10 banbrytande tekniker som ännu inte har hittat utbrett användning men som kan bli allmänt tillgängliga under 2018.
1. Metal 3D-utskrift
Själva 3D-tryckningen har funnits mycket länge, men den användes främst för att arbeta med plast. Alla andra material - särskilt metall - var för dyra för denna teknik. Nu har 3D-utskrift av metallprodukter blivit prisvärda, allmänt tillämpliga och kommer snart att ändra själva systemet för massproduktion.
I synnerhet kan den saknade delen helt enkelt skrivas ut på en skrivare i en enda kopia, istället för att organisera storskalig produktion. För gamla bilar, TV-apparater och annan sällsynt utrustning kommer problemet med brist på reservdelar att försvinna. Växter kommer att kunna diversifiera utbudet av sina mekanismer och anpassa dem efter kundernas specifika behov. Och för detta behöver du inte köpa ny utrustning.
Till exempel i Storbritannien var en patient utrustad med revben tryckta av titan. Det franska företaget Stelia Aerospace har tryckt en självförstärkt flygplanspanel. Och holländska skeppsbyggare presenterade den första helt tryckta fartygspropellern. Och det här är bara några av de dussintals exemplen på framgångsrik metall 3D-utskrift under det senaste året.
2. Konstgjorda embryon
Kampanjvideo:
Forskare från Cambridge ändrar helt själva konceptet att skapa nytt liv. De lyckades odla ett musembryo i ett provrör med endast stamceller. Varken ägg eller spermier krävdes för detta. Stamceller på något sätt självorganiserade till ett embryo, som dock fortfarande inte kan utvecklas vidare. Ändå är detta det första steget mot att skapa livskraftiga mänskliga embryon på detta okonventionella sätt.
Sådan forskning hjälper forskare att förstå hur man odlar konstgjorda organ och redigerar gener, förhindrar ärftliga sjukdomar och studerar utvecklingen av embryon i de tidigaste stadierna. Visst uppstår ett antal etiska frågor som måste tas upp innan tekniken kan förbättras till önskad nivå.
3. Smarta städer
Sidewalk Labs, ett dotterbolag till Google, kommer att bygga ett 8 kvadratmeter stort Smart Quayside-kvarter i Toronto, Kanada. km. Det kommer att ligga längs stadens östra kust, och den lokala uppdelningen av Internet-sökmotorn Google Canada kommer att flytta sitt huvudkontor dit. Företaget kommer att bli ett ankare bosatt där och kommer att investera 50 miljoner dollar i utvecklingen av området.
Projektet kommer att kosta Sidewalk ungefär en miljard dollar, med ytterligare 1,25 miljarder dollar till Toronto-regeringen. Planen innebär en fullständig renovering av transportsystemet (alla bilar kommer att vara obemannade och rida-delning), liksom skapandet av prisvärda bostäder. Det kommer att ställas strikta krav för att skydda rätten till integritet, särskilt när det gäller regeringens inblandning. Dessutom kommer autonoma transiteringslinjer och de mest miljövänliga energisystemen att dyka upp i det "smarta" området.
Ett omfattande nätverk av sensorer kommer att hjälpa till att förbättra infrastrukturen, samla in information om allt från luftkvalitet och ljudnivå till medborgarnas dagliga aktiviteter. Sidewalk Labs kommer att göra all programvara gratis så att IT-företag kan skapa nya, intressanta applikationer baserade på den.
Om Toronto-projektet lyckas kommer smarta kvarter att byggas i San Francisco, Denver, Los Angeles och Boston.
4. AI för alla
AI-marknaden domineras idag av Amazon, Baidu, Google och Microsoft. Men teknikjättar har börjat vara värd för några av sina mönster på molnplattformar så att andra företag kan använda maskininlärning för sina egna syften. Detta gör att industrin kan växa mycket snabbare och hjälpa till att revolutionera medicin, tillverkning och energi.
Problemet är att få människor har råd att anställa AI-specialister. Därför garanterar inte även tillgängligheten av information att den kommer att användas korrekt. Google och Amazon förstår detta och erbjuder konsulttjänster för att förbereda nya AI-talanger.
5. Konkurrens om neurala nätverk
Neurala nätverk har lärt sig att känna igen miljoner bilder, men under en lång tid kunde de inte komma med något på egen hand. De hade helt enkelt ingen fantasi. Lösningen uppfanns av Ian Goodfellow från University of Montreal genom att skapa ett generativt motsatt nätverk (GAN). Det representerar två nervnätverk (förenklade matematiska modeller av den mänskliga hjärnan) som spelar katt och mus med varandra.
Först utbildas båda nervnätverket på samma data. Sedan lägger en av dem, som kallas en generator, en ny funktion till den redan bekanta bilden - till exempel har en fotgängare en tredje hand. Det andra nervnätverket - diskrimineraren - måste förstå om hon har sett en liknande bild tidigare, eller om det är ett falskt. Det vill säga hon måste förstå om en trearmad person kan vara verklig. Med tiden lärde generatoren sig så skickligt att förfalska bilder att diskrimineraren inte kunde skilja dem från riktiga bilder. Det visar sig att det neurala nätverket föreställde sig och skapade något nytt och realistiskt.
GAN har blivit en av de mest störande teknikerna i år. Utvecklare från Nvidia, som har sammanställt hundratusentals bilder av kändisar, har skapat mänskliga ansikten som inte kan skiljas från riktiga - trots att dessa människor aldrig funnits. En annan forskargrupp kunde göra målningar omöjliga att skilja på i stil från målningar av Van Gogh, som han aldrig målade. Tekniken öppnar dörren för förfalskningar av hög kvalitet, men låter dig samtidigt ge AI den fantasi som krävs för att bättre kunna arbeta med den omgivande verkligheten.
6. "Babylonian fisk"
Google släppte 159 $ Pixel Buds, en analog av "babylonisk fisk" från The Hitchhiker's Guide to the Galaxy. De kan automatiskt översätta från 40 språk, du behöver bara trycka på en knapp eller säga något som: "Hjälp mig att tala spanska!" Det är sant att den här funktionen är endast tillgänglig i ett paket med en annan ny produkt - Google Pixel 2-smarttelefonen.
En person sätter på hörlurar, den andra har en smartphone i sina händer. En person med hörlurar talar sitt eget språk - smarttelefonen översätter automatiskt sitt tal över högtalartelefonen. En man med en smartphone svarar - samtidig översättning hörs i hörlurarna. Det är uppenbart att kommunikation på detta sätt på bullriga gator kommer att vara problematisk, eftersom det inte är lätt för systemet att känna igen tal bland hundratals andra ljud. Det är fortfarande bättre än att prata via Google Translate, eftersom var och en av deltagarna i dialogen kan styra mikrofonen i hörlurarna och i telefonen och zooma in efter behov.
7. Gaskraftverk med nollutsläpp
Startup Net Power har byggt ett gaseldat kraftverk med nollutsläpp i Houston. Tekniken är baserad på en grundläggande ny turbin med 1/10 storlek på en konventionell turbin, som passar in i ett rum på 5,6 kvm. Samtidigt förblir det samma kraftfulla tack vare effektivare värmeöverföring med den superkritiska vätskan.
I en liten turbin förbränns naturgas i en förbränningskammare under rent syre och endast vattenånga och koldioxid produceras. Dessutom är kammaren redan fylld med superkritisk koldioxid under högt tryck och temperatur. Förbränningskammaren producerar koldioxid och en del vattenånga. Denna högtemperatur, högtrycksblandning skickas sedan till en gasturbin där tryckenergin snurrar axeln och genererar elektricitet. Den kylda gasblandningen lämnar turbinen, där den separeras i delar.
Den erforderliga mängden koldioxid komprimeras till ett superkritiskt tillstånd och återförs till kammaren för att bibehålla den nödvändiga gascirkulationen i systemet. Den återstående strömmen av koldioxid kan begravas under jord eller säljas till andra företag, och det rena vattnet släpps ut. Bränsleeffektiviteten för ett sådant kraftverk är 80% (till jämförelse ökar effektiviteten för många ryska kraftverk inte 21-22%, för amerikanska är den cirka 60%).
Trots förnybarhetens popularitet tror Net Power att med den massiva övergången till elbilar kommer efterfrågan på el att öka mer än någonsin. Därför kan naturgas ha goda möjligheter: om ett kraftverk förblir lika effektivt men inte förorenar miljön, varför inte använda fossila bränslen?
8. Sann integritet online
Det nya internetidentifieringssystemet kan verifiera din identitet utan att kräva att du anger ditt födelsedatum eller annan personlig information, tack vare ett protokoll som kallas nollkännedom. Trots att utvecklarna har arbetat med skapandet i årtionden, vaknade det speciella intresset för det bara förra året, tack vare Zcash cryptocurrency.
Utvecklarna betonar att valutan är baserad på ett avancerat kryptografisystem som gör det möjligt att skicka pengar var som helst i världen utan att spåras. Detta är den största skillnaden mellan Zcash och Bitcoin. Varje bitcoinägare får en adress som består av bokstäver och siffror, och alla transaktioner går igenom en distribuerad huvudbok - blockchain. De brottsbekämpande myndigheterna kan använda dataanalys för att ta reda på vem som äger denna adress och följa transaktionernas framsteg. Blockchain har upprepade gånger hjälpt utredare att hitta droghandlare som säljer varor på den svarta marknaden.
Zcash är baserat på zk-Snark-kryptografimetoden, utvecklad av israeliska forskare i samarbete med kollegor från MIT. Alla transaktioner bekräftas i nätverket, men det är omöjligt att spåra adresserna för deltagarna i operationen.
Men för alla fördelarna med zk-Snark är det en mycket komplex och långsam teknik. Därför letar utvecklarna nu efter sätt att förenkla det och göra det mer tillgängligt.
9. Genetiska förutsägelser
Dagen är inte långt borta då barn får ett genetiskt pass vid födseln. Det kommer att indikera vilken sannolikhet att få en hjärtattack i framtiden, en tendens till vissa typer av cancer eller diabetes. Genom att utforska en kolossal mängd data har forskare "polygeniska riskbedömningar" som i framtiden kommer att hjälpa till att identifiera allvarliga sjukdomar i de tidiga stadierna och framgångsrikt behandla dem.
Läkemedelsföretag kommer också att behöva denna information för att testa läkemedel för att förebygga Alzheimers eller hjärt-kärlsjukdomar. För studier kan de rekrytera patienter som är benägna att drabbas av dessa sjukdomar för att skapa de mest effektiva läkemedlen.
10. Kvantdatorer
Kemister väntar mest på utseendet på kvantdatorer. De förutspår redan hur de kommer att använda dem för att skapa nya molekyler. Nya proteiner för mycket effektivare läkemedel, nya elektrolyter för batterier och föreningar som kan förvandla solljus direkt till flytande bränsle. Konventionella datorer har inte tillräckligt med datorkraft för att bygga sådana datorer, och med tillkomsten av kvantdatorer kommer detta att bli en del av kemikaliens forskares vardag.
Kalifornien-baserad start Rigetti Computing har bevisat att en kvantdator kan användas för maskininlärning. Företaget öppnade också åtkomst till sin skogskvantdator, belägen i molnet och kan utföra beräkningar med en 19-bitars processor.
Olga Gogoladze