За пределами ИИ: 10 технологий, которые изменят мир
Искусственный интеллект (ИИ) стремительно превратился из теоретической концепции в силу, которая меняет промышленность, экономику и повседневную жизнь. Однако пока всё внимание приковано к ИИ, в мире развивается множество других перспективных технологий. Каждая из них способна вызвать не менее глубокие изменения. В этом материале мы расскажем о десяти таких инновациях, их принципах работы, сферах применения и этических вопросах, которые они поднимают.
Редактирование генома (CRISPR)
Технология CRISPR — это инструмент, который позволяет учёным точно изменять определённые участки ДНК в любом организме. Самая известная его версия, CRISPR-Cas9, использует специальный фермент Cas9 и направляющую молекулу РНК. Эта молекула ведёт фермент к нужному участку ДНК, где он разрезает её. Такой точный разрез позволяет вносить небольшие изменения, вставлять новые гены или отключать существующие.
Почему это важно
Технология CRISPR обладает потенциалом для лечения и полного устранения тысяч генетических заболеваний, таких как серповидноклеточная анемия, рак и нейродегенеративные расстройства. В сельском хозяйстве с помощью CRISPR можно увеличить урожайность, улучшить питательную ценность продуктов и адаптировать растения и животных к изменению климата, например, сделав их устойчивыми к засухе или вредителям.
CRISPR уже использовали в клинических испытаниях для лечения пациентов с редкими заболеваниями крови. У одного пациента с серповидноклеточной анемией после лечения значительно уменьшилось количество дефектного гемоглобина, и у него больше не было приступов закупорки сосудов. В марте 2020 года учёные впервые применили CRISPR для редактирования гена прямо в теле пациента, чтобы вылечить слепоту, вызванную редким генетическим заболеванием.
Квантовые компьютеры
Квантовые вычисления строятся на уникальных принципах квантовой механики, благодаря чему могут использоваться для решения задач, непосильных даже для самых мощных традиционных компьютеров. В отличие от классических компьютеров, которые работают с битами (0 или 1), квантовые компьютеры используют кубиты. Кубиты могут находиться в состоянии суперпозиции, то есть быть одновременно и 0, и 1.
Почему это важно
Квантовые компьютеры способны решать сложнейшие задачи за минуты или часы, тогда как у классических суперкомпьютеров на это ушли бы тысячи лет. Они могут ускорить разработку новых лекарств и материалов, помочь в создании улучшенных батарей и более эффективных катализаторов для борьбы с выбросами. Также они могут взламывать современные системы шифрования, что создаёт угрозу для кибербезопасности, но одновременно предлагают и новые методы защиты, например, квантовое распределение ключей.
Квантовый компьютер Quantum System One от IBM с 20 сверхпроводящими кубитами
Квантовые вычисления помогут оптимизировать сложные логистические задачи, например, маршруты доставки, что потенциально снизит затраты и выбросы по всему миру. Технология также сыграет важную роль в симуляциях для тестирования беспилотных автомобилей, проверяя миллионы сценариев, связанных с погодой, дорожным движением и рельефом местности.
Угроза квантовых компьютеров
Самая серьёзная угроза — это способность квантовых компьютеров взламывать современные системы шифрования, что ставит под угрозу конфиденциальность личных, корпоративных и государственных данных. Неравный доступ к этой технологии может усугубить существующее неравенство, а её беспрецедентная вычислительная мощность вызывает опасения по поводу потенциального военного применения.
Почему квантовые компьютеры могут сделать бесполезными пароли и шифрование
Термоядерный синтез
Термоядерный синтез — это процесс, при котором два лёгких атомных ядра сливаются в одно более тяжёлое, высвобождая огромное количество энергии. Именно он лежит в основе свечения большинства звёзд во Вселенной. На Земле для этого обычно используют изотопы водорода — дейтерий и тритий, которые нагревают до экстремальных температур для образования плазмы.
Почему это важно
Термоядерный синтез обещает стать практически неисчерпаемым источником чистой энергии. Он производит очень мало радиоактивных отходов, которые имеют короткий срок жизни, и при этом выделяет в четыре миллиона раз больше энергии, чем ископаемое топливо при сжигании того же количества материала. Реакторы синтеза по своей природе безопасны: любое нарушение в работе приводит к охлаждению плазмы и остановке реакции за секунды.
Недавние исследования уже показали принципиальную реализуемость термоядерных реакторов: в лаборатории исследователям удалось добиться того, что выход энергии от реакции синтеза превысил энергию, затраченную на её запуск. Это ключевой шаг на пути к коммерческому использованию технологии. Многие страны, включая Россию, США и Китай, активно участвуют в исследованиях в этой области. Китай, например, планирует в 2050 году внедрить термоядерный реактор в энергосистему страны и генерировать при помощи него электроэнергию.
Нейроинтерфейсы
Интерфейсы «мозг-компьютер» (ИМК) — это устройства, напрямую связывающие мозг с внешним устройством, например, компьютером или роботизированной конечностью. Они позволяют управлять устройствами силой мысли на расстоянии.
Почему это важно
ИМК могут восстановить двигательные функции у людей с параличом, позволить управлять протезами и обеспечить общение для пациентов с синдромом «запертого человека». Помимо медицины, технология может улучшить когнитивные способности, такие как внимание и память, и революционизировать взаимодействие человека с техникой, позволяя управлять играми или устройствами умного дома с помощью мыслей.
Компания Neuralink уже имплантировала своё устройство пациентам с параличом всех четырёх конечностей, чтобы они могли управлять внешними устройствами силой мысли. Пользователи смогли работать с соцсетями, электронной почтой и управлять умным домом без физических движений.
Как работает Neuralink Илона Маска и можно ли при помощи нейроинтерфейса «закачать» знания?
3D-печать органов
3D-биопечать — это технология на стыке инженерии и медицины, которая позволяет послойно печатать биологические ткани и органы. Для этого используются живые клетки, биосовместимые материалы (так называемые биочернила) и специальные белки — факторы роста.
Почему это важно
Эта технология может решить проблему хронической нехватки донорских органов и значительно снизить риск отторжения, так как органы можно создавать из собственных клеток пациента. Это устранит долгое ожидание трансплантации. Биопечать также предлагает альтернативу тестированию лекарств на животных, позволяя создавать точные 3D-модели живых человеческих тканей.
В 2023 году в Корее успешно провели первую трансплантацию 3D-напечатанной трахеи. В июне 2022 года компания 3DBio Therapeutics напечатала и имплантировала ухо, используя клетки самого пациента. Также технология используется для создания миниатюрных версий органов, таких как почки и печень, для исследований.
«Зелёный» водород
Зелёный водород — это экологически чистый энергоноситель, который производится методом электролиза воды с использованием 100% возобновляемых источников энергии, таких как солнце или ветер. В отличие от «серого» водорода (из природного газа), при его производстве и сжигании не выделяется загрязняющих газов — только водяной пар.
Почему это важно
Это универсальное решение для декарбонизации секторов, которые трудно перевести на электричество: тяжёлой промышленности, авиации и морского транспорта. Зелёный водород может служить для хранения избыточной энергии от возобновляемых источников и способствовать энергетической безопасности, снижая зависимость от ископаемого топлива.
Зелёный водород уже исследуют для замены угля в производстве стали. В Великобритании существует пилотный проект, в рамках которого около 100 домов подключены к сети, где в природный газ добавлено 20% водорода, что позволяет сократить выбросы без значительных изменений в инфраструктуре.
Программируемая материя
Программируемая материя — это материалы, которые могут по команде изменять свои физические свойства, такие как форма, размер, цвет или плотность. Изменения могут быть вызваны внешними стимулами, например, теплом, светом, электричеством, или происходить автономно.
Почему это важно
Эта технология открывает возможность создавать объекты, которые трансформируются по команде: например, стул, превращающийся в стол, или одежда, меняющая размер и цвет. Это может произвести революцию в аэрокосмической отрасли (адаптивные компоненты), здравоохранении (новые методы доставки лекарств) и бытовой электронике (устройства, меняющие форм-фактор). Материалы смогут самовосстанавливаться, что продлит срок службы продукции.
На данный момент все исследования программируемой материи находятся в зачаточной стадии — ни одна технология ещё не вышла за рамки лабораторий. Тем не менее, её принципиальная реализуемость уже доказана. В 2021 году исследователь из Федеральной политехнической школы Лозанны создал материал, способный изменять жёсткость под действием магнитного поля. В 2014 году исследователи предложили наиболее простой способ организации программируемой материи — создание множества микроскопических роботов, способных самостоятельно организовываться в 3D-структуры по команде. На первоначальном этапе такие роботы имели достаточно большие размеры, однако предполагается, что по мере совершенствования технологии они будут становиться всё меньше и меньше.
Оптические вычисления
Оптические, или фотонные, вычисления используют для обработки и передачи данных световые волны (фотоны) вместо электронов. Цель технологии — заменить существующие компьютерные компоненты оптическими аналогами, чтобы повысить скорость и эффективность вычислений.
Почему это важно
Фотоны движутся намного быстрее электронов, что обеспечивает более высокую скорость обработки данных и меньшую задержку. Оптические системы выделяют меньше тепла и потребляют меньше энергии, что особенно выгодно для крупных центров обработки данных. Они идеально подходят для параллельной обработки больших массивов данных, что важно для машинного обучения и высокоскоростной обработки сигналов.
Принципы оптических вычислений уже используются в радиолокаторах и системах распознавания объектов. Обычная линза — это, по сути, аналоговый оптический компьютер, мгновенно выполняющий вычисления, на которые у электронных компьютеров ушли бы миллионы операций. Оптика лежит в основе оптоволоконных кабелей, сканеров штрихкодов и камер.
Главный спорный вопрос — смогут ли оптические компьютеры действительно превзойти зрелые электронные компьютеры по скорости, стоимости и размеру. Проблема в том, что свет слабо взаимодействует сам с собой, а для вычислений нужна нелинейность, что может потребовать больше энергии. Интеграция оптических систем с существующей электроникой также создаёт дополнительные затраты и задержки.
Децентрализованный интернет (Web3)
Web3 — это концепция интернета, построенного на технологии блокчейн, которая направлена на возвращение пользователям контроля над их данными и цифровой собственностью. В отличие от современного интернета (Web 2.0), где данные контролируют централизованные компании, Web3 стремится передать владение данными исключительно пользователям.
Почему это важно
Web3 обещает более безопасный и приватный интернет, где пользователи полностью контролируют свои данные, личность и цифровые активы. Децентрализованные сети более устойчивы к цензуре и атакам, поскольку у них нет единой точки отказа — компонента, при выведении из строя которого система перестаёт корректно работать. Технология также позволяет пользователям монетизировать свои продукты и услуги, совершая транзакции напрямую друг с другом с помощью криптовалют.
Уже существуют децентрализованные приложения (dApps), которые меняют финансовую систему. Например, Uniswap — это децентрализованная биржа, которая позволяет торговать криптовалютой без посредников. Браузер Brave позволяет пользователям получать вознаграждение за просмотр рекламы. OpenSea — это крупнейший рынок для NFT, где пользователи могут покупать и продавать цифровую собственность.
Гуманоидные роботы
Гуманоидные роботы — это роботы, которые по форме напоминают человека и имитируют его движения. Они оснащены передовым ИИ, который позволяет им воспринимать окружающую среду, принимать решения и автономно выполнять сложные задачи.
Почему это важно
Гуманоидные роботы готовы изменить рынок труда. Они могут выполнять опасные промышленные задачи, снижая риски для людей, или помогать в сфере услуг, например, в уходе за пожилыми людьми. Дома они могут выполнять рутинные дела, такие как уборка или приготовление еды, а также помогать пожилым людям с передвижением или приёмом лекарств.
Гуманоидных роботов сегодня разрабатывают сотни компаний и стартапов по всему миру. Например, Tesla разрабатывает робота Optimus для выполнения повторяющихся или опасных задач на своих заводах и складах. В будущем производитель электромобилей планирует продавать андроидов. В Китае за рынок андроидов конкурирует сразу несколько стартапов с достаточно зрелыми технологиями — Unitree Robotics, UBTech, AgiBot, Fourier Intelligence и так далее. Каждая из них имеет одну или несколько моделей человекоподобных роботов, способных самостоятельно выполнять команды человека. Компания Unitree стала популярна в мире после того, как её андроид смог впервые в мире сделать боковое сальто с чистым приземлением на ноги.
В итоге
Пока все взгляды обращены на бурно развивающуюся область ИИ, другие технологии не стоят на месте. Каждая из десяти рассмотренных нами технологий может стать новой точкой роста, которая произведёт революцию, сравнимую с той, что вызвала разработка больших языковых моделей.
Однако все десять рассмотренных технологий объединяет одно: ни одна из них пока не достигла достаточной зрелости, чтобы стать доступной для массового потребителя. Учёным предстоит ещё много работы, прежде чем рынок оценит плоды их труда по достоинству и даст стимул для дальнейшего развития.
Тем не менее, прогресс неумолим — в итоге каждая технология из нашего списка станет частью повседневной жизни людей и уже не будет казаться делом далёкого будущего.