10 найважливіших технологій 2019 року по думку Білла Гейтса і MIT

Білл Гейтс: «Для мене було честю скласти список з десяти проривних технологій. Вибрати тільки десять для цього списку було складно. Я хотів не тільки вибрати речі, які з'являться в заголовках в 2019 році, але захопити цей момент технологічної історії - і це змусило мене замислитися над тим, як інновації розвивалися з часом. Тоді я згадав про плуг - серед всіх речей. Плуги відмінно втілюють історію інновацій.

Люди використовували їх з 4000 р до н.е., Коли месопотамские фермери першими почали насичувати грунт киснем за допомогою загострених палиць. З тих пір ми повільно покращуємо їх, а сучасні плуги - це чудеса техніки.

Але яке призначення у плуга в дійсності? ».

гнучкі роботи

Роботи вчаться поводитися з фізичним світом.

Незважаючи на всі розмови про те, що машинивіднімають роботи, промислові роботи все ще незграбні і гнучкі. Робот може багаторазово знаходити компонент на складальній лінії з дивовижною точністю і ніколи не занудьгує, але перемістіть об'єкт на півдюйма або замініть його чимось злегка несхожим, і машина буде невміло нишпорити по поверхні або хапати повітря.

Хоча робота поки не можна запрограмувати нарозуміння того, як хапати будь-який об'єкт, тільки глянувши на нього, як це роблять люди, тепер він може навчитися управляти об'єктом самостійно за допомогою віртуальних проб і помилок.

Один з таких проектів - Dactyl, робот, якийнавчив себе перевертати іграшковий кубик на руці. Dactyl, який розробляли в некомерційній організації OpenAI, являє собою цілісну руку робота, оточену масивом джерел світла і камер. Використовуючи так зване навчання з посиленням, програмне забезпечення на основі нейромереж, робот навчався вистачати і перевертати кубик в моделюється середовищі, перш ніж виконати цей трюк власноруч. Експерименти з ПО, спочатку випадкові, підсилюють зв'язку в мережі з часом, наближаючи робота до мети.

Зазвичай перенести такого роду віртуальну практикув реальний світ неможливо, тому що такі речі, як тертя або різні властивості різних матеріалів важко змоделювати. Команда OpenAI обійшла це, додавши випадковості в віртуальне навчання і давши роботу приклад з безладу реальності.

Нова хвиля ядерної енергетики

Вдосконалені реактори ядерного ділення і синтезу стали ближче до реальності.

Нові ядерні конструкції, які набрали хід вТорік, обіцяють зробити це джерело енергії безпечніше і дешевше. Серед них - реактори ділення IV покоління, еволюція традиційного дизайну; невеликі модульні реактори; реактори синтезу, які завжди були чимось недосяжним. Інженери реакторів IV покоління, на кшталт канадської Terrestrial Energy і вашингтонської TerraPower, вступили в партнерські відносини з комунальниками, сподіваючись налагодити поставки в енергомережу до 2020 року.

Невеликі модульні реактори зазвичай виробляютьдесятки мегават енергії (для порівняння, звичайний ядерний реактор виробляє близько 1000 МВт). Компанії на зразок орегонской NuScale стверджують, що мініатюрні реактори зможуть заощадити грошей і скоротити ризики для навколишнього середовища.

Був також прогрес в області синтезу. Хоча ніхто не очікує поставок до 2030 року, такі компанії, як General Fusion і Commonwealth Fusion Systems, відгалуження MIT, досягли певних успіхів. Багато хто вважає, що синтез - це нездійсненна мрія, але оскільки реактори не зможуть плавитися і створювати довгоживучі радіоактивні відходи, суспільство з більшою готовністю піде на їх поширення, на відміну від звичайних ядерних реакторів. Білл Гейтс інвестував в TerraPower і Commonwealth Fusion Systems, до речі.

Прогнозування недоношених новонароджених

Простий аналіз крові може передбачити, чи є ризик передчасних пологів у вагітної жінки.

Наш генетичний матеріал живе в основному усерединінаших клітин. Але невелика кількість «бесклеточной» ДНК і РНК також плавають в нашій крові, часто виділяючись вмираючими клітинами. У вагітних цей безклітковий матеріал являє собою алфавітний бульйон з нуклеїнових кислот плода, плацента і матері.

Стівен Квейк, біоінженер зі Стенфорда, знайшов спосіб використовувати цей бульйон для вирішення однієї з найскладніших проблем медицини: приблизно кожен десятий немовля народжується передчасно.

Вільно плаваючі ДНК і РНК можуть моженадати інформацію, яка раніше вимагала інвазивних способів захоплення клітин, на зразок біопсії пухлини або пункції живота вагітної жінки для виконання амніоцентезу. Тепер стало простіше виявляти і секвенувати невеликі кількості бесклеточного генетичного матеріалу в крові. В останні кілька років вчені почали розробляти аналізи крові для раку (по виявленню ДНК пухлинних клітин) і для передпологового скринінгу станів на зразок синдрому Дауна.

Тести на пошук таких умов покладаються на пошукгенетичних мутацій в ДНК. РНК, з іншого боку, є молекулою, яка регулює експресію генів - скільки білка проводиться геном. Секвеніруя вільно плаваючу РНК в крові матері, Квейк зміг виявити коливання в експресії семи генів, які він пов'язує з передчасними пологами. Це дозволило йому ідентифікувати жінок, які з певною ймовірністю розродяться передчасно. Після тривоги лікарі можуть призначити запобіжні заходи і контролю і дати дитині більший шанс на виживання.

За словами Квейка, технологія, що лежить в основі аналізу крові, швидка, проста і коштує менше 10 доларів за вимір. Разом з колегами він запустив стартап Akna Dx, щоб поставити аналіз на потік.

Кишковий зонд в таблетці

Невеликий пристрій, який можна проковтнути, робить докладні знімки кишечника без анестезії, навіть у немовлят і дітей.

Екологічна кишкова дисфункція, викликананавколишнім середовищем (EED), може бути однією з найдорожчих хвороб, про які ви чули. Зазначена запалених кишечником, який пропускає і погано вбирає поживні речовини, вона широко поширена в бідних країнах і є однією з причин, по якій люди страждають від недоїдання, затримок у розвитку і ніколи не досягають нормального росту. Ніхто не знає, що точно викликає це розлад, як його запобігати або лікувати.

Практичний скринінг для її виявлення допоміг бимедичним працівникам дізнаватися, коли і як втручатися. Терапія вже доступна для немовлят, але діагностика і вивчення хвороб в кишечнику таких маленьких дітей, часто вимагає знеболювання і введення ендоскопа в горло. Це дорого, незручно і непрактично в тих регіонах світу, де поширена ця дисфункція кишечника.

Тому Гільєрмо Тірні, патолог і інженерМассачусетської лікарні загального профілю в Бостоні, розробляє невеликі пристрої, які можна використовувати для перевірки кишечника на наявність ознак EED або навіть отримання біопсії тканин. На відміну від ендоскопів, вони прості у використанні при наданні першої допомоги.

Капсули Тірні для ковтання містять мініатюрнімікроскопи. Вони кріпляться до гнучкого ниткоподібні тросу, який забезпечує живлення і освітлення при відправці зображень на консоль з монітором. Це дає медичному працівнику можливість припиняти капсулу в цікавих місцях і діставати її по завершенні, щоб потім стерилізувати її та повторно використовувати. Хоча звучить дивно, команда Тірні розробила метод, який не викликає дискомфорту. Також це дозволяє робити знімки всієї поверхні травного тракту з дозволом до окремої клітини або захоплювати тривимірні крос-секції глибиною в кілька міліметрів.

У технології є кілька застосувань; вонавикористовується для скринінгу стравоходу Барретта, попередника раку стравоходу. Для EED команда Тірні розробила ще меншу версію для дітей, які не можуть проковтнути таблетку. Її протестували на підлітках з Пакистану, де поширений EED, а на немовлят випробування заплановані на 2019 рік.

Маленький зонд допоможе дослідникам відповісти напитання про розвиток EED - наприклад, на які клітини він впливає і які бактерії залучені - і оцінити втручання і потенційні методи лікування.

Індивідуальні протиракові вакцини

Таке лікування спонукає природний захист організму знищувати тільки ракові клітини, виявляючи мутації, унікальні для кожної пухлини.

Вчені знаходяться на порозі комерціалізаціїпершій персоналізованої протиракової вакцини. Якщо вона буде працювати, як планується, така вакцина, що спонукає імунну систему людини визначати пухлина по її унікальним мутацій, зможе ефективно відключати деякі види раку.

Використовуючи природний захист організму длявиборчого знищення тільки пухлинних клітин, ця вакцина, на відміну від традиційних хіміотерапій, обмежує пошкодження здорових клітин. Атакуючі імунні клітини також будуть пильними до появи будь-яких безпритульних ракових клітин після початкового лікування.

Можливість появи таких вакцин початкунабувати форму в 2008 році, через п'ять років після завершення Human Genome Project, проекту генома людини, коли генетики опублікували першу послідовність ракової клітини пухлини.

Незабаром після цього вчені почали порівнювати ДНКпухлинних клітин з ДНК здорових клітин - і інших пухлинних клітин. Ці дослідження підтвердили, що всі ракові клітини містять сотні, якщо не тисячі специфічних мутацій, більшість з яких є унікальними для кожної пухлини.

Кількома роками потому німецький стартапBioNTech надав переконливі докази того, що вакцина, яка містить копії таких мутацій, може каталізувати імунну систему організму на виробництво Т-клітин, призначених для пошуку, атаки і знищення всіх ракових клітин.

У грудні 2017 року BioNTech спільно збіотехнологічним гігантом Genentech розпочала масштабний тестування вакцини у онкологічних хворих. Триваюче дослідження націлене на 10 ракових захворювань і планує охопити 560 пацієнтів по всій земній кулі.

Обидві компанії розробляють нові технологіївиробництва, щоб дешево і швидко виробляти тисячі індивідуальних вакцин. Це буде складно, тому що створення вакцини включає в себе біопсію пухлини пацієнта, секвенування і аналіз його ДНК, а також передачу цієї інформації на виробничу площадку. Після виробництва вакцина повинна бути негайно доставлена ​​в лікарню; затримка може бути смертельною.

Бургер без корови

Як вирощені в лабораторії, так і рослинні варіанти наближаються до смаку і поживної цінності реального м'яса, не завдаючи шкоди навколишньому середовищу.

ООН очікує, що до 2050 року в світі буде 9,8мільярда чоловік. І ці люди стають багатшими. Жодна з цих тенденцій не обіцяє нічого хорошого для зміни клімату, особливо тому, що коли люди йдуть від бідності, вони починають їсти більше м'яса.

До цієї дати, згідно з прогнозами, люди будутьспоживати на 70% більше м'яса, ніж в 2005 році. І виявляється, що вирощування тварин для вживання в їжу є одним з найгірших наших дій по відношенню до навколишнього середовища.

Залежно від тваринного, виробництвокілограма м'ясного білка західними промисловими методами вимагає в 8 - 50 разів більше води, в 12 - 34 разів більше землі і в 12 - 40 разів більше викопного палива, ніж для виробництва кілограма рослинного білка.

Проблема в тому, що люди навряд чи зупинятьсявживати м'ясо в їжу незабаром. Це означає, що вирощене в лабораторії м'ясо і рослинні альтернативи можуть стати найкращим способом обмежити руйнування.

Виробництво м'яса в лабораторії на увазівитяг м'язової тканини у тварин і вирощування її в біореакторах. Кінцевий продукт дуже схожий на натуральний, правда, вчені поки працюють над смаком. Вчені з Університету Маастрихта в Нідерландах, які працюють над масштабним виробництвом лабораторного м'яса, вважають, що виростять бургер в лабораторії вже в наступному році. Один з мінусів лабораторно вирощеного м'яса в тому, що і в такому випадку користь для навколишнього середовища мінімальна - викиди вуглецю скоротяться в кращому випадку на 7%.

Як варіант - робити м'ясо на рослинній основі,як це роблять Beyond Meat і Impossible Foods (Білл Гейтс, до речі, інвестор в обох компаніях). Вони беруть білок гороху, сої, пшениці, картоплі та рослинні масла для імітації текстури і смаку м'яса тварин.

Beyond Meat розпорядженні 2400 квадратних метрівземлі в Каліфорнії і вже продала більше 25 мільйонів бургерів в 30 000 магазинів і ресторанів. Котлета Beyond Meat, ймовірно, буде генерувати на 90% менше викидів парникових газів, ніж звичайний бургер, приготований з корови.

Уловлювач вуглекислого газу

Практичні і доступні способи уловлювання вуглекислого газу з повітря могли б поглинати надлишкові викиди парникових газів.

Навіть якщо ми мовчимо викиди вуглекислого газу,зігріваючий ефект парникового газу може зберігатися протягом тисяч років. Щоб запобігти небезпечному підвищення температури, на думку ООН, світові в цьому столітті буде потрібно видалити з атмосфери 1 трильйон тонн вуглекислого газу.

Минулого літа кліматолог з Гарварду Девід Кейтпідрахував, що теоретично машини можуть впоратися з цим менш ніж за 100 доларів за тонну, якщо будуть використовувати метод прямого захоплення повітря. Це на порядок дешевше, ніж по більш ранніми оцінками, що змусило багатьох вчених відмовитися від технології як від надто дорогий, хоча потрібні роки, щоб витрати впали до такого рівня.

Але коли ви зловите вуглець, вам все одно доведеться з'ясувати, що з ним робити.

Канадський стартап Carbon Engineering, якийКейт заснував в 2009 році, планує розширити свою пілотну програму і збільшити виробництво синтетичного палива, використовуючи вловлений вуглекислий газ в якості ключового інгредієнта. (Білл Гейтс інвестував в Carbon Engineering).

Розташований в Цюріху завод прямого захопленняповітря Climeworks буде виробляти метан з вуглекислого газу і водню, а другий завод в Швейцарії буде продавати вуглекислий газ для індустрії безалкогольних напоїв.

Проте, якщо використовувати його всинтетичному паливі або газованій воді, вуглекислий газ буде повертатися назад в атмосферу. Кінцева мета - назавжди заблокувати викиди парникових газів. Деякі з них можна купірувати в вуглецевому волокні, полімери або бетоні, але куди простіше було б просто помістити їх під землю. Тільки в даному випадку цю бізнес-модель мало хто підтримає.

Фактично, видалення CO2 з повітря, з інженерноїточки зору, є одним з найскладніших і дорогих способів боротьби зі зміною клімату. Але з огляду на те, як повільно ми скорочуємо викиди, хороших варіантів не залишається.

ЕКГ на зап'ясті

Нормативне схвалення і технологічні досягнення полегшують людям постійний моніторинг серця за допомогою переносних пристроїв.

Фітнес-трекери - несерйозні медичніпристрою. Інтенсивне тренування або ослаблений ремінець можуть збити з пантелику датчики, зчитувальні ваш пульс. Але електрокардіограма, яку лікарі використовують для діагностики порушень ще до того, як вони викличуть інсульт або серцевий напад, вимагає відвідування клініки, і часто люди просто не встигають здати тест вчасно.

Розумні годинник з підтримкою ЕКГ, що стали можливимизавдяки новим правилам і нововведень в апаратному та програмному забезпеченні, пропонують зручність носиться пристрої з точністю, близькою до точності медичної.

Ремінець для Apple Watch, розроблений AliveCor,здатний виявляти миготливу аритмію, часту причину утворення тромбів і інсультів, отримав схвалення FDA в 2017 році. У минулому році Apple випустила власну функцію ЕКГ, вбудовану в годинник.

Незабаром після цього і компанія Withings також оголосила про плани придбати годинник з ЕКГ.

В сучасних носяться пристроях як і ранішевикористовується тільки один датчик, тоді як в реальній ЕКГ їх 12. І ніякий з носяться пристроїв поки не може виявити серцевий напад, коли він настає.

Але це може змінитися - скоро.

Санітарія без каналізації

Енергоефективні туалети зможуть працювати навіть без систем каналізації та обробляти відходи на місці.

Близько 2,3 мільярда людей не мають доступу дохорошим санітарним умовам. Відсутність працездатних туалетів спонукає людей скидати фекальні маси в довколишні ставки і струмки, поширюючи бактерії, віруси і паразити, які можуть викликати діарею і холеру. Діарея є причиною смерті одного з дев'яти дітей у всьому світі.

Вчені працюють над створенням нового виду туалету, який буде досить дешевим для світу, що розвивається і зможе не тільки збирати, а й утилізувати відходи.

У 2011 році Білл Гейтс створив своєрідний XPrize в цій області - конкурс «винайди туалет заново». З моменту запуску кілька команд представили свої дослідні зразки. Всі відходи обробляються на місці, тому немає необхідності у великій кількості води, щоб відносити їх в каналізацію.

Розглядають також варіанти з нагріванням відходів, щоб вироблявся багатий вуглецем матеріал, здатний удобрювати грунт.

«Гладко» говорять віртуальні помічники

Нові методи, здатні вловлювати смислові зв'язки між словами, роблять машини краще в розумінні природної мови.

Ми звикли до віртуальних помічникам - Alexaпрограє музику у вітальні, Siri ставить будильники на телефоні - але вони поки не виправдали покладених на них надій в плані проявів кмітливості. Вони повинні були спростити наше життя, але навряд чи подряпала цей грунт. Вони розпізнають лише вузький діапазон команд і легко збиваються з курсу.

Деякі новітні досягнення повинні розширитирепертуар цифрових помічників. У червні 2018 року дослідники з OpenAI розробили методику, яка навчає ІІ по нерозмічену тексту, уникаючи витрат грошей і часу на класифікацію і маркування всіх даних вручну. Кілька місяців по тому Google представила систему BERT, яка навчилася передбачати пропущені слова, вивчаючи мільйони пропозицій. У тесті з множинним вибором він впорався так само добре, як і люди при заповненні пробілів.

Ці поліпшення, в поєднанні з поліпшеним синтезоммови, дозволяють нам перейти від простих інструкцій для помічників ІІ до розмов з ними. Вони дозволять їм справлятися з простими завданнями на зразок складання заміток про зустрічі, пошуку інформації та онлайн-покупок.

Деякі вже готові. Google Duplex, дивно «людяне» оновлення Google Assistant, може приймати за вас дзвінки від спамерів і продавців з телевізора. Також воно може зробити дзвінки від вашого обличчя, щоб запланувати бронь ресторану або купити квитки.

У Китаї користувачі вже звикли до AliMe від Alibaba, який координує доставку посилок по телефону і торгується з приводу ціни товарів в чаті.

Але хоч програми ІІ і стали краще розуміти, щови хочете, вони все одно не розуміють пропозиції. Рядки складаються або генеруються статистично, демонструючи, наскільки важко дати машинам справжнє розуміння мови. Коли ми подолаємо цю перешкоду, ми побачимо ще одну революцію. Від координатора-логіста - до няні, вчителю або навіть одного.

Якого прориву з цього списку очікуєте особисто ви? Розкажіть про це в нашому чаті в Телеграма.