Новые технологии сегодня и завтра

Недавно, от коллег, получил интересный материал, о том, как будут развиваться наука и техника в ближайшие 3-5 лет. С автором этого материала я уже знаком. Это довольно известный изобретатель и ученый, Олег Фиговский, академик Европейской академии наук. Конечно, дело не в регалиях, а в его умении анализировать состояние новых, наиболее востребованных технологий и заглянуть в недалекое будущее, как они будут развиваться в XXI веке.

Мне показалось это интересным, и публикую материал (сокращенный вариант) для вас, уважаемый читатель.

Аналитики консалтинговой компании Gartner подготовили для форума Symposium/ITxpo отчет о 10 ключевых трендах ближайших 3-5 лет и отобрали тенденции, которые окажут наиболее существенное влияние на ИТ-отрасль в будущем. Отчет получил подзаголовок: «Увеличивай темпы, чтобы сохранить рассудок» (Pace Yourself, for Sanity’s Sake).

1. К 2021 году наиболее продвинутые торговые предприятия начнут внедрять на своих площадках сервисы визуального и голосового поиска товаров. Компании научатся лучше понимать желания потребителей, их интересы и намерения.

2. К 2020 году начнется процесс «самоподрыва» крупнейших ИТ-компаний. Как минимум 5 из 7 технологических гигантов начнут по собственной инициативе менять формат своей деятельности. Это касается как американских корпораций Facebook, Apple, Amazon и Google, так и китайских Alibaba, Baidu и Tencent.

3. К концу 2020 года банковская отрасль увеличит стоимость бизнеса на $1 млрд. благодаря внедрению криптовалют на базе блокчейна.

4. К 2022 году ложная потребляемая информация превзойдет по количеству реальную информацию – по крайней мере, этого стоит ожидать жителям стран с развитой экономикой. Компаниям придется внимательнее, чем когда-либо прежде, отслеживать информацию о себе в социальных медиа и оперативно выявлять фейки.

5. Распространение ложной информации приведет к совершенствованию инструментов ее создания. Искусственный интеллект позволит производить фейки такого высокого качества, что даже другой ИИ-алгоритм не сможет распознать фальшивку.

6. К 2021 году более 50% предприятий будет ежегодно тратить на чатботов больше, чем на разработку мобильных приложений. Наступит эпоха пост-приложений, при которой на передний план выйдут виртуальные ИИ-помощники, не привязанные к конкретным мобильным программам. По прогнозам Gartner, через пару лет чатботы проникнут во все сферы коммуникации между людьми.

7. К 2021 году 40% ИТ-персонала будут одновременно обладать сразу несколькими навыками и выполнять несколько профессиональных задач. При этом большая часть деятельности будет связана не с технологиями, а с бизнесом. Спрос на технических специалистов в области ИТ упадет на 5% уже через два года, а потребность в «многозадачниках», напротив, вырастет в разы.

8. Gartner считает, что опасаться нашествия ИИ не стоит – к 2020 году искусственный интеллект создаст 2,3 млн. рабочих мест, а уничтожит лишь 1,8 млн.

9. Через 3 года технологии интернета вещей проникнут в 95% электронных устройств. Системы мониторинга, умные датчики и счетчики, а также облачные системы станут более доступными, и у потребителей проснется интерес к IoT. По этой причине эксперты Gartner рекомендуют вкладываться в развитие IoT-решений уже сейчас.

10. К 2022 году половину расходов на безопасность в IoT-сегменте составит не защита от угроз, а ликвидация последствий ошибок, в том числе отзыв товаров и восстановление системы после взломов.

Прорывные технологии

Квантовые компьютеры

Прорыв в технологии квантовых компьютеров уже близок. Специалисты компании Google опубликовали в журнале Nature статью, в которой приводят доказательства квантового превосходства — способности квантовых компьютеров выполнять задачи, которые не под силу обычным. Доказательство ученых основано на модели угадывания стороны подбрасываемой монеты. Обычный компьютер выполняет эту операцию, сохраняя два числа и каждый раз выбирая из них случайным образом одно. Для того чтобы смоделировать 50 бросков монеты, нужно просто повторить эту операцию 50 раз. В случае обычной монеты все просто, но, если монета ведет себя как частицы, подчиняющиеся законам квантовой механики, становится сложнее. Мы уже не можем знать, падает ли монета орлом или решкой вверх, не зная обо всех остальных монетах. Этот феномен называется квантовой запутанностью, а проблема моделирования бросков монеты — квантовой выборкой.

Обычные компьютеры работают последовательно, так что они не могут «подбросить» одновременно 50 монет. Поэтому, утверждают ученые Google, для того чтобы получить результат одновременного броска 50 монет, квантовая выборка требует сохранения всех возможных конфигураций всех 50 бросков. Поскольку один бит может хранить информацию только об одном из двух состояний, орел или решка, все возможные конфигурации броска 50 монет потребуют тысяч терабайт. Тут-то на сцену и выходят квантовые компьютеры. Они основаны на кубитах, которые могут принимать несколько состояний одновременно. Это позволяет сохранять распределение вероятностей всех конфигураций сразу при помощи одного кубита на каждую монету. По этой причине, утверждают в Google, квантовая выборка станет простой задачей для квантовых компьютеров.

Они провели демонстрацию модели выборки с 9 монетами при помощи 9-кубитного квантового компьютера. «Если схожая частота ошибок окажется достижимой в будущих устройствах с 50 кубитами, мы сможем исследовать квантовую динамику, недоступную нам никаким иным образом», — говорится в плане компании. Таким образом, как направление новой технологии в будущем, квантовые компьютеры в ближайшем будущем смогут использоваться для изучения сложных научных проблем и перестанут быть практически бесполезными, как сейчас, пишет New Scientist. Многие ученые из других учреждений верят, что именно команде Google под силу доказать, что квантовые компьютеры лучше обычных «Они определенно мировые лидеры сейчас, без сомнений, — говорит Самон Девитт из Центра RIKEN в Японии. — Уж если кто и добьется успеха, то Google. И если Google не справится, значит, что-то пошло не так».

Компьютерное зрение

Компания Cambridge Consultants представила баки для сортировки мусора, работающие с применением технологий машинного обучения компьютерного зрения. Такие баки сканируют отходы и подсказывают пользователю, в какой отсек (перерабатываемый мусор или нет) их выбросить. Сортировка мусора по его происхождению (пластик, бумага, природные отходы) практикуется во многих странах с целью разделения отходов на перерабатываемые и нет. Перерабатываемые отходы могут быть использованы в качестве вторсырья, что может уменьшить, например, вырубку деревьев для производства бумаги. Люди, однако, не всегда могут точно определить, к какой категории (перерабатываемый или нет) относится мусор, который они выбрасывают: например, бумажный стакан, в котором продают горячие напитки, может быть покрыт пластиковой пленкой и содержать остатки кофе, и такой стакан уже нельзя переработать. Это приводит к низким показателям использования вторсырья. Развитие технологий искусственного интеллекта в скором времени сможет помочь с оптимизацией процесса сортировки мусора. Новая система состоит из привычных контейнеров для разных видов отходов и специальной платформы, которая автоматически определяет вид выбрасываемого объекта и подсказывает пользователю, в какой отсек нужно выбросить мусор. Пользователи смартфонов также смогут установить приложение, в котором за выброшенный на переработку мусор им будут зачисляться достижения.

По словам представителей компании, новая «умная» сортировка мусора работает с применением технологий машинного обучения и автоматического распознавания объектов. Подробности планов по внедрению такой сортировки в повсеместное использование, однако, не разглашаются. Стоит отметить, что также нет никакой информации о том, какие именно данные используются для обучения алгоритма распознавания. Можно предположить, что в сложных случаях (как, например, с сортировкой бумажных стаканчиков) искусственный интеллект будет определять пригодность отходов для использования в качестве вторсырья по маркировке производителя.

Гибкие транзисторы

Исследователи из Великобритании, Китая и Италии разработали чернила для печати гибких транзисторов и других полупроводниковых приборов на промышленных струйных принтерах при комнатной температуре и давлении. Ученые считают, что за счет того, что такими чернилами можно печатать на разных подложках, в том числе и на тканях, технологию можно использовать для создания носимой электроники. Практически все производимые сегодня носимые устройства, хотя и имеют гибкие элементы, основаны на жесткой электронике. Но ученые занимаются разработкой технологий, которые позволят создавать полностью гибкие и за счет этого более удобные устройства. Одной из самых сложных задач в этом направлении является создание гибких полупроводниковых компонентов, на которых основана вся современная электроника.

Ученые разработали новую технологию, которая позволяет создавать элементы, основанные на гибких гетеропереходах с использованием уже существующего оборудования. Для этого они разработали специальный состав чернил для промышленных струйных принтеров. Они состоят из хлопьев графена и гексагонального нитрида бора толщиной в 15 и 24 слоя соответственно. Средний размер хлопьев составляет примерно 120 нанометров для графена и 500 для нитрида бора. Исследователи напечатали с помощью таких чернил и промышленного струйного принтера несколько базовых полупроводниковых приборов. К примеру, они создали полевой транзистор, в котором электроды были напечатаны из серебра, канал графеновыми чернилами, а отделяющий затвор диэлектрик – чернилами из нитрида бора. Также они создали полевой транзистор с электродами из проводящего полимера PEDOT:PSS, инвертор, позволяющий преобразовывать переменный ток в постоянный, а также ячейку энергозависимой памяти. Одно из важных свойств представленной технологии заключается в том, что исследователи показали возможность печатать таким образом не только на жестких подложках, но и на гибких полимерах и даже на ткани, на которую для этого необходимо нанести небольшой слой полимера. Ученые заявляют, что такие устройства выдерживают растяжение до 4 процентов, а также 20 погружений в деионизированную воду.

Прозрачные и гибкие солнечные панели

Двух- и трехслойные пленки из дихалькогенидов переходных металлов – известных двумерных материалов – позволили создать прозрачные и гибкие солнечные панели. Солнечная энергетика активно развивается, и эффективность солнечных панелей постоянно растет. Но помимо эффективности значение могут иметь и другие факторы. В некоторых случаях требуется небольшой объем вырабатываемой энергии, и на первое место выходит удобство использования. Например, недавно ученые создали растягивающиеся и водозащищенные солнечные панели, которые можно использовать для снабжения «умной одежды» энергией. Их эффективность оказалась равной почти восьми процентам. При условии относительно большой площади панелей этого будет вполне достаточно для питания энергоэффективных датчиков.

Японские ученые создали солнечные панели, которые совмещают два важных свойства — гибкость и прозрачность. В качестве активного материала солнечной панели они использовали два дихалькогенида переходных металлов. Этот тип соединений известен в основном тем, что на его основе часто создают двумерные пленки с необычными свойствами. Исследователи использовали в своей работе диселенид и дихалькогенид вольфрама в разных конфигурациях — в виде двух- или трехслойных пленок. В ходе технологического процесса такие пленки помещались на два типа подложек — жесткую на основе диоксида кремния или гибкую на основе полиэтиленнафталата. Также к ним подводились металлические электроды из никеля и палладия. Коэффициент преобразования солнечной энергии такой панели оказался довольно низким – около 0,7 процента. В то же время, она оказалась гибкой и частично прозрачной (около 75 процентов). Исследователи считают, что такие солнечные панели, изготовленные по новой технологии, можно будет использовать вместе с другими прозрачными конструкциями, например, покрывать ими окна.

Окончание в следующих выпусках.

Спасибо за прочтение. Если вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения