Пять технологических трендов, которые спасут человечество

1 декабря 2020, 21:28

Рассказываем о ключевых технологических трендах, которые помогут нам решить проблемы с климатическими изменениями, кризисом перепроизводства и вирусными угрозами в ближайшем будущем.

Технологии, которые активно внедряются и уже сегодня определяют наше будущее, — это в первую очередь искусственный интеллект (ИИ), облачные технологии и квантовые вычисления. А если посмотреть с точки зрения потребностей и крупных всемирных проблем: как именно эти технологии помогут нам с ними справиться?

Видео дня

Мы в IBM ищем ответы на эти вопросы путем регулярного исследования «5 in 5», посвященного пяти ключевым областям, в которых благодаря технологиям в ближайшие пять лет произойдут значительные изменения для общества и бизнеса.

Сейчас необходимо радикально ускорить процесс совершения открытий и поиска практических решений в различных сферах — ради благополучия в будущем. Ведь прямо сейчас мы сталкиваемся с вызовами, которые угрожают обществу и всему человечеству, — от климатических изменений до пандемии COVID-19.

Часть процессов, которые выполняет человек путем догадок, поиска и экспериментов, сейчас меняются благодаря технологиям. Представьте, что искусственный интеллект резюмирует все знания человечества по определенной теме. Далее суперкомпьютер выявляет пробелы в знаниях.

ИИ генерирует гипотезы о новых материалах, которые помогут решить ту или иную задачу. И наконец, создает и тестирует материалы в специализированных лабораториях — с помощью удаленного доступа и облачных технологий.

В связи с этим, рассказываем о пяти главных технологических трендах в ИИ, которые могут спасти человечество от неминуемой катастрофы.

1

Улавливание СО2 из воздуха

К 2025 году уровень содержания углекислого газа (СО2) — главного «виновника» климатических изменений и глобального потепления — в атмосфере станет выше, чем когда-либо. В последние десятилетия концентрация этого вредного газа росла стремительными темпами в первую очередь из-за использования ископаемого топлива в энергетике и транспортной сфере.

Государства и корпорации по всему миру ставят амбициозные цели по декарбонизации и снижают выбросы CO2 в попытках предотвратить дальнейшее повышение глобальной температуры на 1,5°C по сравнению с уровнем до промышленной революции.

Но на пути к «нулевым выбросам» значительная роль отводится извлечению CO2 из воздуха и преобразованию его в полезные вещества. По нашим прогнозам, в течение следующих пяти мы научимся это делать более эффективно.

Технологии улавливания СО2 и фильтрации от других газов являются слишком энергоемкими и дорогостоящим и для широкого применения. Поэтому задача — удешевить процессы, и при этом масштабировать глобально, чтобы в итоге замедлить климатические изменения.

Необходимы новые материалы и процессы.

К примеру, ИИ от IBM уже может комплектовать информацию о патентах и научных работах в удобном для исследователей формате, — в виде рейтинга самых известных материалов для извлечения СО2.

Алгоритмы нейросети также могут прогнозировать, какие молекулы наиболее оптимальны в составе полимерных мембран для извлечения СО2.

2

Повторить за природой

К 2050 году численность населения Земли достигнет около 10 млрд людей, и всем необходима будет пища. Удобрения играют огромную роль в производстве продуктов питания. Но нам нужно найти более эффективные и менее энергозатратные способы их производства.

Азот — газ, содержание которого в атмосфере выше остальных, — является одним из основных компонентов современных промышленных удобрений. Но для производства одной тонны удобрения требуется сжечь одну тонну ископаемого топлива, чтобы он стал пригодным для использования в сельском хозяйстве.

И этот наиболее распространенный сегодня метод преобразования «отвечает» за 1% всемирных выбросов диоксида углерода (СО2) в атмосферу.

Растения способны использовать только «зафиксированный» азот, и этот процесс фиксации обеспечивает сама природа естественным путем.

Ранее ученым было проблематично усовершенствовать этот биологический процесс из-за сложностей на молекулярному уровне и невозможности его моделирования даже на современных компьютерах. Им вскоре поможет квантовый компьютер с достаточной производительностью, чтобы симулировать различные варианты фиксации азота.

В ближайшие пять лет мы сможем воспроизвести способность природы преобразовывать азот из атмосферы в удобрения — инновационное решение должно помочь в фиксации азота в достаточных объемах.

3

Переосмысление аккумуляторных батарей

Во всем мире делается ставка на возобновляемую энергию солнца, ветра и воды, которая поможет удовлетворить растущий спрос в энергетике и электротранспорте без увеличения количества вредных для природы выбросов CO2 в атмосферу. Согласно прогнозам, к 2050 году энергопотребление вырастет на 50%.

Однако «зеленые» источники не постоянно производят энергию, ведь солнце то светит, то нет, и ветер может непредсказуемо прекратиться. Поэтому необходимы накопители или аккумуляторы, чтобы собрать и сохранить сгенерированную избыточную электроэнергию.

Сегодня лучшим решением для накопителей в энергосистеме считаются литий-ионные батареи. Однако входящие в их состав никель и кобальт вызывают озабоченность с точки зрения их добычи и производства, а без утилизации должным образом они могут быть экологически небезопасными. Как известно, основной объем кобальта поставляется из Демократической Республики Конго, где защитники прав людей заявляют о нелегальной добыче, коррупции и использовании детского труда.

Использование ИИ и квантовых вычислений позволит значительно быстрее создавать и внедрять более продвинутые аккумуляторные батареи. И разработки в этом направлении уже ведутся.

К примеру, новые проекты катодных аккумуляторных батарей на основе йода не требуют использования кобальта и никеля. По сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторными батареями, такое устройство отличается более высокой емкостью, меньшим размером, сниженным риском возгорания и более быстрой зарядкой.

4

Микропроцессоры в центре внимания

Сейчас производится огромное количество продукции для 8 млрд человек. По прогнозам, к 2023 году в мире станет в три раза больше подключенных к интернету устройств, чем людей.

Чрезвычайно востребованные смартфоны, телевизоры, автомобили, медицинское оборудование и многие другие устройства работают на основе полупроводниковых микросхем. При этом транзисторы в микросхемах постоянно уменьшаются в размере.

Поэтому стало критически важным, чтобы химикаты, материалы и процессы, необходимые в процессе производства микросхем, были более безопасными и дружественными к окружающей среде.

В течение следующих пяти лет мы продвинемся в производстве материалов, чтобы производители полупроводниковых микросхем смогли повысить экологическую устойчивость своей продукции. Для разработки более совершенных материалов, используемых в компьютерных микросхемах, также будет использоваться продвинутое моделирование на основе квантовых вычислений, ИИ, глубинного поиска и других технологий.

IBM была первой компанией, которая еще более 30 лет назад создала фоторезистные химикаты. В значительной степени благодаря этому стало возможным уменьшение размера транзисторов в микросхемах.

Сегодня ученые могут собирать и анализировать данные из различных источников о фоторезистных химикатах, а затем использовать эти знания для проведения моделирования на традиционных высокопроизводительных вычислительных системах (а в будущем и на квантовых компьютерах). После этого системы ИИ смогут создавать модели, предлагающие новые классы веществ, отвечающих необходимым требованиям к эффективности и экологичности.

5

Технологии здравоохранения

Нам необходим более эффективный процесс разработки лекарственных препаратов и подготовки к новым вирусным угрозам. Таков один из основных выводов от столкновения человечества с пандемией COVID-19.

Многие из нас не хотят об этом задумываться, но ученые оценивают, что в природе может быть около миллиона вирусов, потенциально способных развиваться подобно коронавирусу SARS-CoV-2. А эпидемиологи предупреждают, что нынешняя вирусная угроза — вовсе не последняя.

Создание новых медикаментов — сложный, дорогой и длительный процесс. Для вывода на рынок нового лекарственного препарата может потребоваться до $2,6 млрд и более 10 лет. Учитывая ситуацию с COVID-19, такая статистика выглядит пугающе.

Один из способов быстрее создавать лекарства для новых возникающих вирусов — понимание потенциального эффекта ныне существующих на рынке препаратов и их переориентация.

C помощью ИИ, облачных технологий и суперкомпьютеров можно оптимизировать процесс разработки новых лекарственных препаратов. Это позволит сократить сроки и затраты на создание перспективных методов лечения и молекул следующего поколения.

В числе недавних достижений в этом направлении — представленная в августе 2020 года автономная лаборатория на основе ИИ и облачных технологий IBM RoboRXN, которая способна прогнозировать результаты неизвестных и сложных реакций органической химии.

Цель проекта — обеспечить дистанционный доступ к производству молекул и лекарств из любой точки мира, сократить временные затраты и расходы на создание нового материала или медикамента в 10 раз — до 1 года и $1 млн.

И это уже почти свершившаяся реальность.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X