Главные инновации науки и технологий 2017 года

Головні інновації науки й технологій 2017 року

На пороге новый год, и мы подводим итоги. «Дом инноваций» собрал в одном списке 37 главных технологических разработок и научных открытий уходящего 2017 г.

Искусственный интеллект

  1. Только после того, как игрок в го по имени Master одержал в сетевом режиме 60 побед кряду над живыми противниками, компания Google призналась, что за псевдонимом скрывалась новая версия ее программы с искусственным интеллектом. Спустя полгода программа DeepMind AlphaGo победила лучшего в мире игрока в го в трех из трех матчей. Таким образом, компьютер впервые в истории превзошел человека в игре, где вместо просчитывания миллионов комбинаций применяют творчество.
  2. Университет Альберты (Канада) вслед за Google объявил о создании DeepStack, программы искусственного интеллекта, способной выиграть у профессионала в покер. Эта игра – еще один пример задачи, в которой важно не только умение считать вероятность того или иного исхода, а творчество и интуиция. Интересно, что сами создатели системы ИИ не знают, как она «думает», когда побеждает противника…
  3. Система искусственного интеллекта, создаваемая исследователями из Северо-Западного университета (США), прошла стандартный визуальный тест на интеллект. Показатели этой системы оказались лучше, чем у 75% взрослых американцев.

Гаджеты и коммерческие технологические новинки

  1. Инновационная экосистема безопасности для дома Nest Secure включает, во-первых, собственно систему безопасности с ограничением доступа через мобильное приложение или брелок (с его помощью задают промежуток времени, когда конкретным брелоком можно открыть дверь). Кроме того, в экосистему входят камеры Nest Cam IQ, которые в случае вторжения пришлют оповещение на смартфон. С помощью программного обеспечения Nest Aware камера может распознать лицо и предупредить вас, что увидела в доме незнакомца. И, подобно дверному звонку Nest Hello, у нее есть обратная связь: через камеру можно удаленно поговорить с тем, кто стоит возле нее или у двери. Более того, можно заблаговременно заготовить несколько вариантов ответа для разных людей.
  2. Робот Jibo, в создании которого участвовала львовская компания разработчиков Waverley Software, – гораздо продвинутее, чем выпущенные ранее «персональные помощники» Amazon Echo и Google Home. Это не просто динамик, реагирующий на голос и дающий ответы, – это автономное устройство с набором коммуникативных возможностей, которое интегрируется в систему «умный дом». Робот может двигаться, выражать эмоции с помощью жестов и мимических изображений на экране; он узнает по лицу членов семьи, способен делать фотографии, обеспечивать видеоконференцсвязь, и это далеко не все.
  3. Очки eSight 3, которые позволяют видеть незрячим людям, снабжены камерами, видеопроцессором и двумя окулярами. Очки отображают обработанное потоковое стереовидео, снимаемое камерами спереди, на двух ярких мониторах, расположенных перед глазами. Таким образом люди, которые в обычных условиях не видят, могут рассмотреть окружающий мир и даже читать.

Информационные технологии и коммуникации

  1. Создание полноценного квантового компьютера поможет радикально продвинуться в решении таких прикладных задач, как прогнозирование погоды, моделирование химических реакций, оценка финансовых рынков и прочие, на которые у существующих компьютеров и алгоритмов не хватает сил. В этом году произошли серьезные прорывы и в этой области. Так, квантовый компьютер с 50 кубитами создан IBM. Кроме того, компания планирует выпускать коммерческие универсальные квантовые вычислительные системы в рамках инициативы IBM Q.
  2. Чтобы компьютер мог эффективно работать, нужен не только процессор, а целый ряд устройств. И вот сотрудники Калифорнийского технологического института (США) создали микропроцессор квантовой памяти: в его кубитах в виде света могут храниться данные. Кроме того, специалисты из Венского университета (Австрия) создали первый в истории квантовый маршрутизатор. Это сетевое устройство способно принимать и передавать запутанные фотоны, и в дальнейшем решения такого класса могут послужить основой для построения квантового интернета.
  3. Группа разработчиков под руководством профессора Андреа Морелло (Университет Нового Южного Уэльса, Австралия) разработала новый дизайн кубита, названный flip-flop qubit, то есть «кубит-перевертыш». Новый дизайн поможет интегрировать квантовые вычислительные системы с электронными схемами, что открывает большие возможности для крупномасштабных квантовых вычислений.
  4. Исследователи из университетов Оксфорда, Эксетера (Англия) и Мюнстера (ФРГ) разработали фотонные компьютерные микросхемы, использующие свет и функционирующие как синапсы головного мозга человека.

Запутанные фотоны были переданы между китайским орбитальным спутником Micius и лабораторией на Земле

  1. Запутанные фотоны были переданы между китайским орбитальным спутником Micius и лабораторией на Земле. Особенность передачи данных с помощью запутанных фотонов состоит в том, что информацию не могут перехватить, взломать и расшифровать третьи лица.

В мире «традиционных» вычислений и телекоммуникаций также есть серьезные достижения.

  1. Ученые смоделировали виртуальную вселенную. 25 млн галактик из 2 трлн цифровых частиц создали исследователи из Цюрихского университета (Швейцария). Это самая крупная виртуальная вселенная из всех, что когда-либо создавал человек. Недалеко и до «Матрицы»?
  2. В Китае создают первый в мире экзаскалярный суперкомпьютер (с производительностью не менее 1 exaFLOPS – 1 000 000 000 000 000 000 операций с плавающей запятой в секунду). Это примерно в 10 раз больше, чем у самого продуктивного суперкомпьютера, существующего сегодня. Китай всерьез конкурирует с США в этой отрасли, удерживая два первых места.

  1. В основу сверхбыстрого Wi-Fi может лечь терагерцевый мультиплексор, созданный в Университете Брауна (США). Скорость передачи данных мультиплексора – 50 Гбит/с.
  2. Компания Qualcomm представила модем Snapdragon X50 NR – первое готовое решение для мобильной связи 5G (соединения с портативным мобильным устройством) на скорости 1 Гбит/с. Это до 20 раз быстрее, чем возможности украинских мобильных сетей 3G, но основное преимущество 5G не скорость, а предельно низкое время задержки в передаче данных. Коммерческие продукты (смартфоны) с этим модемом появятся в первой половине 2019 г.
  3. Не отстают и создатели «винчестеров»: технология магнитной записи может идти дальше в плане увеличения плотности хранения данных – исследователи Манчестерского университета (Англия) подтвердили, что при сверхнизких температурах в отдельных молекулах возможен магнитный гистерезис. Таким образом, одномолекульные магниты позволят создать системы записи на магнитных носителях с теоретической плотностью, в 100 раз превышающей достижимую с современными технологиями.
  4. Исследователи из Института фундаментальных наук (Южная Корея) предложили систему хранения данных, в которой единицу информации будет хранить один атом. Но это пока дело будущего.

Биология и медицина

2017-й в медицине и биологии стал годом 3D-печати, модификации генов, разработки лекарств от болезней, которые ранее не поддавались лечению.

  1. Лекарство от меланомы – одного из самых коварных и распространенных видов рака кожи, – продемонстрировали исследователи из Университета штата Мичиган (США). Новый препарат потенциально может остановить распространение опасного заболевания на 90%.
  2. Мягкий робот, оборачиваемый вокруг сердца человека и помогающий работать главной мышце нашего организма, создан в Гарварде (США). Это может быть вариантом спасения пациентов с сердечной недостаточностью.
  3. Полусинтетический организм с искусственной ДНК создают ученые из Научно-исследовательского института Скриппса (США). В его генетический код можно внедрить неограниченное количество синтетических элементов X и Y, создавая новые жизненные формы. Это может стать прорывом для разных применений в медицине, биологии и других сферах.
  4. Ученые научились выращивать чувствительные волоски внутреннего уха, которые, как ранее считалось, нельзя восстановить. Выращивая клетки-предшественники, которые превращаются в чувствительные волоски, потенциально можно вернуть слух даже тем, кто потерял его навсегда.
  5. Искусственная сетчатка человеческого глаза была создана в Оксфорде. Даже полное поражение сетчатки теперь станет обратимой проблемой.
  6. Стволовые клетки крови человека впервые были выращены в лаборатории Бостонской детской больницы (США). Это открывает широчайшие перспективы для тех задач, где требуются стволовые клетки, но исследователи, врачи и ученые испытывают проблему с их нехваткой.
  7. Открыт еще один способ борьбы с онкологией: искусственные вирусы, которые предлагают создавать швейцарские исследователи, способны предупреждать нашу иммунную систему и принудить ее направлять клетки-убийцы на борьбу с болезнью. То есть лекарство не направлено на подавление раковой опухоли, а повышает умение человеческого организма с ней бороться.
  8. Вакцинация против холестерина может создать иммунитет от сердечно-сосудистых заболеваний. Пока что Европейское общество кардиологов провело исследование только на мышах, но результаты дают основания предположить, что технология может быть успешной и в случае с людьми.

Ученый Евгений Кунин много сделал для понимания роли CRISPR в природе. В своем интервью «Дому инноваций» он рассказал не только о CRISPR, но и о массе интересных вещей, касающихся эволюции, вирусов, происхождения жизни на Земле и многого другого. Но именно технология CRISPR стала одной из главных тем 2017 г. – с ней была связана значительная часть прорывов в медицине и биологии.

  1. Отредактировав ген с помощью технологии CRISPR, ученые из Гарварда сумели внести в него цифровые данные – они записали в ген и позже считали из него цифровую анимированную картинку в формате GIF. Это, конечно, не более чем игра, но показывает перспективность уже существующих технологий генной модификации.
  2. Благодаря CRISPR ученые смогли удалить из человеческого эмбриона дефект ДНК, ответственный за заболевание сердца. Уникальную процедуру провела команда исследователей из США и Южной Кореи. В той части истории с редактированием генов, которая касается человека, много спорных философско-этических моментов, но удаление «информации» о наследственной болезни из ДНК – это прорыв, очень важный для всего человечества. Потенциально такая технология позволит «очистить» гены всех людей от заболеваний, передающихся по наследству. К чему это приведет? Хороший вопрос для ученых будущего, которые могут осмелиться на «большую стирку».

  1. Небывалого успеха в этом году добились и исследователи Университетского колледжа Лондона, которым (без генной модификации) удалось устранить врожденный дефект, приводящий к болезни Хантингтона (также известна как хорея Гентингтона). Врачи утверждают, что есть надежда создать средство полного излечения смертельного нейродегенеративного заболевания, которое поражает головной мозг.
  2. Бионическая кожа была создана в Университете Миннесоты (США). С этим материалом открываются такие фантастические горизонты, как появление роботов, способных чувствовать прикосновение, или же, например, создание электронных компонентов, напечатанных на коже человека.
  3. Ну и напоследок, еще один шаг к бессмертию физического тела человека: «победить старение» удалось исследователям из Великобритании. Благодаря аналогу ресвератрола стареющие клетки не только стали «моложе» выглядеть и вести себя, но и обзавелись более длинными теломерами.

Роботы и космос

  1. Робот-пчела, который может опылять растения, был продемонстрирован исследователями из японского Национального института передовых промышленных наук и технологий. Проблема вымирания пчел имеет и такое решение.
  1. Компания SpaceX впервые осуществила повторный запуск орбитальной ракеты, ранее запущенной в космос и вернувшейся на Землю. По словам создателей, это может в разы снизить стоимость полетов в космос. Илон Маск вернул людям мечту о космосе – впервые с 1970-х гг., когда казалось, что Луна уже «в кармане» и города на Марсе не за горами. Но развитие космических программ по туризму, колонизации планет – всему тому, о чем мечтали романтики, – застопорилось.

И вот, в 2017 г. Илон Маск сообщил, что в будущем человечество станет «межпланетным видом» – первые поселения людей планируются на Луне и Марсе.

Физика и химия

  1. Это трудно вообразить, но в 2017 г. была открыта новая форма материи – «кристалл времени». Уникальный материал создали ученые Техасского университета в Остине (США): в нем кристаллическая структура повторяется не в пространстве, а во времени, за счет движения атомов по «кристаллическому шаблону».
  2. Жидкость с отрицательной массой была получена исследователями в Университете штата Вашингтон. Взаимодействие с ней приводит к необычным результатам: если вы ее толкнете, она двинется не в сторону толчка, а в обратном направлении.
  3. Ученые, работающие с Большим адронным коллайдером, подтвердили получение новой частицы барион Xi-сс⁺⁺, существование которой ранее только предполагалось теоретически. Изучая частицу, состоящую из двух тяжелых очарованных кварков и одного верхнего кварка, исследователи надеются лучше понять природу некоторых фундаментальных физических сил.
  4. Ученым удалось добиться температуры молекулы, максимально приближенной к абсолютному нулю: полученная температура была всего лишь на 1/50 000 000 градуса теплее. На логичный вопрос «Как?» есть ответ: поскольку колебания и вращение молекул – это одна из форм проявления тепла, группу молекул почти полностью обездвижили с помощью лазеров и магнитных полей. Метод работает лишь для определенных молекул, но главное, что ученым это в принципе удалось.

37..? Отдельной строкой вспомним, как ученые из Гарварда заявили, что они впервые на планете синтезировали металлический водород – вещество, которое можно найти в недрах газовых гигантов, как, например, Юпитер. Его существование было предсказано еще в 1935 г., но сжать газ до состояния, когда он обретает свойства металла, по словам этих исследователей, удалось лишь в начале 2017 г. Нюанс в том, что ученые не «показали» водород никому, а позже заявили, что «водород куда-то пропал». Поэтому такое немного странное достижение, подтверждения которому пока нет, можно назвать «научный облом года».