Летающие автомобили, «умная» пыль, нейроморфные устройства: какие технологии получат развитие к 2030 году

Подборка эксперта в сфере искусственного интеллекта Эдриэна Бука.

Искусственный интеллект, машинное обучение, глубокое обучение. ИИ часто переоценивают, но это важная технология. Проблема в том, что общим термином «искусственный интеллект» обозначают множество различных концептов. Например, чаще всего имеют в виду имеют машинное обучение. Но это ограниченная технология — не то, чего ожидают писатели-фантасты.

Золотая середина — глубокое обучение с подкреплением. Оно поможет создавать программное обеспечение, которое не только способно считать и перекрёстно ссылаться, но буквально видеть и слышать мир, что полностью изменит способ нашего с ним взаимодействия.

Блокчейн — глобальный реестр, который способен автоматически записывать и верифицировать множество цифровых транзакций, вне зависимости от местоположения. Его децентрализованная форма означает, что у технологии есть потенциал изменить большую часть индустрий, когда обязательства станут редкостью: автоматизация денег — старая новость, но автоматизация обязательств — это большой бизнес.

Коммерческие беспилотники. Платформы, с помощью которых дроны будут летать по небу и доставлять продукты прямо к дверям домов или офисов, сильно изменят рынок.

Уменьшив стоимость последней мили, компания Amazon станет ещё более прибыльной.

И ещё: дроны не обязаны передвигаться только по воздуху, они могут сократить издержки на доставку, перевозя товары по морю, или радикально изменить освоение космоса.

Роботизация и коботизация. Хотя существуют довольно интересные примеры применения роботов в повседневной жизни, наибольший потенциал этой сферы — в производстве. А появление термина «кобот» говорит о том, как изменились наши представления о применении робототехники в реальности: роботы просто помогают решить задачи, выступают в роли сотворцов и не более.

Благодаря машинам, способным работать бок о бок с людьми, обслуживать номера или работать на складах, организации могут помогать, заменять или перераспределять своих сотрудников на более важные задачи. Помните: стиральная машина это тоже робот, который автоматизировал стирку и освободил женщин от рутинной домашней работы. Это позволило многим из них пойти учиться или работать, и как следствие, изменилась экономика.

Голосовое взаимодействие. Со времен тачскрина голосовые платформы — первая технология, у которой есть потенциал кардинально поменять работу с цифровыми устройствами или рекламу. Вербальное взаимодействие с компьютером само по себе не ново, но разговорные интерфейсы должны круто изменить мир, правда, для этого нужно значительно улучшить способность компьютеров обрабатывать естественные языки.

Чат-боты. Неужели они всё ещё актуальны?

Облачный ИИ, платформа как услуга, данные как услуга. Хотя машинное обучение не новая технология, его внедрение через платформы изменит миллионы, может, даже миллиарды жизней так же, как когда-то их изменили облачные технологии.

Дополненная, искусственная, виртуальная реальности. Некоторые из этих терминов используются как равнозначные, но на самом деле они обозначают совершенно разные вещи: вокруг виртуальной реальности было много хайпа, но было создано совсем немного конкретных приложений, дополненная реальность показывает хороший потенциал в качестве расширения для цифровых платформ: каждая стена может стать экраном.

Кроме того, представьте сборку мебели IKEA с помощью схем и инструкций, которые появляются внутри очков. Или можно будет находить закономерности в реальном мире с помощью AR и машинного обучения. Или найти конкретного человека в толпе за секунды. И этот список можно продолжать.

Беспилотные автомобили. Если изменить автомобиль, то поменяется и проектирование городов. Всё очень просто.

Однако современные беспилотные автомобили не способны ездить безопасно без посторонней помощи (согласно этому небольшому руководству). Чтобы добиться более высокого уровня автоматизации, требуется дальнейшее усовершенствование в считывании данных, обработке изображений и создании карт — а также расширение возможностей ИИ и компьютерных систем.

В таком случае нам надо сосредоточиться на полуавтономных машинах, которые можно использовать, чтобы перевозить товары быстрее и точнее. Они могли бы уменьшить количество аварий и пробок на дорогах, даже замедлить процесс урбанизации, потому что у людей появится возможность использовать время поездки для более важных когнитивных процессов, а значит, им не обязательно будет жить в центре городов.

Ну а пока я по-прежнему буду пользоваться переполненным метро.

«Умный» дом. Эти изменения уже происходят и скоро будут повсеместно внедрены на Западе. Я говорю о лампочках, которые можно контролировать со смартфона, о холодильниках, которые за вас смогут заказывать молоко или другие продукты, когда они закончатся, и о саморегулирующихся термостатах.

Самое смешное здесь то, что теперь это звучит довольно скучно, но если бы я поднял эту тему ещё пять лет назад, меня бы подняли на смех. «Умная» ткань также сейчас в разработке, и есть планы по тому, как интегрировать эту технологию в более широкую экосистему «умного» дома, но вот аппаратные средства надо ещё доработать (смотрите углеродные нанотрубки).

5G. Хотя технологии 5G ещё придётся столкнуться со множеством проблем, скорее всего, это платформа, на которой будет основано много вещей из будущего. Мы здесь говорим о десятикратном увеличении скорости интернета, десятикратном увеличении плотности покрытия сети и стократном увеличении эффективности использования сети — всё это потребуется для обеспечения работы всего, о чём писалось выше и будет написано ниже.

Сверхмалая задержка передачи данных и доступность множества данных гарантирует конкурентные преимущества тем, кто готов с этим работать. Большинство руководителей организаций должны знать или задавать вопросы о том, как развиваются местные сети. Да здравствует 5G.

Квантовые компьютеры. Квантовые компьютеры будут способны на такие расчёты, которые просто немыслимы для современных машин, но мы ещё не поняли, что надо сделать, чтобы добиться таких мощностей.

Одна наиболее вероятная и привлекательная возможность: точное изображение молекул, которое перевернёт производство, химию и медицину современности. И хотя квантовые компьютеры общего назначения вряд ли будут созданы, сама технология обладает серьёзным потенциалом в узких конкретных областях.

Расширение человеческих способностей. Веселье! Азарт! Экзоскелеты! Уже сейчас существует бесчисленное множество способов расширить возможности наших тел, от некоторых из них можно только поморщиться, вроде имплантации чипа под кожу, другие — очень простые, например, пристегнуть компьютеризированный бандаж на колено.

С одной стороны, у этой технологии есть потенциал улучшить человеческое тело и разум, с другой — возникают этические и юридические вопросы, поэтому внедрение некоторых из этих инструментов пока обсуждается.

Интернет вещей, граничные вычисления, интеллектуальная граница. По большей части обработка данных у устройств, подключаемых к интернету, происходит в облаке. Пересылка данных от устройства к центральному серверу и обратно может занимать несколько секунд, это слишком долго.

Поэтому если сделать так, чтобы объекты могли обрабатывать данные самостоятельно (в «границах» экосистемы), станет возможным создание автономных транспортных средств. Эта технология также способна сделать бесценный вклад в медицину, производство и многие другие сферы.

Но как это обстоит и с другими разработками, описанными как выше, так и ниже, сначала надо подтянуть аппаратную часть, только потом мы сможем реализовать все эти идеи (смотрите статью “Are ASIC Chips The Future Of AI?”).

Когда «умных» вещей станет больше, произойдёт сдвиг от обособленных «умных» объектов к группам взаимодействующих «умных» объектов. При такой модели множество устройств будет работать вместе либо независимо, либо с участием человека. Технология используется военными, которые изучают применение групп дронов для атак или защиты военных объектов. Но она развилась бы сильнее благодаря сотням потенциальных вариантов использования в гражданских целях.

Микрочипы, биочипы. Сейчас основная идея применения микрочипов — отслеживание биометрических данных на работе в рамках экосистемы «умного» рабочего пространства. И хотя пока ничего особенно интересного тут не придумано, технология уже позволяет устанавливать личность сотрудников и платить за ланч или кофе.

Если только вдруг все не согласятся ежедневно на работе отслеживать давление, эта технология так и останется совершенно безобидной в ближайшем будущем. На поверхности чипа расположена группа молекулярных сенсоров, которая может анализировать биологические и химические элементы. А значит, эти чипы будут способны обнаруживать серьёзные заболевания на ранней стадии. А это приводит нас к следующему пункту.

Нанороботы. Если вам нужны ещё более мелкие устройства, чем микрочипы, обратите внимание на нанороботов. Они находятся в стадии исследований и разработки и являются крошечными сенсорами.

Первым полезным применением этих наноустройств станет наномедицина. Например, эти биологические машины можно использовать для определения и уничтожения раковых клеток или доставки лекарств. Другое их потенциальное применение — обнаружение токсинов и определение их концентрации в окружающей среде.

Анализ генетической предрасположенности. Нет, пока я не имею в виду «Гаттаку». Но мы близки к этому: учёные уже могут с помощью генома предсказывать вероятность сердечных заболеваний или рака груди, даже IQ (мой, например, находится в промежутке между 75 и 135, согласно ненаучным тестам на BuzzFeed). Поэтому такой анализ ДНК может существенно улучшить здоровье людей, даже несмотря на опасность генетической дискриминации.

Например, если у женщины выше риск развития рака груди, она должна иметь возможность чаще делать маммографию, а те женщины, у которых риск ниже, — могут делать их реже. Так можно засечь больше реальных случаев заболевания раком и отсеять небольшое количество случаев ложной тревоги. В итоге улучшится качество лечения, а медицинские страховые взносы снизятся.

Возможно, это повлияет на развитие персонализированной медицины, хотя организация такой задачи в условиях текущего политического климата, скорее всего, станет финансовой и организационной катастрофой.

CRISPR. Даже если будущее из «Гаттаки» не наступит, простое изменение некоторых генов для лечения конкретного человека может легко нам испортить апокалиптическое будущее, к которому движется человечество. У методики редактирования генома CRISPR-Cas есть множество потенциальных вариантов применения, включая медицину и улучшение качества семенного материала сельскохозяйственных культур.

Не так весело, если человечество будет модифицировать геном вирусов для создания новых болезней.

В любом случае я с нетерпением жду те времена, когда каждый человек будет выглядеть как что-то среднее между Томом Хиддлстоном и Идрисом Эльбой.

3D-печать металлом. Возможно, 3D-печать это уже прошлое (хотя идеи, стоящие за этой технологией, только недавно стали более реалистичными), но нам ещё предстоит в полной мере увидеть возможности этой технологии с применением новых материалов. Когда станет возможной работа с различными металлами, мы сможем создавать более лёгкие, прочные и сложные объекты, например сложные или индивидуальные механические детали (например, для кастомизированных автомобильных двигателей). Однако этот процесс трудно освоить.

Устройства, носимые в ушах. Будущее за ушами! И хотя голосовые платформы могут стать следующим значительным явлением, я бы не стал сбрасывать со счетов уши. «Умные» наушники вполне могут вскоре стать повседневными советниками по всем вопросам, а может, даже будут подсказывать (бывало, что вы никак не могли запомнить имя того парня?).

Подумайте об этой технологии с практичной стороны: уши находятся близко ко рту, способны к многозадачности, работают, когда вы спите, и лучше смотрятся с модными аксессуарами, чем рот или глаза. И я уж не говорю о почти моментальном переводе.

Такими темпами Amazon скоро будет отправлять нам рекламу сиропа от кашля после того, как услышит кашель.

Безуглеродный природный газ. Способность эффективно и дёшево сохранять углерод, высвобождаемый при сгорании природного газа. Вот и всё. Без шуток и уловок. Если вы хотите нормальной жизни для своих праправнуков, сконцентрируйтесь на зелёных технологиях.

«Умная» пыль — это крошечные (0,15 x 0,15 мм) сенсоры, которые могут собирать огромное количество информации с обширных территорий, не вмешиваясь при этом в экосистему. Например, они способны обнаруживать коррозию в изнашивающихся трубах на фабриках прежде, чем те начнут протекать (или анализировать состав питьевой воды, большой привет городу Флинт), отслеживать изменение почвы в городах, или даже недоступные территории, вне зависимости от их размера.

Одна из проблем этой технологии, которую активно обсуждают, это экологический вред, который могут нанести сенсоры, а также неэтичные варианты их использования. Кроме того, существует вопрос о том, насколько эффективными могут быть собранные данные в сравнении со снимками со спутников.

4D-печать. Сам термин 4D-печать может запутать: я не намекаю на то, что человечество будет способно создавать и получать доступ к ещё одному измерению (только Рубику это удалось). Проще говоря, продукт 4D-печати — это объект 3D-печати, который сможет менять свойства, если на него будет воздействовать определённый стимул (например, погружение под воду, нагревание, встряска, перемешивание).

Варианты применения всё ещё обсуждаются, но благодаря этой технологии многие области промышленности могли бы стать более самодостаточными, а некоторые продукты — имели бы более практическое применение.

Как круто было бы иметь одежду и обувь, которая могла бы изменять форму и функцию в ответ на изменения окружающей среды?

Нейроморфные устройства. А это я называю настоящей научной фантастикой. Нейроморфная инженерия берёт немного от биологии, физики, математики, компьютерных наук и электронной инженерии. Цель этой области исследования — создание устройств, которые копируют ответ нейронов на сенсорный импульс.

Мы не знаем, как эта идея может быть использована, но её изучение должно помочь теоретическим исследованиям ИИ.

Цифровой двойник. Технология цифрового двойника включает в себя разработки в области искусственного интеллекта, машинного обучения и аналитики программного обеспечения для создания цифровой копии физических ресурсов, которая способна изменяться, когда меняется физическая копия, а значит, может предоставить огромное количество информации о жизненном цикле объекта.

Предполагается, что к 2020 году будет около 21 миллиарда подключенных к интернету датчиков, поэтому цифровые двойники будут существовать у миллиардов объектов уже в ближайшем будущем, хотя бы чтобы потенциально сэкономить миллиарды долларов на поддержке и ремонте. Благодаря этому станет возможна оптимизация работы интернета вещей.

Все вышеперечисленное — это круто, но представьте, насколько круче было бы, если бы вместо объектов мы могли бы делать цифровых двойников людей, чтобы в реальном времени отслеживать течение болезни или жизнь целых городов!

Более подробную информацию увидим к 2050 году.

Трёхмерные и аэрозольные экраны. Станут возможны трёхмерные экраны — голограммы. Реклама с их применением может быть либо очень развлекательной, либо ужасной из-за потенциальной нереалистичности (это легко можно представить, посмотрев фильм «Бегущий по лезвию 2049»).

То же самое можно сказать об индустрии, которая захочет применять эту технологию. Я тоже сомневаюсь в важности этой технологии: компьютеры должны были убить бумагу, а я всё ещё распечатываю каждую презентацию, чтобы прочесть её.

Я вообще считаю, что голограмма не может быть самостоятельной технологией, она может только создавать шумиху вокруг других более интересных технологий (таких как адаптивные проекторы).

Нейрокомпьютерный интерфейс иногда называют: нейро-контролируемый интерфейс, мозговой интерфейс, прямой нейронный интерфейс или интерфейс «мозг-компьютер» — это прямой канал связи между мозгом и внешним устройством. Звучит очень круто и футуристично, но вы, наверное, уже видели эту технологию в работе, например, в протезировании.

А вот постоянный доступ мозга к интернету может перевернуть технологию. Кроме возможных социологических, этических и финансовых проблем, меня ещё интересуют теологические вопросы: если у каждого будет доступ ко всей полноте человеческих знаний в любой момент времени, каждое человеческое существо будет богом. А если все боги, то никто не бог. Это успокаивающая мысль.

Доказательство с нулевым разглашением (или краткие неинтерактивные аргументы знания с нулевым разглашением). Слышали о приватности? Специалисты в области вычислительной техники совершенствуют криптографические инструменты для возможности доказать что-то без раскрытия информации, лежащей в основе доказательства.

Звучит невероятно, но не так уж и невозможно, если разобраться в концепте.

Однако технология zk-SNARK медленная и требует сложных расчётов. Для неё также требуется так называемый «доверительный протокол», для создания криптографического ключа, который может скомпрометировать всю систему, если попадёт не в те руки. Но исследователи ищут альтернативы, которые будут использовать доказательство с нулевым разглашением более эффективно, не требуя такого ключа.

Летающие беспилотные автомобили. Эту технологию легко представить, потому что она — часть коллективного воображения уже десятки, если не сотни лет. Вполне может быть, что ожидание водителя Uber или Lyft на обочине однажды станет старомодным способом передвижения по городу, как бы глупо сейчас ни звучали идеи о летающих автомобилях.

Мы уже боремся с тем, чтобы люди прекратили нападать на классические беспилотные автомобили, так что пока в этой области нет ощутимых результатов.

«Умные» роботы и автономные мобильные роботы. Эта тема всегда была неотъемлемой частью научной фантастики по очевидным причинам: если соединить роботостроение с общим искусственным интеллектом, то можно допустить мысль о том, что цифровой мир может стать физическим.

Но для начала нам нужно улучшить область роботостроения (пока роботы не очень хорошо двигаются) и создать новую область исследований искусственного интеллекта. Кроме того, автономным мобильным роботам потребуются ёмкие батареи, а значит, требуются дополнительные исследования области литиево-кремниевых технологий. Не может же Илон Маск забрать себе всю славу?

На EdX сейчас есть бесплатные курсы по базовым концептам создания автономных роботов.

Биотехнологии, искусственно выращенные и искусственные ткани. Эти биохаки делятся на четыре категории, которые определят заново, что значит быть человеком: технологичное улучшение тела, нутригеномика, экспериментальная биология и биохакинг грайндеров.