Новизна в сфере современных компьютеров. Масштабное объединение памяти. Умные дома от Google и Amazon
Инновационные технологии стали, пожалуй, величайшим проводником перемен в современном мире. Без риска здесь никогда не обходится, но позитивные технологические прорывы обещают дать новаторские решения самых неотложных мировых проблем современности − от нехватки ресурсов до глобальных изменений окружающей среды. (…) Выдвигая на передний план самые важные технологические достижения, Совет стремится повысить информированность об их потенциале и способствовать закрытию брешей в инвестициях, регулировании и общественных представлениях.
− Нубар Афеян (Noubar Afeyan), предприниматель, один из составителей доклада
А теперь посмотрим на сами инновации.
Эти инновационные технологии практически невидимые. Среди них: наушники-вкладыши, следящие за частотой сердечных сокращений, датчики, контролирующие осанку (их носят под одеждой), временные татуировки, которые следят за работой жизненно важных органов, и тактильные подошвы, которые укажут вам дорогу по GPS с помощью вибрации.
Последние, кстати, хотят использовать в качестве поводыря для слепых. А всем известные очки Google Glass инновационная технология уже помогают онкологам в проведении операций.
Google Glass — инновационная технология
2. Наноструктурированные графитные композитные материалы
Автомобильные выхлопы, загрязняющие атмосферу, − бич современных экологов. Неудивительно, что повышение рабочей эффективности транспорта − одно из приоритетных технологических направлений.
Способствовать этому будут методы наноструктурирования углеродного волокна для новейших композитных материалов, которые помогут снизить вес автомобилей на 10% и больше. Для чего? Легкой машине нужно меньше топлива, а, значит, она будет меньше загрязнять окружающую среду
Еще одна проблема экологического характера − уменьшение запасов пресной воды и связанное с ней опреснение морской воды. Опреснение позволяет увеличить запас пресной воды, но есть у него и недостатки. Причем, серьезные. Для опреснения нужно много энергии, и кроме того, в результате образуются отходы концентрированной соленой воды. Последняя, возвращаясь в море, крайне негативно влияет на морскую флору и фауну.
И самым многообещающим решением этого вопроса может стать принципиально новый взгляд на эти отходы. Они могут быть рассмотрены как сырьевой источник очень ценных веществ: лития, магния, урана, обычной соды, кальция, калийных соединений.
Проблемы энергетики − неиссякаемый источник вопросов. Но некоторые из них, похоже, станут вполне разрешимыми, благодаря новым инновационным технологиям. Например, предлагается использовать проточные батареи для сохранения химической энергии в жидком виде и в больших количествах. Это похоже на то, как мы храним уголь и газ.
Позволят сохранять достаточно большие объемы энергии и всевозможные твердые батареи, причем, в дешевых и доступных материалах.
Недавно были также изобретены графеновые конденсаторы большой емкости, с помощью которых можно очень быстро заряжать и разряжать аккумуляторы, совершая многие десятки тысяч циклов. Рассматривают инженеры и другие потенциалы, например, кинетическую энергию в больших маховиках и хранение сжатого воздуха под землей.
Молекулярная структура графена
5. Нанопроволочные литиево-ионные батареи
Такие инновационные батареи будут быстрее проводить полную зарядку и вырабатывать на 30-40% больше электричества, чем сегодняшние литиево-ионные батареи. Все это поможет улучшить рынок электромобилей, а еще позволит хранить солнечную энергию прямо у себя дома. Специалисты предполагают, что уже сейчас и на протяжении ближайших двух лет батареи с кремниевым анодом станут использовать также и в смартфонах.
Настоящий скачок вперед в этой сфере произошел еще в прошлом году. Именно поэтому высока вероятность, что в скором будущем нас ждут важные прорывы, касающиеся использования инновационной технологии дисплеев без экрана. О чем идет речь? О головной гарнитуре виртуальной реальности, бионических контактных линзах, разработке мобильных телефонов для пожилых и слабовидящих людей, о видеоголограммах, не требующих очков и подвижных деталей.
Glyph: футуристический шлем виртуальной реальности
7. Лекарства для кишечной микрофлоры человека
В последнее время выяснилось, что кишечная микрофлора влияет на развитие множества заболеваний − от инфекций и ожирения до диабета и воспалений пищеварительного тракта.
Всем известно, что антибиотики разрушают кишечную микрофлору, вызывая такие осложнения, как инфекции от бактерии Clostridium difficile, а иногда и угрожая жизни человека. Поэтому сегодня во всем мире ведутся клинические исследования. В результате удалось обнаружить группы микробов в здоровом кишечнике. Эти микробы помогут создать лекарства нового поколения, а те, в свою очередь, помогут улучшить лечение кишечной микрофлоры человека.
Это тоже лекарства нового поколения. Получить их позволят достижения в исследовании рибонуклеиновых кислот (РНК). С помощью этих препаратов удастся разбавить присутствующий в чрезмерных количествах натуральный белок и станет возможным производить в естественных условиях организма оптимизированные лекарственные протеины.
Лекарства на основе РНК будут производить уже созданные частные фирмы, но в сотрудничестве с крупными фармацевтическими компаниями и научными центрами.
9. Прогнозная аналитика
Смартфоны — инновационные технологий, в которых содержится невероятное количество информации о деятельности людей, как владельцев этих смартфонов, так и их знакомых (списки контактов, регистрация вызовов, GPS, Wi-Fi, фотографии с привязкой к местности, данные по загрузкам, используемые нами приложения и т.д.) помогут строить детальные прогнозные модели о людях и их поведении.
Все это, по мнению специалистов, должно служить благой цели − например, городскому планированию, назначению индивидуальных лекарств, медицинской диагностике.
Инновационная технология Управлять компьютером только силой мысли − совсем не фантазия. Более того, это куда ближе к реальности, чем мы привыкли думать. Интерфейсы «мозг-компьютер» (когда компьютер считывает и интерпретирует сигналы непосредственно из головного мозга), уже проходят клинические испытания. А главное − уже есть неплохие результаты. Нужны они, впрочем, не для увеселения, а для людей с ограниченными возможностями. Например, для тех, кто страдает квадриплегией (параличом рук и ног), синдромом изоляции, людям, перенесшим инсульт, и передвигающимся на инвалидной коляске. Интерфейс «мозг-компьютер» способен на многое. С его помощью человек сможет управлять, скажем, роботизированной рукой для того, чтобы пить, есть и делать многое другое. А еще, мозговые имплантаты способны частично восстановить зрение.
AMD или Intel? Борьба на рынке процессоров для ПК обостряется: после долгих лет неудач компания AMD выводит на рынок процессор Zen. Быстрее также станут мобильные чипы и видеокарты.
1 Дзен-мастер от AMD
Выпуском нового процессора Zen компания AMD объявила войну Intel, и у любителей мощных ПК весной снова появится возможность выбора между двумя равноценными марками чипов. Архитектура Zen объединяет в себе четыре ядра с разделяемым кешем третьего уровня и 14-нанометровыми транзисторами. При этом в каждом ядре AMD реализована гиперпоточность, которая до сих пор была прерогативой Intel.
2 Intel Kaby Lake с частотой 4,5 ГГц
Уже появились новые ноутбуки, в том числе Medion Akoya S3409, работающие на новом поколении процессоров от Intel - Kaby Lake. В 2017 году можно ожидать чипы для ПК с повышенной вплоть до 4,5 ГГц тактовой частотой. Вероятно, этому поспособствует 14-нанометровый техпроцесс изготовления полупроводников.
3 Artemis для смартфонов
В 2017 году компания ARM планирует выпустить процессор Artemis. Изготовленный по 10-нанометровому техпроцессу, он обещает смартфонам увеличенное на 30% время работы от батареи и больше вычислительной мощности. Предположительно, этот процессор будет использоваться в iPhone 7s.
4 AMD вернется на рынок топовых видеокарт
О следующем поколении видеочипов Vega от компании AMD официально пока еще известно очень мало. Но благодаря многочисленным утечкам становится понятно, что речь идет о решениях топового уровня, существенно превосходящих Polaris (Radeon RX 470/RX 480) - и все это при сравнительно скромном увеличении энергопотребления.
> Самой быстрой видеокартой во второй половине 2017 года должна стать двухчиповая плата на базе Vega с производительностью около 23 терафлопс, которая сможет проводить вдвое больше вычислений в единицу времени, чем действующий лидер NVIDIA Titan X. Скорее всего, в ней будет применяться второе поколение памяти High Bandwidth Memory увеличенного объема с подключением к процессору по очень широкой шине.
> Виртуальная реальность в 4К-разрешении технически станет доступной на любом компьютере среднего уровня. Кроме того, в 2017 году появятся игры с отображением большей палитры цветов и повышенной четкости благодаря технологии High Dynamic Range (HDR). Именно для них и нужна эта гигантская мощь видеокарт в первую очередь.
Накопители данных: новый SSD созрел для рекорда
С 2017 года быстрые SSD- и флеш-накопители смогут вмещать в себя гораздо больше информации, чем традиционные HDD. Однако новый тип магнитной памяти имеет все шансы похоронить даже флеш.
5 Турбо-SSD читают со скоростью 10 Гбит/с
Существует ли предел скорости у SSD-технологии? 2017 год определенно даст шанс переосмыслить существующее положение вещей. Так, Samsung PM1725a выполняет более миллиона операций ввода-вывода в секунду. Seagate готовит SSD-накопитель Nytro XP7200 со скоростью чтения до 10 Гбит/с (1,25 Гбайт/с). Его подключение реализовано через шину PCIe с 16 линиями, то есть аналогично видеокартам. До сих пор максимумом на ПК были четыре линии, а в серверном оборудовании - восемь.
6 Гигантские SSD до 100 Тбайт
Прощай, магнитный диск: разработчики накопителей начали укладывать штабелями даже флеш-ячейки, что ведет к невероятной плотности записи. Seagate создает пока еще безымянный твердотельный накопитель на 60 Тбайт в формате 3,5 дюйма. Toshiba уже нацелилась на 100 Тбайт.
7 Масштабное объединение памяти
Не успела флеш-память набрать обороты, как на рынок вышла новая технология-преемник. Она отличается модулями, на которых ОЗУ и накопитель сливаются в один турбо-носитель. Такие модули выдерживают гораздо больше процессов записи, чем SSD, и передают данные так быстро, что могут заменять оперативную память. Фурор произвела память 3D XPoint от Intel, которая сейчас тестируется на серверах Facebook. Однако 3D XPoint пока лишь в десять раз обгоняет SSD - для ОЗУ этого недостаточно.
> Как нарочно, именно магнитная память должна завершить объединение: технология MRAM от компании Everspin использует для хранения информации не электрические токи, а магнитные элементы - впервые она была использована в модулях Aup-AXL-M128 для разъема M.2. (рис.1) Намагниченность может изменяться так быстро, что память MRAM достигает скорости оперативной памяти. Нерешенной осталась лишь проблема недостаточной емкости - 256 Мбит на чип. Но уже в следующем году плотность должна быть увеличена в четыре раза. Кроме того, MRAM не подвержена «старению», как флеш-память, и сохраняет данные при отключении питания.
> В микропроцессорах компания Fujitsu планирует начать использовать небольшую память NRAM от Nantero (рис.2). NRAM сохраняет информацию в углеродных нано-трубках за счет изменения проводимости. У этой технологии такой же хороший потенциал, как и у MRAM.
8 Терабайтные SSD для телефонов
К слову о плотности записи: Samsung размещает свой терабайтный SSD на площади всего в два квадратных сантиметра - идеально для ультрабуков, смартфонов и планшетов. Вероятно, это становится возможным благодаря новому поколению ячеек памяти V-NAND, когда друг на друга накладываются 64 слоя ячеек.
Быстрый Интернет в любых сетях
Благодаря новому телефону Pixel от Google и экипированным сетям скорость Интернета поднимется до невиданных ранее высот, даже в общественном транспорте, где уже предоставляется бесплатный Wi-Fi.
9 Новые скорости по ТВ-кабелю
За зашифрованным сокращением DOCSIS 3.1 скрывается мощный апгрейд передачи данных посредством коаксиального (телевизионного) кабеля, к которому ведущие провайдеры приступят в 2017 году. Помимо построения сети на стороне провайдера, клиентам также понадобится новый модем, такой как SURFboard SB8200 от Arris. В теории DOCSIS 3.1 позволит скачивать данные со скоростью до 10 Гбит/с, а загружать - со скоростью в 1 Гбит/с, окончательно похоронив тем самым стекловолокно.
10 Мобильная связь прорывает гигабитную границу
Ведущие сотовые операторы готовят свои сети для работы по технологии LTE Advanced Pro. Следующим летом они должны преодолеть гигабитный рубеж. Осталось надеяться, что провайдеры согласуют свои тарифы и смогут предложить своим клиентам больше трафика за те же деньги.
11 Бесплатный Wi-Fi в транспорте
До конца 2016 года «Мосгортранс» и РЖД планируют завершить оснащение всего транспорта новым оборудованием Wi-Fi. Теперь можно будет получить бесплатный доступ к Интернету везде.
12 Google нападает на Apple и Microsoft
Выпуском нового смартфона Pixel, преемника устройств Nexus, корпорация Google демонстрирует свою новую стратегию. Ценовая политика этой компании в будущем будет все сильнее ориентирована на Apple: в зависимости от телефона и комплектации стоимость варьируется от примерно 55 000 до 75 000 рублей. В отличие от линейки Nexus, где на переднем плане стояла операционная система Android, здесь на сцену выходит новый голосовой помощник, которого Google скромно называет «Ассистентом». Компания собирается поставить его в один ряд с Siri от Apple, Cortana от Microsoft и Alexa от Amazon.
> Новая ОС
Кроме того, Google в настоящее время работает над новой операционной системой под кодовым названием Andromeda, в которой должны объединиться Chrome OS и Android. Эта новая оболочка будет установлена, в первую очередь, на ноутбуках и планшетах «два в одном», которые Google противопоставляет устройствам Surface от Microsoft. Первым аппаратом на базе Andromeda должен стать ноутбук-трансформер Pixel 3 - последующая модификация модели Pixel C . Он выйдет на рынок осенью 2017 года.
Виртуальная реальность: погружение в мир иллюзий
Google вооружается, Oculus переоснащается, а Intel начинает восхождение - в 2017 году рынок виртуальной реальности может резко изменить курс. Также нас ожидает погружение в VR-миры с помощью браузера.
13 Google Daydream
Запуском своей VR-платформы Daydream компания Google прощается с дешевыми очками Cardboard из картона. Шлем, получивший названием «View», сделан по большей части из пластика и текстиля, благодаря чему мало весит. Он создает столь же реалистичное погружение, что и продукт-конкурент Gear VR от Samsung. Однако данный шлем работает только с совместимыми с Daydream смартфонами, такими как Pixel Phone.
14 Беспроводной шлем
Компания Oculus VR, один из лидеров рынка VR-шлемов, представила прототип гарнитуры Rift под названием «Santa Cruz», которая обходится без подключения к ПК. Вычислительный блок располагается на затылке пользователя.
15 Intel Project Alloy
Центральный элементом прототипа VR-очков от Intel является камера RealSense, распознающая физические объекты в пространстве - например, руки пользователя. В следующем году эта компания откроет свое программное и аппаратное оборудование для разработчиков.
16 WebVR: виртуальная реальность в браузере
Преимущество VR-контента в браузере заключается в отсутствии необходимости устанавливать дополнительное ПО, чтобы просматривать содержимое с помощью подходящего шлема. Сегодня разработкой виртуальной реальности для браузера занимаются множество организаций. Техническую базу составляет JavaScript-интерфейс WebVR, возникший в результате сотрудничества команд Mozilla и Google Chrome.
> Конфигурация автомобиля в VR На своей конференции Connect компания Oculus представила программу React VR, с помощью которой веб-разработчики в будущем смогут легко создавать контент WebVR. Кроме того, Oculus показала WebVR-приложение от автоконцерна Renault, позволяющее конфигурировать новый автомобиль в виртуальной реальности. Для просмотра контента WebVR Oculus также разрабатывает VR-браузер Carmel.
> VR для Microsoft Edge Даже Edge в будущем должен стать вратами в виртуальную реальность: разработчики Microsoft уже работают над поддержкой WebVR в браузере системы Windows 10. Вместе с очками HoloLens от Microsoft он принципиально изменит подход к работе в Интернете.
Мир на пороге больших перемен
В 2017 году мы будем управлять нашими умными домами посредством голоса, получать покупки при помощи дронов и ездить в зимний отпуск на автомобиле Tesla, если, конечно, все пойдет так, как задумано.
17 Tesla Model 3
В конце 2017 года это свершится: первые модели доступного электрического автомобиля Model 3 от компании Tesla Motors должны быть переданы первым покупателям, сделавшим предзаказ, - при условии, что производство аккумуляторов на фабрике Gigafactory входящей в состав компании, пойдет по плану. В США цена этих инновационных авто будущего среднего класса будет начинаться от $35 000 долларов. В нее не включена плата за использование станций быстрой зарядки.
18 Доставка с помощью дронов
Разрешения от соответствующих ведомств по вопросам воздушного сообщения уже получены: в настоящее время Google в США и Amazon в Великобритании тестируют доставку своих товаров автономными дронами. Коммерческий запуск планируется на 2017 год.
19 Умные дома от Google и Amazon
Благодаря динамикам Echo и Home компании Amazon и Google вступают в бизнес умных домов. Оба устройства управляются голосом. Отвечать будет голосовой помощник.
> Echo голосом ассистентки Alexa, разработанной компанией Amazon, предоставит информацию, прочитает аудиокниги, озвучит сообщения, данные о пробках и прогноз погоды, а также воспроизведет музыку из сервисов Prime и Spotify. Кроме того, с ее помощью можно управлять устройствами из домашней сети: лампами, выключателями и термостатами производства, к примеру, компаний Philips (Hue) и Innogy.
> Home (на иллюстрации) - конкурент устройства Echo от Google с практически теми же возможностями. Разница: в качестве помощника выступает «Ассистент» Google, и есть привязка к другим продуктам этой корпорации, таким как Chromecast и Play Music.
ФОТО: компании-производители; Martin Mielek/Google, Amazon, Samsung, Google; Deutsche Bahn AG; Dirk Ellenbeck/Vodafone
Сфера информационных технологий развивается в двух преимущественно независимых циклах: продуктовом и финансовом. В последнее время не утихают споры о том, на каком этапе финансового цикла мы находимся; очень много внимания уделяется финансовым рынкам, которые подчас ведут себя непредсказуемо и сильно колеблются. С другой стороны, продуктовым циклам достается относительно мало внимания, хотя именно они двигают информационные технологии вперед. Но, анализируя опыт прошлого, можно попытаться понять текущий продуктовый цикл и предугадать дальнейшее развитие технологий.
Развитие продуктовых циклов в сфере высоких технологий происходит за счет взаимодействия платформ и приложений: новые платформы позволяют создавать новые приложения, которые, в свою очередь, повышают ценность этих платформ, замыкая таким образом цепь положительной обратной связи.
Малые продуктовые циклы повторяются постоянно, но исторически сложилось так, что раз в 10–15 лет начинается очередной большой цикл – эпоха, полностью меняющая облик IT.
Финансовые и продуктовые циклы развиваются в основном независимо друг от друга
Когда-то возникновение компьютеров побудило предпринимателей создать первые текстовые редакторы, таблицы и много других приложений для ПК. С появлением интернета мир увидел поисковые механизмы, онлайн-коммерцию, электронную почту, социальные сети, бизнес-приложения модели SaaS и много других сервисов. Смартфоны дали толчок развитию мобильных социальных сетей и мессенджеров, а также появлению новых видов услуг вроде карпулинга. Мы живем в разгар мобильной эпохи, и, судя по всему, нас ожидает еще много любопытных инноваций.
Каждую эпоху можно условно разделить на 2 фазы: 1) фазу формирования – когда платформа впервые появляется на рынке, но является дорогостоящей, сырой и/или сложной в обращении; 2) активную фазу – когда новый продукт решает упомянутые недостатки платформы, тем самым начиная период ее стремительного развития.
Компьютер Apple II был выпущен в 1977 году, а Альтаир 8800 – в 1975 году, но активная фаза эпохи ПК началась с релиза IBM PC в 1981 году.
Продажи ПК в год (тыс.)
Фаза формирования интернета началась в 80-х и ранних 90-х годах , когда он, по сути, представлял собой инструмент обмена текстовыми данными, используемый учеными и правительством. Выход первого браузера, NCSA Mosaic, в 1993 году ознаменовал начало фазы интенсивного развития интернета, которая не закончилась и по сей день.
Количество пользователей интернета по всему миру
В 90-х годах уже существовали мобильные телефоны, а первые смартфоны появились на заре нулевых, но повсеместное производство смартфонов началось в 2007–2008 годах с выходом первого iPhone, а затем – с появлением платформы Android. С тех пор количество пользователей смартфонов взлетело до небес, и сейчас их число достигло уже порядка двух миллиардов. А к 2020 году смартфоны будут у 80 % населения планеты.
Продажи смартфонов по всему миру (млн.)
Если длительность каждого цикла действительно составляет 10–15 лет, всего через несколько лет начнется активная фаза новой компьютерной эпохи. Выходит, новая технология уже находится в фазе формирования. На сегодняшний день можно выделить несколько главных трендов в сферах аппаратного и программного обеспечения, позволяющих нам частично пролить свет на следующую эпоху. В данной статье я хочу обсудить эти тренды и выдвинуть несколько предположений о том, как может выглядеть наше будущее.
Аппаратное обеспечение: компактное, дешевое и универсальное
В мейнфрейм-эпоху только крупные организации могли позволить себе компьютер. Мини-компьютеры были доступны для организаций поменьше, а компьютеры – для домов и офисов.
Размер компьютеров уменьшается с постоянной скоростью
Сейчас мы на пороге новой эпохи, в которой процессоры и сенсоры становятся настолько дешевыми и компактными, что компьютеров скоро будет больше, чем людей.
Этому способствуют два фактора. Во-первых, неуклонный прогресс в производстве полупроводников за последние 50 лет (Закон Мура). Во-вторых, то, что Крис Андерсон называет «мирными дивидендами от войны смартфонов»: головокружительный успех смартфонов способствовал большим инвестициям в разработку процессоров и сенсоров. Загляните внутрь современного квадрокоптера, очков виртуальной реальности или любого устройства интернета вещей – что вы увидите? Правильно – главным образом компоненты смартфона.
Но в современную эпоху полупроводников всё внимание перешло от отдельных процессоров к целым узлам специальных микросхем, известным как однокристальные системы.
Цены на компьютеры стабильно снижаются
Обыкновенная однокристальная система сочетает в себе энергоэффективный ARM-процессор и специальный графический процессор, а также устройства обмена информацией, управления питанием, обработки видеосигнала и так далее.
Raspberry Pi Zero: 5-долларовый Компьютер на Linux с процессором 1 GHz
Эта инновационная архитектура позволила сбросить минимальную стоимость базовых вычислительных систем со 100 до 10 долларов за единицу. Отличным примером послужит Raspberry Pi Zero – первый 5-долларовый компьютер на Linux с частотой 1 GHz. За те же деньги можно приобрести микроконтроллер Wi-Fi , поддерживающий одну из версий Python. Совсем скоро эти микропроцессоры будут стоить меньше доллара, и мы без труда сможем встраивать их практически всюду.
Но более серьезные достижения происходят сегодня в мире высококачественных микропроцессоров. Отдельного внимания заслуживают графические процессоры , лучшие из которых производит компания NVIDIA. Графические процессоры полезны не только для обработки графики, но и при работе с алгоритмами машинного обучения, а также с устройствами виртуальной и дополненной реальности. Однако представители компании NVIDIA обещают более существенные улучшения производительности графических процессоров в ближайшем будущем.
Козырем всей сферы информационных технологий по-прежнему остаются квантовые компьютеры, которые пока существуют преимущественно в лабораториях. Но стоит сделать их коммерчески привлекательными, и это приведет к грандиозному росту производительности, прежде всего, в сфере биологии и искусственного интеллекта.
Квантовый компьютер Google
Программное обеспечение: золотой век искусственного интеллекта
Сегодня в мире программного обеспечения происходит много любопытных вещей. Хороший пример – распределенные системы. Их появление обусловлено многократным увеличением количества устройств за последние годы, что вызвало необходимость распараллеливать задания на нескольких машинах, налаживать обмен данными между устройствами и координировать их работу. Отдельного внимания заслуживают такие технологии распределенных систем, как Hadoop или Spark , предназначенные для работы с большими массивами данных. Стоит также упомянуть технологию блокчейн, обеспечивающую безопасность данных и ресурсов и впервые реализованную в криптовалюте Bitcoin.Но, пожалуй, самые захватывающие открытия совершаются сегодня в области искусственного интеллекта (ИИ), имеющего длинную историю взлетов и падений. Еще сам Алан Тьюринг предсказывал , что к 2000 году машины будут способны имитировать людей. И хотя это предсказание пока не осуществилось, есть веские причины полагать, что ИИ наконец вступает в золотой век своего развития.
«Машинное обучение – это ключевой, революционный способ переосмысления всего, что мы делаем», – генеральный директор компании Google Сундар Пичаи .
Наибольший ажиотаж в области ИИ сосредоточен вокруг так называемого глубинного обучения – метода, который был широко освещен в рамках одного известного проекта компании Google, запущенного в 2012 году. В этом проекте была задействована высокопроизводительная сеть компьютеров, целью которой было научиться распознавать котиков на видеороликах с YouTube. Метод глубинного обучения основывается на искусственных нейронных сетях – технологии, зародившейся еще в 40-х годах прошлого века. Недавно эта технология снова стала актуальной из-за многих факторов : появления новых алгоритмов, снижения стоимости параллельных вычислений и широкого распространения больших наборов данных.
Процент ошибок в конкурсе ImageNet (красная линия соответствует показателям человека)
Остается надеяться, что глубинное обучение не станет просто очередным модным термином Силиконовой долины. Впрочем, интерес к этому методу обучения подкрепляется впечатляющими теоретическими и практическими результатами. К примеру, до введения глубинного обучения допустимый процент ошибок победителей ImageNet, известного конкурса по машинному видению, составлял 20–30 %. Но после его применения правильность алгоритмов неуклонно росла, и уже в 2015 году показатели машин превзошли показатели человека.
А вот небольшое стартап-приложение для классификации предметов в реальном времени:
Приложение Teradeep идентифицирует предметы в реальном времени
Хм, а ведь где-то я уже это видел:
Фрагмент из фильма Терминатор 2: Судный день (1991 г.)
Одним из первых приложений с методом глубинного обучения, выпущенных крупной компанией, было удивительно умное приложение для поиска изображений Google Photos:
Поиск по фотографиям (без метаданных) с ключевой фразой «big ben»
В скором времени нас ожидает значительное повышение производительности ИИ во всех сферах программного и аппаратного обеспечения: голосовые помощники, поисковые механизмы, чат-боты , 3D сканеры , языковые переводчики, автомобили, дроны, системы диагностической визуализации и многое-многое другое.
«Легко предугадать идеи следующих 10000 стартапов: взять Х и прибавить искусственный интеллект», – Кевин Келли .
Стартапы, создающие продукцию с упором на ИИ, должны оставаться предельно сфокусированными на определенных приложениях, чтобы поддерживать конкуренцию с крупными компаниями, для которых ИИ является высшим приоритетом. Системы ИИ становятся эффективнее по мере того, как увеличивается объем собранных для них данных. Получается нечто вроде маховика, постоянно вращающегося за счет так называемого эффекта сети данных (больше пользователей → больше данных → лучше продукция → больше пользователей). К примеру, команда картографического сервиса Wase использовала эффект сети данных, чтобы сделать качество предоставляемых карт лучше, чем у их более маститых конкурентов. Всем, кто намерен использовать ИИ для своего стартапа, стоит придерживаться аналогичной стратегии.
Программное + аппаратное обеспечение: новые компьютеры
Сейчас на стадии формирования находится целый ряд перспективных платформ, которые скоро вполне могут перейти на стадию развития, так как они сочетают в себе самые последние разработки из сфер программного и аппаратного обеспечения. И хотя эти платформы могут выглядеть по-разному либо иметь разную комплектацию, у них есть одна общая черта: использование последних расширенных возможностей умной виртуализации. Рассмотрим некоторые из этих платформ:Автомобили. Крупные информационно-технологические компании вроде Google, Apple, Uber и Tesla немало инвестируют в разработку автономных или беспилотных автомобилей. На рынке уже представлены полуавтономные автомобили Tesla Model S и вскоре ожидается выход обновленных и более совершенных моделей. Создание полностью автономного автомобиля потребует некоторого времени, однако есть основания полагать, что ждать осталось не более пяти лет. На самом деле, уже существуют разработки полностью автономных автомобилей, которые ездят не хуже, чем под управлением человека. Тем не менее, в силу многих аспектов культурного и регулятивного характера такие автомобили должны ездить намного лучше, чем управляемые человеком, чтобы быть допущенными к широкой эксплуатации.
Беспилотный автомобиль составляет схему своего окружения
Несомненно, объем инвестиций в беспилотные автомобили будет только расти. В дополнение к информационно-технологическим компаниям, крупные производители автомобилей тоже начали задумываться над автономностью. Нас ждет еще много интересных стартап-продуктов. Программные средства глубинного обучения стали настолько эффективными, что сегодня одному-единственному разработчику под силу сделать полуавтономный автомобиль.
Самодельный беспилотный автомобиль
Дроны. Современные дроны укомплектованы по последнему слову техники (в основном компонентами смартфонов и механическими деталями), но имеют относительно простое ПО. В скором времени появятся усовершенствованные модели, оснащенные компьютерным зрением и другими видами ИИ, что сделает их более безопасными, удобными в управлении и полезными. Фото- и видеосъемка с дронов будет популярной не только среди аматоров, но, что важнее, найдет и коммерческое применение. К тому же, существует немало опасных видов работ, в том числе высотных, для выполнения которых было бы гораздо безопаснее использовать дроны.
Полностью автономный полет дрона
Интернет вещей. Самые основные преимущества устройств интернета вещей – это их энергоэффективность, безопасность и удобство. Хорошими примерами первых двух характеристик могут послужить продукты Nest и Dropcam . Что касается удобства, стоит обратить внимание на устройство Echo от Amazon.
Большинство людей полагают, что Echo – это очередная маркетинговая уловка, но, воспользовавшись хотя бы раз, они удивляются, насколько удобным оказывается это устройство. Оно блестяще демонстрирует эффективность голосового управления как основы пользовательского интерфейса. Конечно, мы еще не скоро увидим роботов с универсальным интеллектом, способных поддерживать полноценный разговор. Но, как показывает Echo, компьютеры уже способны справляться с более-менее сложными голосовыми командами. По мере того как метод глубинного обучения будет совершенствоваться, компьютеры научатся лучше понимать язык.
3 основных преимущества: энергоэффективность, безопасность, удобство
Устройства интернета вещей также найдут применение в бизнес-сегменте. К примеру, устройства с сенсорами и возможностью сетевого подключения широко используются для оперативного контроля промышленного оборудования.
Носимая техника. Сегодня функциональность носимых компьютеров варьируется в зависимости от ряда факторов: емкости батареи, средств коммуникации и обработки данных. Наиболее успешные устройства обычно имеют весьма узкую сферу применения: к примеру, фитнес-трекинг. По мере улучшения компонентов аппаратного обеспечения носимые устройства будут, как и смартфоны, расширять свою функциональность, открывая тем самым возможности для новых приложений. Как и в случае с интернетом вещей, предполагается, что голос станет основным пользовательским интерфейсом управления носимыми устройствами.
Миниатюрный наушник с искусственным интеллектом, фрагмент из фильма «Она»
Виртуальная реальность. 2016 год будет очень интересным для развития средств VR: релиз очков виртуальной реальности Oculus Rift и HTC Vive (и, возможно, PlayStation VR) означает, что удобные и иммерсивные системы VR наконец станут общедоступными. Разработчикам устройств VR придется хорошенько постараться, чтобы не допустить возникновения у пользователей так называемого эффекта «зловещей долины» , при котором чрезмерная правдоподобность робота или другого искусственного объекта вызывает неприязнь у людей-наблюдателей.
Для создания качественных систем VR требуются качественные экраны (с высоким разрешением, высокой частотой обновления и низкой инерционностью), мощные видеокарты и возможность отслеживать точное положение пользователя (предыдущие поколения систем VR могли только отслеживать поворот головы пользователя). В этом году благодаря новым устройствам пользователи впервые смогут испытать на себе полноценный эффект присутствия
Создание виртуального мира в 3D формате с помощью очков VR
Дополненная реальность. Скорее всего, AR получит развитие только после VR, потому что для полноценного использования дополненной реальности потребуются все возможности виртуальной вместе с дополнительными новыми технологиями. К примеру, для полноценного объединения в одной интерактивной сцене реальных и виртуальных объектов средствам AR потребуются продвинутые технологии машинного зрения с малой задержкой.
Устройство дополненной реальности, фрагмент из фильма «Kingsman: Секретная служба»
Но, скорее всего, эпоха дополненной реальности наступит быстрее, чем вам кажется. Этот деморолик был отснят непосредственно через устройство AR Magic Leap:
Демонстрация Magic Leap: виртуальный персонаж в реальной среде
Этот деморолик был снят непосредственно через устройство Magic Leap 14 октября 2015 года. При его создании не применялись ни спецэффекты, ни композитинг.
Что дальше?
Возможно, циклы в 10–15 лет больше не повторятся, и мобильная эпоха будет последним из них. А может быть, следующая эпоха будет короче, или лишь какой-то один подвид из рассмотренных выше технологий станет впоследствии действительно важным.Я предпочитаю думать, что мы сейчас находимся в точке пересечения нескольких эпох. «Мирными дивидендами от войны смартфонов» стало стремительное появление новых устройств и разработок в сфере ПО, в особенности искусственного интеллекта, способного сделать эти устройства еще более умными и полезными.
Некоторые исследователи отмечают, что большинство новых устройств пока еще находятся в «пубертатном периоде» : они могут быть несовершенными и в некоторой степени нелепыми, а всё потому, что они еще не перешли в фазу развития. Как и в случае с персональными компьютерами в 70-х, интернетом в 80-х и смартфонами на заре нулевых, мы видим не полную картину, а лишь фрагменты того, во что текущим технологиям предстоит превратиться. Так или иначе, будущее близко: рынки колеблются, мода приходит и уходит, но прогресс, как и прежде, уверенно двигается вперед.
Платежные системы с распознаванием лиц: широко применяются уже сейчас
Системы распознавания лиц используются во многих странах для розыска преступников, контроля доступа к режимным объектам, а в некоторых странах - для подтверждения платежей в онлайн-банкинге. С 2014 года китайская компания Alibaba Group тестирует алгоритмы распознавания лиц, разработанные компанией Face++. Их собираются использовать для идентификации личности и подтверждения заказов в платежной системе Alipay. Точность алгоритма уже достигла 80%.
Еще одна компания, которая постепенно внедряет распознавание лиц, - . Она использует функцию Selfie Pay, которая позволяет подтверждать онлайн-платежи с помощью селфи. Чтобы приложение сделало снимок, нужно кивнуть или моргнуть - таким образом алгоритм убедится, что перед ним живой клиент, а не его фотография. Систему уже тестируют в Нидерландах, США, Канаде и странах Евросоюза. В этом году MasterCard обещает расширить перечень стран.
Панорамное селфи: уже сейчас
Первая любительская камера Panono Explorer Edition, позволяющая делать фото с обзором в 360 градусов, появилась на рынке в 2015 году и открыла новую эру в области фотографии. После этого на рынке появилось множество панорамных камер стоимостью до $500 производства Kodak, Samsung, Sony и других компаний. Журналисты из ведущих мировых изданий используют такие камеры, чтобы снимать репортажи из горячих точек. Например, журналисты из The New York Times на камеру Samsung Gear 360 сняли видео из лагеря беженцев в Нигере.
Формат 360-градусных фото и видео дает возможность показать происходящее наиболее достоверно, и в будущем, возможно, станет стандартом для новостных материалов.
Панорамные видеоролики уже используют для создания виртуальной реальности. Например, британский производитель алкоголя Diageo снял VR-ролик «Decisions», предупреждающий об опасности вождения в состоянии алкогольного опьянения.
Генная терапия 2.0: уже сейчас
Фото: Steve Gschmeissner/Science Photo Library
Генная терапия - совокупность биотехнологических и медицинских методов, направленных на лечение заболеваний, вызванных мутациями в структуре ДНК или поражением ДНК вирусами, с помощью редактирования генетического аппарата. Изначально генную терапию рассматривали как средство излечения наследственных генетических заболеваний, однако сейчас исследователи надеются применить ее для борьбы с широким спектром заболеваний: болезнью Альцгеймера, диабетом, сердечной недостаточностью и раком. В мае Евросоюз одобрил использование генной терапии при тяжелом комбинированном иммунодефиците у детей.
Одной из самых перспективных технологий генной терапии является редактирование генома CRISPR/Cas9. Эту технологию открыли в 2013 году как механизм бактериального иммунитета вирусной ДНК. Ученые называют ее «молекулярными ножницами», так как она позволяет с высокой точностью вырезать и изменять участки ДНК любых организмов прямо в живых клетках. В октябре китайские ученые провели первый в мире эксперимент по взрослого человека с помощью технологии CRISPR/Cas9. Сотрудники Сычуаньского университета ввели модифицированные Т-лимфоциты пациенту, больному раком легких. Предполагается, что это запустит процесс уничтожения раковых клеток в его организме.
Ботнет вещей: уже сейчас
В начале 2000-х годов хакеры научились взламывать подключенные к интернету компьютеры и организовывать их в сеть для массированных атак на определенный сервер. С распространением «интернета вещей» - недорогих подключаемых камер, принтеров и сканеров - хакеры все чаще стали выбирать своей мишенью уязвимые смарт-устройства. Через них киберпреступники получают контроль над оборудованием локальных сетей, модемами, сетевыми хранилищами, системами видеонаблюдения и даже промышленными управляющими системами.
В сентябре сайт хостинговой компании OVH подвергся рекордным с помощью ботнета. Суммарная мощность атак достигла 1 Тб/с, наибольшая мощность одной из них - 799 Гб/с.
Обучение с подкреплением: распространится через 1–2 года
Искусственный интеллект AlphaGo, основанный на обучении с подкреплением, обыграл в го мирового чемпиона Ли Седоля
Обучение с подкреплением - один из способов машинного обучения, в ходе которого система обучается, взаимодействуя со средой. Самые перспективные исследования в этой области ведет лаборатория DeepMind, подразделение Alphabet. В 2016 году ее программа AlphaGo обыграла мирового чемпиона Ли Седоля со счетом 4:1 в го - древнекитайскую настольную игру, которая долгое время считалась недоступной искусственному интеллекту.
Сотрудники DeepMind предполагают, что перспективы обучения с подкреплением гораздо шире игрового искусственного интеллекта. Например, оно позволит роботам учиться ходить и манипулировать незнакомыми предметами без предварительных исчерпывающих инструкций, а беспилотным автомобилям - извлекать опыт из каждой поездки.
Практический квантовый компьютер: через 4–5 лет
Квантовый компьютер D-Wave Systems.
Квантовый компьютер - это вычислительное устройство, которое для передачи и обработки данных использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности. Основной единицей вычисления в нем является квантовый бит, который, в отличие от бита, может означать 1 и 0 одновременно. Это позволяет квантовому компьютеру производить вычисления в 100 млн раз быстрее, чем стандартный компьютер.
В мае прошлого года IBM через облачную платформу IBM Quantum Experience открыл доступ к своему квантовому компьютеру, который находится в лаборатории в Йорктаун-Хайтс. На данный момент около 40 тысяч пользователей провели более 275 тысяч экспериментов с использованием IBM Quantum Experience. Процессор компьютера состоит из пяти кубитов, а в будущем IBM надеется увеличить мощность до 50 кубитов. 6 марта компания объявила о создании нового подразделения IBM Q, которое будет заниматься разработкой модели квантового компьютера.
Кроме IBM, в этом году сразу несколько компаний - Google, Inte, Microsoft, - а также Научно-исследовательский институт Нидерландов и Технический институт Делфта обещают представить практические наработки в области квантовых вычислений.
Нейрочипы для парализованных: через 10–15 лет
Парализованный пациент играет в Guitar Hero с помощью нейрочипа. Фото: Battelle Memorial Institute
В последние годы ученые делают большие успехи в разработке нейроинтерфейсов, восстанавливающих двигательные функции у пациентов с травмами спинного мозга. Если в 2015 году речь шла в основном об опытах на животных - крысах и приматах, - то сейчас лаборатории в разных странах тестируют новые технологии на добровольцах-людях.
В апреле 2016 года сотрудникам Университета штата Огайо и Мемориального института Баттеля удалось достичь серьезного прогресса при лечении пациента с квадриплегией - параличом всех конечностей. Благодаря имплантированному в двигательную область коры головного мозга микрочипу, передающему декодированные сигналы в мускулы руки с помощью электростимуляторов, он смог заново научиться шевелить пальцами руки и даже в Guitar Hero.
В будущем ученые также надеются создать беспроводные нейрочипы, способные восстанавливать нейронные связи у пациентов с болезнью Альцгеймера.
Беспилотные грузовики: через 5–10 лет
Беспилотный грузовик Otto совершил первый коммерческий рейс 20 октября 2016 года. Фото: Anheuser-Busch, Otto
Согласно прогнозам, появление на дорогах автономных грузовиков окажет более сильное и противоречивое влияние на общество, чем появление легковых автомобилей. В долгосрочной перспективе беспилотные технологии сделают грузоперевозки дешевле, но в краткосрочной приведут к всплеску безработицы. Согласно докладу Белого дома, только в США работу около 1,7 миллиона водителей грузовиков.
Разработчики предполагают, что внедрение автономных грузовиков поможет сократить количество аварий, так как более 90% из них происходят вследствие ошибок водителя.
Первая коммерческая доставка беспилотным грузовиком состоялась 20 декабря. Ее совершила принадлежащая Uber компания Otto, которая занимается разработкой автономных систем управления для грузового транспорта. Грузовик без водителя преодолел 200 километров города Форт-Коллинс до Колорадо Спрингс со скоростью 88 километров в час и доставил 45 тысяч банок пива Budweiser для пивоваренной корпорации Anheuser-Busch.
Клеточный атлас: через 5 лет
Иллюстрация: Genome Research Limited
Международный консорциум ученых из США, Великобритании, Швеции, Израиля, Нидерландов и Японии собирается создать подробную трехмерную карту человеческих клеток, которая впервые визуализирует то, из чего состоит тело человека. Для этого придется каталогизировать 37,2 триллиона микроскопических изображений клеток человеческого организма, определив молекулярную подпись каждой клетки и присвоив ей «географические координаты» расположения в человеческом организме. «Клеточный атлас» - приоритетный проект в списке медицинских исследований, в которые Марк Цукерберг и его жена Присцилла Чан собираются инвестировать $3 миллиарда. Ученые ожидают, что этот проект окажет значительное влияние на биологию и медицину на ближайшие несколько десятилетий, поможет понять причины развития онкологических и аутоиммунных заболеваний, а также разработать эффективные препараты для их лечения.
Солнечные термофотоэлектрические батареи: через 10–15 лет
Нанофотонный солнечный термофотоэлектрический элемент. Фото: MIT
Стандартные кремниевые солнечные элементы захватывают только видимое излучение в диапазоне от фиолетового (380 нанометров) до красного (780 нанометров) и могут преобразовать в электричество ограниченное количество света. В настоящее время большинство солнечных батарей работают с коэффициентом полезного действия 20%, и, по подсчетам ученых, даже в теории он не сможет превысить 32%. Ученые Массачусетского технологического института (MIT) работают над созданием термофотоэлектрического преобразователя (STPV), который позволит получать энергию не только из света, но и из преобразованного тепла.
Элемент состоит из нескольких слоев углеродных нанотрубок, которые поглощают тепловое излучение, и фотонного кристалла-излучателя, который преобразует его в световое излучение видимого спектра и перенаправляет на солнечную ячейку, которая преобразует энергию в электричество. Такая установка как минимум в два раза эффективнее обычных солнечных элементов.
В России и СНГ установлено и эксплуатируется 50 суперкомпьютеров - в Москве, Санк-Петербурге, Минске, Киеве, Новосибирске, Казани, Иркутске, Дубне, Королеве и других городах РФ и Подмосковья. Среди них отечественные суперкомпьютеры СКИФ российско-Белорусского производства, а также компьютеры отечественной сборки Т-Платформа.
- ВАК, проф.,док.комп.наук 11:55, 29 августа 2009 (UTC)
Инновации в иформатике и ИКТ
Инновации в информатике и ИКТ - одно из ключевых направлений инновационного развития бизнеса, экономики и образования в России, странах СНГ, Европы, Азии и во всем мире. Инновация - это новшество или нововведение, а только такое, которое серьезно повышает эффективность действующих систем.
Глобальные Инновации - это Интернет и Интернет-технологии с сайтами, мерверами, порталами, Интернет-магазинами и дистанционным обучением, с электронными библиотеками и электронными энциклопедиями и глобальными отечественными и международными поисковыми системами,
Инновация - это результат разработки и получения нового знания, ранее не применявшейся идеи по обновлению технологии; изделия; организационные формы, такие как образование, управление, организация труда, обслуживание, наука, информатизация и т. д.) и последующий процесс внедрения (производства), с получением дополнительной ценности (прибыль, коренное улучшение, прогресс).
Инновации ИКТ в образовании - это внедрение в школах ЕГЭ по информатике как вступительного экзамена в вузы на компьютерные, технические, инженерные и математические специальности, в которых учащиеся должны показать знания и умения работы с офисными пакетами и умения решать задачи на ЭВМ.
Инновации в бизнесе, экономике и образовании подразделяются:
- инновационные идеи
- инновационные проекты
- инновационные продукты
- инновационные технологии
Инновации в информатике
В средних школах введен «Единый экзамен ЕГЭ по информатике», который одновременно является вступительным экзаменом по информатике во все вузы России на компьютерные, технические, инженерные и математические специальности.
В вузах России введено большое число компьютерных специальностей по информатике и ИКТ, направленных на подготовку специалистов, разработчиков, внедренцев и системных администраторов информационных систем, баз данных, корпоративных серверов и порталов:
- ВАК, проф.,док.комп.наук 06:04, 16 июля 2009 (UTC)
Открытое ПО в школах и вузах
Решением правительства РФ в марте 2008 года, все средние школы России получили базовые пакеты коммерческого закрытого программного обеспечения для обучения компьютерной грамотности, основам информатики и новым информационным технологиям с операционными системами Windows .
В трёх регионах России в 2008 году развёрнуты работы по внедрению и использованию в средних школах базовых пакетов программ для кабинетов информатики и вычислительной техники и начата подготовка учителей и преподавателей информатики технологии работы с открытым программным обеспечением в среде Windows и Linux .
- ВАК, проф.,док.комп.наук 06:03, 16 июля 2009 (UTC)
Интернет-технологии в вузах и школах
Интернет-технологии в информатике - различного рода практикумы по созданию сайтов, блогов, электронных библиотек и энциклопедий в сети Интернет.
Интернет-сайты - это наборы гипертекстов с гиперссылками, размещаемых на серверах и порталах в компьютерной сети Интернет.
Блоги в Интернет - это интернет-сайты, совмещенные с интерактивными форумами для общения и публикации сообщений и комментариев посетителей сайтов.
Создание сайтов в Интернет - одна из важнейших задач курсов информатики в вузах и школах студентами и школьниками.
Электронные библиотеки и энциклопедии - это новейшие технологии публикации научной и учебной литературы в сети Интернет.
Создание гипертекстовых программ на языке JavaScript - один из лучших примеров обучения программированию, поскольку эти программы можно публиковать и тестировать в Интернет.
Приведенные ниже программы на языке JavaScript были написаны и опубликованы в Интернет и до сих пор работоспособны и доступны для подражания и разработки новых Интернет-учебников.
Язык JavaScript является одним из лучших языков обучения программированию в Интернет и в вузах и школах и в дистанционном обучении.
Компьютерные специальности в вузах
Информатика в вузах представляет комплекс фундаментальных компьютерных дисциплин и курсов подготовки компьютерных специалистов от разработки аппаратуры и оборудования, до разработки программного обеспечения и разработки информационных систем и технологий. Информатика - это зрелая фундаментальная наука о накоплении, обработке и передачи информации в ЭВМ и сетях ЭВМ вплоть до глобальной компьютерной сети Интернет с ее гигантскими информациоными ресурсами и глобальными информационно-поисковыми системами.