Какой сейчас есть инновационный продукт
Мы приготовили для вас интереснейший рейтинг десяти прорывных инноваций, которые уже сейчас меняют наше будущее. Ключевым критерием отбора претендентов стало потенциальное воздействие на жизнь человека и несмотря на то, что отдельные технологии в силу тех или иных причин все еще не приобрели коммерческого распространения, все они сыграют важнейшую роль в дальнейшем развитии цивилизации.
1.3D-печать по металлу
3D-печать появилась еще несколько десятилетий назад, но используется по сей день в основном профессиональными дизайнерами, а также любителями-энтузиастами, которые изготавливают единичные прототипы. Вместе с тем, выполнение объектов из каких-либо материалов помимо пластика многие годы оставалось сложным и достаточно дорогим процессом. Но последнее время печать из металла начинает набирать обороты, становясь более доступным в финансовом плане и сравнительно простым методом изготовления всевозможных деталей.
В краткосрочной перспективе данная технология способна, к примеру, позволить производителям забыть о неудобных дорогостоящих по аренде складах для размещения деталей, которые предназначаются для замены. Теперь необходимый компонент можно выполнить сразу же по требованию покупателя. В перспективе — и вовсе модифицировать весь производственный процесс, существенно уменьшив количество фабрик и, что особо важно, значительно улучшить качество продукции.
Таким образом в будущем можно создавать более прочные и, одновременно, легкие детали, а также сложнейшие формы, которые при использовании типичных методов производства просто являются невозможными. Кроме того, буде обеспечен более точный контроль над микроструктурой металлов, что увеличит надежность изделий.
Компания Markforged (Бостон) на рассмотрение потенциальных заказчиков уже представила самый первый принтер, созданный специально для металлической 3D-печати. Его стоимость составляет 100 000 долларов. На данный момент еще одна компания General Electric проводит тестирование принтера, который может выполнять детали для авиационного производства. Массовые продажи планируются уже в 2019 году.
2.Искусственные эмбрионы
Новейшее изобретение британских ученых практически перевернуло представление о том, как была создана жизнь. Исследователи смогли вырастить, используя только стволовые клетки, мышиный эмбрион. При этом, что особо примечательно, не произошло традиционное оплодотворение яйцеклетки. Тем не менее ученые признали: этот эмбрион на текущем этапе развития науки не имеет ни одного шанса стать настоящей мышью, но, все-таки, начало таких исследований положено. И подобные эксперименты вполне могут иметь большое будущее.
В ближайших планах исследователей – создание искусственного человеческого эмбриона. Если такое произойдет, то ученые получат уникальную возможность для экспериментальных исследований и редактирования генома. Но в случае с человеческими эмбрионами возникает огромная проблема – этика. Если получится искусственно создать эмбрион, можно ли над ним проводить эксперименты? Будет ли он отличаться от обычных людей? Но пока все эти вопросы отодвигаются на второй план.
3.Smart-города
Идея создать smart-город – далеко не новая. Но многочисленные попытки так и не увенчались успехом: они оказывались излишне дорогостоящими, неэффективными, да и просто заканчивались банальным срывом сроков.
Новый проект двух гигантов, холдинга Alphabet и компании Sidewalk Labs, кардинально меняет понимание сути такой проблемы. В рамках сотрудничества с канадским правительством они работают над улучшением портовой набережной в Торонто. В ближайших планах – оборудование района посредством использования инновационных технологий.
Помимо того в перспективных планах создателей умного города – использование исключительно автономных транспортных средств общего пользования и открытого программного обеспечения. На основании последнего сторонние фирмы смогут соорудить свои собственные сервисы (по аналогии с современными приложениями).
4.Искусственный интеллект для всех
До сих пор искусственный интеллект считался главной игрушкой Baidu, Amazon, Microsoft и Google, самых крупных технологических компаний. Для других любые системы искусственного интеллекта были слишком дорогими и сложными для того чтобы их реализовать в полной мере.
Теперь решение данной проблемы – в использовании так называемых облачных сервисов. Среди числа таковых наиболее популярны следующие:
— AWS от Amazon,
— TensorFlow от Google,
— Azure от Microsoft.
Такие инновации позволяют существенно упростить процесс внедрения нейросетей во все сферы жизни. Он будет таким же, как и разработка простой программы. В конечном итоге такое решение позволит распространить искусственный интеллект далеко за пределы стандартной технологической индустрии.
5.Соревнования нейронных сетей
Несмотря на то, что современные нейросети уже давно научились распознавать огромное количество изображений, они не могли долгое время придумать хотя бы что-либо самостоятельно. Для этого они не были оснащены воображением, но решение было придумано. Его автор – Аян Гудфеллоу (университет Монреаля). Исследователь изобрел соревновательную генерирующую сеть (GAN), систему, которая представляет собой упрощенную математическая модель мозга человека, состоящую из двух полушарий (в данном случае из двух нейросетей).
Алгоритм действий следующий: с самого начала нейросети обучают на идентичных данных. Но потом одна из них (ее называют генератор) к уже знакомому изображению добавляет какую-то новую черту: к примеру, таким элементом может быть третья рука у человека. Задание второй нейросети (ее наименование – дискриминатор) сконцентрировано в том, чтобы понять, видела ли она раньше схожее изображение или же оно является подделкой.
Иными словами, необходимо понять, является ли человек с тремя руками реальным. В итоге генератор научился так хорошо и быстро подделывать изображения, что дискриминатор уже их не смог отличить от аутентичных. Получается, в итоге, что нейросеть организовывает и создает что-то реалистичное и новое.
В этом году GAN стала одной из наиболее прорывных технологий. Скомпилировав колоссальное количество изображений звезд, разработчики из Nvidia создали лица людей, которых практически нельзя отличить от настоящих, хотя на самом деле все эти люди никогда не существовали. Вторая группа исследований смогла воссоздать картины, которые было невозможно по стилю отличить от творений Ван Гога. При это знаменитый художник из никогда не писал. Таким образом, технология позволяет открыть огромное пространство для создания подделок на высоком профессиональном уровне. Но, одновременно, предоставляет искусственному интеллекту воображение, которое необходимо для более качественной работы с окружающей действительностью.
6«Вавилонская рыбка»
«Вавилонская рыбка» из знаменитого фильма «Автостопом по галактике» теперь реальность, а не фантазия. Разработчиком такой инновации стала компания Google.
Стоимость наушников Pixel Buds составляет всего 159 долларов. А их возможности удивляют воображение. Устройство способно переводить в автоматическом режиме на 40 языков. Пользоваться такой инновацией чрезвычайно легко. Достаточно кликнуть на специальную кнопку и произнести фразу такого плана: «Мне нужна помощь – перевод на английский». Но есть один важный нюанс, пока новинка способна работать исключительно в комплекте со смартфоном Google Pixel 2.
Алгоритм работы такого новшества следующий: один собеседник надевает наушники, а второй в руках держит смартфон. Тот человек, который в наушниках, что-то говорит на своем языке, а смартфон в автоматическом режиме переводит по громкоговорителю речь. Как только человек со смартфоном ответит, сразу же в наушниках прозвучит синхронный перевод. Конечно же, сейчас у такой технологии есть некоторые недостатки. К примеру, не совсем удобно общение на шумных улицах, ведь системе сложно распознавать среди прочих звуков определенный язык.
7.Газовая электростанция с нулевой эмиссией
В Хьюстоне стартап Net Power построил инновационную газовую электростанцию с нулевой эмиссией. Основа технологии — новейшая турбина, размер которой составляет 1/10 типичной турбины и способен расположиться в крохотной комнате с площадью 5,6 кв.м. но даже с такими маленькими габаритами, такое устройство остается таким же мощным как более габаритные аналоги.
Весь секрет сокрыт в более эффективной передаче тепла посредством использования сверхкритичного флюида. Природный газ в маленькой турбине сжигается в среде чистого кислорода в камере сгорания. При этом производится исключительно диоксид углерода и водяной пар.
Хотя в современном мире присутствует чрезвычайная популярность возобновляемых источников, корпорация Net Power уверена в том, что спрос на электричество в связи с массовым переходом на электрические автомобили будет только возрастать. Собственно поэтому может быть отличная перспектива у природного газа. В том случае, если электростанция остается более эффективной, но не загрязняет при этом окружающую среду, почему бы ископаемое топливо не использовать?
8.Истинная приватность в сети
Новейшая система интернет-идентификации способна подтвердить вашу личность без необходимости предоставлять персональные данные, такие как, например, как дата рождения. Все это становится возможным благодаря использованию протокола zero-knowledge proof. Хотя исследователи работали над созданием такого новшества десятилетия, особенный интерес к нему появился лишь в прошлом году. Причиной тому стала криптовалюта Zcash.
Разработчики решения подчеркивают тот факт, что валюта основывается на усовершенствованной системе криптографии. Та, в свою очередь, позволяет отправлять в любую точку мира денежные средства таким образом, что это нельзя отследить. Собственно в этом – главное отличие Zcash по сравнению с биткоинами. Обладатели биткоинов получают состоящий из цифр и букв адрес, а транзакции осуществляются через распределенный блокчейн-реестр.
Используя специальный анализ, правоохранительные органы могут получить информацию о том, кому именно принадлежит данный адрес, а также отследить ход транзакций. Блокчейн помогал не раз следователям отыскать наркоторговцев, которые реализуют товар на черном рынке.
Основанием Zcash является метод криптографии zk-Snark. Его разработали израильские ученые совместно с исследователями из МТИ. Все транзакции подтверждаются в Интернете, но при этом невозможно отследить адреса участников операции. Но при всех преимуществах zk-Snark – это достаточно сложная и медленная технология. Собственно поэтому разработчики ищут сейчас способы существенно упростить ее и сделать более доступной.
9.Генетические предсказания
Пройдет не так много времени, и дети при рождении будут получать свой генетический паспорт. В таком документе будут отражены весьма интересные данные, например, вероятность развития тех или иных заболеваний. Ученые, проводя исследования колоссального количества информации выводят так называемые «полигенные оценки риска». Они помогут в будущем выявить и успешно вылечить на ранних стадиях самые тяжелые и неизлечимые заболевания.
Такая информация понадобится и фармацевтическим компаниям для тестирования лекарств, которые предотвращают развитие всевозможных заболеваний.
10.Квантовые компьютеры
Появление квантовых компьютеров ожидают многие. Но, прежде всего, наверное, химики. Ведь, используя такие устройства, они смогут создавать новые молекулы, новые электролиты, новые белки для более действенных лекарств и многое другое.
Привычные нам компьютеры не располагают для таких технологий достаточной вычислительной мощностью. Но как только появятся квантовые, все это станет реальным.
Тем временем стартап Rigetti Computing (Калифорния) доказал: квантовый компьютер можно применять для машинного обучения. Компания открыла доступ к своему квантовому компьютеру Forest, который расположен в облаке и способен с помощью процессора выполнять расчеты на 19 кубитов.
Фото: Science HD / Unsplash
Инновационные технологии уходящего года однажды позволят обняться с человеком, который находится на другом континенте, вылечить болезнь Альцгеймера и вместо флешки для хранения информации использовать ДНК
Редакция Scientific American совместно с аналитиками Всемирного экономического форума опросили ведущих экспертов в области технологий, чтобы определить самые интересные и полезные открытия 2019 года.
Биопластик из растительных отходов
Пластмассовый мусор, накапливающийся в Мировом океане, — причина гибели морских животных, растений и даже источник человеческих болезней (микропластик может попасть в организм через рыбу). Биопластик может решить эти проблемы, способствуя развитию циклической экономики — он разлагается и превращается в биомассу. Сегодня биопластик изготавливают из кукурузы, сахарного тростника и отработанных жиров и масел, но он не очень прочный и к тому же некрасивый.
Недавняя разработка — метод изготовления пластика из целлюлозы и лигнина (вещества, характеризующего, например, одеревенелые стенки растений). Биопластик, полученный из непищевых сортов растений (например, гигантского тростника), по качествам ничем не уступает обычной пластмассе.
Социальные роботы
217 тыс. профессиональных сервисных роботов было продано в 2018 году, это на 61% больше, чем в 2017-м. И продажи продолжают расти — не в последнюю очередь благодаря социальным роботам. Они нужны для взаимодействия с людьми, которым необходимы общение, уход и забота. Социальные роботы оснащены искусственным интеллектом, который помогает им «понять», как надо реагировать на информацию, полученную через камеры и датчики.
Например, человекоподобный робот Пеппер (от SoftBank Robotics) распознает лица, основные человеческие эмоции и участвует в разговоре посредством сенсорного экрана на «груди». Социальные роботы особенно нужны пожилым. Робот PARO в виде тюленя, разработанный Японским национальным институтом передовых промышленных наук и технологий, снимает стресс у людей с болезнью Альцгеймера. Он отзывается на свое имя движениями головы и реагирует на ласку. А робот Mabu (Catalia Health) напоминает престарелым людям, чтобы они чаще гуляли и принимали лекарства.
Металинзы
С каждым годом устройства становятся все более компактными, но их оптические компоненты уменьшаются не с такой высокой скоростью. Инженеры выяснили, какие физические законы стоят за их легкими альтернативами — металинзами. Их миниатюрность позволит уменьшить в размерах камеры, оптические датчики для интернета вещей, микроскопы и другое оборудование. Кроме того, ученые разработали металинзы, которые исправляют астигматизм у человека.
Потенциальное лекарство от Альцгеймера
Несколько десятилетий назад ученые обнаружили особый класс белков, вызывающих многие болезни: от рака до нейродегенеративных заболеваний. Они называются «внутренне неупорядоченные белки» (ВНБ). Они играют важную роль в частях клеток, называемых безмембранными органеллами. Ученые разработали технологию манипуляции этими органеллами, благодаря чему, вероятно, удастся найти лекарства от болезней, которые вызывают ВНБ.
Умные удобрения
Стандартные способы внесения удобрений часто наносят вред окружающей среде. Новая разработка — удобрения с контролируемым высвобождением веществ, которые снабжают почву веществами, когда это необходимо. Они состоят из маленьких капсул, внешняя оболочка которых замедляет проникновение воды внутрь содержимого.
Совместное телеприсутствие
Технология совместного телеприсутствия находится в стадии разработки, однако ведущие технологические гиганты, например, Microsoft, вкладывают деньги в развитие этой индустрии. Ожидается, что к 2025 году она будет оцениваться в несколько миллиардов долларов. Фонд XPRIZE Питера Диамандиса объявил о начале конкурса ANPR Avatar XPRIZE. Его победитель получит средства на разработку технологий, которые позволят людям ощущать присутствие друг друга, даже если они будут находиться на разных концах Земли.
Блокчейн против пищевых отравлений
Снизить количество пищевых отравлений можно с помощью блокчейна. Инновационный метод использования этого инструмента в промышленности применяется для отслеживания продуктов. С помощью блокчейна продавцы могут сразу же вывести испорченную еду из обращения и уничтожить лишь запасы, полученные из того же источника. Кроме того, некоторые компании начали производить упаковки с датчиками, которые контролируют качество продуктов и указывают на истекающий срок годности.
Безопасные ядерные реакторы
Многие производители (например, Westinghouse Electric Company, Framatome) форсируют разработку ядерного топлива, устойчивого к перегреву. Такое топливо почти не вырабатывает водород или вырабатывает его очень мало. Новейшие модели ядерных реакторов вместо воды для охлаждения используют жидкий натрий или расплавленную соль, которые не могут производить водород.
Хранение данных в ДНК
Жесткий диск или флешка могут потеряться или устареть, поэтому ученые нашли альтернативу традиционным носителям информации — это ДНК. Информацию об организме, которая хранится в ДНК, без труда считывают, синтезируют и копируют. А последние достижения в секвенировании (то есть, определении аминокислотной и нуклеотидной последовательности) ДНК — это использование штрих-кодирования, когда последовательность ДНК используется в качестве маркеров молекулярной идентификации. Благодаря этому ученые продвинулись в изобретении новых методов лечения и в борьбе с лекарственной устойчивостью.
Сетевые накопители энергии
Энергетики прогнозируют, что в течение следующего десятилетия литий-ионные аккумуляторы будут использовать чаще всего. Постоянно совершенствующиеся технологии приведут к тому, что аккумуляторы скоро смогут хранить вдвое больший запас энергии, чем есть сейчас.
Какие из современных технологий будут определять завтрашний мир? Новый доклад, представленный Всемирным экономическим форумом (World Economic Forum), рассказывает о прорывных инновациях, которые, как ожидается, радикально повлияют на глобальный социальный и экономический порядок.
«Технологии будут играть решающую роль в поиске решений всех проблем, с которыми сталкивается современный мир, включая проблемы, связанные с неравенством доходов и изменением климата, — утверждает Джереми Юргенс, технический директор Всемирного экономического форума. — Инновационные технологии этого года демонстрируют быстрые темпы развития и дают представление о том, как будет выглядеть устойчивое, социально-ориентированное общество в будущем».
Развитие технологий из этого списка сулит не только крупные многообещающие перспективы для мира. Новые технологии призваны разрушить существующий порядок для достижения положительных изменений, должны быть привлекательными для инвесторов и исследователей и привести к значительным темпам развития в течение ближайших 5 лет. Представляем 10 инновационных технологий, который будут на слуху в 2019 году.
1. Биопластик для безотходной экономики
Менее 15% всего пластика, произведенного в мире, идет на переработку, в то время как остальной пластик сжигается, выбрасывается или отправляется на свалку. Решение видится в биоразлагаемом пластике, но ему не хватает прочности обычных материалов. Прорывная идея способствует развитию экономики замкнутого цикла за счет использования целлюлозы или лигнина, полученных из растительных отходов, что позволяет повысить прочность материала без использования сельскохозяйственных культур, которые могли бы использоваться для производства продуктов питания.
2. Социальные роботы
Современные роботы могут распознавать голоса, лица и эмоции, интерпретировать речевые обороты и жесты и даже устанавливать зрительный контакт. Друзья и помощники в виде дроидов становятся частью повседневной жизни и все чаще используются для ухода за пожилыми людьми, обучения детей и других задач.
3. Металинзы
Традиционные методы резки и изгиба стекла пока не позволяют уменьшить размер линз, используемых в мобильных телефонах, компьютерах и других электронных устройствах. Но благодаря последним достижениям в физике удалось получить более легкие и миниатюрные линзы в качестве альтернативы современным линзам. Крошечные, тонкие и плоские линзы называются металинзами, они способны заменить существующие громоздкие стеклянные линзы и сделать датчики и устройства медицинской визуализации еще более миниатюрными.
4. Неупорядоченные белки как цель для новых лекарств
«Внутренне неупорядоченные белки» — это белки, которые могут вызвать рак и другие заболевания. В отличие от обычных белков, у них нет жесткой структуры и они меняют форму, что затрудняет их обработку. В настоящее время ученые научились предотвращать изменение их формы в течение достаточного долгого времени с целью сделать лечение эффективным, что открывает новые возможности для пациентов.
5. «Умные» удобрения
Недавние достижения в производстве удобрений в основном сводились к их свойству постепенно высвобождать питательные вещества по мере необходимости. Тем не менее, они все еще содержат аммиак, мочевину и калий, которые наносят вред окружающей среде. В производстве новых видов удобрений используются более экологически чистые источники азота, а также микроорганизмы, которые улучшают поглощение удобрений растениями.
6. Совместное телеприсутствие
Представьте себе видеоконференцию, где вы не просто чувствуете, что находитесь в одной комнате с другими участниками, вы на самом деле даже ощущаете прикосновение друг к другу. Сочетание дополненной реальности (AR), виртуальной реальности (VR), сетей пятого поколения (5G) и современных датчиков сделает возможным ситуацию, когда деловые люди в разных местах смогут физически обмениваться рукопожатиями, а врачи смогут удаленно работать с пациентами, как если бы они находились в одной комнате.
7. Расширенное отслеживание продуктов питания и их упаковки
Около 600 миллионов человек употребляют в пищу зараженные продукты каждый год, в такой ситуации важно немедленно определять источник вспышки эпидемии. То, на что раньше уходили дни или даже недели, теперь можно отследить за считанные минуты, используя технологию блокчейн для отслеживания каждого этапа продвижения продукта по цепочке поставщиков. Что касается упаковки продуктов питания, то датчики могут показывать, когда конкретно продукты могут испортится. В результате уменьшается необходимость списывать понапрасну целые партии еды по истечения срока годности.
8. Более безопасные ядерные реакторы
Хотя ядерная энергия не выделяет двуокись углерода, реакторы далеко небезопасны, так как топливные элементы реактора могут перегреться и при смешивании с водой выделять водород, который затем может взорваться. Но появляются новые виды топлива с гораздо меньшей вероятностью перегрева, и даже если это происходит, они выделяют мало водорода или совсем его не выделяют. В результате модификации такое топливо позволяет заменить существующие топливные стержни.
9. Хранилище данных на основе ДНК
Современные системы хранения данных потребляют много энергии и уже не способны полностью вместить постоянно растущий объем информации, который мы производим. Менее чем за столетие они достигнут предела своей мощности. Однако в прорывных исследованиях предлагается использовать хранилище данных на основе ДНК в качестве низкоэнергетической альтернативы компьютерным жестким дискам. Хранилище такого типа обладает огромной емкостью: по оценкам, все мировые данные за год могут храниться в кубе ДНК размером в один квадратный метр.
10. Хранение возобновляемой энергии
Проблема хранения энергии, генерируемой возобновляемыми источниками энергии, при отсутствии солнечного света или ветра, является препятствием для увеличения потребления. В течение ближайшего десятилетия литий-ионные аккумуляторы будут оставаться доминирующей технологией хранения энергии, в то время как дальнейшее развитие технологий приведет к появлению аккумуляторов с емкостью энергии до восьми часов, что позволит удовлетворять пиковый спрос на генерируемую солнцем энергию в вечернее время.
Источник