьогодні телебачення дозволяє людям переглядати світові події в режимі реального часу. Завдяки сотням каналів люди також можуть випробувати інші землі та культури та розважатися.

Зрошувальна система водопостачання рослин бавовни.

На зображенні (малюнок вище) зображена система зрошення для великої ферми, і являє собою механізацію сільського господарства (розробку машин, які допомагають фермерам виробляти врожай). До розробки сільськогосподарської техніки фермери покладалися на тварин, щоб допомогти їм орати свої поля. Посадка, полив та збирання врожаю проводилися вручну. Обсяг робіт, необхідних для виробництва сільськогосподарських культур, обмежував врожаї, які могли б вирощувати окремі фермери. Це також означало, що багато людей були зайняті в сільському господарстві, і багато сімей вирощували власну продукцію. Машини дозволили одному фермеру виробляти більшу кількість сільськогосподарських культур, а також більш стабільну якість посівів. Це, в свою чергу, забезпечило більші запаси продовольства для суспільства, і знизило її вартість.

Комп'ютер HB85B, виготовлений на початку 1980-х років.

На зображенні (малюнок вище) зображений ранній комп'ютер. Комп'ютери змінюють спосіб спілкування. Комп'ютери допомагають нам писати; ця глава була написана, відформатована та розповсюджена комп'ютером. В техніці та науці вони виконують складні обчислення; існує багато проблем, таких як прогнозування погоди, які вимагають мільярдів обчислень. Без комп'ютерів ми не могли б обійтися ці складні обчислення. Комп'ютери також використовуються для управління машинами. Комп'ютери допомагають направляти і літати літаки; вони керують двигуном у вашому автомобілі. Комп'ютери можуть зберігати величезну кількість інформації, яка легко доступна, і вони з'єднують нас зі світом через Інтернет. Комп'ютери полегшують навчання та надають нам чудове джерело розваг.

LifeStraw - це пристрій для очищення води, призначений для фільтрації бактерій з води і живиться від всмоктування. Вода пропускається через покриту йодом камеру бісеру, яка вбиває бактерії та паразитів. Це коштує близько 3.75 доларів і може тривати в цілому 700 літрів води.

Зображення (малюнок вище) показує жінку, яка п'є воду через фільтраційну соломинку, і являє собою приклад технології охорони здоров'я. Спеціалізована солома здатна фільтрувати шкідливі бактерії і паразити від забруднених запасів води. В останні десятиліття було розроблено безліч медичних технологій, які знизили рівень смертності, збільшили тривалість життя та сприяли кращій якості життя. Ці технології включають передові хірургічні методи, штучні органи, інструменти, які можуть діагностувати недуги, і профілактичні медичні прилади.

Стіни багатоквартирних будинків.

Зображення вище (Малюнок вище) може бути найскладнішим для розрізнення. На малюнку зображена сторона великої будівлі з кондиціонерами на багатьох вікнами. Кондиціонер спочатку був розроблений, щоб допомогти охолоджувати виробничі процеси. У середині 1900-х років було розроблено домашнє кондиціонування, що сприяє вибуховому зростанню в таких містах Sunbelt, як Лас-Вегас, Х'юстон та Фенікс. Кондиціонування повітря змінило наше робоче середовище, дозволивши нам працювати з більшим комфортом. Це також змістило закономірності сезонної роботи та гри.

Десять інших великих інженерних досягнень двадцятого століття, визначених NAE, включають автомобільні дороги, космічні апарати, Інтернет, зображення, побутову техніку, технології охорони здоров'я, нафтові та нафтохімічні технології, лазерну та волоконну оптику, ядерні технології та високопродуктивні матеріали.

Збагачувальна діяльність (середня)

Напишіть короткий звіт про одне з великих інженерних досягнень ХХ століття зі списку раніше в цьому розділі. Наведіть кілька конкретних прикладів того, як досягнення змінило спосіб життя людей, і поясніть, чому досягнення важливо.

Перед телеграфом, телефоном і автомобілем повідомлення відправлялися верхи. На цьому малюнку зображена офіційна печатка департаменту поштового відділення, попередника Поштової служби США.

Вплив інженерії

Щоб зрозуміти вплив інженерії на суспільство, ми можемо уявити, як люди жили 100 років тому до існування цих технологій. Наприклад, як люди спілкувалися без телефонів і інтернету? Першочерговим методом міжміського зв'язку були листи. Хоча листи є прекрасним засобом спілкування, їм потрібен час, щоб написати і ще більше часу, щоб їх доставляли. Якщо відстань між відправником і одержувачем була великою, можливо, пішло кілька місяців, щоб доставити лист через Pony Express (рисунок вище).

Досягнення в спілкуванні також допомогли змінити спосіб роботи багатьох компаній сьогодні. Пам'ятаєте профіль Ешлі, нашого першого інженера? Ешлі працює вдома, керуючи двома інженерними командами з усього світу. Це було б неможливо з листами. Інженерні рішення постійно покращували якість життя, додавали вартість бізнесу та суттєво впливали на світову економіку.

Техніка має як передбачувані, так і ненавмисні наслідки. Наприклад, кондиціонування повітря робить можливим комфортне життя на більшій частині півдня Сполучених Штатів. Однак іноді ненавмисні наслідки нових технологій можуть бути негативними. Близько десятиліття тому вчені виявили, що фреон і подібні гази, що використовуються в кондиціонерах, сприяють пошкодженню захисного озонового шару Землі. В результаті довелося розробляти нові гази і технології. Враховуйте також вплив на культуру від кондиціонерів. До кондиціонування повітря багато людей сиділи на своєму парадному ганку вечорами, частково тому, що в їхніх будинках було занадто жарко. Крім того, люди часто мали дуже високі стелі — конструкція, покликана допомогти з домашнім охолодженням.

Ще одним прикладом ненавмисних наслідків є кілька років тому компанія розробила насіння кукурудзи, які були високостійкими до знищувачів бур'янів та комах, щоб фермерам не потрібно було обприскувати отрути на своїх полах. Непередбачуваним наслідком стало те, що новий тип насіння кукурудзи, після того, як він вирощувався протягом декількох років, почав рости на полах, де його не посадили. Фермери намагалися вбити небажані рослини кукурудзи, але не змогли цього зробити, оскільки кукурудза була стійкою до отрут.

Майбутнє інженерії

Дуже важко передбачити майбутнє інженерії, але інженери намагаються це щоразу, коли розробляють нові продукти. Інженери намагаються визначити, чого хочуть і потребуватимуть люди - як зараз, так і в майбутньому, і тоді вони розробляють речі, щоб задовольнити ці бажання та потреби.

Поки ми не знаємо точно, що буде в майбутньому, ми можемо розглянути деякі можливі сценарії. Розглянемо природні катастрофи. За останнє десятиліття було багато значних катастроф, включаючи потужні урагани, землетруси та цунамі, які вбили сотні тисяч людей і знищили велику кількість майна. Якщо ми повернемося далі в історію світу, ми також виявимо, що великі виверження вулканів та рідкісні зіткнення з метеоритами вплинули на всю планету. Інженери працюють над способами захисту людей та майна від цих катастроф, а також способи прогнозування та швидкого реагування на ці типи катастроф.

Відсоток дорослих (віком 15-49 років) в Африці інфікованих вірусом ВІЛ/СНІД у 1999 році. Відсоток дорослих (віком 15-49 років) в Африці інфікованих вірусом ВІЛ/СНІД у 1999 році. У країнах, виділених світлими кольорами, було заражено менше 2%, тоді як країни, виділені темними кольорами, мали понад 20% та до 30% заражених. Сірі країни не мали даних.

Ще одна загроза добробуту людей походить від хвороб. Між 1300 і 1500 роками бубонна чума вбила від третини до половини населення Європи. Пізніше холера вбила і велику кількість. Сьогодні ці захворювання були значною мірою викорінені в розвинених країнах світу шляхом проектування систем чистої води та санітарії. Однак в даний час світ стикається з епідемією СНІДу (Рисунок вище), і в майбутньому, ймовірно, з'являться нові загрози захворювань. Інженери працюватимуть з вченими, урядами та медичними працівниками над розробкою та впровадженням технологій, які запобігатимуть та реагуватимуть на ці загрози.

Ще одна певна потреба, яку задовольнить інженерія - це енергетика. Оскільки всі люди в світі потребують енергії, світове виробництво і використання енергії зростає стрімкими темпами. Можна згадати, що і електрифікація, і автомобіль були перераховані як великі інженерні досягнення ХХ століття. Викопне паливо, джерело енергії, яке найчастіше використовується для виробництва електроенергії та живлення автомобілів, також спричиняє забруднення та сприяє глобальному потеплінню. Також поставки викопного палива обмежені і стають дорожчими. Деякі задаються питанням, чи зможе світ підтримувати нинішні моделі зростання енергії та споживання. Оскільки лише кілька країн володіють більшістю енергетичних ресурсів, є подальша стурбованість постачанням енергії за цінами, які більшість людей можуть собі дозволити. Інженери та науковці працюють над розробкою нових енергетичних технологій на майбутнє.

Деякі нові тенденції в машинобудуванні є в галузях біотехнології та нанотехнологій. У галузі біотехнології інженери працюють над конструкціями, які впливають на організм людини, тварин та життя рослин. Інженери та вчені працюють над технологіями, які допомагають сліпим бачити, порушеним слухом чути та інвалідам ходити. Біотехнологія також відкрила можливість спірних областей, таких як клонування. Інженери також працюють з вченим над розробкою культур і процесів, які можуть бути використані в якості палива для отримання енергії.

Нанотехнологія відноситься до розробки продуктів і компонентів, які дуже малі, як правило, від 1 до 100 нанометрів. Нанометр дорівнює 1×10−9 метрів. Нанометр настільки малий, що потрібен дуже потужний мікроскоп, щоб побачити об'єкт такого розміру. Хоча область нанотехнологій дуже нова, вона показує обіцянку забезпечити нові технології, починаючи від більш легких і міцних матеріалів до нанороботів, які можуть відновити окремі клітини до нових методів лікування раку.

Збагачувальна діяльність (Long)

Уявіть собі майбутнє, спроектувавши і намалювавши картину нового виробу. Поясніть, яку потребу або мету виконує новий дизайн. Попросіть інших переглянути ваш дизайн і дати вам деякі відгуки. Потім використовуйте зворотній зв'язок, щоб переробити свій продукт.

Переглянути питання

Наступні питання допоможуть вам оцінити ваше розуміння розділу Discovering Engineering. На кожне питання може бути один, два, три або навіть чотири правильні відповіді. Щоб продемонструвати своє розуміння, слід знайти всі правильні відповіді.

1. Сфера інженерії, що формується
   1. нанотехнології
   2. геотехнології
   3. аеротехнології
   4. ретро-технології
2. Електрифікація - це
   1. генерування та розподіл електроенергії багатьом різним користувачам
   2. будучи шокованим електрикою
   3. живлення машин, приладів та приладів електроенергією
   4. не важливе інженерне досягнення
3. Автомобільний і реактивний авіалайнер
   1. звільнили людей від обмежень географії
   2. є важливими інженерними досягненнями
   3. мають однотипні двигуни
   4. небезпечні і від них слід відмовитися
4. Комп'ютери
   1. забезпечити нас розвагами
   2. керуючі машини
   3. виконувати складні обчислення
   4. зберігати величезні обсяги інформації
5. Кондиціонер
   1. не мав жодних непередбачених негативних наслідків
   2. сприяли пошкодженню озонового шару Землі
   3. спочатку розроблявся для використання в автомобілебудуванні
   4. робить життя комфортним на півдні Сполучених Штатів
6. Майбутнє інженерії - це
   1. легко передбачити
   2. визначається інженерами, які намагаються розробити речі для задоволення народних бажань і потреб
   3. прив'язаний до виробництва енергії
   4. не постраждали від стихійних лих