Искусственный интеллект в облаке, умные города, анонимный интернет и другие технологические тренды уже в скором времени станут реальностью. В ежегодном отчете MIT Technology Review 2018 назвали 10 прорывных трендов, которые изменят нашу жизнь.
1. 3D-печать из металла
Хотя 3D-печать из металла существует уже много десятилетий, она до сих пор популярна лишь среди любителей и дизайнеров, производящих одноразовые прототипы. Раньше печать объектов с помощью металла была дорогостоящей и мучительно медленной.
Прорыв состоит в том, что теперь принтеры могут быстро и дешево изготавливать металлические предметы. Если данная технология станет популярной, то она сможет изменить способ массового производства многих продуктов. В краткосрочной перспективе изготовителям не нужно будет поддерживать большие запасы, они смогут просто распечатать объект, например, запасную часть для стареющего автомобиля.
Технология 3D-печати может создавать более прочные детали со сложными формами, которые невозможны при использовании обычных методов. В 2017 году исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора заявили, что разработали новый метод трехмерной печати для изготовления деталей из нержавеющей стали, которые в два раза прочнее, чем традиционно изготовленные.
Бостонский стартап Desktop Metal начал поставлять свои первые 3D-принтеры в декабре 2017 года. Он планирует начать продажу более крупных машин, предназначенных для производства, которые в 100 раз быстрее, чем старые методы металлографической печати.
2. Искусственные эмбрионы
Исследователи-эмбриологи Кембриджского университета в Великобритании вырастили реалистичные мышиные эмбрионы, используя только стволовые клетки. Без использования яицеклеток и сперматозоидов исследователи сделали эмбриоподобные структуры, обеспечивая совершенно новый путь к созданию жизни.
Ученые разместили клетки в трехмерном каркасе и наблюдали, как те начали самостоятельно организовываться в хорошо различимую форму мышиного эмбриона возрастом в несколько дней.
«Мы знали, что стволовые клетки обладают мощным потенциалом, но не представляли, что они могут самостоятельно организовываться в такие структуры», - рассказала профессор биологии стволовых клеток и молекулярной биологии Магдалена Зерница-Гёц.
Зерница-Гетц отмечает, что «синтетические» эмбрионы, вероятно, не смогли бы превратиться в мышей. Тем не менее, это намек на то, что в ближайшем будущем могут появиться подобные млекопитающие, выращенные из стволовых клеток.
Следующим шагом, по её словам, является создание искусственного эмбриона из человеческих стволовых клеток в Университете Мичигана и Университете Рокфеллера. Искусственные эмбрионы облегчат исследователям изучение таинственных начал человеческой жизни. Однако искусственные эмбрионы ставят ряд этических вопросов. Что, если они окажутся неотличимыми от настоящих эмбрионов? Как долго их можно выращивать в лаборатории, прежде чем они почувствуют боль? Биохимики полагают, что нужно решать эти вопросы до того, как наука начнет идти дальше.
3. Умный город
Компания Alphab's Sidewalk Labs, базирующаяся в Нью-Йорке, сотрудничает с правительством Канады в создании высокотехнологичного умного города в Торонто.
Новый проект Quayside - это первое место, где можно успешно совместить ультрасовременный городской дизайн с использованием современных цифровых технологий. Одна из целей проекта состоит в том, чтобы принимать решения об изменении городского дизайна, политики и технологиях на информации из обширной сети датчиков, которые собирают данные обо всем: от качества воздуха до деятельности людей.
Все транспортные средства в городе должны быть самоуправляющимися и автономными. Роботы будут бродить по метро, выполняя грязные дела, например, доставляя почту.
Alphab’s Sidewalk Labs намерена пристально наблюдать за общественной жизню, и это, конечно же, вызывает вопросы неприкосновенности и сохранности личных данных. Однако компания считает, что совместная работа местного правительства и сообщества позволит избавиться от этих угроз.
4. Искусственный интеллект для каждого
Искусственный интеллект до сих пор был игрушкой крупных технологических компаний, таких как Amazon, Baidu, Google и Microsoft, а также нескольких стартапов. Для большинства компаний ИИ был слишком дорог и слишком сложен для полной реализации. Теперь крупные компании планируют размещать свои разработки в облачных сервисах, чтобы ими могли воспользоваться другие. Как облачный сервис, он может быть широко доступен многим другим, давая экономике стимул.
Средства машинного обучения, базированные на облаке, приносят ИИ в гораздо более широкую аудиторию. На текущий момент Amazon доминирует над облачным ИИ с дочерней компанией AWS. У Google есть сервис TensorFlow - библиотека ИИ с открытым исходным кодом, которая может быть использована для создания другого программного обеспечения, занимающимся машинным обучением. Недавно Google анонсировала Cloud AutoML - набор предварительно подготовленных систем, которые могли бы сделать ИИ более простым в использовании.
Пока неясно какая из этих компаний станет лидером в предоставлении облачных сервисов ИИ. В настоящее время ИИ используется в основном в технологической отрасли. Но многие другие предприятия и отрасли изо всех сил пытаются воспользоваться достижениями в области искусственного интеллекта. Медицина, производство и энергетика, также могут быть значительно преобразованы благодаря ИИ.
5. Дуэль нейронных сетей
Искусственный интеллект очень хорошо разбирается в предметах: покажите ему миллион фотографий, и он может сказать вам с необычной точностью, какие изображают пешеход, пересекающий улицу. Но ИИ безнадежен в самостоятельном создании изображений пешеходов. Если бы он мог это сделать, то создавал бы пучки реалистичных, но синтетических картин, изображающих пешеходов в разных условиях. Например, автомобили с автопилотом могли бы использовать эту информацию для обучения, даже не выезжая на дорогу.
Проблема в том, что создание чего-то совершенно нового требует воображения, но пока ИИ этого лишен. Исследователь Ян Гудфеллоу изобрел метод, известный как «генеративно-состязательная сеть» или GAN. В данном подходе две нейросети состязаются между собой, как в цифровой игре «кошки-мышки».
Обе сети обучаются одному набору данных. Одна из них «генератор», создающий вариации изображений, которые уже видела, например, изображение пешехода с третьей рукой. Вторая из них «дискриминатор» - она определяет, является ли пример, который она видит, похожим на изображения, которым её обучили, или это изображение подделка, произведенная генератором. Дискриминатор отвечает на вопрос: «Может ли трехрукий человек быть реальным?».
Со временем генератор может создавать реалистичные изображения, которые дискриминатор не сможет распознать как подделки. Получается, что генератор сначала научили распознавать, а затем создавать реалистичные образы пешеходов.
Эта технология стала одним из самых перспективных достижений в области ИИ за последнее десятилетие.
6. Наушники «Вавилонская рыбка»
В культовом научно-фантастическом романе «Автостопом по галактике» можно было вставить желтую рыбку «Babel» в ухо, чтобы получить перевод речи в одно мгновение. В реальном мире Google придумала наушники Pixel Buds стоимостью $159. Они работают совместно со смартфоном Pixel и приложением Google Translate для получения практически мгновенного перевода.
Один человек надевает наушники, а другой использует смартфон. Владелец наушника говорит на своем языке, а приложение переводит разговор и воспроизводит на смартфоне. Второй человек отвечает на смартфоне, а затем ответ транслируется и воспроизводится через наушники.
Пока наушники Pixel Buds выглядят странно и могут быть неудобными, но это лишь аппаратная проблема, которую решат в скором времени.
7. Природный газ с нулевыми выбросами
Около 32 процентов электроэнергии США производится с использованием природного газа, на долю которого приходится около 30 процентов выбросов углекислого газа. И хотя природный газ чище, чем уголь, он по-прежнему является огромным источником выбросов в атмосферу.
Экспериментальная электростанция недалеко от Хьюстона тестирует новую технологию, которая могла бы сделать чистую энергию из природного газа реальностью. Компания с 50-мегаваттным проектом Net Power полагает, что она может генерировать электроэнергию так же дешево, как и стандартные установки природного газа, и, помимо того, в этом процессе улавливать весь выброс диоксида углерода.
Электростанция эффективно и дешево захватывает углерод, выделяемый при сжигании природного газа, избегая выбросов парниковых газов. Весь диоксид углерода, который получится в результате сжигания газа, будут продавать другим компаниям.
Технология Net Power не решит все проблемы с природным газом, особенно на стороне добычи. Но пока человечество использует природный газ, оно может сделать его использование как можно чище.
8. Анонимность в интернете
Новый криптографический протокол под названием «доказательство нулевого знания» позволит подтвердить что-либо в интернете, не раскрывая информацию о личности. Например, инструмент позволит вам доказать, что вы старше 18 лет, не раскрывая свою дату рождения, или доказать, что у вас достаточно денег в банке для финансовой операции.
«Доказательство нулевого знания» приобрело популярность благодаря криптовалюте Zcash. Разработчики Zcash использовали метод, называемый zk-SNARK, чтобы предоставить возможность пользователям совершать анонимные транзакции.
Полная анонимность невозможна в Bitcoin и большинстве других публичных блокчейн, в которых транзакции видны всем. Теоретически эти транзакции анонимны, но их можно комбинировать с другими данными для отслеживания и даже идентификации пользователей. Создатель Ethereum Виталик Бутерин описал zk-SNARK как «совершенно революционную технологию».
Банки могут использовать zk-SNARK в платежных системах, не раскрывая личность своих клиентов. В прошлом году JPMorgan Chase добавила zk-SNARKs в свою собственную платежную систему на основе блокчейн.
9. Генетические предсказания
Когда-нибудь при рождении дети будут получать карточки ДНК-отчетов. В этих отчетах будут даны прогнозы относительно их шансов на сердечный приступ или рак.
Наука делает это возможным благодаря масштабным генетическим исследованиям. В некоторых из них участвовало более миллиона людей. Используя данные крупных генетических исследований, ученые создают то, что они называют «полигенными оценками риска».
Хотя новые тесты ДНК оценивают вероятности, а не ставят диагнозы, но они могут значительно помочь медицине. Прогнозы на основе ДНК могут стать следующим большим успехом в области общественного здравоохранения, но они могут повысить риск генетической дискриминации.
10. Квантовые компьютеры
Перспектива появления мощных новых квантовых компьютеров пока является сложной головомкой. Квантовые компьютеры будут способны к масштабным вычислениям, но человечество до конца еще не поняло, что оно сможет делать с этими силами.
Вероятная и заманчивая возможность: точное проектирование молекул. Химики мечтают о генерации новых белков для гораздо более эффективных лекарств, новых электролитов для лучших батарей, соединений, которые смогут превратить солнечный свет в жидкое топливо.
У нас нет таких изобретений, потому что сейчас молекулы невозможно смоделировать на классическом компьютере. Попробуйте имитировать поведение электронов даже в относительно простой молекуле, и вы столкнетесь с сложностями, выходящими далеко за пределы возможностей современных компьютеров. Только недавно ученые из IBM использовали квантовый компьютер с семью кубитами для моделирования небольшой молекулы из трех атомов.
