Десять самых важных технологий и открытий

1. Литий-металлические батареи

Литий-металлические аккумуляторы имеют все шансы изменить расстановку сил на автомобильном рынке. Их плотность энергии равна 1 кВт·ч на литр объема, что почти в два раза больше, чем у литий-ионных аккумуляторов. Как говорится в MIT Technology Review, благодаря этому электромобили заряжаются гораздо быстрее, и что немаловажно — заряд держится на 80% дольше, чем при использовании литий-ионных аккумуляторов. Такая продукция продается и после 800 циклов.

Американский стартап QuantumScape (среди его инвесторов — Билл Гейтс), занимающийся разработкой литий-металлических аккумуляторов, провел первые испытания в декабре 2020 года. После успешных испытаний он уже заключил сделку с Volkswagen, который в 2025 году начнет производить электромобили с этими батареями.

Скептики утверждают, что считать результаты испытаний успешными пока рано: они проводились на однослойных элементах, тогда как в реальных батареях они должны быть многослойными. При массовом производстве это может привести к неожиданным рискам.

2. Вакцины на основе матричной РНК

РНК-вакцина — одна из самых передовых разработок медицины за последние 20 лет. Сейчас по этой технологии созданы две вакцины: Pfizer и Moderna. Обе — против коронавируса.

Обычные — векторные — вакцины содержат ослабленный или неактивный возбудитель вируса. Вакцины на основе мРНК побуждают организм вырабатывать фрагмент белка, содержащегося в возбудителе COVID-19, который атакует здесь иммунную систему. В результате развивается стойкий иммунитет к вирусу, организм становится устойчивым к инфекции.

Матричные (информационные) РНК хороши тем, что их легко модифицировать под любой новый штамм вируса. Их также можно использовать для борьбы с инфекциями (например, малярией), раком, серповидно-клеточной анемией, ВИЧ и другими серьезными заболеваниями.

3. GPT-3

На сегодняшний день самая совершенная нейросеть на основе НЛП (алгоритмов распознавания текста) — GPT-3. Это нейросеть-трансформер, который научился ограничивать связные ответы в диалоге с хорошим. Объем используемых им данных и параметров в 100 раз превосходит предыдущее поколение — GPT-2.

Однако даже самые продвинутые преобразователи, обученные на огромных массивах данных, не понимают значения слов и фраз, которые они генерируют. Для их обучения необходимы огромные массивы данных и вычислительные ресурсы, которые, в свою очередь, оставляют большой углеродный след. Другая проблема — несовершенство наборов данных для обучения нейросетей: тексты в Интернете часто содержат искажения, манипуляции и откровенные фейки.

Одним из наиболее перспективных направлений развития ИИ и нейронных сетей является расширение диапазона восприятия. Теперь алгоритмы умеют распознавать изображения, лица, отпечатки пальцев, звуки и голоса. Они также способны говорить и создавать изображения и видео, имитируя наше восприятие различных органов чувств. Ученые MIT отмечают: чтобы приблизиться к человеку, ИИ не обладает эмоциональным интеллектом и чувствами. В отличие от ИИ, человек способен не только обрабатывать информацию и выдавать готовые решения, но и учитывать контекст, множество внешних и внутренних факторов, а главное — действовать в условиях неопределенности и меняющихся условий среда. Например, алгоритм AlphaGo от компании DeepMind способен обыграть чемпиона мира по шахматам, но при этом не может расширить свою стратегию за пределы доски.

Пока даже самые продвинутые алгоритмы, включая GPT-3, только на пути к этому. Сейчас перед разработчиками стоит задача создать мультимодальные системы, которые бы сочетали в себе распознавание текста и сенсорное восприятие для обработки информации и поиска решений.

Самая точная карта Земли

Вопрос, как изобразить сферическую планету на плоской карте, волновал картографов еще в XVI веке. Проекция фламандского географа Герарда Меркатора оказалась очень удобной для моряков и прижилась к веку. И хотя Северная Америка и Евразия выглядят на ней непропорционально большими, а Антарктида и Гренландия сильно искажены, до сих пор она является основной веб-картой, включая «Google Maps». Три американских профессора: Готт, Голдберг и Вандербей — составили максимально точную плоскую карту Земли, исключив искажения. Выглядит необычно, но именно поэтому соблюдены пропорции материков, как и расстояния между океанами.

Управление компьютером силой мысли

Можно ли, не касаясь клавиатуры и не произнося слов, вести поиски в интернете, проверять почту, выбирать месяцы? Ответ: да. Для людей с паличом разработана технология Stentrode, позволяющая управлять компьютером силой мысли. Система считывает сигналы, генерируемые частью мозга, отвечающей за движение. Далее они преобразуются в команды, которые может выполнить компьютер, оснащенный соответствующим программным обеспечением.

Отслеживание контактов с помощью цифровых технологий

В начале глобального распространения коронавируса многие люди возлагали надежды на возможность отслеживания контактов с помощью цифровых технологий. Идея заключалась в следующем: смартфоны смогут с помощью GPS и Bluetooth вести список людей, чьи пути пересеклись. Если у кого-то из них окажется положительный тест на COVID, он сможет сообщить об этом в приложении и предупредить остальных о риске заражения.

Однако цифровое отслеживание контактов не оказало существенного влияния на распространение вируса. Apple и Google оперативно добавили возможность оповещения о потенциальном риске заражения на свои устройства, но попытки убедить население использовать эту функцию чиновникам не увенчались успехом. Уроки пандемии связаны не только с подготовкой к следующей пандемии, но и касаются других областей здравоохранения. Линдси Москато (Lindsay Moscato) понимает, почему цифровое отслеживание контактов не смогло замедлить распространение COVID-19 и как избежать ошибок в будущем.

 Wi-Fi 6 и 5G

Новые стандарты связи и беспроводного интернета, с одной стороны, помогают работать удаленно из одной точки на высокой скорости, с другой – способствуют развитию Интернета вещей и искусственного интеллекта, делая передачу данных более безопасной.

Основные преимущества, которые дает 5G:

1. Улучшенный мобильный широкополосный доступ: высокоскоростная передача потокового видео в социальных сетях и онлайн-сервисах с минимальными задержками передачи сигнала (всего 1–2 мс);
2. Массовый интернет вещей: по данным Accenture, с помощью 5G можно будет поддерживать [до 1 миллиона устройств на квадратный километр];
3. Критически важные услуги. Новый стандарт связи обеспечивает бесперобойную работу автомночных бесполотников и удаленных устройств интенсивной терапии.

С помощью 5G многие сотрудники наконец-то смогут перейти на удаленную работу, а компании смогут быстрее принимать решения на основе потокового анализа данных. С 2021 по 2025 годы технология принесет экономическую прибыль до 2,7 триллиона долларов и до 16 миллионов долларов.

Новый стандарт Wi-Fi 6 добавит новую частоту 6 ГГц к двум существующим — 2,4 и 5 ГГц. Он преследует те же цели, что и 5G: помогает ускорить интернет-соединение (до 2 Гбит/сек для мобильных устройств), сделать его более стабильным и широкополосным — к одной точке можно подключить еще больше устройств. В этом случае сеть сама будет распределять интернет-трафик между устройствами в зависимости от их мощности.

Специалисты Cisco называют основные преимущества Wi-Fi 6 для бизнеса:

• поддержка новых сервисов и приложений — в том числе высоконагруженных — внутри локальной сети;
• более высокая скорость и уровень обслуживания уже имеющихся услуг (например, потоковое видео в 8К);
• возможность обслуживать больше клиентов в высоконагруженных средах;
• удаленные и беспроводные офисы, включая устройства Интернета вещей.

По данным опроса Deloitte, 86% менеджеров считают, что передовая беспроводная связь [преобразит их организацию в течение трех лет], а 79% говорят то же самое о своей отрасли.

По данным The Verge, первые 316 миллионов мобильных устройств с поддержкой Wi-Fi 6E появятся в 2021 году. Ожидается, что 5G и Wi-Fi 6 будут не конкурировать, а дополнять друг друга — в зависимости от задачи и типа устройства.

В России операторы потратят более 1,1 трлн руб по развитию 5G с 2021 по 2027 год. Активная реализация начнется в 2024 году, однако сроки могут быть перенесены из-за низкого спроса. А вот Wi-Fi 6 вряд ли заработает: частоты сети уже заняты фиксированной радиосвязью, и в будущем их можно будет передавать по 5G.

Предотвращение катастроф

Дроны и роботы могут спасать людей и в будущем будут делать это чаще, считают разработчики робототехники. Например, один из самых смертоносных пожаров в истории Северной Калифорнии в 2018 году можно было бы предотвратить, если бы проводились более частые проверки оборудования — все началось с падения изношенного крюка на опору электропередачи. Чтобы подобные случаи не повторялись, компания Percepto разработала программное обеспечение, которое с помощью дронов и роботов контролирует важные инфраструктурные объекты: линии электропередачи, электростанции, промышленные объекты, нефтеперерабатывающие заводы и шахты.

Данные постоянно собираются и анализируются, программное обеспечение позволяет делать это автономно и непрерывно. Разработчики уверены, что с помощью такого оборудования можно предотвратить многие экологические катастрофы.

Разумеется, в рейтинг лучших изобретений Time попали вакцины от COVID-19 и экспресс-тесты, позволяющие обнаружить коронавирус в домашних условиях, а также множество медицинских новинок, которые помогут облегчить жизнь пациентам и врачам. Ознакомиться с полным списком инноваций можно на сайте Time.

Читайте также: Самые популярные люди в мире 2023: ТОП-10 по количеству подписчиков

3D-принтер для ракет

А что, если бы ракеты можно было печатать на 3D-принтере? Такая технология уже создана и даже напечатаны первые прототипы: Terran 1 — первая в мире ракета, изготовленная с помощью 3D-печати, и Terran R — первая полностью многоцелевая ракета, изготовленная на принтере. Производственный процесс занимает 60 дней, печатаются даже двигатели, использующие в качестве топлива жидкий кислород и сжиженный природный газ. Гигантский 3D-принтер Stargate работает на основе искусственного интеллекта и автономных роботов. В начале 2022 года компания Relativity Space планирует провести первый испытательный запуск своей ракеты Terran 1.

Удаленное оказание услуг (телесервисы)

Пандемия коронавируса заставила весь мир перейти на «удаление». Правильное завершение этого перехода было особенно важно в таких сферах, как образование и медицина. Некоторые страны особенно хорошо справились с этой задачей, не допустив снижения качества предоставляемых услуг.

Услугами образовательной онлайн-платформы Snapask на данный момент пользуются 3,5 миллиона студентов из девяти стран Азии. Аудиория пользовательно приложение для онлайн-обучения индийской компании Byji время приходила в 70 млинном. К сожалению, студенты из многих других стран по-прежнему продолжают испытывать трудности с обучением на своих онлайн-платформах.

Между тем усилия по внедрению телемедицины в Уганде и ряде других африканских стран во время пандемии позволили охватить медицинской помощью миллионы граждан. В части мира, испытывающей хроническую нехватку врачей, телемедицина стала настоящим спасением. Сэнди Онг рассказывает о выдающихся успехах онлайн-образования в Азии и распространении телемедицины в Африке.

Виртуальная и дополненная реальность

По данным Statista, рынок AR и VR в 2020 году оценивался в $18,8 млрд. Это в три раза больше, чем в 2016 году. Аналитики PwC прогнозировали в 2019 году, что число сотрудников, использующих VR и AR в своей работе, вырастет до 500 000 до 23 миллионов к 2030 году.

Сегодня эти технологии используются в здравоохранении — для обучения хирургов или проведения операций с диагностическими данными в виде голограмм и онлайн-консультаций врачей. В начале февраля 2021 года Microsoft провела онлайн-трансляцию 12 операций, выполненных в MR — смешанной реальности. Хирурги из 13 стран смогли подключиться онлайн, увидеть все диагностические данные в виде голограмм и проконсультироваться друг с другом.

В ритейле AR позволяет примерять товары, расставлять мебель в интерьере перед покупкой, а также получать персональные предложения. Например, производитель игрушек Mattel (куклы Барби и другие) [использует] дополнительную реальность для игрушечных машин Hot Wheels. Покупатели могут направить свой смартфон на конкретную модель и играть с ним на любой поверхности:

В ИКЕА с помощью VR-гарнитуры вы можете представить, как будет выглядеть ваша кухня с выбранной мебелью.

В образовании дополненная реальность и виртуальная реальность помогают глубже погрузиться в процесс и детально смоделировать среду, которую они изучают на уроке. Технология также используется в корпоративном обучении. Tyson Foods — международная корпорация по производству продуктов питания — использует VR для обучения сотрудников технической безопасности производства. В результате производственного травматизма его стало [на 20% меньше].

Архитекторы и дизайнеры представляют проекты в масштабе 1:1, используя виртуальную и дополненную реальность вместо обычных 3D-рендерингов:

ThyssenKrupp Elevator, поставщик транспортных систем, эскалаторов и лифтов, запустил зал виртуальной реальности в Азии и на Ближнем Востоке с демонстрацией решений городского транспорта.

В автомобильной промышленности VR позволяет инженерам экспериментировать с проектированием и созданием новых моделей на стадии разработки концепции. Такой подход используется, например, в Hyundai:

Но основная сфера, где виртуальная и дополненная реальность особенно востребованы, — это игры и развлечения. Помимо VR-игр и симуляторов, в разных странах работают целые парки развлечений с использованием виртуальной реальности: например, Europa-Park в Германии или VR Star в Китае.

Рынок устройств с распознаванием жестов — перчаток для VR и AR будет расти быстрее всего в ближайшие семь лет: по данным Grand View Research, с 2021 по 2028 год ежегодный рост рынка составит в среднем 18%.

3D-печать

В период пандемии COVID-19 аддитивные технологии стали выгодной альтернативой традиционному производству, требующему огромных инвестиций и ресурсов. Еще одно весомое преимущество — существенно меньше отходов.

По данным Grand View Research, объем мирового рынка 3D-печати в 2019 году оценивался в $11,58 млрд, а с 2020 по 2027 год его среднегодовой рост составит более 14%. К 2027 году в мире будет 8 миллионов 3D-принтеров — почти в шесть раз больше, чем в 2018 году. 77% из них приходится на промышленные принтеры. С помощью 3D-печати уже создают одежду и обувь, предметы интерьера, механические детали и даже протезы. Многие детали для двигателей «Резерфорд», установленных на ракете «Электрон», распечатаны на 3D-принтерах.

В медицине и здравоохранении 3D-принтеры печатают кабели и другие детали медицинского оборудования. Еще один удивительный эксперимент — 3D-печать фрагментов человеческих костей прямо в организме, а не поврежденных или потерянных. Для этого используются специальные биосовместимые чернила.

В архитектуре используются аддитивные технологии: целые каркасные дома строятся из печатных деталей, что делает их значительно дешевле обычных аналогов. Как пишет The Guardian, в калифорнийской долине Коачелла таким образом застроили целый микрорайон. Компания-застройщик Mighty Buildings утверждает, что это позволило сэкономить 95% рабочего времени строителей.

«Зеленый» водород

«Зеленый» водород сегодня является частью глобальной глобальной стратегии по сокращению выбросов углекислого газа и переходу на возобновляемые источники энергии. Вместе с электромобилями водородные двигатели призваны стать основной альтернативой транспорту на дизельном топливе.

«Зеленый» водород получают экологически чистым способом без использования атомной энергии и природного газа. Самый безвредный метод — электролиз, когда через воду пропускают электрический ток. Это позволит избавиться от 830 миллионов тонн вредных выбросов углекислого газа в год — последствий неэкологичного производства водорода.

Сейчас, когда стоимость солнечной и ветровой энергетики стремительно падает, есть шанс на массовое внедрение даже водородной энергетики. В связи с этим в Европе начали создавать необходимую инфраструктуру и производство на основе электролиза.

МЭА (Международное энергетическое автомобильное предприятие) отмечает рекордный рост использования электролиза для производства зеленого водорода. Прогнозируется, что к 2030 году цена на водородное топливо упадет как минимум на 30%, что сделает его таким же доступным, как и другие виды топлива.

Еще до COVID-19 продажи автомобилей с водородным двигателем ускорялись, но сейчас многие производства замедлились или вообще остановились. После пандемии именно водородные технологии могут помочь восстановить экономику.

По данным Allied Market Research, к 2026 году рынок автомобилей на водородных топливных элементах достигнет 42 миллиардов долларов при среднегодовых темпах роста 66,9%. Его подогревают растущие экологические проблемы и международные инициативы по их решению, а также — потенциал технологий наряду с электромобилями.

Автомобили на ходройном двигателе уже выпускают Toyota, Honda, Hyundai, Audi, BMW, Ford, Nissan, Daimler. В Калифорнии построят 100 водородных заправок, а к 2025 году планируют довести количество автомобилей с нулевым уровнем выбросов до 1,5 миллиона.

Airbus заявил о планах ускорить разработку коммерческих реактивных самолетов с водородным двигателем и полностью отказаться от использования гибридных двигателей. Это означает, что к 2035 году появятся первые самолеты с нулевым уровнем выбросов.

Вычисления как сервис

Модель «расчет как услуга» (CaaS — Calculation As A Service) или периферийные вычисления — мировой тренд, наряду с программированием как услуга (SaaS — Software As A Service), инфраструктурой как услуга (IaaS — Infrastructure As A Service) и платформа как услуга (PaaS — Platform As A Service). Типичный пример такой модели — онлайн-игры или онлайн-кинотеатры. Вы платите за подписку, но сам контент не сохраняется у вас, а запускается онлайн на сервере поставщика услуг.

Компании приобретают доступ к облачным сервисам, чтобы сэкономить на ИТ-инфраструктуре и поддержке, а также не перегружать локальную сеть. Это позволяет быстро развернуть и протестировать новый онлайн-сервис или программное обеспечение, разместить виртуальную АТС и объемные базы данных. Пандемия заставила многих изменить свою бизнес-модель и перераспределить ИТ-ресурсы в сторону облачных сервисов.

По данным Grand View Research, в 2019 году рынок периферийных компьютеров оценивался в $3,5 млрд. К 2027 году он вырастет до 43,4 миллиарда долларов. Этому поможет, в том числе, широкое распространение 5G и снижение задержки сигнала до 1 мс. Согласно опросу Analysys Mason, ведущие компании планируют потратить до 30% своего ИТ-бюджета на периферийные облачные вычисления в ближайшие несколько лет. Gartner прогнозирует, что к 2025 году 75% корпоративных данных будут обрабатываться таким образом. Это в 7,5 раз больше, чем в 2018 году.

IDC прогнозирует, что к 2024 году 25% компаний сделают свой бизнес более гибким и устойчивым за счет интеграции периферийных данных с облачными приложениями. Машинное обучение и искусственный интеллект. Они помогают распределять и оптимизировать мощность, обеспечивая стабильную скорость обработки данных.