2016 год закончится еще не скоро. Не смотря на это, можно выделить самые важные и перспективные технологии, которые получили широкое развитие в этом году. По версии Scientific American на 2016 год насчитывается 10 важнейших разработок для будущего человечества. Именно о них и пойдет речь в этой статье.
Автономное передвижение
Самоуправляемые системы имеют перечень существенных недостатков, например, нередкими являются системные ошибки. Но так как автономный транопорт ни на что не отвлекается, в отличие от живого существа, и не идет на риск, в результате чего происходят аварийные ситуации, его смело можно назвать перспективным и действительно нужным. Развитие машиностроения до неузнаваемости изменило человеческое общество.
На сегодняшний день человечество стоит на пороге нового технологического прогресса. Постепенно транспортные системы переходят от управления человеком к средствам самоуправления. Переоценить возможные последствия данного переворота вряд ли возможно - жизнь человечества полностью изменится.
Не первый год ведущие корпорации в сфере информационных технологий разрабатывают и тестируют первые автономные машины, и не безуспешно. Самоуправляемые автомобили в автоматическом режиме перерабатывают огромное количество информации, поступающей с сенсорных датчиков, радаров,систем видеонаблюдения и GPS. В результате чего они могут прокладывать свой путь в то время, как на дороге постоянно происходят изменения.
Внедрение таких систем в повседневную жизнь только начинается, но дальнейшее развитие и продвижение будет расти с каждым годом. Технология будет совершенствоваться и становится более безопасной и удобной, используясь пока в обычных автомобилях. Некоторые производители автотранспорта уже сегодня предлагают модели с автопарковкой, самостоятельной системой торможения и полусамостоятельный круиз-контроль. Tesla Motors в 2015 году представила ПО, которое поддерживает ограниченный режим автопилота. Таким образом индивидуальное правообладание автомобилем может в будущем сойти на нет, уступая кар-шерингу и беспилотным такси, а сервисы доставки станут совершенно обычным делом. Автономные транспортные средства будут подчинятся одной программируемой системе, что приведет к разгрузке дорог и уменьшению пробок, а также повышению безопасности на дорогах и применению более высоких скоростей передвижения.
С развитием технологий и устранением правовых препятствий для использования автономных транспортных средств глобальное применение самоуправляющих систем передвижения станет более осуществимым. Например, в США 6 штатов по закону разрешили использование автономных автомобилей. Запреты на использование связаны с нерешенными пока вопросами ответственности в том случае, если такие автомобили попадут в ДТП. Не смотря не имеющиеся недостатки, плюсы внедрения данной технологии неоспоримы, а вопрос о ее массовом использование решится со временем.
Куда двигается "интернет вещей"?
Так называемый интернет вещей (IoT) быстро развивается, внедрившись в компьютерный и мобильный мир, а также начинает захватывать все больше сфер человеческой жизни. А строится все вокруг совсем недорогих составляющих: микродатчиков, микропроцессоров, а также миниатюрных питающих элементов и беспроводных антенн. Интернет вещей начинает охватывать и автомобили, и термостаты, дверные замки и даже аксессуары для животных. Новые разработки для IoT появляются каждый день, их количество стремительно растет и по подсчетам аналитиков к 2020 году достигнет 30 миллиардов.
Широкое подсоединение систем, которые ответственны за искусственный разум, может преобразовать способности обычных вещей невероятным образом. Например, дом, который сам открывает входную дверь после инициализации владельца, или имплантанируемый датчик для внутренних органов, который будет сообщать доктору об опасности, в случае диагностирования каких-либо отклонений.
Дальнейшее развитие IoT связано с уменьшением габаритных параметров электронных составляющих до нано-порядка. Чтобы сенсоры стали настолько маленькими, чтобы свободно перемещаться в теле человека в вступать во взаимодействие с различными молекулами. Развитие интернета нановещей продвинет не только медицину, но и другие важные отрасли на совершенно новый уровень.
Самый современные датчики изготавливаются при помощи синтетической биологии, благодаря чему возможно трансформирование одноклеточных организмов, например, бактерий. Целью аналогичных разработок является создание элементарных биологических компьютеров, которые будут направлены на изучение ДНК и белков для определения необходимых химических задач. Биокомпьютеры будут запоминать некоторый объем полученной информации, анализировать и по средствам изменения цвета или сигналов сообщать о ней. В Массачусетсе исследователи Synlogic развивают широкое применение рода бактерий-пребиотиков, которые подключены к компьютерной системе и используются для лечения некоторых редких заболеваний, связанных с метаболизмом. Использование биологических наносенсоров перспективно не только для медицине, но и для аграрной культуры или фармацевтики.
Большое внимание уделяется не только биологическим наносенсорам. Углеродные нанотрубки получили широкое распространение, они могут выступать как в роли приемника сигнала, так и в роли передатчика. Углеродные нанотрубки - это своего рода беспроводные нано-антенны. Они очень маленькие по размеру, но в тоже время функциональны. например, с их помощью можно собирать огромные объемы информации с миллионов различных мест. Затем с помошью дополнительного оборудования можно соединять эти данные в единый объект, создавая суперподробные карты, на которых будут отражены самые незаметные изменения окружающей среды: в химическом составе, свете, электросигнале, магнитном поле или вибрациях.
Процесс сопряжения наносенсоров с понятием интернета вещей неизбежен, но на пути преобразований исследователей ждет не мало проблем. Например, очень сложно внедрить в один нанодатчик весь необходимый функционал, чтобы реализовать диагностику различных изменений и передачу полученной информации через Сеть.Также остается нерешенным вопрос безопасности, вводимые вещества должны быть абсолютно нетоксичными. К томуже иммунитет человека очень быстро отвечает на все чужеродные объекты, поэтому первостепенным встает вопрос биосовместимости используемых материалов.
В будущем интернет нановещей позволит нам оснастить недорогими и полезными устройствами наши тела, дома, гаджеты, целые города. На сегодняшний день со всемирной сетью Интернет связаны не только наши смартфоны и планшеты, а светофоры и камеры наблюдений. Не за горами то время, когда к Интернету будут подключены миллиарды наносенсоров, собирающих нескончаемый поток информации в одном облаке.
Аккумуляторные батареи с высокой емкостью
Объемы потребления солнечной и ветряной энергии увеличивается с каждый днем. Однако применение природных видов энергии не всегда надежно. Солнце частенько заходит за тучи, а ветер иногда стихает. Не смотря на это, размер ветряных баз становятся все больше, а также модернизируются и солнечные элементы, которые становятся все более производительными за счет применения новых высоко технологичных материалов.
Да, природные источники энергии важны, но они не могут обеспечить весь объем энергии необходимой человечеству. На возобновляемые энергетические источники приходится всего 5% всеобщего мирового потребления. Еще одной проблемой является не способность сохранить избытки природной энергии, в случае удовлетворительных природных условий для ее получения. Если бы ученые придумали хранилище для такого вида энергии, то 1,2 миллиарда жителей планеты наконец то получили возможность пользоваться надежными источниками энергообеспечения.
В последние несколько лет были разработаны новые форматы аккумуляторных батарей, которые удовлетворяют высокой энергоемкости, способной обеспечивать работу целых производственных комплексов или небольших поселений. Во-первых - эти батареи производятся на основе натрия, алюминия или цинка. Новые батареи экологичны, так как в них не используются тяжелые металлы и вредные химические соединения, как в батареях на основе свинца и кислот. Во-вторых - они безопаснее и доступнее, чем батареи на основе лития, которые повсеместно используются в современных электронных устройствах. Кроме этого новые аккумуляторы подходят для хранения возобновляемой энергии.
Осенью Fluidic Energy заключила соглашение с индонезийским правительством, которое заключается в оснащении пятисот далеко расположенных деревень солнечными батареями на 35 Мвт, что позволит обеспечить электроэнергией более полутора миллионов жителей. Энергия получаемые при помощи солнечных панелей будет аккумулироваться в цинково-воздушных батареях Fluidic, которые рассчитаны на 250 МВт*ч энергообеспечения не зависимо от погодных условий. В апреле подобное соглашение было подписано и в мадагаскарский правительством, в рамках которого надежную энергию получат 100 деревенских поселений.
Взаимодействие возобновляемого вида энергии с новыми аккумуляторными батареями позволит огромному количеству людей повысить уровень их жизни, возможно даже станет спасительной силой и прорывом от бедности. Инновационные батареи нужны и в современном, "богатом" мире, чтобы снизить выбросы углерода, которые связаны с выработкой избыточного электричества.
Совершенных аккумуляторных батарей на сегодняшний день не существует, но развитие этой области с каждым днем выходит на новый уровень, что несомненно необходимо человечеству.
Искусственный интеллект подарит персональных помощников
Чем отличается обычный человек от директора крупной компании или от всемирно известной кинозвезды? Они не тратят много времени на такие задачи, вроде планирования встреч, поиска нужной информации, покупки вещей, составления плана поездок. Все это и многое другое за них выполнять ассистенты. Не расстраивайтесь, возможно уже в этом году у вас тоже появится личный помощник. Это станет возможным благодаря созданию открытой экосистемы искусственного интеллекта.
Известные интеллектуальные помощники в наших гаджетах такие, как Siri (Apple), Cortana (Microsoft), OK Google (Google), Echo (Amazon), работают за счет анализа нашей речи, которая преобразуется в перечень простых и последовательных команд. Например, отправить сообщение, найти на карте то или иное заведение, осуществить поиск информации в Интернете. Частенько наши помощники не справляются с командами, отвечая нам непониманием. Вот и главное отличие человека от интеллектуальных помощников закрытого типа, они не способны к обучению и расширению своего функционала.
Как известно наука не стоит на месте и совсем скоро мы сможем создать мощную систему интеллектуальных помощников с открытой экосистемой. Эти экосистемы будут сопряжены не только со всеми нашими гаджетами и ПК, сообщениями, почтами, контактами и напоминаниями, но и с подсистемами из интернета вещей: термодатчиками в комнатах, с транспортными средствами, с входными замками и водными нагревателями и так далее. Все это будет связано с друг другом по средствам Интернета. Интернет вещей будет полностью взаимосвязан с вашим режимом дня и личными данными при помощи голосового управления через искусственный интеллект. Такое взаимодействие обещает вывести продуктивность на новую ступень, оздоровить и упростить повседневный труд миллионов людей.
Интеллектуальный помощник будет совершенно конфиденциально собирать и хранить информацию о вашем здоровье, а также давать советы и напоминания, чтобы улучшить здравоохранение в целом, при этом уменьшая на это расходы. Задействование ИИ в финансовой сфере снизит общий процент ошибок как случайных, так и специальных, связанных с мошенничеством.
Новая технология стала возможной благодаря внедрению контекста. Если взять примеры прошлого, то "умные машины" практически никаким образом не касались конкретно состояния наших тел и дел. Обычный человек, который помогает вам, всегда видит состояние, в котором вы находитесь: усталость, раздражение, бодрость, голод и т.д. А также он знает, что для вас сейчас необходимо и важно, а что можно отложить до более удобного момента. Совершенствующийся ИИ постепенно наделяется способностью работать с контекстом, поэтому скоро смогут справляться и со всем вышеперечисленным.
Некоторые компании уже имеют в своем арсенале искусственный интеллект, который учитывает всевозможные внутренние и внешние факторы, влияющие на человека. ИИ от Microsoft Research логично и рационально подходит к принятию вызовов: знает на какие звонки необходимо ответить, а какие можно отложить, а также планирует встречи на удобные для вас момент. У Angelai разработана система, которая осуществляет поиск рейсов, которые оптимально подходят для ваших запросов. Данная система управляется по средствам обычных разговорных команд.
Кроме удобства и функциональности системы ИИ должны будут обладать сто процентной конфиденциальности и защищенностью. Тогда, возможно, люди будут доверять им даже больше, чем себе подобным.
Развитие оптогенетики
Устройства мозга даже маленькой мышки невероятно сложное, тогда что говорить о человеческом мозге? Ученые в области нейрофизиологии и психологии научились исследовать реакции мозга в следствии разнообразных раздражителей, а также строить на основе полученных данных карту возбуждения отдельных участков и генов. Но до сих пор науке не подвластно контролировать активность отдельных нейронов и остальных клеток мозга. Ученые не знают, как именно работают эти клетки. А для лечения сложных болезней необходимо подробное изучение мельчайших частиц мозга и их взаимодействия.
В какой-то мере этим задачам удовлетворяет метод подключения электродов, при помощи которого можно записать активность нейронов. Однако этот метод является довольно грубым, а поэтому ученым приходится сталкиваться с большими погрешностями измерений. Все это из-за того, что электроды воздействуют на большие участки мозга, затрагивая все близлежащие нейроны.
В 2005 году нейрогенетикам удалось задействовать в этой области генную инженерию. Задачей ученых было научить отдельные нейроны "отзываться" на определенные цвета. Данная технология получила название оптогенетика, в основе которой лежало изучение пигментных белков - родопсинов. Особенность родобсинов в том, что они активируются светом и работают, как ионные помпы. С помощью родопсина микробы, не различающие свет, могут извлекать энергию из света.
Нейрогенетики проводили опыты на мышах. Они добавляли один или несколько генов родопсина в определенные нейронные клетки. В результате эти клетки могли контролироваться включением и выключением света. За годы исследовательской работы ученые совершенствовали белки, чтобы они могли реагировать на различные цвета. Таким образом удалось помещать в отдельные клетки белки и активировать их при помощи разных цветов и в строго установленной последовательности. Возможность временного контроля для живого мозга очень важна. В разные моменты времени один и тот же стимул может привести к абсолютно противоположным результатам, даже если разница во времени будет равна милисекундам.
Развитие оптогенетики сильно продвинуло знания о мозге. Но сложность оставалась в том, как доставить световые потоки в глубокие слои мозга. Сегодня ученые научились помещать беспроводные микрочипы, размер которых чуть больше нейрона, внутрь мозга. Эти микрочипы способны контролировать нейроны, при этом не повреждая живые ткани. Благодаря этим достижениям, ученым уже удалось продвинуться в изучении таких недугов, как болезнь Паркинсона, депрессия, ухудшение зрения и хронические боли. Например, неинвазивная терапия светом может "усыпить" конкретные нейроны, которые отвечают за хронические боли.
Понять механизмы протекания болезни и ее причины является самым важным, так как фармацевтика может только облегчить последствия заболевания, а не решить саму проблему.
