10 інноваційних технологій 2018 року

Журналісти з MIT Technology Review (культове видання Массачусетського технологічного інституту, яке розповідає про найголовніші тренди в області технологій і технологічного бізнесу і публікує регулярні рейтинги найбільш революційних технологій) днями опублікували список інноваційних технологій 2018 року, які, на їхню думку, будуть стрімко розвиватися вже найближчим часом.

Частина з цих технологій вже існує, тоді як інші тільки розробляються. У цій статті ми розповімо вам про генетичні прогнози, 3D-друк з металів, чудо-навушники, що дозволяють розуміти чужу мову, а також ще про сім перспективних проектів із щорічного огляду MIT Technology Review.

Зміст

1. 3D-друк з металів
2. Штучні ембріони
3. «Місто, яке відчуває»
4. «Штучний інтелект для усіх»
5. Змагальні нейронні мережі
6. Навушники-перекладачі
7. Екологічно чистий природний газ
8. Справжня онлайн-приватність
9. Генетичні передбачення долі
10. Матеріальний квантовий стрибок

3D-друк з металів

Незважаючи на те, що 3D-друк існує вже кілька десятиліть, для більшості користувачів він став доступний тільки кілька років тому. Останнім часом на ринку почали з’являтися 3D-принтери, орієнтовані на виготовлення великих металевих деталей. У 2017 році американський стартап Markforged представив свій перший принтер для 3D-друку з металів вартістю менше $100 тис. Також минулого року компанією Desktop Metal було розроблено програмне забезпечення, що дозволяє самостійно проектувати модель деталі, що прискорює виробництво у 100 разів. У 2018 році компанія General Electric, що давно тестує тривимірний друк для авіавиробництва, показала прототип 3D-принтера, здатного друкувати деталі діаметром до 1 метра. Уже цього року компанія планує почати виробництво таких принтерів, а також розробити принтер для створення ще більших деталей.

Штучні ембріони

Цього року дослідникам з Кембриджського університету вперше вдалося виростити ембріон зі стовбурових клітин – без використання яйцеклітини та сперматозоїда. Експеримент був проведений на мишах, проте в теорії його можна повторити й  на клітинах людини.

Дослідники використовували ембріональні стовбурові клітини й екстраембріональні трофобластні стовбурові клітини миші, з яких формується плацента, а також позаклітинний матрикс – тривимірний каркас, на якому клітини можуть поза організмом розвиватися й утворювати тканини. Через 96 годин від початку експерименту клітини сформували структуру з такими ж характеристиками, як і ембріон миші через 96 годин після запліднення. «І ембріональні, і екстраембріональні клітини взаємодіють одна з одною та організовуються в структуру, яка виглядає та поводиться, як ембріон. Він має анатомічно правильні відділи, які розвиваються в потрібному місці та в потрібний час», – пояснює головна дослідниця проекту Магдалена Зерницька-Гетц.

Після 96 годин розвиток ембріона зупинився, оскільки він не мав джерела кисню й поживних речовин. У своїх наступних експериментах учені планують помістити на 3D-каркас також стовбурові клітини жовткового мішка, які, за попередніми підрахунками, можуть продовжити розвиток ембріона до початку формування органів.

«Місто, яке відчуває»

У жовтні минулого року дочірня компанія холдингу Alphabet під назвою Sidewalk Labs заявила про те, що планує побудувати в прибережній частині Торонто високотехнологічний квартал Quayside – «місто, яке відчуває», покритий мережею датчиків для збору докладних даних про функціонування міста – від складу повітря до рівня шуму. На основі цих даних Sidewalk Labs планує розробити програмне забезпечення для оптимізації роботи міста – наприклад, для управління трафіком. Усе програмне забезпечення, створене для Quayside, компанія обіцяє опублікувати у відкритому доступі, щоб інші розробники могли його використовувати у своїх проектах.

Згідно з планом, усі транспортні засоби в кварталі Quayside будуть автономними й доступними для спільного використання, а усю рутинну роботу, включаючи доставку пошти, продуктів і т. д., будуть виконувати роботи. У Quayside також буде тестуватися модульне будівництво, яке, як очікується, допоможе впоратися з житловою кризою в Канаді. Бюджет проекту складає $1 млрд, початок будівництва намічений на 2019 рік.

Нагадаємо, що у 2017 році Білл Гейтс інвестував $80 млн у будівництво «розумного» міста в Арізоні. Він упевнений, що це місто стане ідеальним майданчиком для розвитку таких інноваційних технологій, як безпілотні автомобілі, «розумні» перехрестя, центри обробки даних і високошвидкісні комунікаційні мережі.

«Штучний інтелект для усіх»

Ще нещодавно розробками у сфері штучного інтелекту займалися лише такі великі технологічні компанії, як Amazon, Baidu, Google та Microsoft. Втім завдяки розвитку хмарних технологій, ШІ-розробки стають доступними навіть для стартапів без серйозного фінансування. Компанія Microsoft, яка володіє власною хмарної платформою Azure, об’єдналася з Amazon з метою створити бібліотеку глибокого навчання з відкритим вихідним кодом Gluon. Передбачається, що завдяки Gluon створювати нейромережі буде також легко, як стандартні програми для смартфонів. Компанія Google також анонсувала запуск хмарної системи для розробок у сфері штучного інтелекту під назвою Cloud AutoML.

Поява доступних хмарних платформ дозволить активніше впроваджувати ШІ-технології у медицину, енергетику й промисловість.

Змагальні нейронні мережі

У 2017 році нейронні мережі досягли нового рівня, що дозволило їм не тільки з високою точністю розпізнавати зображення, але й створювати за їх подобою нові, які часом не відрізняються від реальних фотографій.

Використовувані для цієї мети генеративні змагальні нейромережі (GAN) складаються з двох частин: генератора та дискримінатора. Вони навчаються на одному наборі даних, наприклад, в експерименті компанії Nvidia – на фотографіях голлівудських зірок. Потім генератор вчиться створювати нові зображення за їх подобою, а діскрімінатор перевіряє їх на «реалістичність». «Основна ідея полягає в тому, щоб поступово збільшувати генератор і дискримінатор, починаючи із зображень з низькою роздільною здатністю, а потім, у міру навчання, додавати нові шари, які стосуються деталей з більш високою роздільною здатністю», – пояснюють представники Nvidia.

У 2018 році компанія застосувала свою розробку при створенні навчального набору для систем управління безпілотного автомобіля. За словами розробників, використовуючи змагальні нейромережі та неконтрольоване навчання, їм вдалося розвинути у алгоритму штучну «уяву» – здатність представляти, як би виглядав зображений об’єкт за інших умов (наприклад, за іншою погодою). Це означає, що в майбутньому для навчання алгоритмів розпізнавання не потрібно буде збирати й вручну маркувати великі бази даних: їм буде достатньо надати одне вихідне зображення, а генератор самостійно обробить його з урахуванням заданих умов.

Так, нейромережа зуміла перетворити зимову дорогу на літню, а суху – на мокру від дощу.

Навушники-перекладачі

Напевно більшість з вас дивилися науково-фантастичний роман Дугласа Адамса «Автостопом по галактиці». Пам’ятаєте, як для миттєвого перекладу невідомої мови герої вставляли собі у вуха так звану вавилонську рибку?

У 2018 році Google випустила схожий гаджет – навушники Pixel Buds, які майже синхронно переводять 40 мов. Поки пристрій стабільно працює тільки в парі зі смартфонами Pixel. Щоб поговорити з носієм іншої мови, користувач повинен надіти навушники, а свій телефон тримати ближче до співрозмовника.

Навушники працюють на базі програми Google Translate, яка за останні два роки значно порозумнішала. За даними Google, нова версія перекладача під назвою Machine Translation Neural допускає на 55-85% менше помилок, ніж попередня.

Екологічно чистий природний газ

Компанія Net Power побудувала в США експериментальну газову електростанцію, яка, завдяки новій технології переробки палива, не буде викидати CO2 в атмосферу. Для спалювання газу використовується турбіна, діаметром у 10 разів менша, ніж на звичайних станціях. Вона міститься в кімнату площею 5,6 квадратних метрів, тоді як площа усієї електростанції не перевищує розміри футбольного поля.

Велика частина діоксиду вуглецю, що виділяється з природного газу під впливом високого тиску та температури, прямує на підтримку роботи турбіни, а інша – стискається до щільного стану. Її можна закопувати в землю, або продавати іншим компаніям, наприклад, для виробництва цементу, пластмаси та інших матеріалів з вуглецю.

Експериментальна електростанція буде підключена до мережі вже цього року. Вона буде виробляти 50 мегават енергії, чого вистачить, щоб забезпечити електрикою 40 тис. будинків. Прогнозована ефективність станції складе 80%. Для порівняння, звичайні електростанції у США працюють із середньою ефективністю у 60%.

Справжня онлайн-приватність

В останні кілька років у світі відбулися кілька великих скандалів, пов’язаних із втручанням в особисте життя користувачів в Інтернеті, проте вже незабаром недоторканність приватного життя може стати можливою завдяки новому криптографічного протоколу під назвою «доказ із нульовим розголошенням» (zero-knowledge proof).

Завдяки цьому протоколу користувачі зможуть, наприклад, підтвердити свою платоспроможність, не розкриваючи, скільки грошей у них на рахунку. Протокол з нульовим розголошенням вже використовують американські банки JP Morgan Chase і ING.

Незважаючи на те, що вчені працюють над цією технологією вже років з 10, про неї стало відомо тільки минулого року, коли з’явилася криптовалюта Zcash. Головна відмінність Zcash від біткоіна та інших популярних криптовалют полягає в тому, що вона надає користувачам максимальну анонімність: усі транзакції проходять підтвердження в розподіленому реєстрі, але відстежити адреси їх учасників неможливо. Для цього використовується метод криптографії zk-Snark, розроблений ізраїльськими вченими спільно з MIT. 

Генетичні передбачення долі

Завдяки ряду генетичних досліджень, проведених вченими за останні роки, вже зараз за аналізом ДНК людини в теорії можна визначити її схильність до більшості захворювань. На цей час у Каліфорнії лікарі тестують програму, яка за ДНК пацієнта зможе прогнозувати ймовірність розвитку у нього ішемічної хвороби серця. Крім того, у 2018 році компанія Myriad Genetics запустила алгоритм, який може обчислити шанс захворіти на рак грудей у ​​будь-якої жінки європейського походження. Ці розробки засновані на полігенному аналізі – вивченні не одного, а тисяч генів пацієнта, що істотно підвищує точність оцінки. За прогнозами вчених, протягом трьох наступних років технології генетичного прогнозування почнуть впроваджуватися в охорону здоров’я, що дозволить підбирати схему вакцинацій та обстежень індивідуально для кожного пацієнта.

Фармацевтичні компанії також зможуть використовувати генетичні прогнози при розробці та тестуванні своїх препаратів. Знаючи, до яких хвороб вразлива більшість населення, компанії зможуть виробляти найбільш затребувані ліки й досліджувати їх дію на добровольцях, які мають найвищі шанси на захворювання.

Матеріальний квантовий стрибок

У 2017 році дослідники почали вивчення перспектив створення нових молекул за допомогою квантового комп’ютера – обчислювального пристрою, який використовує для передачі та обробки даних явища квантової суперпозиції і квантової заплутаності, завдяки чому здатний виробляти обчислення в 100 мільйонів разів швидше, ніж звичайний комп’ютер.

Дослідникам з компанії IBM вже вдалося створити за допомогою квантового комп’ютера просту триатомну молекулу потужністю 7 кубітів. MIT передбачає, що в найближчому майбутньому вчені зможуть створювати більш складні й цікаві молекули, оскільки вже зараз іде розробка квантових комп’ютерів з великою кількістю кубітів і більш складними алгоритмами.

У 2018 році компанія Microsoft випустила безкоштовну бета-версію набору для розробників програмного забезпечення, призначеного для майбутнього квантового комп’ютера. До набіру входить нова мова програмування Q# (Q Sharp), яка була розроблена компанією спеціально для квантових обчислень, а також симулятор квантового комп’ютера потужністю 40 кубітів, який дозволить розробникам тестувати свої програми на звичайному комп’ютері або ж через хмарну обчислювальну платформу Azure.

У Microsoft запевняють, що усі програми, створені за допомогою цього набору, у майбутньому зможуть працювати на цьому квантовому комп’ютері, розробкою якого вже займається компанія.