10 прорывных технологий 2022 года по версии MIT, MIT Technology Review Опции Поделиться

[neo169]

Каждый год редакция MIT Technology Review изучает последние разработки в направлениях от медицины до цифровых технологий и выбирает самые значимые открытия. В феврале издание опубликовало топ-10 инноваций, которые изменят нашу жизнь. Рассказываем, что ждет человечество завтра.

Будущее без паролей

В начале 60-х профессор Массачусетского технологического института Фернандо Корбато нашел решение для защиты личных данных пользователей – пароль. Со временем все привыкли к этой технологии входа.

Однако это далеко не идеальный вариант. Пароль можно украсть или подобрать. К тому же, часто пользователи задают ненадежные шифры или повторяют их на разных площадках.

ИТ-компании уже сейчас предлагают альтернативные способы входа в приложения и сервисы. Владельцы Apple и других смартфонов вовсю используют систему распознавания лиц, а YouTube узнает юзера по электронной почте.

Так что скоро вместо паролей мы будем использовать push-уведомления, биометрию или ссылки, отправленные на наш e-mail.

Контроль за новыми версиями COVID

За последние два года примерно 2% положительных тестов на COVID-19 уходило в машины для секвенирования или определения последовательности генома. Цель: создать карту наследственной информации вируса SARS-CoV-2 – около 30 тысяч букв, и посмотреть, как он меняется.

Наблюдение за COVID-19 уже дало свои плоды. В ноябре 2021 года ученые из Южной Африки обнаружили вирус с более чем 50 мутациями. Сразу же компьютеры в Сиэтле, Бостоне и Лондоне получили данные и сделали прогноз: омикрон – это проблема, он способен ускользать от антител. Возможно, поэтому волна этой мутации оказалась более контролируемой.

Медики пока не могут точно предсказать развитие SARS-CoV-2 и призывают еще более пристально следить за вирусом. Однако секвенирование и свободный обмен данными уже сейчас позволяет быстро предупреждать мир о новых атаках.
Долговечные батареи для возобновляемой энергии

29 апреля 2021 года Калифорния получила 95% энергии от возобновляемых источников – событие было названо важным шагом на пути к декарбонизации. Однако это был один солнечный день. Что делать, если на следующий небо будет затянуто тучами? Использовать накопленное ранее электричество.

Для этого операторам электросетей необходимо дешевое хранение энергии в течение нескольких часов и даже дней. Справиться с этой задачей могут аккумуляторы на основе железа. Они в конечном итоге будут дешевле, чем, например, литий-ионные накопители.

У железных аккумуляторов свои недостатки. Так, они обычно имеют сравнительно низкий КПД. Однако если такие батареи получится усовершенствовать, они помогут обеспечить мир стабильной возобновляемой энергией.
Искусственный интеллект для определения структуры белков

Почти все в нашем теле зависит от белков. Поэтому понимание, как работает то или иное органическое вещество, дает ключ к разработке большинства лекарств.

Белок состоит из ленты аминокислот, которая складывается в запутанный узел. Определение его трехмерной формы, а значит и функции, в лабораториях занимает месяцы. Много лет ученые пытались передать эту задачу компьютеру, но ни один метод так и не смог приблизиться к человеческой точности.

Все изменилось с появлением искусственного интеллекта (ИИ) AlphaFold2 от DeepMind. Он предсказывает форму белков с точностью до атомов. Ученые по всему миру уже начали использовать его в исследованиях рака, устойчивости к антибиотикам и COVID-19.

По мере того, как алгоритм предсказывает белковые структуры, разработчики заполняют открытую базу данных. Сейчас в ней около 800 тысяч записей, а в течение следующего года DeepMind обещает добавить почти все известные науке белки.
Вакцина против малярии

Малярийный паразит – смертельный враг, который выработал множество способов уклоняться от иммунитета. В странах Африки к югу от Сахары малярия убивает более 600 тысяч человек в год, большинство из которых – дети. В октябре 2021 года Всемирная организация здравоохранения одобрила первую в мире вакцину для борьбы с этим заболеванием.

Также этот препарат стал первой вакциной против паразитарного заболевания. Паразиты – сложные организмы, геномы которых намного больше, чем у вирусов и бактерий. Благодаря этому они легко мутируют.

Препарат компании Glaxo состоит из белка, который покрывает паразита в самом начале его жизни, и молекул, которые вызывают тревогу в иммунной системе человека. В результате организм вырабатывает антитела, которые в будущем защитят его от малярии. Ожидается, что в сочетании с другими методами борьбы вакцина снизит смертность от этой болезни на 70%.
Экологичный крипторынок

Блокчейн — это цепочка данных, которая содержит информацию обо всех транзакциях участников системы. Чтобы внести свой блок в цифровую книгу, майноры соревнуются между собой в решении задач. Успешные участники получают вознаграждение за свою работу в виде криптовалюты. Эту технологию проверки пользователей называют Proof-of-Work или «доказательство работы».

Вычислительные операции требуют большое количество энергии. Протокол Proof-of-Stake или «доказательство доли» решает эту проблему. Криптовалюты, которые работают на этой технологии, вообще не нуждаются в майнинге.

В случае Proof-of-Stake на возможность вставить новый блок в цепочку влияет то, какой вклад в систему внес пользователь. Ethereum планирует перейти на эту технологию в 2022 году.
Лекарство от COVID-19

Новый препарат «Паксловид» от Pfizer обеспечивает защиту от вируса, а в сочетании с вакцинами эти таблетки могут стать способом окончательной победы над COVID-19.

Лекарство не было случайно удачей. Фармацевты специально создавали формулу, которая блокирует вирусный белок, называемый протеазой, и нарушает репродуктивные функции SARS-CoV-2. У препарата есть свои ограничения: он работает только в первые дни заражения. Однако эти таблетки все равно смогут предотвратить большое количество жертв.
Применение термоядерных реакторов

На Солнце постоянно происходят термоядерные реакции: ядра элементов сталкиваются друг с другом и выделяют огромное количество энергии. Если бы эти процессы получилось повторить на Земле, человечество получило бы практически безграничный энергоисточник. Эта заманчивая идея давно волнует изобретателей.

Современные разработки опираются на использование гигантских магнитов. Их поле удерживает раскаленный газ из ионов и электронов, называемый плазмой. В ней и происходит термоядерная реакция.

Однако есть проблема: для поддержания температуры плазмы (около 100 миллионов градусов Цельсия) требуется очень много энергии. Никто еще не построил установку, которая производит больше, чем потребляет. Однако в последнее время в этом направлении наметился прогресс.

Исследователям из Commonwealth Fusion Systems удалось достичь индукции магнитного поля выше 20 тесла, используя десятитонный D-образный магнит. Разработчики утверждают, что этот результат стал серьезным шагом к разработке недорогого термоядерного реактора. Если все пойдет по плану, компания планирует начать поставки термоядерной энергии в электросеть к началу 2030-х годов.
Синтетические данные для искусственного интеллекта

В 2021 году исследователи из Data Science Nigeria заметили, что для обучения алгоритмов доступно множество наборов данных с изображением западной моды, но ни одного – с традиционной африканской одеждой. Команда устранила дисбаланс с помощью созданной компьютером базой информации.

Синтетические наборы данных – сгенерированные программой образцы с теми же характеристиками, что и подлинные объекты. Такие подделки могут обучать ИИ в тех областях, где реальной информации недостаточно или же она конфиденциальна. Например, как в случае с медицинскими записями.

Сторонники этой технологии считают, что она позволит избежать предвзятости, которой страдают многие выборки данных.
Установки для удаления углекислого газа из атмосферы

Сокращение выбросов – это важно для смягчения климатических изменений, но недостаточно. Разработчики из Исландии запустили систему по удалению углекислого газа из воздуха.

Установка около Рейкьявика может улавливать четыре тысячи тонны углекислого газа ежедневно. Большие вентиляторы прогоняют воздух через фильтр, а затем летучее соединение смешивается с водой и закачивается под землю. Там вещество вступает в реакцию с базальтовой породой и превращается в камень.

Вместо заключения рассказываем про приз зрительских симпатий

Редакция MIT выбрала 10 прорывных достижений вместе с экспертами, а за еще одно прорывное достижение предложила проголосовать самим читателям.

Победителем оказалась технология «часов старения». Они отражают биологический возраст человека, который может сильно отличаться от хронологического. Их часовой механизм работает на основе генетического анализа. ДНК-маркеры позволяют отслеживать процесс старения в реальном времени и помогают понять, почему люди взрослеют с разной скоростью.

[neo169]

Илон Маск собирается усилить мозговую деятельность человека, соединив его с компьютером

По словам Сергея Шишкина, возглавляющего группу нейрокогнитивных интерфейсов МЭГ-центра МГППУ, Илон Маск вдохновлен идеей улучшить мозговую деятельность человека, подключив его к ИИ. Однако разработки в Neuralink еще не достигли того темпа, чтобы эта мечта смогла бы осуществиться.

[neo169]

10 прорывных технологий 2021 года по версии MIT Technology Review

Публикацией сегодняшнего обзора мы отмечаем 20 лет выпуска наших ежегодных перечней прорывных технологий. Некоторые из них, например вакцины на основе мРНК, уже меняют нашу жизнь, остальные созреют только через несколько лет. В нашем материале вы найдете краткое описание технологий, а также ссылки на статьи с подробностями. Надеемся, подборка окажется увлекательной и познавательной, поскольку представленные технологии являются штрихами к картине нашего с вами будущего.
Вакцины на основе матричной РНК

Нам крупно повезло: две самые эффективные вакцины от коронавируса созданы на основе технологии матричной РНК (далее мРНК), разрабатываемой уже 20 лет. В прошлом январе с началом пандемии COVID-19 специалисты сразу нескольких биотехнологических компаний быстро разглядели в мРНК потенциал для создания вакцины. В декабре 2020, когда жертвами пандемии стали уже более полутора миллионов человек, вакцины были одобрены в США, ознаменовав собой начало конца пандемии.

Новые вакцины базируются на технологии, ранее в терапии никогда не применявшейся. Эксперты считают, что она может совершить переворот в медицине и привести к появлению вакцин от целого спектра инфекционных заболеваний, включая малярию. Уникальность мРНК-вакцин состоит ещё и в том, что они легко и быстро могут быть адаптированы к мутациям коронавируса. Кроме того, технология матричной РНК выглядит многообещающей в плане создания доступных средств генной терапии таких заболеваний, как серповидноклеточная анемия и СПИД. В разработке также находится методика на базе мРНК, способная помочь в борьбе с онкологическими заболеваниями. Подробнее об истории создания и потенциале матричной РНК с точки зрения медицины рассказывает Антонио Регаладо (Antonio Regalado) .
Языковая модель GPT-3

Большие компьютерные модели естественного языка способные генерировать осмысленную устную и письменную речь. Благодаря им системы искусственного интеллекта смогут лучше понимать окружающий мир и более эффективно взаимодействовать с ним. На сегодняшний день GPT-3 — самая объемная и совершенная из языковых моделей. Для обучения GPT-3 были использованы тексты тысяч книг и почти весь Интернет, и теперь она может создавать тексты со сверхъестественным, а иногда и странным правдоподобием имитируя написанные человеком, что делает её наиболее впечатляющей языковой моделью, созданной на сегодняшний день.

Однако GPT-3 не понимает что на пишет, поэтому иногда тексты на выходе полны неувязок и подчас лишены смысла. К тому же создание языковой модели потребовало колоссальной вычислительной мощности, объемов данных и капиталовложений, породило большой углеродный след, что делает разработку такого рода моделей под силу только лабораториям с исключительно обширными ресурсами.

А так как для тренировки модели используется текстовый контент из Интернета, полный неточностей и ангажированности, генерируемые отрывки нередко также страдают субъективизмом. Уилл Дуглас Хэйвен (Will Douglas Heaven) познакомит вас с примером творения GPT-3 и объяснит, почему её достижения у многих оставляют смешанные чувства.
Рекомендательные алгоритмы TikTok

С момента запуска в 2016 году в Китае TikTok стал самой быстрорастущей в мире социальной сетью. Его скачали более миллиарда раз, а количество пользователей исчисляется сотнями миллионов. В чём причина такой популярности? Она кроется в алгоритмах персонализации контента, отображаемого в ленте «For you» TikTok, в корне изменивших механику обретения пользователями онлайн-популярности.

На других социальных платформах контент популярен настолько, насколько он интересен и нравится массовому пользователю. Алгоритмы TikTok повышают шансы новичков стать популярными, если те похожи на какую-либо известную личность. А еще социальная сеть чрезвычайно преуспела в подборе релевантного контента для пользователей узкоспециализированных сообществ, объединенных общими интересами или предметом.

Именно способность новых авторов стремительно набирать большое число просмотров и легкость, с которой пользователи могут просматривать разноплановый контент, стали факторами впечатляющей популярности приложения. Теперь остальные социальные сети конкурируют друг с другом в желании воссоздать подобный функционал в своих приложениях. Эбби Олхизер (Abby Ohlheiser) побеседовала с одной из создательниц контента TikTok, не ожидавшей такого успеха.
Литий-металлические аккумуляторы

Продажи электрических автомобилей идут с трудом. Дороговизна, необходимость каждые несколько сотен миль тратить на подзарядку в разы больше времени, чем занимает традиционная заправка топливом — все эти присущие электромобилям недостатки проистекают из ограничений, накладываемых технологией литий-ионных аккумуляторов. Щедро финансируемый стартап из Кремниевой долины утверждает, что создал батарею, которая сделает электромобили значительно популярнее для массового потребителя.

Речь идет о литий-металлических аккумуляторах и компании разработчике QuantumScape. По данным ранних испытаний, новая технология позволит увеличить запас хода электромобилей на 80 процентов и предоставит возможность быстрой подзарядки. Стартап подписал контракт с концерном Volkswagen, согласно которому продажи автомобилей с новым типом АКБ должны начаться не позднее 2025 года.

Существующий прототип батареи по размерам пока мал для электромобиля. Однако в случае успеха Quantum Scape и других команд эта разработка наконец-то позволит электромобилям завоевать популярность у миллионов потребителей. Джеймс Темпл (James Temple) рассказывает о принципах работы литий-металлических батарей и о причинах веры ученых в перспективность этой разработки.
Доверительное управление данными

ИТ-компании снискали себе репутацию не слишком заботящихся о сохранности наших персональных данных. Личная информация утекает, похищается хакерами, продается и перепродается бесчисленное количество раз. Может быть дело не столько в человеческой природе, сколько в модели конфиденциальности личных данных — той, которая возлагает ответственность за распоряжение персональными данными и за их защиту на нас самих же.

Дата-трасты предлагают альтернативный подход, который начинает изучаться властями ряда стран. Дата-трасты — это компании, которые собирают персональные данные и распоряжаются ими от имени и по поручению своих клиентов. Хотя структура и функции такого рода организаций пока окончательно не определены и остается масса нерешенных вопросов, дата-трасты интересны уже тем, что предлагают потенциальное решение давней проблемы неприкосновенности частной жизни. Анук Рухаак (Anuk Ruhaak) рассказывает о большом потенциале этого решения и приводит несколько многообещающих примеров.
«Зеленый» водород

Водород издавна привлекал внимание в качестве возможной альтернативы ископаемому топливу. Он сгорает без выделения загрязняющих веществ, в частности углекислого газа, обладает высокой плотностью хранения энергии и может в качестве аккумулятора энергии помочь сгладить непостоянство отдачи мощности, характерное для систем возобновляемой энергетики. На основе водорода возможно создание синтетического топлива как прямой замены бензину или дизелю. Главная проблема состоит в том, что на сегодняшний день водород производится из природного газа путем экологически грязного и энергетически затратного процесса.

Быстро снижающаяся стоимость солнечной и ветряной энергии расширяет базу практического использования водорода. Достаточно пропустить через воду электрический ток и вуаля — мы получили водород. Лидерство в этом направлении принадлежит странам Европы, запустившим строительство необходимой инфраструктуры. Питер Файли (Peter Failey) доказывает, что такие проекты — лишь первый шаг к глобальной системе заводов, работающих на энергии солнца и ветра и производящих экологически чистый водород с помощью электролиза.
Отслеживание контактов с помощью цифровых технологий

В начале глобального распространения коронавируса многие возлагали надежды на возможность отслеживания контактов с помощью цифровых технологий. Идея состояла в следующем: смартфоны могут с помощью GPS и Bluetooth вести список тех людей, чьи пути пересекались. Если один из них получает положительный тест на COVID, он может сообщить об этом в приложении и предупредить о риске заражения остальных.

Однако цифровое отслеживание контактов не оказало сколько-нибудь значимого влияния на распространение вируса. Apple и Google оперативно добавили возможность уведомления о потенциальном риске заражения в свои устройства, но официальные лица потерпели неудачу в попытках убедить население воспользоваться этой функцией. Уроки пандемии связаны не только с подготовкой к следующей пандемии, но также касаются других сфер здравоохранения. Линдси Москато (Lindsay Moscato) разбирается, почему цифровое отслеживание контактов не смогло замедлить распространение COVID-19, и как в будущем избежать ошибок.
Сверхточное геопозиционирование

Все мы пользуемся GPS в повседневной жизни. Эта технология прочно вошла в нашу жизнь и широко используется в коммерческих целях. Между тем сегодняшние GPS обеспечивают точность от 5 до 10 метров, тогда как для новой технологии сверхточного геопозиционирования погрешность составляет несколько сантиметров или миллиметров. В связи с этим открываются новые перспективы: от предупреждений об оползнях до роботов-доставщиков и самоуправляемых автомобилей, которые смогут безопасно курсировать по улицам.

Китайская система глобального позиционирования BeiDou (Большая Медведица) предоставила такую возможность в июне 2020 года. Любой желающий может осуществлять геопозиционирование с точностью от 1,5 до 2 метров. Использование наземного модуля расширения позволяет увеличить точность позиционирования до нескольких миллиметров. В ближайшее время планируется модернизация системы GPS, эксплуатируемой с 1990-х годов: в ноябре текущего года на орбиту будут запущены 4 новых спутника GPS III, в срок до 2023 года запланировано дальнейшее увеличение орбитальной группировки. Ling Xin (Линь Син) сообщает о пользе, которую приносит возросшая точность геопозиционирования.
Удаленное оказание услуг (телесервисы)

Пандемия коронавируса заставила весь мир перейти на «удаленку». Правильно совершить этот переход было особенно важным в таких сферах, как образование и медицина. Некоторые страны особенно хорошо справились с этой задачей, не допустив снижения качества предоставляемых услуг.

Услугами онлайновой образовательной платформы Snapask на сегодняшний день пользуются 3,5 миллионов студентов из девяти стран Азии. Аудитория пользователей приложения для онлайн-обучения индийской компании Byji временами приближалась к 70 миллионам. К сожалению, студенты из многих других стран всё ещё продолжают испытывать трудности с обучением на своих онлайн-платформах.

Тем временем усилия по внедрению телемедицины в Уганде и ряде других африканских стран во время пандемии позволили охватить медицинской помощью миллионы граждан. В части земного шара, испытывающей хроническую нехватку врачей, телемедицина стала настоящим спасением. Сэнди Онг (Sandy Ong) рассказывает о выдающихся успехах в онлайн-обучении в Азии и распространении телемедицины в Африке.
Универсальный искусственный интеллект

Несмотря на громадный прогресс в области искусственного интеллекта за последние несколько лет, ИИ и роботы всё ещё беспомощны во многих ситуациях, особенно тех, что связаны с решением новых задач и поведением в незнакомой обстановке. Им не хватает человеческой способности, присущей даже детям: постигать законы окружающего мира и применять эти знания в новых ситуациях.

Одним из многообещающих подходов к улучшению навыков ИИ является расширение спектра органов чувств. Сегодня ИИ, обладающий механизмами компьютерного зрения и слуха, может ощущать те или иные вещи, но не в состоянии «сказать» об увиденном и услышанном с помощью алгоритмов естественного языка. Но что если объединить все три возможности в одной системе ИИ? Появится ли у них интеллект, похожий на человеческий? Будет ли робот, который в состоянии видеть, чувствовать, слышать и общаться, более эффективным помощником человека? Карен Хао (Karen Hao) объясняет, почему ИИ, наделенный несколькими органами чувств, будет лучше понимать окружающий мир и обладать гораздо более гибким интеллектом.

оригинал статьи