Некоторые технологии могут показаться незначительными для обычного человека: ну разработали более мощный суперкомпьютер — и что? Но ведь вам нравится, когда прогноз погоды точнее. А как насчет ускоренного процесса разработки лекарств или прогнозирования землетрясений, вспышек на Солнце или защиты данных? Или вот: ученые открыли новый композитный материал. Скучно? Но ведь его будут использовать для эффективных и недорогих солнечных батарей. Переходим к списку.

1. Эксафлопсные компьютеры

Первый компьютер с производительностью 1 эксафлопс (квинтиллион операций с плавающей запятой в секунду) появился в 2022 году. Это американский Frontier, построенный на базе 9408 процессоров AMD Epyc 64C и 37 632 ускорителей AMD Instinct MI250x. На момент введения в строй компьютер мог выдавать 1,1 эксафлопса на постоянной основе, достигая 1,686 эксафлопса в режиме пиковой производительности.

Почему появление таких мощных систем важно? Само собой, их будут применять для решения задач по развитию искусственного интеллекта. Однако не стоит забывать, что, помимо прочего, благодаря суперкомпьютерам стало возможно оперативное получение важнейших данных о «шипах» нового коронавируса и нахождение способов противодействия COVID-19.

Суперкомпьютеры применяются в любых сферах, где требуется обработка больших объемов данных, то есть во всех. Речь идет о квантовой механике, прогнозировании той самой погоды, разных типах моделирования (от частиц в физике и молекул в биологии до ветров над полями с пшеницей и распространения газов в центре нашей галактики), их используют для изучения аэродинамических свойств, разведки полезных ископаемых, исследования реакций ядерного синтеза и криптоанализа, движения транспортных потоков и прогнозов о таянии ледников.

Так что с течением времени получение необходимых для развития человечества данных происходит все быстрее. Вероятно, это поможет решить многие существующие проблемы и предотвратить новые, предсказав их появление.

2. Электроника, которую можно гнуть, сгибать, сворачивать в трубочку и смотреть сквозь

Практически любое фантастическое произведение рассказывает о технике будущего — высокотехнологичной считается всевозможная гибкая и прозрачная электроника. Это коммуникаторы всех типов, компьютеры, очки или контактные линзы со встроенными дисплеями, прозрачные телевизоры или превращающиеся в экраны окна, одежда, подстраивающаяся под фигуру и меняющая свои свойства под окружение.

Недавно стали появляться коммерческие образцы прозрачных телевизоров, а также смартфонов с гибкими экранами. Зеркалами со встроенными экранами удивить чуть сложнее, однако сложно представить человека, который, умываясь, смотрит в своем отражении новости.

В ближайшем будущем можно ожидать появления все большего числа таких разработок. Постепенно они будут становиться дешевле, доступнее и эффективнее. На смену смартфонам с гибкими экранами придут смартфоны-браслеты, в медицине смогут использовать умные пластыри, способные собирать информацию о пациенте, солнечные батареи можно будет сворачивать в трубочку (пригодится как на Марсе, так и на Земле), а лобовое стекло автомобиля превратится в полноценный дисплей.

3. Новые материалы

Прочнее, легче, дешевле, долговечнее — часть требований, которые выдвигают к новым материалам. Причем речь идет о любой сфере — начиная со строительства жилых домов и стекла для смартфонов и заканчивая обшивкой кораблей для дальних космических перелетов.

Современная наука исследует поведение компонентов и связей в них на атомном уровне, это комплексный взгляд с точки зрения химии, физики, инженерии и так далее. Металлы, композиты, полимеры, наноматериалы — все они требуют особого подхода. Из чего лучше сделать конденсатор для работающего при температуре −183 градуса электронного устройства? Какие характеристики должны быть у покрытия сенсора, улавливающего температурные перепады? Какая погрешность появится у самого сенсора?

Сейчас многие ждут прорыва от материала LK-99 (который, возможно, является сверхпроводником при комнатной температуре). Если получится воспроизвести его свойства, это станет как минимум прорывом в энергетике. Либо кто-то в ближайшее время сможет с помощью новой технологии многократно снизить стоимость так называемых эндоэдральных фуллеренов, способных в разы увеличить точность и так сверхточных приборов. Перспективными выглядят графен, различные биопластики — например, шрилк и искусственная паутина с невероятными характеристиками прочности (такие найдут применение в медицине, военной инженерии и других сферах).

4. Автоматизация разработки и проектирования

Сегодня куда ни глянь, везде упоминают искусственный интеллект. Он существует давно, сейчас лишь настало время, когда появились удобные инструменты для «общения» с ним. Это как двигатель внутреннего сгорания: идея будоражила умы изобретателей более двух веков назад, первой машине с ДВС около 140 лет, а сегодня их «потомки» продолжают ездить по дорогам, но намного быстрее, дольше и тише.

Аналогично системы автоматизации не первое десятилетие применяют в разработке и проектировании. Причем это касается всех этапов — от создания черновиков документации до развертывания или выпуска готового продукта и последующего его обслуживания (обычно речь о программном обеспечении). Цели таких систем остаются неизменными: снижение себестоимости, уменьшение сроков разработки/создания чего-либо, уменьшение количества ошибок и затрат на их исправление.

Предполагается, что в ближайшем будущем проектирование и разработку все чаще будут отдавать искусственному интеллекту — компаниям, которые умеют с ним работать, либо напрямую сервису, предоставляющему доступ. В теории сократятся сроки появления продуктов сразу на стадии proof of concept, тестирование будет занимать значительно меньше времени, продукт доберется до рынка быстрее в готовом виде и будет дешевле. Тенденция затронет все сферы — от медицины до космоса.

5. Эффективные батареи для электрокаров

Когда-то электрокары на дорогах общего пользования казались чем-то проходящим и без особого будущего (как и на водородной тяге), однако реальность оказалась иной. Судя по всему, автомобили с классическими двигателями все же уступят «электричкам», но произойдет это при выполнении ряда условий. Одно из них — емкие, легкие и долговечные батареи.

Согласно некоторым прогнозам, к 2030 году на электрокары будет приходиться около 60% продаж новых автомобилей. Считается, что драйверами популярности станут постоянно растущий ассортимент, выгодное соотношение цены покупки и стоимости содержания в сравнении с «классикой», а также забота об окружающей среде. Последний аспект меньше волнует конечного потребителя, которому нужно удобное и эффективное средство передвижения (причем мы говорим не только о легковушках, но и о грузовой и спецтехнике).

Инженеры и химики постепенно доводят до ума «состав» компонентов аккумуляторов (в частности, электролитов), предлагая также новые конструкции и переход на твердотельные батареи — такие станут прорывом. Батареи становятся безопаснее, легче и меньше, одновременно они могут накапливать больше энергии за более короткий промежуток времени. Важным этапом станет развитие новых технологий переработки отработавших аккумуляторов: это снизит стоимость новых, которые сейчас могут обходиться чуть ли не дороже всей машины.

Технологии помогут разработать ускоренный процесс заряда аккумуляторов (в том числе беспроводного), повысить их долговечность и эффективность в экстремальных температурных условиях (чтобы запас в 500 километров был таким всегда, а не только в идеальном мире).

6. Продвинутые роботизированные системы, распространение «настоящих» роботов

Есть свои роботы на производстве (здесь их больше всего), в медицине, при этом относительно незатронутой остается сфера обслуживания. Однако при наличии эффективных систем управления и контроля, которые будут построены на базе ИИ и высокопроизводительных компьютеров (с новыми компонентами из новых материалов), возможно появление роботов нового поколения.

Здесь вопрос не только в технологических возможностях, но и в стоимости: бармена можно заменить роботом, но это дорого. К тому же общаться как С-3PO современный механизм не сможет — пока что. В обозримом будущем можно ожидать появления «настоящих» роботов — они будут точно не глупее последних версий ChatGPT.

Процесс будет направлен на сближение обычного человека с автоматизированными системами. Boston Dynamics активно продвигает своего робопса Spot, который с каждым месяцем становится умнее, проворнее и самостоятельнее (закономерно появляются аналоги — они в разы дешевле, но и настолько же глупее).

Есть у Boston Dynamics проект Atlas с двуногой машиной, свой антропоморфный вариант обслуживающего персонала разрабатывает Tesla, на днях их «позвали» на работу на заводы BMW. К слову, двуногие роботы считаются следующим шагом не только из-за их сходства с человеком — они маневреннее и потому практичнее традиционных промышленных «ящиков на колесиках». Постепенно будет происходить уход от специализированных роботов, на смену им придут универсальные — чтобы и суп варили, и гайки крутили.

А при наличии достаточных вычислительных мощностей (супермощные компьютеры) и быстрых каналов связи с большой пропускной способностью (6G) роботы с батареями нового типа и корпусами из новых материалов начнут выбираться «в люди» — и это не будут доставщики продуктов или бродячие информаторы.

7. Старые источники энергии, новые способы

Человечество потребляет все больше энергии, и появление биткоина и криптоиндустрии в свое время указало на слабые стороны энергетических систем мира. А если человечество перейдет на электрокары и будет повсеместно строить суперкомпьютеры, ситуация только ухудшится.

Среди перспективных способов получения энергии вновь называют геотермальные источники — то тепло, которое буквально лежит у человека под ногами, но очень глубоко. Их пытаются разрабатывать как минимум полвека, однако к настоящему времени на тепловую энергию земных недр приходится около 1% получаемого электричества.

Недавно компания Fervo сообщила о намерении использовать известный метод гидравлического разрыва пласта (применяется при добыче газа и нефти) в геотермальной энергетике, причем планирует развернуться вовсю в течение трех-пяти лет. Метод хотят улучшить, создавая гигантские хранилища энергии под землей неподалеку. Правда, есть «нюансы» — например, возможность усиления сейсмической активности.

Не забывают и про солнечные батареи. Практически весь рынок сейчас занимают кремниевые фотопластины с показателем эффективности чуть менее 30% (в лабораторных условиях). Есть и другие варианты, в том числе с более высоким КПД, однако по ряду причин они менее популярны.

В 2013 году в СМИ активно обсуждали минерал перовскит: его назвали прорывом и перспективным материалом для солнечной энергетики. Перовскит отправили в лаборатории, где солнечные батареи на его основе показали эффективность около 26%. Не особенно вдохновляет, однако «тандемные» фотопластины, в которых сочетаются кремний и перовскит, превысили показатели в 33% (в лабораторных условиях).

По состоянию на весну 2023 года перовскитные тандемные фотопластины были готовы для коммерческого использования в солнечных батареях и показывали эффективность на уровне 28,6%. Ожидается, что в продажу они поступят уже в этом году, а дальше будет постепенно повышаться эффективность и снижаться цена.

8. Космические исследования, добыча ископаемых на астероидах, пилотируемые полеты к Луне и Марсу

Человечество и Землю-то толком не изучило, но активно интересуется космосом. В ближайшие годы могут состояться пилотируемые полеты к Луне, в чуть более отдаленной перспективе — к Марсу. Сроки могут отодвигаться, но очевидно, что когда-то это произойдет. Зачем? Причины разные — начиная от желания что-то доказать и заканчивая необходимостью искать новые пределы, а заодно и источники ресурсов.

Луна также может стать «космопортом» для дальних полетов: ракетам придется меньше бороться с притяжением Земли, отсутствие атмосферы также играет свою роль.

Марс интересует землян по другой причине. Во-первых, есть желание найти следы жизни — не обязательно марсианской, не обязательно сложной. Во-вторых, Красная планета считается идеальным вариантом для колонизации человечеством, а когда-то это придется сделать. Попутно можно изучить эволюцию Марса, а это поможет понять собственную планету. Не исключено, что первый пилотируемый полет состоится еще до конца нынешнего десятилетия.

И наконец, астероиды. Добраться до них и начать их промышленное освоение — мечта как государственных, так и частных компаний. Дело в том, что даже небольшие объекты могут содержать тонны драгметаллов, миллиарды тонн металлической руды и важных для промышленности элементов. Правда, пока интерес к такому способу добычи ресурсов поугас: заниматься этим при нынешнем уровне развития технологий дорого.

9. Развитие нейрокомпьютерных интерфейсов и нейропротезирования

Медицина давно предпринимает попытки объединить электронику и человеческий организм. Уже существуют ранние версии искусственных «глаз», когда внешнее устройство передает данные в нервную систему человека, утратившего зрение. Подобным способом решают проблемы и со слухом — это уже область нейрокомпьютерных интерфейсов и нейропротезирования (мы опустим описание их сходств и отличий, так как они выполняют одну задачу — справиться со сбоями в организме).

В ближайшие годы можно ожидать появление новых устройств, которые помогут людям, утратившим, например, конечность, получить бионический ее аналог, управляемый напрямую из мозга. И это лишь часть возможностей.

Уже ведутся разработки систем, которые позволят полностью парализованным людям частично восстановить подвижность с помощью имплантированных в мозг чипов и бионических же протезов. Может, произойдет это не завтра, но в ближайшем будущем. Предполагается, что нейрокомпьютерные интерфейсы также помогут лечить болезни Альцгеймера и Паркинсона. В этих процессах будет задействован ИИ — он возьмет на себя часть «интеллектуальной» работы.

10. Дополненная реальность

Виртуальная реальность оказалась слишком сложным элементом: мало кто понимает, зачем это нужно. Попытки вовлечь пользователей в компьютерные миры пока не увенчались успехом, в метаверсах, если это не игры, никого нет. Сопутствующие технологии также оказались в немилости. Хотя многие крупные компании пробовали силы в дополненной реальности, их продукт не «взлетел».

Как бы забавно это ни звучало, ситуацию, судя по всему, снова переломит компания Apple — как в свое время со смартфонами. Речь о Vision Pro — шлеме смешанной реальности, который позиционируется одновременно как развлекательное устройство и как инструмент для работы — пока дорогой, достаточно сырой и с неочевидными преимуществами, однако продажи указывают на огромный интерес аудитории.

Причина востребованности — в использовании новых оптических и вычислительных систем, готовности создать объемную и поддерживаемую многими экосистему. Очевидно, что в гонку включатся и другие производители, вскоре рынок пополнится новыми устройствами подобного типа. Это, в свою очередь, подтолкнет к быстрой разработке все более продвинутых технологий, которые приведут к удешевлению конечных изделий, их миниатюризации и повышению производительности. Ходить по улицам со шлемами на головах мы не станем, однако очков-смартфонов, очков-телевизоров и подобных девайсов будет становиться все больше.

---

За всеми технологическими достижениями стоит незаметный для обычного человека пласт работы: инженерам необходимо не только показать то, «как это может выглядеть», но и придумать, как это будет работать. И реализовать. Сейчас нужна тотальная миниатюризация, требуются технологии выпуска гибких электронных компонентов — тех же печатных плат и, не исключено, элементов питания. Нужно придумывать новые формфакторы и материалы.

С появлением новых алгоритмов искусственного интеллекта системы автоматизации становятся «умнее». Да, сейчас это уже приводит к смещению ролей во всех сферах: адаптируются как индустрия, так и люди в ней. Однако на примерах промышленных революций видно, что негативный эффект длится недолго, внедрение новых технологий происходит долго, а вычеркнуть человека из уравнения развития цивилизации невозможно.

Спецпроект подготовлен при поддержке ОАО «Пеленг», УНП 100230519.

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ga@onliner.by