10 прорывных технологий 2018 года

1. 3D-печать металла

Сама по себе 3D-печать существует уже очень давно, но она использовалась, в основном, для работы с пластиком. Все остальные материалы — в особенности, металл — были для этой технологии слишком дорогостоящими. Теперь 3D-печать металлических изделий стала доступной, широко применимой и вскоре изменит саму систему массового производства.

В частности, недостающую деталь можно будет просто напечатать на принтере в единственном экземпляре, вместо того, чтобы организовывать широкомасштабное производство. Для старых машин, телевизоров и прочей раритетной техники исчезнет проблема отсутствия запчастей. Заводы смогут разнообразить модельный ряд своих механизмов, адаптируя их под конкретные нужды заказчиков. И для этого не понадобится закупать новое оборудование.

Так, в Великобритании пациенту установили ребра, напечатанные из титана. Французская компания Stelia Aerospace напечатала панель фюзеляжа с эффектом самоупрочнения. А Голландские судостроители представили первый полностью напечатанный корабельный винт. И это только несколько из десятков примеров успешного применения 3D-печати металла за минувший год.

2. Искусственные эмбрионы

Ученые из Кембриджа полностью меняют саму концепцию создания новой жизни. Им удалось вырастить в пробирке мышиный эмбрион, используя для этого одни лишь стволовые клетки. Ни яйцеклетки, ни сперматозоиды для этого не потребовались. Стволовые клетки каким-то образом самоорганизовывались в эмбрион, который, правда, пока неспособен дальше развиваться. Тем не менее это первый шаг на пути создания жизнеспособных человеческих эмбрионов таким нестандартным методом.

Подобные исследования помогут ученым понять, как выращивать искусственные органы и редактировать гены, предотвращать наследственные заболевания и изучать развитие эмбрионов на самых ранних стадиях. Правда, возникает ряд этических проблем, которые необходимо решить до того, как технологию удастся усовершенствовать до нужного уровня.

3. Умные города

Sidewalk Labs, дочерняя компания Google построит в канадском Торонто «умный» район Quayside площадью 8 кв. км. Он расположится вдоль Восточной береговой линии города, а местное подразделение интернет-поисковика Google Canada перенесет туда свой головной офис. Компания станет там якорным резидентом и вложит в развитие района $50 млн.

Проект обойдется Sidewalk примерно в $1 млрд, и еще $1,25 млрд добавят власти Торонто. План подразумевает полное обновление системы транспорта (все автомобили будут беспилотными и райдшеринговыми), а также создание доступного жилья. Будут установлены жесткие требования к защите права на частную жизнь, особенно в том, что касается вмешательства со стороны правительства. Кроме того, в «умном» районе появятся автономные транзитные линии и максимально экологически чистые энергетические системы.

Обширная сеть датчиков будет помогать совершенствовать инфраструктуру, собирая информацию обо всем, начиная с качества воздуха и уровня шума, заканчивая ежедневной деятельностью горожан. Sidewalk Labs сделает весь свой софт бесплатным, чтобы на его основе ИТ-компании могли создавать новые, интересные приложения.
Если проект в Торонто окажется успешным, умные районы построят в Сан-Франциско, Денвере, Лос-Анджелесе и Бостоне.

4. ИИ для всех

Сегодня на рынке ИИ доминируют Amazon, Baidu, Google и Microsoft. Но технологические гиганты начали размещать некоторые свои разработки на облачных платформах, чтобы и другие компании могли использовать машинное обучение в своих целях. Это позволит индустрии развиваться намного быстрее и поможет произвести революцию в медицине, производстве и энергетике.

Проблема в том, что мало кто может себе позволить нанять специалистов по ИИ. Поэтому даже доступность информации не гарантирует, что ей смогут должным образом воспользоваться. Google и Amazon, понимая это, предлагают консультационные услуги, чтобы помочь подготовить новые кадры в сфере ИИ.

5. Соревнование нейронных сетей

Нейросети научились распознавать миллионы изображений, но долгое время не могли ничего придумать самостоятельно. У них попросту не было воображения. Решение придумал Айан Гудфеллоу из университета Монреаля, создав генерирующую состязательную сеть (GAN). Она представляет собой две нейросети (упрощенные математические модели человеческого мозга), которые играют друг с другом в кошки-мышки.

Сначала обе нейросети обучают на одних и тех же данных. Потом одна из них, которую называют генератором, добавляет к уже знакомому изображению новую черту — например, у пешехода появляется третья рука. Вторая нейросеть — дискриминатор — должна понять, видела ли она подобное изображение раньше, или же это подделка. То есть, она должна понять, может ли трехрукий человек быть реальным. Со временем генератор так ловко научился подделывать изображения, что дискриминатор не смог отличить их от настоящих. Получается, нейросеть вообразила и создала нечто новое и реалистичное.

GAN стала одной из самых прорывных технологий этого года. Разработчики из Nvidia, скомпилировав сотни тысяч изображений знаменитостей, создали лица людей, неотличимые от настоящих — при том, что этих людей никогда не существовало. Другая группа исследований смогла сделать картины, неотличимые по стилю от полотен Ван Гога, которые он никогда не писал. Технология открывает простор для высококачественных подделок, но в то же время позволяет дать ИИ воображение, необходимое для более качественной работы с окружающей действительностью.

6. «Вавилонская рыбка»

Google выпустила наушники Pixel Buds за $159 — аналог «вавилонской рыбки» из «Автостопом по галактике». Они способны автоматически переводить с 40 языков, нужно всего лишь нажать на кнопку или произнести что-то вроде: «Помоги мне говорить на испанском!». Правда, эта функция доступна только в комплекте с еще одной новинкой — смартфоном Google Pixel 2.

Один человек надевает наушники, другой держит в руках смартфон. Человек в наушниках говорит на своем языке — смартфон автоматически переводит его речь по громкой связи. Человек со смартфоном отвечает — в наушниках раздается синхронный перевод. Понятно, что общаться таким образом на шумных улицах будет проблематично, поскольку системе непросто распознавать речь среди сотен других звуков. И все же, это лучше, чем разговаривать через Google Translate, поскольку каждый из участников диалога может контролировать микрофон в наушниках и в телефоне, приближая его по мере необходимости.

7. Газовая электростанция с нулевой эмиссией

Стартап Net Power построил в Хьюстоне газовую электростанцию с нулевой эмиссией. В основе технологии — принципиально новая турбина размером в 1/10 обычной турбины, которая помещается в комнату площадью 5,6 кв.м. При этом, она остается такой же мощной, благодаря более эффективной передаче тепла с помощью сверхкритического флюида.

В маленькой турбине природный газ сжигается в камере сгорания в среде чистого кислорода, а производится только водяной пар и диоксид углерода. Причем, камера уже заполнена сверхкритической двуокисью углерода под высоким давлением и температурой. Камера сгорания вырабатывает углекислый газ и некоторое количество водяного пара. Затем эту высокотемпературную смесь под высоким давлением направляют в газовую турбину, где энергия давления вращает вал и вырабатывает электричество. Охлажденная газовая смесь выходит из турбины, где разделяется на части.

Необходимое количество диоксида углерода сжимается до сверхкритического состояния и возвращается в камеру для поддержания необходимой циркуляции газа в системе. Оставшийся поток диоксида углерода может быть захоронен под землей или продан другим предприятиям, а чистая вода сбрасывается. Топливная эффективность такой электростанции будет 80% (для сравнения, эффективность многих российских электростанций не превышает 21-22%, для американских это примерно 60%).

Несмотря на популярность возобновляемых источников, Net Power считает, что с массовым переходом на электрические автомобили спрос на электричество возрастет, как никогда. Поэтому у природного газа может быть хорошая перспектива: если электростанция остается не менее эффективной, но при этом не загрязняет окружающую среду, почему бы не использовать ископаемое топливо?

8. Настоящая приватность в сети

Новая система интернет-идентификации может подтвердить вашу личность без требования предоставить дату рождения и другие персональные данные, благодаря протоколу под названием zero-­knowledge proof (доказательство с нулевым разглашением). Несмотря на то, что разработчики десятилетиями трудились над его созданием, особый интерес к нему проснулся только в прошлом году, благодаря криптовалюте Zcash.

Разработчики подчеркивают, что валюта базируется на усовершенствованной системе криптографии, которая позволяет отправлять деньги в любую точку мира так, что их нельзя отследить. В этом заключается главное отличие Zcash от биткойна. Каждый обладатель биткойна получает адрес, составленный из букв и цифр, а любые транзакции проходят через распределенный реестр — блокчейн. Правоохранительные органы при помощи анализа данных могут узнать, кому принадлежит этот адрес и отследить ход транзакций. Блокчейн уже не раз помогал следователям найти наркоторговцев, реализующих товар на черном рынке.

В основе Zcash лежит метод криптографии zk-Snark, разработанный израильскими учеными совместно с коллегами из МТИ. Все транзакции проходят подтверждение в сети, но отследить адреса участников операции невозможно.

Однако, при всех преимуществах zk-Snark, это очень сложная и медленная технология. Поэтому сейчас разработчики ищут способы упростить ее и сделать более доступной.

9. Генетические предсказания

Недалек тот день, когда при рождении дети будут получать генетический паспорт. В нем будет указано, какова вероятность получить в будущем инфаркт, склонность к определенным видам рака или диабету. Исследуя колоссальное количество данных, ученые выводят «полигенные оценки риска», которые в будущем помогут выявлять тяжелые заболевания на ранних стадиях и успешно из лечить.

Фармацевтическим компаниям тоже понадобится такая информация, чтобы тестировать лекарства, предотвращающие болезнь Альцгеймера или сердечно-сосудистые заболевания. Для испытаний они могут привлекать пациентов со склонностью к этим болезням, чтобы создавать максимально эффективные препараты.

10. Квантовые компьютеры

Больше всего появления квантовых компьютеров ждут химики. Они уже предвкушают, как будут с их помощью создавать новые молекулы. Новые белки для гораздо более эффективных лекарств, новые электролиты для аккумуляторов, а также соединения, которые смогут превратить солнечный свет непосредственно в жидкое топливо. Обычные компьютеры не обладают достаточной вычислительной мощностью для построения таких, а с появлением квантовых это станет частью повседневной жизни ученых-химиков.

Калифорнийский стартап Rigetti Computing доказал, что квантовый компьютер можно использовать для машинного обучения. Также компания открыла доступ к своему квантовому компьютеру Forest, расположенному в облаке и способному выполнять расчеты с помощью процессора на 19 кубитов.