Прорывные технологии 2019 года по версии Билла Гейтса и MIT

Журнал MIT Technology Review пригласил Билла Гейтса составить список изобретений 2019 года, которые изменят мир к лучшему. Представляем вам новые технологии 2019 года по версии Гейтса в нашем переводе.

Роботы станут ловчее

Роботы учатся обращаться с физическим миром.

Несмотря на все разговоры о том, что машины заменят людей, промышленные роботы все еще неповоротливы и не гибки. Если на конвейере нужно передвинуть предмет на сантиметр дальше или заменить его другим, машина сделает это неуклюже или упустит его.

И хотя робота пока нельзя запрограммировать так, чтобы он сразу понял, как взять предмет, он может научиться управлять им с помощью виртуальных проб и ошибок.

Из новинок в технологиях на эту тему — проект Dactyl. Это робот, который научился переворачивать игрушечный блок пальцами. Dactyl состоит из руки робота, окруженной светом и камерами. Используя обучение с подкреплением, ПО нейросети учится хватать и поворачивать блок в среде-симуляторе до того, как рука попробует это сделать в реальности. Эксперименты с ПО подкрепляют связи в нейросети в течение времени по мере того, как робот приближается к цели.

Обычно передать такой опыт виртуально невозможно, потому что трение и разные свойства материалов сложно симулировать. Команда проекта Dactyl смогла обойти эту трудность, добавив в тренировки эффект хаотичности.

Новая волна ядерного потенциала

Продвинутые термоядерные реакторы становятся все реальнее.

Это не самые новые технологии — новые ядерные разработки активно набирали ход в прошлом году. Их создатели обещают сделать этот источник энергии безопаснее и дешевле. Среди изобретений — термоядерные реакторы IV поколения и эволюция традиционных разработок; небольшие модульные реакторы; и реакторы термоядерного синтеза, — технология, которая раньше была недоступной. Разработчики термоядерных реакторов, такие как Terrestrial Energy в Канаде и TerraPower в Вашингтоне, стали партнером с компаниями, предоставляющими коммунальные услуги и, возможно, смогут поставлять для них ядерную энергию к 20-м годам.

Небольшие модульные реакторы обычно производят десятки мегаватт мощности — в сравнении с традиционными ядерными, которые вырабатывают около 1000 мегаватт. Такие компании, как NuScale в Орегоне, утверждают, что их разработки могут сэкономить деньги и снизить финансовые и экологические риски.

Анализ на риск рождения недоношенного ребенка

Еще одна инновационная технология: простой анализ крови будет показывать, есть ли у беременной женщины риск родить недоношенного ребенка.

Наш генетический материал живет в основном внутри клеток. Но небольшие количества бесклеточного ДНК и РНК также плавают в крови. У беременных женщин этот бесклеточный материал — смесь из ее нуклеиновых кислот, кислот плода и плаценты.

Стивен Квейк, биоинженер в Стенфорде, придумал, как решить одну из сложных проблем в медицине: приблизительно 1 из 10 детей рождается преждевременно.

Свободно плавающие ДНК и РНК могут предоставить информацию о том, для чего раньше использовались инвазивные средства — биопсия или пункция плодного пузыря. Теперь можно обнаружить и упорядочить небольшие количества бесклеточного генетического материала методом анализа крови. За последние несколько лет ученые начали разрабатывать анализы крови на рак и пренатального скрининга на некоторые болезни, например, синдром Дауна.

Тесты на эти болезни полагаются на поиск генетических мутаций в ДНК. РНК, молекула, регулирующая проявление гена, показывает, сколько белка производит определенный ген. С помощью упорядочивания свободно плавающей РНК в крови матери, можно отследить колебания в выражении семи генов, которые ассоциируются с преждевременным рождением. Это помогает выявить женщин, которые могут родить недоношенных детей.

Исследования кишечника с помощью устройства-таблетки

Небольшое устройство, которое можно легко проглотить, делает детальные снимки кишечника. Для него не нужна анестезия, и его могут глотать даже дети.

Практический скрининг кишечника помогает медработникам определить, как и когда лечить болезнь. Но диагностика и изучение болезней кишечника у детей вызывает сложности. Для диагностики детям ставят анестезию и вставляют в горло трубку эндоскопа.

Поэтому инженер в Массачусетской генеральной больнице в Бостоне разрабатывает небольшие устройства, которые можно использовать для диагностики кишечника или даже биопсии тканей. В отличие от эндоскопов, их просто использовать.

Эти устройства — легко проглатываемые капсулы, которые содержат микроскопы. Они присоединены к кабелю, который поставляет мощность и свет при отправке снимков на консоль с монитором. Медработник может остановить капсулу в нужных местах и вытащить ее после диагностики. Ее также можно простерилизовать и использовать заново.

У технологии несколько способов применения — для скрининга рака пищевода и для проверки детей на болезни кишечного тракта в развивающихся странах.

Прививки от рака

Одна из новых технологий в мире — прививка от рака. Она будет стимулировать естественную систему защиты организма. Таким образом, система будет разрушать только раковые клетки, обнаруживая мутации присущие определенному виду опухоли.

Ученые скоро выпустят на рынок первую персонализированную прививку от рака. Если она сработает как нужно, прививка сможет побороть многие виды рака.

Возможность таких прививок появилась еще в 2008 году, когда генетики опубликовали первую последовательность раковых клеток.

Вскоре после этого ученые начали сравнивать ДНК раковых клеток с ДНК здоровых. В ходе исследований подтвердилось, что все раковые клетки содержат сотни или даже тысячи специфических мутаций, большинство из которых уникальны для каждой опухоли.

Несколько лет спустя немецкий стартап BioNTech предоставил доказательства того, что прививка с копией этих мутаций может стимулировать выработку Т-клеток иммунной системой. Т-клетки в свою очередь будут искать, атаковать и уничтожать все раковые клетки.

В декабре 2017 года компания BioNTech начала масштабное испытание вакцины среди пациентов больных раком.

Бургеры без говядины

Альтернативы говядине, выращенные в лаборатории и созданные на базе растений, похожи по вкусу и пищевой ценности на говядину — при этом они не влияют негативно на окружающую среду.

ООН ожидает, что к 2050 году на планете будет 9,8 миллиарда людей. И эти люди становятся все богаче, а это значит, что они будут есть больше мяса.

К этому времени, согласно прогнозам ученые, люди будут есть на 70% больше мяса, чем в 2005. Но выращивать животных для потребления мяса — худшее, что мы можем сделать для окружающей среды.

Чтобы произвести фунт животного протеина с помощью промышленных западных методов нужно от 4 до 25 раз больше воды и от 6 до 17 раз больше земли, чем для производства растительного белка.

Поэтому альтернативы мясу, выращенные в лабораториях, и растительный белок могут стать лучшим способом решить проблему.

При выращивании мяса в лаборатории у животных берется мышечная ткань, которая выращивается в биореакторах. Конечный продукт выглядит практически как мясо, но ученые пока еще работают над вкусом.

Приемники углекислого газа

Ученые хотят использовать удерживаемый углекислый газ для повторного производства. Например, канадский стартап Carbon Engineering планирует расширить производство синтетического топлива, используя удерживаемый углекислый газ в качестве ключевого ингредиента.

Завод в Италии будет производить метан из удерживаемого углекислого газа и водорода, а его филиал в Швейцарии будет продавать углекислый газ компаниям по продаже газированных напитков.

Портативный электрокардиограф на запястье

Фитнес-трекеры — не надежные медицинские устройства. При интенсивной тренировке или неплотно застегнутом браслете сенсоры могут неправильно считать ваш пульс. Но чтобы получить точные замеры, человеку нужно пойти в больницу и сделать электрокардиограмму. Люди часто не успевают сделать это вовремя.

Умные часы с электрокардиографом — это наручное устройство, которое показывает данные, приближенные к данным медицинского прибора.

В прошлом году Apple выпустила опцию электрокардиографа, встроенную в своих часах.

Свободно разговаривающие помощники искусственного интеллекта

Благодаря новым методам, изучающим смысловые отношения между словами, машины лучше понимают естественный язык.

С помощью недавних разработок репертуар возможностей цифровых помощников типа Alexa и Siri расширится. В июне 2018 года ученые в разработали метод, в котором искусственный интеллект учат экономить время с помощью категоризации и присвоения ярлыков данным.

Несколько месяцев спустя команда в Google объявила о создании системы BERT, которая научилась предсказывать пропущенные слова благодаря изучению миллионов предложений. В тесте на выбор из нескольких вариантов машина справилась так же хорошо, как и люди.

Эти наработки вместе с улучшенным синтезом речи помогают нам перейти от того, чтобы просто отдавать искусственному интеллекту команды к тому, чтобы общаться с ним. В будущем цифровые помощники смогут записывать информацию на совещании, искать нужные данные или делать онлайн-покупки за человека. Уже сегодня Google Duplex может отвечать на звонки спамеров или представителей телемаркетинга, бронировать за вас ресторан по телефону или записывать вас в парикмахерскую.

В Китае покупатели привыкают к AliMe — этот помощник координирует доставку товаров по телефону и торгуется по поводу цены в разговоре.

И хотя помощники ИИ уже стали лучше понимать, чего мы хотим, они все еще не понимают предложения. Строки текста генерируются статистически — это отражает то, как тяжело машинам понимать язык. Как только мы решим эту проблему, мы увидим следующую эволюцию — от координатора доставок до няни, учителя или даже друга.

Мы рассказали вам о топ-технологиях в 2019 году. Если вас что-то особенно впечатлило, или вам есть что дополнить по теме, пишите нам об этом в комментариях.

Источник: статья в MIT Review