На порозі новий рік, і ми підбиваємо підсумки. «Дім інновацій» зібрав до одного списку 37 головних технологічних розробок і наукових відкриттів 2017 р.
Штучний інтелект
Лише після того, як гравець у го на ім’я Master здобув у мережевому режимі 60 перемог поспіль над живими супротивниками, компанія Google зізналася, що за псевдонімом ховалася нова версія її програми зі штучним інтелектом. Через півроку програма DeepMind AlphaGo перемогла найкращого у світі гравця в го у трьох із трьох матчів. Таким чином, комп’ютер уперше в історії перевершив людину в грі, де замість прораховування мільйонів комбінацій застосовують творчість.
Університет Альберти (Канада) слідом за Google оголосив про створення DeepStack, програми штучного інтелекту, здатної виграти у професіонала в покер. Ця гра – ще один приклад завдання, в якому важливо не тільки вміння розрахувати ймовірність того чи того результату, а творчість та інтуїція. Цікаво, що самі творці системи ШІ не знають, як вона «думає», коли перемагає супротивника…
Система штучного інтелекту, створювана дослідниками з Північно-Західного університету (США), пройшла стандартний візуальний тест на інтелект. Показники цієї системи виявилися кращими, ніж у 75% дорослих американців.
Гаджети й комерційні технологічні новинки
Інноваційна екосистема безпеки для будинку Nest Secure складається, по-перше, із власне системи безпеки з обмеженням доступу через мобільний додаток чи брелок (з його допомогою задають проміжок часу, коли конкретним брелоком можна відчинити двері). Крім того, до екосистеми входять камери Nest Cam IQ, які в разі вторгнення надішлють сповіщення на смартфон. За допомогою програмного забезпечення Nest Aware камера може розпізнати обличчя і попередити вас, що побачила в будинку незнайомця. І, подібно до дверного дзвінка Nest Hello, тут є зворотний зв’язок: через камеру можна віддалено поговорити з тим, хто стоїть біля неї або ж під дверима. Ба більше, можна завчасно заготовити кілька варіантів відповіді для різних людей.
Робот Jibo, у створенні якого брала участь львівська компанія розробників Waverley Software, – набагато просунутіший, ніж випущені раніше «персональні помічники» Amazon Echo і Google Home. Це не просто динамік, що реагує на голос і дає відповіді, – це автономний пристрій з набором комунікативних можливостей, який інтегрується в систему «розумний будинок». Робот може рухатися, виражати емоції за допомогою жестів та мімічних зображень на екрані; він упізнає з обличчя членів родини, здатний робити фотографії, забезпечувати відеоконференцзв’язок, і це ще не все.
Окуляри eSight 3, які допомагають бачити незрячим людям, оснащено камерами, відеопроцесором і двома окулярами. Вони відображають оброблене потокове стереовідео, яке знімають камери спереду, на двох яскравих моніторах, розташованих перед очима. Таким чином люди, які в звичайних умовах не бачать, можуть роздивитися навколишній світ і навіть читати.
Інформаційні технології та комунікації
Створення повноцінного квантового комп’ютера допоможе радикально просунутися у розв’язанні таких прикладних завдань, як прогнозування погоди, моделювання хімічних реакцій, оцінювання фінансових ринків тощо, на котрі наявним комп’ютерам і алгоритмам бракує сил. Цього року відбулися серйозні прориви і в цій галузі. Зокрема, квантовий комп’ютер з 50 кубітами створено IBM. Крім того, компанія планує випускати комерційні універсальні квантові обчислювальні системи в рамках ініціативи IBM Q.
Щоб комп’ютер міг ефективно працювати, потрібен не тільки процесор, а цілий набір пристроїв. І от співробітники Каліфорнійського технологічного інституту (США) створили мікропроцесор квантової пам’яті: в його кубітах у вигляді світла можуть зберігатися дані. Крім того, фахівці з Віденського університету (Австрія) створили перший в історії квантовий маршрутизатор. Цей мережевий прилад здатен приймати й передавати заплутані фотони, і в подальшому розробки такого класу можуть послужити основою для побудови квантового інтернету.
Група розробників під орудою професора Андреа Морелло (Університет Нового Південного Уельсу, Австралія) розробила новий дизайн кубіта, названий flip-flop qubit, тобто «кубіт-перевертень». Новий дизайн допоможе інтегрувати квантові обчислювальні системи з електронними схемами, що відкриває неабиякі можливості для великомасштабних квантових обчислень.
Дослідники з університетів Оксфорда, Ексетера (Англія) і Мюнстера (ФРН) розробили фотонні комп’ютерні мікросхеми, що використовують світло і функціонують як синапси головного мозку людини.
Заплутані фотони були передані між китайським орбітальним супутником Micius і лабораторією на Землі. Особливість передавання даних за допомогою заплутаних фотонів полягає в тому, що інформацію не можуть перехопити, зламати і розшифрувати треті особи.
У світі «традиційних» обчислень і телекомунікацій також є серйозні досягнення.
Учені змоделювали віртуальний всесвіт. 25 млн галактик з 2 трлн цифрових частинок створили дослідники із Цюріхського університету (Швейцарія). Це найбільший віртуальний всесвіт з усіх, що коли-небудь створювала людина. Недалеко і до «Матриці»?
У Китаї створюють перший у світі екзаскалярний суперкомп’ютер (із продуктивністю не менше 1 exaFLOPS – 1 000 000 000 000 000 000 операцій з рухомою комою за секунду). Це приблизно в 10 разів більше, ніж у найпродуктивнішого суперкомп’ютера, що існує сьогодні. Китай серйозно конкурує зі США в цій галузі, посівши два перших місця.
В основу надшвидкого Wi-Fi може лягти терагерцевий мультиплексор, створений в Університеті Брауна (США). Швидкість передавання даних мультиплексора – 50 Гбіт/с.
Компанія Qualcomm презентувала модем Snapdragon X50 NR – першу готову розробку для мобільного зв’язку 5G (з’єднання з портативним мобільним пристроєм) на швидкості 1 Гбіт/с. Це до 20 разів швидше, ніж можливості українських мобільних мереж 3G, але основна перевага 5G не швидкість, а гранично низький час затримки в передачі даних. Комерційні продукти (смартфони) із цим модемом з’являться в першій половині 2019 р.
Не відстають і розробники «вінчестерів»: технологія магнітного запису може йти далі в плані збільшення щільності зберігання даних – дослідники Манчестерського університету (Англія) підтвердили, що за наднизьких температур в окремих молекулах можливий магнітний гістерезис. Отже, з допомогою одномолекульних магнітів реально створити системи запису на магнітних носіях з теоретичною щільністю, яка в 100 разів перевищує досяжну із сучасними технологіями.
Дослідники з Інституту фундаментальних наук (Південна Корея) запропонували систему зберігання даних, в якій одиницю інформації зберігатиме один атом. Але це поки справа майбутнього.
Біологія та медицина
2017-й у медицині та біології став роком 3D-друку, модифікації генів, розробки ліків від хвороб, які раніше не піддавалися лікуванню.
Ліки від меланоми – одного з найбільш підступних і розповсюджених видів раку шкіри, – продемонстрували дослідники з Університету штату Мічиган (США). Новий препарат потенційно може зупинити поширення небезпечного захворювання на 90%.
М’який робот, що обгортається навколо серця людини і допомагає працювати головному м’язу нашого організму, створено в Гарварді (США). Це може бути варіантом порятунку пацієнтів із серцевою недостатністю.
Напівсинтетичний організм зі штучною ДНК створюють учені з Науково-дослідного інституту Скріппса (США). До його генетичного коду можна ввести необмежену кількість синтетичних елементів X і Y для створення нових життєвих форм. Це може стати проривом для різних застосувань у медицині, біології та інших сферах.
Науковці навчилися вирощувати чутливі волоски внутрішнього вуха, котрі, як досі вважалося, не можна відновити. Вирощування клітин-попередників, які перетворюються на чутливі волоски, потенційно може повернути слух навіть тим, хто втратив його назавжди.
Штучну сітківку людського ока створили в Оксфорді. Навіть повне ураження сітківки тепер не буде вироком.
Стовбурові клітини крові людини вперше було вирощено в лабораторії Бостонської дитячої лікарні (США). Це відкриває найширші перспективи для тих завдань, де потрібні стовбурові клітини, але дослідники, лікарі та вчені стикаються з їх нестачею.
Відкрито ще один спосіб боротьби з онкологією: штучні віруси, що їх пропонують створювати швейцарські дослідники, здатні попереджати нашу імунну систему і примусити її спрямовувати клітини-вбивці на боротьбу з хворобою. Тобто ліки не націлені на придушення ракової пухлини, а підвищують уміння людського організму з нею боротися.
Вакцинація проти холестерину може створити імунітет від серцево-судинних захворювань. Поки що Європейське товариство кардіологів провело дослідження тільки на мишах, але результати дають підстави припустити, що технологія може бути успішною і у випадку з людьми.
Науковець Євген Кунін багато зробив для розуміння ролі CRISPR у природі. У своєму інтерв’ю «Дому інновацій» він розповів не тільки про CRISPR, а й про силу-силенну цікавих речей, що стосуються еволюції, вірусів, походження життя на Землі й багато чого іншого. Але саме технологія CRISPR стала однією з головних тем 2017 р. – з нею була пов’язана значна частина проривів у медицині та біології.
Відредагувавши ген за допомогою технології CRISPR, учені з Гарварду зуміли внести до нього цифрові дані – вони записали в ген і пізніше зчитали з нього цифрову анімовану картинку у форматі GIF. Це, звичайно, не більше ніж гра, але показує перспективність вже наявних технологій генної модифікації.
Завдяки CRISPR науковці змогли видалити з людського ембріона дефект ДНК, відповідальний за хвороби серця. Унікальну процедуру провела команда дослідників зі США та Південної Кореї. У тій частині історії з редагуванням генів, яка стосується людини, багато суперечливих філософсько-етичних моментів, але видалення «інформації» про спадкову хворобу з ДНК – це прорив, дуже важливий для всього людства. Потенційно така технологія дасть змогу «очистити» гени всіх людей від захворювань, що передаються у спадок. До чого це призведе? Гарне запитання для вчених майбутнього, які можуть наважитися на «велике прання».
Небувалого успіху цього року досягли і науковці Університетського коледжу Лондона, яким (без генної модифікації) вдалося усунути вроджений дефект, що призводить до хвороби Гантінгтона (також відома як хорея Гентінгтона). Лікарі стверджують, що є надія створити засіб повного лікування смертельного нейродегенеративного захворювання, яке вражає головний мозок.
Біонічна шкіра була створена в Університеті Міннесоти (США). Із цим матеріалом відкриваються такі фантастичні горизонти, як поява роботів, здатних відчувати дотик, або ж, наприклад, створення електронних компонентів, надрукованих на шкірі людини.
Ну й наостанку, ще один крок до безсмертя фізичного тіла людини: «перемогти старіння» вдалося дослідникам з Великобританії. Завдяки аналогу резвератролу «літні» клітини не тільки стали «молодше» виглядати і поводитися, а й отримали довші тіломіри.
Роботи й космос
Робот-бджола, який може запилювати рослини, був продемонстрований дослідниками з японського Національного інституту передових промислових наук і технологій. Проблема вимирання бджіл має і таке розв’язання.
Компанія SpaceX уперше здійснила повторний запуск орбітальної ракети, що раніше була запущена в космос і повернулася на Землю. За словами розробників, це може в рази знизити вартість польотів у космос. Ілон Маск повернув людям мрію про космос – уперше з 1970-х рр., коли здавалося, що Місяць уже «в кишені» і міста на Марсі не за горами. Але розвиток космічних програм із туризму, колонізації планет – усього того, про що мріяли романтики, – застопорився.
І ось, у 2017 р. Ілон Маск повідомив, що в майбутньому людство стане «міжпланетним видом» – перші поселення людей заплановано на Місяці й Марсі.
Фізика й хімія
Це важко уявити, але 2017 р. було відкрито нову форму матерії – «кристал часу». Унікальний матеріал створили вчені Техаського університету в Остіні (США): у ньому кристалічна структура повторюється не в просторі, а в часі, за рахунок руху атомів «кристалічним шаблоном».
Рідину з негативною масою здобули дослідники в Університеті штату Вашингтон. Взаємодія з нею призводить до незвичайних результатів: якщо ви її штовхнете, вона рушить не в бік поштовху, а в зворотному напрямі.
Вчені, що працюють з Великим адронним колайдером, підтвердили отримання нової частинки баріон Xi-сс⁺⁺, існування якої раніше тільки припускали теоретично. Дослідники сподіваються краще зрозуміти природу деяких фундаментальних фізичних сил унаслідок вивчення цієї частинки, що складається з двох важких чарівних кварків і одного верхнього кварка.
Ученим вдалося домогтися температури молекули, максимально наближеної до абсолютного нуля: досягнута температура була тільки на 1/50 000 000 градуса тепліше. На логічне запитання «Як?» є відповідь: оскільки коливання та обертання молекул – це одна з форм прояву тепла, групу молекул майже повністю знерухомили за допомогою лазерів і магнітних полів. Метод працює лише для певних молекул, але головне, що дослідникам це в принципі вдалося.
37..? Окремим рядком згадаємо, як науковці з Гарварду заявили, що вони вперше на планеті синтезували металевий водень – речовину, котру можна знайти в надрах газових гігантів, як, наприклад, Юпітер. Його існування було передбачено ще 1935 р, але стиснути газ до стану, коли він набуває властивостей металу, за словами цих дослідників, удалося лише на початку 2017 р. Нюанс у тому, що вчені не «показали» відкриття нікому, а пізніше заявили, що «водень десь зник». Тому це трохи дивне досягнення, підтвердження якого поки немає, можна назвати «науковий облом року».
