П’ять технологічних трендів, які врятують людство

1 грудня 2020, 21:28

Розповідаємо про ключові технологічні тренди, які допоможуть нам вирішити проблеми з кліматичними змінами, кризою надвиробництва й вірусними загрозами в найближчому майбутньому.

Технології, які активно впроваджуються і вже сьогодні визначають наше майбутнє, — це насамперед штучний інтелект (ШІ), хмарні технології та квантові обчислення. А якщо подивитися з погляду потреб і великих усесвітніх проблем: як саме ці технології допоможуть нам із ними впоратися?

Відео дня

Ми в IBM шукаємо відповіді на ці питання шляхом регулярного дослідження «5 in 5», присвяченого п’яти ключовим областям, у яких завдяки технологіям у найближчі п’ять років відбудуться значні зміни для суспільства й бізнесу.

Зараз необхідно радикально прискорити процес здійснення відкриттів і пошуку практичних рішень у різних сферах — заради добробуту в майбутньому. Адже прямо зараз ми стикаємося з викликами, які загрожують суспільству та всьому людству, — від кліматичних змін до пандемії COVID-19.

Частина процесів, які виконує людина шляхом здогадок, пошуку й експериментів, зараз змінюється завдяки технологіям. Уявіть, що штучний інтелект резюмує всі знання людства з певної теми. Далі суперкомп’ютер виявляє прогалини в знаннях.

ШІ генерує гіпотези про нові матеріали, які допоможуть розв’язати ту чи іншу проблему. І нарешті, створює й тестує матеріали в спеціалізованих лабораторіях — за допомогою віддаленого доступу та хмарних технологій.

У зв’язку з цим розповідаємо про п’ять головних технологічних трендів у ШІ, які можуть урятувати людство від неминучої катастрофи.

1

Уловити СО2 з повітря

До 2025 року рівень вмісту вуглекислого газу (СО2) — головного «винуватця» кліматичних змін і глобального потепління — в атмосфері стане вище, ніж будь-коли. В останні десятиліття концентрація цього шкідливого газу росла стрімкими темпами найперше через використання викопного палива в енергетиці та транспортній сфері.

Держави й корпорації по цілому світу ставлять амбітні цілі щодо декарбонізації та знижують викиди CO2 в спробах запобігти подальшому підвищенню глобальної температури на 1,5°C у порівнянні з рівнем до промислової революції.

Але на шляху до «нульових викидів» значну роль відводять вилученню CO2 з повітря й перетворенню його на корисні речовини. За нашими прогнозами, протягом наступних п’яти ми навчимося це робити ефективніше.

Технології уловлювання СО2 та фільтрації від інших газів є занадто енергоємними й дорогими для широкого застосування. Тому завдання — здешевити процеси, і при цьому масштабувати глобально, щоб у результаті уповільнити кліматичні зміни.

Необхідні нові матеріали та процеси.

Наприклад, ШІ від IBM уже може комплектувати інформацію про патенти й наукові роботи у зручному для дослідників форматі — у вигляді рейтингу найвідоміших матеріалів для вилучення СО2.

Алгоритми нейромережі також можуть прогнозувати, які молекули найоптимальніші в складі полімерних мембран для вилучення СО2.

2 Повторити за природою

До 2050 року чисельність населення Землі досягне близько 10 млрд людей, і всім необхідна буде їжа. Добрива відіграють величезну роль у виробництві продуктів харчування. Але нам потрібно знайти більш ефективні й менш енерговитратні способи їх виробництва.

Азот — газ, уміст якого в атмосфері вищий за інші, — є одним із основних компонентів сучасних промислових добрив. Але для виробництва однієї тонни добрива потрібно спалити одну тонну викопного палива, щоб він став придатним для використання в сільському господарстві.

І цей найпоширеніший сьогодні метод перетворення «відповідає» за 1% усесвітніх викидів діоксиду вуглецю (СО2) в атмосферу.

Рослини здатні використовувати тільки «зафіксований» азот, і цей процес фіксації забезпечує сама природа природним шляхом.

Раніше вченим було проблематично вдосконалити цей біологічний процес через складнощі на молекулярному рівні й неможливість його моделювання навіть на сучасних комп’ютерах. Їм незабаром допоможе квантовий комп’ютер із достатньою продуктивністю, аби симулювати різні варіанти фіксації азоту.

У найближчі п’ять років ми зможемо відтворити здатність природи перетворювати азот із атмосфери на добрива — інноваційне рішення повинно допомогти у фіксації азоту в достатніх обсягах.

3

Переосмислення акумуляторних батарей

У всьому світі робиться ставка на відновлювану енергію сонця, вітру й води, яка допоможе задовольнити зростання попиту в енергетиці та електротранспорті без збільшення кількості шкідливих для природи викидів CO2 в атмосферу. Згідно з прогнозами, до 2050 року споживання енергії зросте на 50%.

Однак «зелені» джерела не постійно виробляють енергію, адже сонце то світить, то ні, і вітер може непередбачувано припинитися. Тому необхідні накопичувачі або акумулятори, щоб зібрати та зберегти згенеровану надлишкову електроенергію.

Сьогодні найкращим рішенням для накопичувачів в енергосистемі вважають літій-іонні батареї. Однак вміст у них нікелю й кобальту викликає заклопотаність з погляду їх видобутку та виробництва, а без утилізації належним чином ці метали можуть бути екологічно небезпечними. Як відомо, основний обсяг кобальту поставляє Демократична Республіка Конго, де захисники прав людини заявляють про нелегальний видобуток, корупцію й використання дитячої праці.

Використання ШІ та квантових обчислень дозволить значно швидше створювати і впроваджувати ефективніші акумуляторні батареї. І розробки в цьому напрямку вже ведуться.

Наприклад, нові проєкти катодних акумуляторних батарей на основі йоду не вимагають використання кобальту й нікелю. У порівнянні з традиційними літій-іонними акумуляторами, такий пристрій вирізняється більшою ємністю, меншим розміром, зниженим ризиком загоряння й швидшою зарядкою.

4

Мікропроцесори в центрі уваги

Зараз виробляють величезну кількість продукції для 8 млрд чоловік. За прогнозами, до 2023 року у світі стане в три рази більше підключених до інтернету пристроїв, аніж людей.

Надзвичайно затребувані смартфони, телевізори, автомобілі, медичне обладнання та багато інших пристроїв працюють на основі напівпровідникових мікросхем. При цьому транзистори в мікросхемах постійно зменшуються в розмірах.

Тому стало вирішальним фактором, щоб хімікати, матеріали й процеси, необхідні при виробництві мікросхем, були більш безпечними та дружніми до навколишнього середовища.

Протягом наступних п’яти років ми просунемося у виробництві матеріалів, щоб виробники напівпровідникових мікросхем змогли підвищити екологічну стійкість своєї продукції. Для розробки досконаліших матеріалів, використовуваних у комп’ютерних мікросхемах, також буде застосовано «просунуте» моделювання на основі квантових обчислень, ШІ, глибинного пошуку та інших технологій.

IBM була першою компанією, яка ще більше 30 років тому створила фоторезистивні хімікати. Значною мірою завдяки цьому стало можливим зменшення розміру транзисторів у мікросхемах.

Сьогодні вчені можуть збирати й аналізувати дані з різних джерел про фоторезистивні хімікати, а потім використовувати ці знання для проведення моделювання на традиційних високопродуктивних обчислювальних системах в майбутньому і на квантових комп’ютерах). Після цього системи ШІ зможуть створювати моделі, що пропонують нові класи речовин, які відповідатимуть необхідним вимогам до ефективності й екологічності.

5

Технології охорони здоров’я

Нам необхідний ефективніший процес розробки лікарських препаратів і підготовки до нових вірусних загроз. Таким є один із основних висновків від зіткнення людства з пандемією COVID-19.

Багато з нас не хочуть про це замислюватися, але вчені оцінюють, що в природі може бути близько мільйона вірусів, потенційно здатних розвиватися подібно коронавірусу SARS-CoV-2. А епідеміологи попереджають, що нинішня вірусна загроза — зовсім не остання.

Створення нових медикаментів — складний, дорогий і тривалий процес. Для виведення на ринок нового лікарського препарату може знадобитися до $2,6 млрд і більше 10 років. З огляду на ситуацію з COVID-19, така статистика лякає.

Один із способів швидше створювати ліки для нових різновидів вірусів — розуміння потенційного ефекту нині присутніх на ринку препаратів і їх переорієнтація.

За допомогою ШІ, хмарних технологій і суперкомп’ютерів можна оптимізувати процес розробки нових лікарських препаратів. Це дозволить скоротити терміни й витрати на створення перспективних методів лікування й молекул наступного покоління.

Серед нещодавніх досягнень у цьому напрямку — представлена в серпні 2020 року автономна лабораторія на основі ШІ та хмарних технологій IBM RoboRXN, здатна прогнозувати результати невідомих і складних реакцій органічної хімії.

Мета проєкту — забезпечити дистанційний доступ до виробництва молекул і ліків із будь-якої точки світу, скоротити часові затрати й витрати на створення нового матеріалу або медикаменту в 10 разів — до 1 року і $1 млн.

І це вже майже доконана реальність.

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X