Оригинал: 10 Breakthrough Technologies 2021
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.
Обсудить