Снимки: Pixabay и сайтове със свободен достъп

Експертите на 120-годишното американско списание Technology Review* съставиха годишен списък на 10-те технологии за 2020 г., които решават важни проблеми и променят живота. Редакторите обясняват, че при съставянето на списъка са се опитвали да избегнат еднократните трикове и приспособления (джаджи) за удобство на потребителите и са се фокусирали върху технологии, които наистина са в състояние да променят живота наоколо.

Ето и ги 10-те технологии за 2020 година, които променят живота:

1. Непробиваем от хакери интернет

Екип от учени, ръководен от Стефани Винер от Технологичния университет в Делфт (Delft University of Technology), създава мрежа, която обединява четири града в Холандия, използвайки квантова технология (наричан още квантов 0интернет). Съобщенията, изпратени по тази мрежа, ще бъдат на 100% защитени от хакерски атаки.

През последните няколко години учените успяват да прехвърлят фотони през оптичен кабел, така че информацията да бъде напълно защитена.

Екип от учени в Китай използва подобна технология, за да изгради 2000 километра мрежа между Пекин и Шанхай, които периодично прекъсват квантовата връзка, преди да установят нова, а това представляват риск от хакване.

За разлика от тях, мрежата на Делфт ще бъде първата, която предава информация между градовете, използвайки квантови техники от край до край. Холандската технология разчита на квантово поведение на вплетените атомните частици, които не могат да бъдат разчитани тайно, без да се нарушава съдържанието им.

Но вплетените квантови частици са трудни за създаване и все по-трудно се предават на дълги разстояния. Екипът на Винер декларира, че може да изпрати такива частици на повече от 1.5 километра (0.93 мили) и са сигурни, че могат да установят квантова връзка между Делфт и Хага до края на тази година. Осигуряването на непрекъсната връзка на по-големи разстояния ще изисква квантови ретланслатори, които разширяват мрежата. Подобни ретранслатори в момента се проектират в Делфт и на други места. Първият трябва да бъде завършен през следващите пет до шест години, казва Винер, за да бъде създадена глобална квантова мрежа до края на настоящото десетилетие.

2. Персонално лекарство за лечение на уникални генетични мутации

Често се случва, че едно дете има много рядко заболяване, за което няма лекарство никъде по света, тъй като е твърде рядко заболяването, за се инвестира в неговото лечение.

Ситуацията обаче се променя. Учените разработват лекарства, които могат да се променят в зависимост от човешките гени. Ако изключително рядката болест е причинена от специфична ДНК грешка, тогава с такива лекарства има шанс да се направи генетична корекция и болният да се излекува.

Такъв е случаят с Мила Маковец, момиченце, страдащо от опустошително заболяване, причинено от уникална генетична мутация. Тя получи лекарство, произведено само за нея. Нейният случай е описан от New England Journal of Medicine през октомври, след като лекарите преминаха от изправяне на генетичната грешка към лечение само за година. Те нарекоха лекарството на името kа Мила - Milasen.

Лечението не е излекувало напълно Мила, но е стабилизирало нейното състояние, като е намалило пристъпите й и тя е започна да стои изправена и с чужда помощ да ходи.

Дотогава лечението на Мила е било възможно, защото създаването на персонално генно лекарство никога не е било планирано. Новите лекарства могат да бъдат под формата на генно заместване, редактиране на ген или молекулярно изтриване (както е при Мила), което изтрива или коригира грешни генетични съобщения. Пробив към общото лечение е възможността да бъдат програмирани по цифров начин и с цифрова скорост, за да се коригират или компенсират наследствените заболявания чрез промяна на ДНК кода.

3. Електронни пари

Въвеждането на цифровата валута ще има огромни последици за финансовата неприкосновеност на личния живот.

Разговорите за създаването на електронна валута се водят отдавна, а преди година Facebook обяви намерението си да създаде собствени електронни пари Libra. Китай също съобщи, че има намерение да създаде собствена електронна валута. Смята се, че именно Китай може да стане първата голяма икономика, която ще издаде цифрова версия на парите си, с които възнамерява да замени физическите пари.

Китайските лидери очевидно виждат Libra да бъде подкрепена от резерв, какъвто ще бъдат най-вече щатските долари, което е заплаха: тя може да повиши власт на САЩ над световната финансова система, която произтича от ролята на долара като световна резервна валута. Някои подозират, че Китай на свой ред възнамерява да промотира своите цифрови юани на международните пазари.

Сега теренът за Libra на Facebook стана геополитически. През октомври изпълнителният директор Марк Зукърбърг обеща на Конгреса на САЩ, че Libra „ще разшири американското финансово лидерство, както и нашите демократични ценности и контрол на целия свят". Самият Зукърбърг не успя да адресира пред американския Конгрес проблемите, свързани с прането на пари, което потенциално може да се случва чрез Libra.

Той повтори, че компанията, която ръководи, е „ангажирана да получи всички одобрения преди да пусне Libra в САЩ и във всяка една друга държава".

На въпрос защо проектът Libra е бил изоставен от редица „стабилни партньори", включително от компании като MasterCard, Visa и PayPal, Зукърбърг заяви, че би било по-добре този въпрос да се зададе на тях. Според него тези компании преразглеждат участието си, тъй като проектът е „рисков" и е подложен на „голям контрол". Във всеки случай войната на цифровите пари започна.

4. Лекарства срещу стареене

Първите лекарства срещу стареене няма да удължат живота, те са насочени към предотвратяване на появата на различни заболявания чрез забавяне на естествения процес на стареене на организма. Лекарствата се наричат сенолитици и работят по такъв начин, че премахват определени клетки, които се натрупват в тялото с напредване на възрастта.

Известни като "стареещи" клетки, те могат да създадат възпаление на ниско ниво, което потиска нормалните механизми на клетъчното съществуване и и създава токсична среда за съседните клетки.

През юни базираната в Сан Франциско фарамацевтична компания Unity Biotechnology съобщи за първоначални резултати при пациенти с лек до тежък остеоартрит на коляното. Резултатите от по-голямо клинично изпитване се очакват през втората половина на 2020 г. Компанията също разработва подобни лекарства за лечение на свързани с възрастта заболявания на очите и белите дробове, наред с други състояния.

Сенолитиците вече се тестват върху хора, заедно с редица други обещаващи подходи, насочени към биологичните процеси, които лежат в основата на стареенето и различни заболявания.

Компания та Alkahest инжектира пациенти с компоненти, открити в кръвта на младите хора, и казва, че се надява да спре когнитивния и функционален спад при пациенти, страдащи от лека до умерена болест на Алцхаймер. Компанията има и лекарства за болестта на Паркинсон и за деменция, които също се тестват върху хора.

Тестовете отразяват нарастващите усилия на изследователите да научат дали множеството заболявания, свързани със остаряването - като сърдечно-съдовите, артрита, рака и деменцията - могат да бъдат блокирани, за да забавят тяхната поява.

5. Молекули, открити от изкуствения интелект (AI)

Учените отдавна си задават въпроса за молекулите, които потенциално биха могли да се превърнат в лекарства. Вселената от молекули, които биха могли да бъдат превърнати в потенциално животоспасяващи лекарства, е с умопомрачителен размер: повече от всички атоми в Слънчевата система. Новите инструменти за изчисления на изкуствения интелект (AI) могат да анализират мащабни бази данни на молекули, за да определят техните свойства и, използвайки тази информация, да намерят нови възможности.

Това би могло да направи по-бързо и по-евтино откриването на нови лекарства.

През септември екип от изследователи от базираната в Хонконг Insilico Medicine и Университета в Торонто направиха убедителна стъпка към доказване, че стратегията работи, като са синтезирани няколко кандидата за лекарства, намерени чрез алгоритми на AI.

6. Мега комплекси от спътници

Вече можем да се изградят, стартират и управляват десетки хиляди спътници в орбита около Земята едновременно.

Изстрелването на сателити става все по-евтино, което означава, че скоро ще бъдат изстреляни повече спътници, което ще помогне за подобряване на комуникациите на Земята. Сега сателитите са станали по-малки по размер, което прави изстрелването им по-привлекателно от финансова гледна точка. Комплекси от малки спътници ще помогнат дори на най-бедните хора на планетата да получат достъп до Интернет, казват експертите. Самият SpaceX иска да изпрати в орбита над 4.5 пъти повече спътници, отколкото, всички изстреляни по руската програма Sputnik.

Тези мега комплекси от спътници са осъществими, защото вече се знае как да изграждат по-малки спътници и да се изстрелват по-евтино. По време на ерата на космическите совалки пускането на сателит в космоса струваше приблизително 24 800 долара за килограм, а малък комуникационен сателит с тегло четири тона струваше близо 200 милиона долара, за да излети.

Днес спътникът SpaceX Starlink тежи около 227 килограма, а системата за многократна употреба и по-евтиното производство означават, че можем да привържем десетки от тях към ракети, за да намалим значително разходите. Старта на SpaceX Falcon 9 днес струва около 1 240 долара за килограм.

Първите 120 спътника Starlink се появиха миналата година, а компанията планира да пуска партиди от 60 на всеки две седмици, като започна през януари 2020 г. OneWeb ще изстреля над 30 спътника по-късно тази година. Скоро бихме могли да видим хиляди спътници, работещи в тандем, за да предоставят достъп до интернет дори и за най-бедното и отдалечено население на планетата.

Някои изследователи са скептични, защото се страхуват, че тези обекти ще нарушат изследванията на астрономите. По-лоша е перспективата за сблъсък, който може да се превърне в катастрофа от милиони парчета космически отломки, което да направи сателитните услуги и бъдещото космическо проучване невъзможно. Близкият пропуск на Starlink с метеорологичен спътник на ESA през септември беше разтърсващо напомняне, че светът е ужасно неподготвен да управлява толкова много орбитален трафик. Това, което се случва с тези мегасъзвездия през това десетилетие, ще определи бъдещето на орбиталното пространство.

7. Квантово превъзходство

Google предостави първото ясно доказателство за квантов компютър, превъзхождащ класическия.

Квантовите компютри съхраняват и обработват данни по различен начин, отколкото сме свикнали. Теоретично те могат да изпълняват задачи, които дори и най-мощните класически компютри не могат да извършат, включително да дешифрират криптографски кодове или да симулират поведението на определени молекули. В света вече работят квантови компютри, но само при определени условия те могат да демонстрират превъзходство пред класическите компютри.

Миналия октомври Google демонстрира това „квантово превъзходство". Това обаче беше само демо версия и в момента компанията е изправена пред задачата да изгради компютър, който да решава полезни задачи.

Компютър с 53 кубита - основната единица за квантово изчисление - направи изчисление за малко повече от три минути, което според преценката на Google щеше да отнеме на най-големия в света суперкомпютър 10 000 години или 1.5 милиарда пъти повече време. IBM оспори твърдението на Google, заявявайки, че скоростта ще бъде в хиляда пъти по-добра. Въпреки това, експеримента беше крайъгълният камък и всеки допълнителен кубит ще направи компютъра два пъти по-бърз.

Демонстрацията на Google обаче беше доказателство, че концепцията е правилни. Целта сега е да се създадат машини с достатъчно кубити за решаване на полезни проблеми. Това е голямо предизвикателство: колкото повече кубити имате, толкова по-трудно е да поддържате деликатното им квантово състояние. Инженерите на Google вярват, че използваният от тях подход може да ги доведе до някъде между 100 и 1000 кубита на машина, което може да е достатъчно, за да бъде направено нещо полезно, но никой все още не е напълно сигурен в това.

Освен това, машините, които могат да разрушат днешната криптография, ще изискват милиони кубити; вероятно ще отнеме десетилетия, за да се стигне до там. Но тази квантов компютър, който може да моделира молекули, трябва да бъде по-лесен за изграждане.

8. Миниатюрен изкуствен интелект (AI)

Вече можем да стартираме мощни алгоритми на AI на нашите телефони.

Разработчиците на изкуствен интелект (AI) са изправени пред проблем: в опит да създадат по-мощни алгоритми, те използват все повече и повече данни и изчислителни ресурси, които много зависят от централизираните облачни технологии. Това води не само до увеличаване на вредните емисии в атмосферата, но също така ограничава скоростта и поверителността на приложенията за изкуствен интелект.

Технологичните компании и учени обаче работят върху нови алгоритми, които могат да компресират съществуващите алгоритми, а междувременно ново поколение специализирани AI чипове позволяват да се въвеждат по-мощни изчислителни ресурси в устройства с малък размер, както и да се използва изкуствен интелект, като се използва по-малко енергия.

Миналия май Google обяви, че вече може да стартира Google Assistant на телефоните на потребителите, без да изпраща заявки до отдалечен сървър. От iOS 13 Apple използва възможностите за разпознаване на говор на Siri и своята клавиатура QuickType локално на iPhone. IBM и Amazon също предлагат платформи за разработчици за създаване и внедряване на миниатюрни AI.

Всичко това може да доведе до много ползи. Съществуващите услуги като гласови асистенти, автокорекция и цифрови фотоапарати ще стават по-добри и по-бързи. Миниатюрните AI ще направят възможни и нови приложения, като например анализ на медицински изображения на базата на мобилни устройства или автомобили със самостоятелно управление с по-бързи времена на реакция. И накрая, локализираният AI е по-добър за поверителност, тъй като данните ви вече не се нуждаят от напускане на устройството ви, за да подобрят дадена услуга или функция.

Но когато ползите от AI станат достъпни, ще се видят и всичките му предизвикателства, но и опасности. Изследователите, инженерите и политиците трябва да работят заедно за разработването на технически и политически контрол на тези потенциални вреди.

9. Диференциална поверителност

Техника за измерване на поверителността на критичен набор от данни.

През 2020 г. правителството на САЩ е изправено пред сериозна задача: да събира данни за 330 милиона жители на страната и в същото време да поддържа поверителността на своята идентичност или да извърши поредното преброяване на населението. Данните трябва да се съхраняват в статистически таблици, които политиците и учените ще анализират, когато пишат закони и провеждат изследвания. Според закона, те трябва да изглеждат така, че да не се посочват конкретни лица.

Така Бюрото за преброяване може да вкара грешни или неточни данни, които да направят някои хора по-млади, а други по-възрастни, или да обозначи някои бели като черни и обратно, като същевременно запази общите данни за всяка етническа група. Колкото повече шум инжектирате, толкова по-трудно става деанонимизацията.

Диференциалната поверителност е математическа техника, която прави този процес строго поверителен. Методът вече се използва от Apple и Facebook за събиране на обобщени данни, без да се идентифицират конкретни потребители.

Но твърде много грешки или неточности може да направят данните безполезни. Един анализ показа, че отделни случаи от преброяването през 2010 г. има домакинства, в които има 90 души.

Ако всичко върви добре, методът вероятно ще бъде използван и от други федерални агенции. На страни като Канада и Великобритания също предстои преброяване на населението.

10. Изследване изменението на климата

Сега изследователите могат да определят влиянието на изменението на климата в екстремни условия.

Редица учени свързват екстремните метеорологични условия, като бури и урагани, с изменението на климата. Преди това учените бяха по-предпазливи в заключенията си колко климатични промени играят роля при определени метеорологични условия. С течение на времето, обаче, все по-често тези явления започват да се свързват с изменението на климата, което позволява на учените да работят с по-точни статистически данни и да откриват как работят естествените системи. Освен това, познаването на процесите, свързани с изменението на климата, ще позволят да бъдат създадени симулатори и по-точно да прогнозираме неблагоприятните климатични промени.

Десет дни след като тропическата буря „Имелда" започна да наводнява квартали в района на Хюстън миналия септември, изследователски екип за бързо реагиране обяви, че промените в климата почти сигурно играят роля за това наводнение.

Групата World Weather Attribution сравни компютърни симулации с висока разделителна способност на места където климатичните промени са се случвали и на такива където не са настъпвали. В първия, в света, в който живеем, силната буря е била 2.6 пъти по-голяма и до 28% по-интензивна.

Тези и други подобрения позволиха на учените да заявят с все по-голяма статистическа сигурност, че глобалното затопляне често предизвиква по-опасните метеорологични промени.

*Technology Review е списание, което се издава от Масачузетския технологичен институт (MIT) в САЩ от 1899 година и възстановено на 23 април 1998 година. Разпространява се в 147 страни по света, а редакторите му и днес се придържат към 120-годишната философия на основателите списанието, че технологиите променят света и са мощна сила за доброто на човечеството.

Още по темата:

Вирусните епидемии, които промениха човешката история

Кои са най-добрите главни изпълнителни директори в света

Изкуственият интелект се подготвя за битка с бъдещия коронавирус