10 новых технологий, которые потрясут мир

Ежегодно MIT Technology Review, официальное издание Массачусетского технологического института, публикует перечень новейших прорывных технологий. Все они, по мнению авторов, способны дать толчок современной науке и попросту изменить этот мир. Какие-то из перечисленных разработок уже доступны, а какие-то пока существуют лишь в качестве теорий, которые могут получить реальное воплощение только через несколько лет. Прогнозы MIT почти всегда подтверждаются, поэтому каждый их новый отчет можно воспринимать как ориентир для современной науки, отражающий направление развития в различных ее сферах. В этом году из 10 отмеченных технологий большинство в какой-то мере доступны уже сейчас. Металлическая 3D-печать В простом понимании печать на 3D-принтерах существует уже достаточно давно, но по большей части она остается уделом энтузиастов и дизайнеров, создающих одноразовые прототипы. Причем печать объектов из чего-то кроме пластмасс до недавнего времени была довольно дорогая и мучительно медленная. Сейчас же все меняется и подобное производство становится дешевле и легче, что делает его потенциально очень практичным способом изготовления различных деталей. Все больше компаний берут на вооружение 3D-принтеры, работающие с металлом, ведь, когда продукт не является массовым, его куда проще производить с помощью трехмерной печати, чем переоборудовать для этого целую производственную линию или выделять отдельный конвейер. К примеру, еще в прошлом году американская компания Markforged выпустила такой принтер стоимостью менее $100 000, а Desktop Metal разработала программное обеспечение, позволяющее ускорить производство в 100 раз. Искусственные эмбрионы Исследователи Кембриджского университета сумели вырастить эмбрион из стволовых клеток, то есть не используя ни яйцеклетки, ни сперматозоиды. Ученые, проводившие опыт на мышах, отметили, что такие «синтетические» эмбрионы, вероятно, не могут быть развиты в зрелую особь. Однако сам факт успешности первой стадии этого эксперимента может говорить о возможном появлении млекопитающих, не имеющих яйцеклетки. Прогресс в этой сфере дает возможность подробно изучить зарождение человеческой жизни, по крупицам разбирая ее самую раннюю стадию. Далее в своих экспериментах ученые собираются использовать и стволовые клетки желточного мешка, за счет которых будет совершена попытка продлить развитие эмбриона до начала формирования органов. «Чувствующий город» Дочерняя компания Alphab, Sidewalk Labs, базирующаяся в Нью-Йорке, при сотрудничестве с правительством Канады планирует построить высокотехнологичный квартал Quayside, также именуемый как «Чувствующий город». Он будет располагаться в прибрежной части Торонто. Его главной особенностью станет централизованная сеть датчиков для сбора подробных данных о функционировании всех ключевых систем квартала. Речь идет о составе воздуха, уровне шума, дорожном трафике, занятости людей и так далее. Также Quayside предполагает применение исключительно самоуправляемого транспорта, доступного для общего использования. Вся рутинная работа будет отдана роботам, которые станут и уборщиками, и почтальонами, и носильщиками. Кроме того, в строительстве будет сделана ставка на модульные технологии, за счет которых должна быть решена жилищная проблема. Бюджет такого проекта составляет $1 млрд, запуск планируется на 2019 год. Доступный искусственный интеллект Искусственный интеллект до сих пор был лишь в руках крупных технологических корпораций, таких как Amazon, Baidu, Google и Microsoft. Для многих других компаний системы ИИ слишком дороги и слишком сложны для полной реализации. Однако средства машинного обучения, основанные на облачных технологиях, делают ИИ доступным даже для небольших стартапов. Доминирует в этой сфере Amazon с дочерней компанией AWS. Google бросает ей вызов с TensorFlow, библиотекой ИИ с открытым исходным кодом, которая может быть использована для создания программного обеспечения на базе машинного обучения. Также поисковый гигант недавно представил Cloud AutoML, набор предварительно подготовленных систем, которые могут облегчить процесс внедрения систем на базе ИИ. Не отстает от них и Microsoft, у которой есть собственная облачная платформа Azure. В настоящее время весь потенциал искусственного интеллекта используется в основном в технологической отрасли, но многие предприятия уже предпринимают попытки их применения в медицине, производственной сфере и энергетике. Для более быстрого развития области машинного обучения не хватает пока лишь квалифицированных кадров, но это вопрос времени. Состязательные нейронные сети Современный искусственный интеллект хорошо разбирается в предметах и способен распознавать миллионы фотографий, но в плане создания самих иллюстраций он все еще топчется на начальном этапе развития. Важность такого умения удобно рассматривать на примере самоуправляемых автомобилей, которые могли бы сами генерировать изображения пешеходов и препятствий на дороге, даже не выезжая из гаража. То есть система смогла бы тренироваться самостоятельно, создавая и осваивая новые знания. Именно для развития таких способностей были созданы генеративно-состязательные сети (generative adversarial network — GAN), где одна нейросеть отвечает за создание вариаций изображений, которые она уже видела, а другая должна определить насколько получившаяся картинка реалистична. Со временем такие дуэли развивают искусственное «воображение», позволяющее системе представлять, как бы выглядел объект или явление на фото в других условиях. Все это в скором времени может заметно упростить процесс обучения нейронных сетей, нацеленных на распознавание объектов. Безуглеродный природный газ В обозримом будущем именно природный газ станет одним из основных источников электроэнергии. Сейчас на него приходится более 30 % всей электроэнергии в США и 22 % во всем мире. По части экологичности он заметно превосходит уголь, однако при этом он же является огромным источником выбросов углекислого газа. Экспериментальная электростанция Net Power недалеко от Хьюстона, в центре нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности США, тестирует технологию, которая могла бы сделать абсолютно чистую энергию из природного газа реальностью. Достигается это за счет того, что большая часть выделяемого диоксида углерода под воздействием высокого давления и температуры направляется на поддержание работы специальной турбины по принципу рекуперации. Некоторая часть углекислого газа сжимается до плотного состояния, после чего может быть применена для производства цемента, пластмассы и других материалов. Наушники-переводчики В культовом научно-фантастическом романе Дугласа Адамса «Автостопом по галактике» для перевода неизвестной речи герои вставляли себе в уши вавилонскую рыбку. В реальном же мире сейчас существует гарнитура Pixel Buds от Google стоимостью $159. Она в паре со смартфоном Pixel позволяет практически синхронно переводить распознанную речь с одного из 40 языков на язык пользователя. Такой аксессуар заметно упрощает общение с иностранцами и носителями не самых распространенных в мире языков. Работает система на базе сервиса Google Translate, который, кстати, теперь применяет систему машинного обучения, заметно увеличившую точность перевода. Pixel Buds называют далеко не самыми удобными наушниками, но тем не менее со своей коммуникационной задачей они справляются отлично. Совершенная онлайн-приватность Истинная неприкосновенность частной жизни в Интернете, наконец, станет возможной благодаря новому инструменту, позволяющему, к примеру, доказать наличие у вас денег в банке для финансовой транзакции, не раскрывая ваш баланс и другие детали. Речь идет о новом криптографическом протоколе, называемом доказательством с нулевым разглашением (zero­knowledge proof). Работали над ним на протяжении десятилетий, но известность пришла только с распространением криптовалют, а в частности Zcash — именно она предоставляет пользователю максимальную анонимность. Все проведенные с ней транзакции проходят подтверждение в распределенном реестре, но отследить участников невозможно. Такие технологии уже берут на вооружение некоторые банки, в том числе и всемирно известный JP Morgan Chase. Генетические предсказания В недалеком будущем дети при рождении будут получать карточки с отчетами ДНК-исследований, в которых будет указываться их предрасположенность к вредным привычкам и различным заболеваниям. Это станет возможным благодаря колоссальным генетическим исследованиям, в которых участвовало более миллиона человек. Ученые выявили, что для предсказания возможных паталогий вместо изучения определенных генов или их групп необходимо проводить масштабный полигенный анализ, затрагивающий тысячи генов пациента. Именно взаимодействие генов определяет риск появления сердечно-сосудистых, онкологических и других тяжелых заболеваний. По предварительным данным, уже в течение нескольких лет технологии генетического прогнозирования начнут внедряться в здравоохранение и позволят индивидуально для каждого пациента подбирать схему лечения. Материальный квантовый скачок В теории мощнейшие квантовые компьютеры способны на совершенно немыслимые для современных машин вычисления, однако где и как такие мощности применять — пока большой вопрос. Один из вариантов их использования — создание новых молекул. Воодушевившись таким сценарием, химики уже мечтают о новых белках для гораздо более эффективных лекарств, новых электролитах для лучших батарей и даже соединениях для превращения солнечного света в жидкое топливо. Все существующие компьютеры пока не способны имитировать поведение электронов даже в относительно простой молекуле, не говоря уже о чем-то большем. Разработанный IBM квантовый компьютер мощностью 7 кубитов уже позволил создать простую трехатомную молекулу, а в ближайшем будущем за счет увеличения мощности ученые попробуют создать гораздо более крупные и интересные молекулы. Прорыв в этой области ожидается в течение ближайших 10 лет.