Видання MIT Technology Review представило щорічний список 10 головних технологічних досягнень.
Це список технологічних звершень, які будуть мати реальне значення у рішенні важливих проблем. Як ми вибрали їх? Виключили одноразові новини та новинки мобільної техніки. Замість них ми знайшли ті технології, які дійсно змінять наше життя та роботу.
Інтернет, який неможливо зламати
Квантовий інтернет зламати неможливо. Таку мережу вже будує команда вчених на чолі зі Стефані Венер з Делфтського технологічного університету. Мережа з’єднає чотири нідерландських міста виключно за допомогою квантових технологій.
Аналогічна магістраль довжиною 2000 кілометрів вже з’єднує Пекін та Шанхай, однак, на відміну від нідерландської, в ній частково використані класичні компоненти, які іноді руйнують квантовий зв’язок. Це дає ризик злому.
Делфтська мережа заснована на квантовій поведінці атомних частинок, так званій заплутаністю. Заплутані фотони, просто кажучи, не можна зламати, не порушивши їхній зміст. Правда, заплутані частки складно створювати і ще складніше передавати їх на великі відстані. Команда Венер продемонструвала результат на півторакілометровій відстані. Вчені впевнені, що вони зможуть встановити квантовий зв’язок між Делфтом та Гаагою до кінця 2020 року. Для забезпечення безперервного з’єднання на великих відстанях потрібні квантові повторювачі, що розширюють мережу.
За прогнозами нідерландських вчених, глобальна квантова мережа буде створена до кінця десятиліття.
Надперсоналізована медицина
Сумний приклад: є діти з настільки рідкісними смертельними захворюваннями, що їх просто ніхто не лікує. Скоро такі ситуації підуть в минуле завдяки новітнім лікам, які можна адаптувати до генів людини. Вкрай рідкісні захворювання, пов’язані з помилками в ДНК, перестануть бути смертельними.
Одна з таких пацієнток, Міла Маковец, маленька дівчинка, яка страждає від страшної хвороби, пов’язаної з генетичною мутацією, вже отримала спеціальний препарат міласен. Він виготовлений тільки для неї. Ліки не вилікували Мілу остаточно, але стабілізували її стан.
Електронні гроші
У червні минулого року Facebook представив «глобальну цифрову валюту» під назвою Libra. Щось пішло не так, і Libra може не стартувати взагалі або, принаймні, не в тому вигляді, як було заплановано. Але ідея дала свій результат: всього через кілька днів після анонса Libra Народний банк Китаю вирішив прискорити розробку власної цифрової валюти. Так Китай стане першою великою економікою, яка випустить цифрову версію грошей на заміну фізичним банкнотам.
Мабуть, Китай бачить загрозу в Libra в тому, що цифрова валюта збільшить і так непропорційний вплив США на світову фінансову систему. Є підозри, що Китай має намір просувати цифровий юань на міжнародному рівні.
У жовтні генеральний директор Facebook Марк Цукерберг пообіцяв Конгресу США, що Libra «розширить фінансове лідерство Америки, а також наші демократичні цінності і контроль в усьому світі».
Ліки проти старіння
Стартували випробування на людях нового класу противікових препаратів. Поки що ці ліки не дозволять нам жити довше, їхня мета — уповільнення або повернення назад процесу старіння.
Такі препарати називаються сенолітиками. Вони видаляють певні «старіючі» клітини, які накопичуються з віком та пригнічують механізми клітинного відновлення, створюючи токсичну середу для сусідніх клітин.
У червні заснована в Сан-Франциско Unity Biotechnology повідомила про перші результати у пацієнтів з остеоартритом колінного суглоба від легкого до важкого ступеня. Результати більшого клінічного випробування очікуються у другій половині 2020 року. Компанія також розробляє аналогічні препарати для лікування вікових захворювань очей та легенів.
Компанія під назвою «Алкахест» вводить пацієнтам компоненти, виявлені у крові молодих людей, і заявляє, що сподівається зупинити когнітивну та функціональну деградацію у пацієнтів, які страждають на хворобу Альцгеймера легкого та середнього ступеня тяжкості. Компанія також тестує на людях ліки від хвороби Паркінсона та деменції.
У грудні дослідники з медичного коледжу Університету Дрексел спробували з’ясувати, чи може крем, до складу якого імуносуперсивний препарат рапаміцин, уповільнювати старіння шкіри людини.
Штучний інтелект для відкриття молекул
Молекул, які можна використовувати в якості рятують життя ліків, дуже багато: дослідники оцінюють їх кількість в 1060. Це більше, ніж атомів у всій Сонячній системі. І це дає практично необмежені хімічні можливості.
За допомогою інструментів машинного навчання можна досліджувати великі бази даних існуючих молекул та їхні властивості, використовуючи цю інформацію для створення нових можливостей. Такий метод дозволить зробити пошук нових кандидатів у ліки швидшим та дешевшим.
У вересні команда дослідників з гонконгської компанії Insilico Medicine і Університету Торонто наблизилася до створення ефективних ліків шляхом синтезу декількох молекул, знайдених за допомогою ІІ. Так вчені визначили близько 30 000 нових молекул з бажаними властивостями. З них вибрали шість, щоб синтезувати і перевірити. В результаті одна молекула з 30 000 дійшла до тестів на тварин.
Сузір’я супутників
Можливість будівництва невеликих супутників та їх дешевого запуску на орбіту привела до можливості збирати з них цілі «сузір’я». Наприклад, для роздачі інтернету, як проект SpaceX Starlink. Тільки одна компанія Starlink планує відправити на орбіту у 4,5 раз більше супутників, ніж було запущено з першого запуску супутника у світі.
В епоху шатлів запуск супутника у космос коштував близько 54 700 доларів за кілограм ваги. Тобто запуск невеликого супутника зв’язку вагою чотири тонни коштував близько 200 мільйонів доларів. Сучасний супутник SpaceX Starlink важить 227 кілограмів. Більш дешеве виробництво і типова архітектура значно знизили вартість запуску. Вивести супутник на орбіту за допомогою SpaceX Falcon 9 коштує близько сьогодні коштує близько 2730 доларів за кілограм.
Перші 120 супутників Starlink були запущені минулого року, і компанія планувала запускати партії по 60 раз на два тижні, починаючи з січня 2020 року. OneWeb запустить понад 30 супутників в кінці цього року. Це дозволить роздавати інтернет всім на Землі.
Втім, деякі дослідники незадоволені тим, що сотні супутників порушать астрономічні та метеорологічні спостереження. Ще одна загроза — виникнення мільйонів осколків космічного сміття після зіткнення супутників між собою. Це дуже ускладнить майбутні дослідження космосу і саму роботу супутників на орбіті.
Квантова перевага
І ще про кванти. Квантові комп’ютери зберігають та обробляють дані абсолютно інакше, ніж ті, до яких ми всі звикли. Теоретично квантові комп’ютери можуть вирішувати такі проблеми, на вирішення яких у найпотужнішого класичного суперкомп’ютера підуть тисячоліття. Наприклад, це злом сучасних криптографічних кодів або моделювання точної поведінки молекул для пошуку нових ліків.
Квантові комп’ютери працюють вже кілька років, але випереджають класичні вони лише за певних умов. У жовтні 2019 року компанія Google анонсувала першу демонстрацію «квантової переваги». Комп’ютер з 53 кубітами, основною одиницею квантових обчислень, виконав обчислення трохи більше ніж за три хвилини. За розрахунками Google, у найбільшого у світі суперкомп’ютера IBM на нього пішло б в 1,5 мільярда разів більше часу, тобто 10 000 років. Компанія IBM оскаржила претензію Google, заявивши, що прискорення в кращому випадку буде у тисячі разів.
І що далі? Машини, які можуть зламати сьогоднішню криптографію, вимагатимуть мільйонів кубітів; ймовірно, будуть потрібні десятиліття, щоб досягти цього показника. Але комп’ютер для пошуку нових молекул для ліків побудують раніше.
Крихітний штучний інтелект
У штучного інтелекту є проблема: в прагненні створити більш потужні алгоритми дослідники використовують всі великі обсяги даних та обчислювальну потужність, а також покладаються на централізовані хмарні сервіси. Це не тільки генерує значні викиди вуглекислого газу, але також обмежує швидкість і конфіденційність додатків штучного інтелекту.
Зараз технологічні гіганти та академічні дослідники працюють над новими алгоритмами для того, щоб зменшити існуючі моделі deep learning без втрати якості. Нове покоління спеціалізованих ШІ-чіпів обіцяє збільшити обчислювальну потужність в більш обмежених фізичних розмірах, а також навчати та запускати ШІ при набагато менших витратах енергії.
Ці досягнення лише починають ставати доступними для споживачів. У травні минулого року Google оголосив, що Google Assistant тепер може запускатися на смартфонах користувачів без відправлення запитів на віддалений сервер. Починаючи з iOS 13, Apple використовує можливості розпізнавання мови Siri і свою клавіатуру QuickType локально на iPhone. IBM та Amazon тепер також пропонують платформи для розробки і розгортання мініатюрного ШІ.
Зменшення ШІ дає багато переваг. Існуючі сервіси, такі як голосові помічники, автозаміна та цифрові камери, ставатимуть кращими і швидшими без необхідності пінгувати хмару кожен раз, коли їм знадобиться доступ до моделі глибокого навчання. З’являться нові програми: медичний аналіз фото на смартфонах, автомобілі з автоматичним управлінням і більш швидким часом реакції. Дані стануть безпечнішими, адже їм не потрібно буде так часто виходити за межі одного пристрою. Але при цьому більше можливостей отримають і шахраї, наприклад, автори deep fake відео.
Диференціальна конфіденційність
У 2020 році перед урядом США стоїть велике завдання: зібрати дані про 330 мільйонів жителів країни, зберігши при цьому їх приватність. Дані публікуються у статистичних таблицях, які політики і вчені аналізують при написанні законодавства або проведенні досліджень. Згідно із законом Бюро перепису населення має стежити за тим, щоб з цих даних не можна було почерпнути ніяку особисту інформацію.
Але існують лазівки, що дозволяють «анонімізувати» окремих людей, особливо якщо дані перепису об’єднуються з іншим загальнодоступною статистикою. Так, Бюро переписів вносить неточність або «шум» в дані. Деякі люди можуть стати молодшими, інші — старшими, білі стануть чорними, але при цьому загальні показники кожної вікової або етнічної групи будуть однаковими. Чим більше шуму ви впорскуєте, тим важчою стає деанонімізація.
Диференціальна конфіденційність — це математичний метод, що враховує, наскільки збільшується конфіденційність при додаванні шуму. Цей метод вже використовується Apple і Facebook для збору сукупних даних без ідентифікації конкретних користувачів.
Але перебір з шумом може зробити дані марними. Одне з досліджень показало, що після впровадження шуму перепис 2010 року показав сім’ї, в яких перебувало близько 90 осіб.
Якщо диференціальна конфіденційність добре себе зарекомендує, її візьмуть в оборот Великобританія і Канада.
Вивчення змін клімату
В останні кілька років вчені провели безліч досліджень про те, наскільки конкретні погодні події пов’язані зі зміною клімату, хоча раніше до цього зв’язку ставлення було скептичне. Сучасні, більш досконалі інструменти та методи зробили такі дослідження більш надійними та переконливими.
Представники команди World Weather Attribution провели аналіз двох сценаріїв — нашого світу, і світу, в якому зміна клімату не відбулося. І в нашому, реальному світі, ймовірність сильного шторму виявилася у 2,6 рази вище, а сам шторм — інтенсивнішим на 28%.
Такі аналізи стали можливими завдяки поєднанню досягнень. З одного боку, зростання кількості даних із супутників допомагає нам краще зрозуміти механізми погоди. Крім того, збільшення обчислювальної потужності дає вченим можливість створювати симуляції з більш високою роздільною здатністю і проводити набагато більше віртуальних експериментів. Все це дозволило вченим з великою статистичною упевненістю підтвердити твердження, що глобальне потепління часто сприяє більш небезпечним погодним явищам.
Аналізуючи ролі інших чинників у зміні клімату, ми зможемо зрозуміти, до яких катастроф потрібно готуватися, наскільки сильними стануть повені і посухи, і коли глобальне потепління стане сильніше. Так ми зможемо зрозуміти, як підготувати міста та інфраструктуру до життя у світі з іншим кліматом.
Ілюстрація: Syd Mead, NASA, Raconteur, SpaceX, okskaz—Getty Images/iStockphoto
