Журналисты издания Technology Review традиционно выбирают десять прорывных технологий, которые не нашли пока широкого применения или, наоборот, станут общедоступными в ближайшее время.

Искусственные эмбрионы

Ученые из Кембриджа меняют полностью саму концепцию создания новой жизни. У них получилось вырастить мышиный эмбрион в пробирке, для этого используя только лишь стволовые клетки. Не потребовались для этогони сперматозоиды, ни яйцеклетки. Каким-то образом стволовые клетки самоорганизовывались в эмбрион, который, правда, еще неспособен развиваться дальше. Так или иначе это первый шаг на пути создания подобным нестандартным методом жизнеспособных человеческих эмбрионов.

Такие исследования дадут ученым возможность понять, как выращивать редактировать гены и искусственные органы, изучать развитие эмбрионов на самых ранних стадияхи предотвращать наследственные заболевания. Правда, возникает ряд этических проблем, которые требуется решить до того момента, как удастся до нужного уровня усовершенствовать технологию.

3D-печать металла

3D-печать сама по себе уже очень давно существует, но она, в основном, использовалась для работы с пластиком. Все прочие материалы — и в особенности, металл —для этой технологии были чересчур дорогими. Сейчас 3D-печать металлических изделий оказалась доступной и применяется широко.И вскоре 3D-печать поменяет всю систему массового производства.

Например, деталь, которой не хватает, будет можно просто напечатать в единственном экземпляре на принтере, вместо того, чтобы организовывать широкомасштабное производство.Проблема отсутствия запчастей исчезнет для разной раритетной техники, для старых машин или телевизоров. Заводы сумеют разнообразить модельный ряд своих механизмов, адаптируя их под конкретные нужды заказчиков. И  не понадобится для этого покупать новое оборудование.

В Великобритании,к примеру, пациенту установили напечатанные из титана ребра. А Голландские судостроители представили первый полностью напечатанный корабельный винт. Французская компания Stelia Aerospace напечатала панель фюзеляжас эффектом самоупрочнения. И это только некоторые из множества примеров успешного применения 3D-печати металла за прошлый год.

Умные города

Дочерняя компания Google SidewalkLabs собирается построить в канадском Торонто «умный» район Quayside площадью восемь квадратных километров. Он будет расположен вдоль Восточной береговой линии города, а местное подразделение интернет-поисковика Google Canada перенесет туда свой головной офис. Компания станет там якорным резидентом и вложит в развитие района $50 млн.

Проект обойдется Sidewalk почти в $1 млрд, и еще $1,25 млрд добавят власти Торонто. План подразумевает полное обновление системы транспорта (все автомобили станут райдшеринговыми и беспилотными), а также создание доступного жилья. Будут установлены жесткие требования к защите права на частную жизнь, в особенности в том, что связано с вмешательством со стороны правительства. Кроме того, в «умном» районе возникнут автономные транзитные линии и энергетические системы, которые будут максимально экологически чистыми.

Большая сеть датчиков станет помогать совершенствовать инфраструктуру, собирая информацию обо всем – о таких вещах, как качество воздуха и уровень шума и ежедневная деятельность горожан. Sidewalk Labs сделает бесплатным весь свой софт, чтобы ИТ-компании могли создавать на его основе новые и интересные приложения.

Если проект в Торонто будет успешным, умные районы построят в Денвере,Сан-Франциско, Бостоне и Лос-Анджелесе.

Соревнование нейронных сетей

Нейросети научились распознавать миллионы изображений, но долгое время не могли ничего придумать самостоятельно. У них попросту не было воображения. Решение придумал Айан Гудфеллоу из университета Монреаля, создав генерирующую состязательную сеть (GAN). Она представляет собой две нейросети (упрощенные математические модели человеческого мозга), которые играют друг с другом в кошки-мышки.

Сначала обе нейросети обучают на одних и тех же данных. Потом одна из них, которую называют генератором, добавляет к уже знакомому изображению новую черту — например, у пешехода появляется третья рука. Вторая нейросеть — дискриминатор — должна понять, видела ли она подобное изображение раньше, или же это подделка. То есть, она должна понять, может ли трехрукий человек быть реальным. Со временем генератор так ловко научился подделывать изображения, что дискриминатор не смог отличить их от настоящих. Получается, нейросеть вообразила и создала нечто новое и реалистичное.

GAN стала одной из самых прорывных технологий этого года. Разработчики из Nvidia, скомпилировав сотни тысяч изображений знаменитостей, создали лица людей, неотличимые от настоящих — при том, что этих людей никогда не существовало. Другая группа исследований смогла сделать картины, неотличимые по стилю от полотен Ван Гога, которые он никогда не писал. Технология открывает простор для высококачественных подделок, но в то же время позволяет дать ИИ воображение, необходимое для более качественной работы с окружающей действительностью.

Искусственный интеллект для всех

Сегодня на рынке искусственный интеллект доминируют Amazon, Baidu, Google и Microsoft. Но технологические гиганты начали размещать некоторые свои разработки на облачных платформах, чтобы и другие компании могли использовать машинное обучение в своих целях. Это позволит индустрии развиваться намного быстрее и поможет произвести революцию в медицине, производстве и энергетике.

Проблема в том, что мало кто может себе позволить нанять специалистов по искусственному интеллекту. Поэтому даже доступность информации не гарантирует, что ей смогут должным образом воспользоваться. Google и Amazon, понимая это, предлагают консультационные услуги, чтобы помочь подготовить новые кадры в сфере искусственного интеллекта.
«Вавилонская рыбка»

Google выпустила наушники PixelBuds за $159 — аналог «вавилонской рыбки» из «Автостопом по галактике». Они способны автоматически переводить с 40 языков, нужно всего лишь нажать на кнопку или произнести что-то вроде: «Помоги мне говорить на испанском!». Правда, эта функция доступна только в комплекте с еще одной новинкой — смартфоном GooglePixel 2.

Один человек надевает наушники, другой держит в руках смартфон. Человек в наушниках говорит на своем языке — смартфон автоматически переводит его речь по громкой связи. Человек со смартфоном отвечает — в наушниках раздается синхронный перевод. Понятно, что общаться таким образом на шумных улицах будет проблематично, поскольку системе непросто распознавать речь среди сотен других звуков. И все же, это лучше, чем разговаривать через GoogleTranslate, поскольку каждый из участников диалога может контролировать микрофон в наушниках и в телефоне, приближая его по мере необходимости.

Квантовые компьютеры

Больше всего появления квантовых компьютеров ждут химики. Они уже предвкушают, как будут с их помощью создавать новые молекулы. Новые белки для гораздо более эффективных лекарств, новые электролиты для аккумуляторов, а также соединения, которые смогут превратить солнечный свет непосредственно в жидкое топливо. Обычные компьютеры не обладают достаточной вычислительной мощностью для построения таких, а с появлением квантовых это станет частью повседневной жизни ученых-химиков.

Калифорнийский стартап Rigetti Computing доказал, что квантовый компьютер можно использовать для машинного обучения. Также компания открыла доступ к своему квантовому компьютеру Forest, расположенному в облаке и способному выполнять расчеты с помощью процессора на 19 кубитов.

Настоящая приватность в сети

Новая система интернет-идентификации может подтвердить вашу личность без требования предоставить дату рождения и другие персональные данные, благодаря протоколу под названием zero-¬knowledgeproof (доказательство с нулевым разглашением). Несмотря на то, что разработчики десятилетиями трудились над его созданием, особый интерес к нему проснулся только в прошлом году, благодаря криптовалютеZcash.

Разработчики подчеркивают, что валюта базируется на усовершенствованной системе криптографии, которая позволяет отправлять деньги в любую точку мира так, что их нельзя отследить. В этом заключается главное отличие Zcash от биткойна. Каждый обладатель биткойна получает адрес, составленный из букв и цифр, а любые транзакции проходят через распределенный реестр — блокчейн. Правоохранительные органы при помощи анализа данных могут узнать, кому принадлежит этот адрес и отследить ход транзакций. Блокчейн уже не раз помогал следователям найти наркоторговцев, реализующих товар на черном рынке.

В основе Zcash лежит метод криптографии zk-Snark, разработанный израильскими учеными совместно с коллегами из МТИ. Все транзакции проходят подтверждение в сети, но отследить адреса участников операции невозможно.

Однако, при всех преимуществах zk-Snark, это очень сложная и медленная технология. Поэтому сейчас разработчики ищут способы упростить ее и сделать более доступной.

Газовая электростанция с нулевой эмиссией

Стартап Net Power построил в Хьюстоне газовую электростанцию с нулевой эмиссией. В основе технологии — принципиально новая турбина размером в 1/10 обычной турбины, которая помещается в комнату площадью 5,6 кв.м. При этом, она остается такой же мощной, благодаря более эффективной передаче тепла с помощью сверхкритического флюида.

В маленькой турбине природный газ сжигается в камере сгорания в среде чистого кислорода, а производится только водяной пар и диоксид углерода. Причем, камера уже заполнена сверхкритической двуокисью углерода под высоким давлением и температурой. Камера сгорания вырабатывает углекислый газ и некоторое количество водяного пара. Затем эту высокотемпературную смесь под высоким давлением направляют в газовую турбину, где энергия давления вращает вал и вырабатывает электричество. Охлажденная газовая смесь выходит из турбины, где разделяется на части.

Необходимое количество диоксида углерода сжимается до сверхкритического состояния и возвращается в камеру для поддержания необходимой циркуляции газа в системе. Оставшийся поток диоксида углерода может быть захоронен под землей или продан другим предприятиям, а чистая вода сбрасывается. Топливная эффективность такой электростанции будет 80% (для сравнения, эффективность многих российских электростанций не превышает 21-22%, для американских это примерно 60%).

Несмотря на популярность возобновляемых источников, Net Power считает, что с массовым переходом на электрические автомобили спрос на электричество возрастет, как никогда. Поэтому у природного газа может быть хорошая перспектива: если электростанция остается не менее эффективной, но при этом не загрязняет окружающую среду, почему бы не использовать ископаемое топливо?

Генетические предсказания

Скоро настанет тот день, когда дети при рождении станут получать генетический паспорт. В таком паспорте будет указано, какая вероятность в будущем получить инфаркт, есть ли склонность к разным видам рака или к диабету. Исследуя огромное количество данных, ученые выводят «полигенные оценки риска», которые помогут в будущем выявлять на ранних стадиях тяжелые заболевания и успешно лечить их .

Фармацевтическим компаниям такая информация тоже понадобится для того, чтобы тестировать лекарства, которые предотвращают сердечно-сосудистые заболевания или болезнь Альцгеймера. Они могут привлекать для испытаний пациентов, имеющих к этим болезням склонность, чтобы создавать максимально эффективные препараты.