Инновации в сфере компьютерных технологий. От сажи к схемам: графены

Лазерные чипы, гибкие печатные схемы, мемристоры и другие чудеса техники уже совсем рядом! Представьте себе мир, в котором электронные устройства заряжают себя сами, музыкальные плееры, способные проиграть всю вашу аудиоколлекцию, самовосстанавливающиеся батареи и чипы, изменяющие свои возможности «на лету». Судя по тому, над чем сегодня работают американские исследовательские лаборатории, все это не только возможно, но и перспективно.

«Следующие пять лет станут действительно впечатляющим периодом в развитии электроники, — говорит Дэвид Сейлер (David Seiler), глава подразделения полупроводниковой электроники коммерческого отдела Национального института Стандартов и Технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) в Гейтерсберге, штат Мерилэнд. - Множество вещей, которые сегодня кажутся далекой фантастикой, получат повсеместное распространение».

Итак, вы готовы начать путешествие в будущее электроники? Многие из идей, о которых мы расскажем сегодня, могут выглядеть фантастически, некоторые покажутся лишенными здравого смысла, но все их объединяет то, что они уже были опробованы в лабораториях и имеют все шансы превратиться в коммерческие продукты в ближайшие 5 лет.

Основная тема этой статьи - новые разработки в области микропроцессорной техники - от процессоров, передающих данные с помощью лазеров, заменяющих провода, до схем, выполненных на основе новых материалов, которые придут на смену традиционному кремнию. Эти технологии могут стать строительным материалом для множества новых инновационных продуктов, некоторые из которых мы даже не можем себе представить сегодня.

Чипы без проводов: лазерное соединение

При ближайшем рассмотрении можно увидеть, что типичный микропроцессор содержит миллионы тонких проводов, которые тянутся во все направления, соединяя активные элементы. Заглянув под поверхность вы найдете еще раз в пять больше проводов. Юрген Мишель (Jurgen Michel), ученый из Центра микрофотоники при Массачусетском технологическом институте в Кембридже (MIT"s Microphotonics Center in Cambridge), намерен заменить все эти провода импульсами германиевых лазеров, передающих данные с помощью инфракрасного излучения.

«По мере увеличения числа ядер и компонентов в процессорах соединительные провода переполняются данными и становятся слабым каналом связи. Использование фотонов вместо электронов позволяет улучшить ситуацию», — объясняет Мишель.

Перемещая данные со скоростью света, германиевые лазеры способны передавать биты и байты информации в 100 раз быстрее, чем путем перемещения электронов по проводам. Это особенно важно для связи между ядрами процессора и его памятью. Так же, как оптоволоконные линии улучшили эффективность телефонных звонков, использование лазеров в микропроцессорах может поднять обработку данных на небывалые высоты.

Самое приятное, что система Массачусетского технологического института не требует применения внутри процессоров огромного количества тоненьких кабелей. Вместо этого чип содержит множество скрытых туннелей и полостей, по которым перемещаются световые импульсы, а крошечные зеркала и сенсоры передают и интерпретируют данные.

Сочетание традиционной кремниевой электроники с оптическими компонентами, известное как кремниевая фотоника, может сделать компьютеры более экологичными - дружественными для окружающей среды. И все потому, что лазеры потребляют меньше энергии, чем провода, и излучают меньше тепла в окружающее пространство.

«Оптоэлектроника - это настоящий святой Грааль, — говорит Сейлер. - Она позволяет расширить возможности электроники и предоставляет при этом отличный способ снизить энергопотребление, поскольку не содержит проводов, которые являются настоящими теплорадиаторами для окружающего пространства».

В феврале 2010 года Мишель и его коллеги, Лайонел Кимерлинг (Lionel Kimerling) и Джифенг Лиу (Jifeng Liu), успешно создали и протестировали действующую схему, использующую для передачи данных встроенный германиевый лазер. В новом чипе была достигнута скорость передачи данных свыше 1 ТБ/с, что на два порядка быстрее, чем позволяют лучшие современные чипы с проводными соединениями.

Новый чип был создан с использованием современных технологий производства полупроводников с некоторыми дополнениями, поэтому Мишель считает, что переход к использованию чипов на основе лазерных соединений состоится уже в ближайшие пять лет. Если дальнейшие тесты пройдут успешно, MIT лицензирует технологию производства. Широкое распространение нового типа чипов ожидается к 2015 году.

Более того, к 2015 году ожидается появление компьютеров с 64-ядерными процессорами, ядра которых будут работать независимо и одновременно.

«Соединять их при помощи проводов - тупиковый путь, — говорит Мишель. - Использование германиевого лазера имеет грандиозный потенциал и большое преимущество».

Новейшие схемы: мемристоры

Ваш MP3-плеер переполнен любимыми музыкальными композициями и вы чувствуете себя сродни убийце, удаляя тот или иной трек? В таком случае мемристоры могут прийти как раз вовремя.

Это первые фундаментально новые электронные компоненты после создания в 50-х годах прошлого века кремниевых транзисторов. Мемристоры являются более скоростной, долговечной и потенциально более дешевой альтернативой флэш-памяти. А еще они в два раза более емкие - настоящее раздолье для любителей музыки.

«Если сегодня мы решим пересмотреть технологию производства компьютеров, мы просто обязаны использовать мемристорную память, считает Р. Стенли Уильямс (R. Stanley Williams), ведущий исследователь и глава группы квантовых исследований (Quantum Science Research, QSR) HP Labs в Пало-Альто, Калифорния. - Это фундаментальная структура для будущей электроники».

Мемристор - другими словами, резистор с памятью, — впервые упомянул профессор Калифорнийского университета Леон Чу (Leon Chua) еще в 1971 году. Но мемристорные прототипы HP Labs не демонстрировались публично вплоть до 2008 года.

Для создания мемристоров HP использует чередующиеся слои диоксида титана и платины. Под электронным микроскопом они выглядят как серии длинных параллельных выступов. Ниже под прямым углом расположен такой же слой, образуя «кубики» с размерами ячеек 2 х 3 нм.

Ключевой момент состоит в том, что любые два соседних провода можно соединить с электрическим переключателем под поверхностью, создавая ячейку памяти. Изменяя напряжение, прилагаемое к «кубикам», ученые могут открывать и закрывать крошечные электронные переключатели, сохраняя данные, как в традиционных чипах флэш-памяти.

Новый тип памяти получил название ReRAM (Resistive Random Access Memory). Такие чипы не только позволяют сохранить в два раза больше данных, чем флэш, но и работают в 1 000 раз быстрее, а также выдерживают до 1 000 000 циклов перезаписи, по сравнению со 100 000 циклов перезаписи у стандартной флэш-памяти. Кроме того, ReRAM читает и записывает данные на сравнимых скоростях, тогда как флэш-памяти требуется намного больше времени для записи данных, чем для их чтения.

HP и южнокорейская компания Hynix заключили договор о сотрудничестве с целью наладить массовое производство чипов ReRAM, которые смогут найти применения во многих портативных устройствах, таких как мультимедийные плееры. А ведь это означает терабайты музыкальных треков, видео и электронных книг! Первые продукты с новыми чипами памяти ожидают на рынке в 2013 году.

ReRAM также придет на смену динамической оперативной памяти в компьютерах. Поскольку ReRAM энергонезависима, она не будет терять информацию при выключении системы и не будет расходовать электроэнергию, в отличие от DRAM. По мнению Уильямса, грядет эра мгновенной обработки данных. Сегодня пользователи чаще не выключают компьютеры, а отправляют их в спящий режим. Но все равно для «пробуждения» компьютерной технике требуется от нескольких секунд до минуты, и лишь после этого доступ к данным будет восстановлен. Устройства, использующие ReRAM, возвращаются в рабочее состояние мгновенно.

Более того, по словам Уильямса, есть возможность размещать массивы мемристоров внутри чипа один над другим. Это путь к созданию 3D-памяти, которая позволит более рационально использовать пространство внутри чипа, вмещать гораздо больше памяти в одинаковый физический объем.

«Не существует фундаментальных ограничений на количество слоев, которые мы можем произвести, — объясняет Уильямс. - В ближайшие 10 лет мы можем создать чипы с объемом памяти в петабайт». Это миллион гигабайтов памяти, его достаточно для хранения видео высокой четкости, которого хватило бы на год просмотра. При этом размеры самого чипа не превышают размеров человеческого ногтя.

«Память - это только одна из возможностей применения мемристоров, но далеко не единственная. У этой технологии гигантский потенциал», — считает Сейлер.

В ближайшие 20 лет дизайн компьютеров может быть пересмотрен. В 2010 году исследователи из HP обнаружили, что мемристоры можно использовать для логических вычислений, а не только для хранения данных. Это означает, что, теоретически, обе эти функции можно реализовать на одном чипе.

И опять слово Уильямсу: «Один мемристор способен заменить множество схем, что в свою очередь позволит упростить архитектуру, дизайн и работу компьютеров». Например, один мемристор способен заменить шесть транзисторов, используемых для создания статичных ячеек RAM в кэш-памяти процессора.

По мнению Уильямса, мемристорная технология позволит даже создать искусственные нейронные синапсы, способные имитировать работу мозга. Сегодня это лишь отдаленные перспективы, но главное - в принципе возможные.

«Мемристоры имеют все шансы переписать правила электроники», — говорит Супратик Гуха (Supratik Guha), директор департамента физических наук IBM. Однако, по его мнению, технология требует дальнейшего совершенствования. «Они могут иметь потенциал в качестве элементов памяти, — добавляет он. - Но, как и любая другая технология, здесь следует двигать ползком, прежде чем идти и идти, прежде чем бежать».

Другими словами, мемристорные технологии не появятся неожиданно. Пройдет еще много времени, прежде чем мемристоры станут столь же широко распространенными, как DRAM или флэш-память.

Изменяемые чипы: программируемые слои

От самых скоростных процессоров к самым миниатюрным модулям памяти. Почти все чипы, используемые в современной электронике, имеют одну общую черту: их активные элементы находятся в верхних 1-2% слоя кремния, из которого он сделан.

В ближайшие несколько лет ситуация изменится, так как производители будут стараться втиснуть в вертикальные слои как можно больше компонент. Некоторые производители, такие как Intel, используют технологии склеивания отдельных чипов, а ученые из Университета Рочестера создают многослойные 3D-структуры внутри чипов. Оба подхода являются очень сложными и дорогими.

Вот если бы можно было заставить чипы перестраивать свою схему «по требованию», чтобы иметь несколько слоев активных элементов. Эта идея была воплощена в технологии Spacetime от Tabula и нашла применение в архитектуре чипов ABAX.

Вместо того, чтобы намертво впечатывать в кремний несколько слоев постоянных компонент, ABAX использует перепрограммируемые схемы, которые могут изменять функции в зависимости от требований пользователя. Сегодняшние чипы производителя содержат 8 разных слоев, свойства которых можно изменить в мгновение ока.

«Это выглядит примерно как супермаркет с восемью этажами, — объясняет Стив Тиг (Steve Tieg), глава по технологиям компании Tabula. - Чтобы перемещаться между этажами вы пользуетесь эскалатором». Но вместо того, чтобы создавать восемь отдельных физических этажей с собственной структурой и ассортиментом товаров, Tabula продемонстрировала способ создать единый слой (или этаж), который можно переконфигурировать в зависимости от задач.

«Это можно сравнить с тем, как если бы пока покупатель находится на эскалаторе, кто-то перестраивал бы этаж, чтобы создать нужный уровень с нужными продуктами, — добавляет Тиг. - Обстановка за пределами эскалатора выглядит так, будто покупатель находится на восьмом этаже, но на самом деле этаж один, просто изменившийся в соответствии с его потребностями».

Перепрограммирование чипа в рабочее состояние занимает всего 80 пикосекунд, в 1000 раз быстрее цикла вычислений обычного чипа. Таким образом, слои меняются практически «на лету», пока чип находится в ожидании следующей цепочки команд.

Таким образом, чипы ABAX позволяют сделать больше с меньшими затратами. Сделанные с использованием традиционной технологии производства полупроводников, чипы Tabula ABAX обходятся производителю примерно в ту же сумму, что и производство обычных чипов. Данный дизайн по-прежнему использует только верхние слои чипа, но один слой выполняет функции восьми различных чипов. По словам Тига, технология позволяет увеличить плотность схем в два раза, а память и пропускную способность видео - в 3.5 раза.

Сегодня Tabula сконцентрировала усилия на производстве чипов для специальных целей. Такие чипы - настоящие «рабочие лошадки» нашего времени. Они находят применение, например, в беспроводных маршрутизаторах или оборудовании для вышек сотовой связи.

В дальнейших планах Tabula - наладить производство чипов для популярных электронных устройств - цифровых камер, игровых консолей, а быть может даже и для полноценных компьютеров. Текущий 8-слойный дизайн чипов уже запущен в массовое производство, и сейчас Tabula работает над созданием 12-слойной версии с перспективой увеличения количества слоев до 20.

«Не существует ограничения на количество слоев, которые мы могли бы интегрировать», — отметил Тиг.

От сажи к схемам: графены

На протяжении последних 45 лет количество транзисторов в кремниевых процессорах компьютеров удваивалось каждые два года, доказав, что закон Мура работает так же надежно, как и закон тяготения. По мере того, как активные элементы чипов становились все меньше и дешевле для производства, в конечные устройства их можно было «втиснуть» во все возрастающих количествах, что в свою очередь увеличивало сложность, возможности и… энергопотребление электроники.

Но на самом деле такой путь оказался тупиковым. Ученые пытались поместить в кремниевый чип еще больше транзисторов, но примерно с размеров в 14 нм начались трудности с дальнейшей миниатюризацией элементов. 14 нм - это размер двух молекул гемоглобина в нашей крови или около одной тысячной размера гранулы тальковой пудры.

Вещество под названием графен вдохнуло новую жизнь в закон Мура, доказанный кремниевыми технологиями. Графен представляет собой слой атомов углерода, выстроенных в виде шестиугольных ячеек. Толщина такого слоя - 1 атом. Под электронным микроскопом графен очень похож на соты.

«Он не только странно выглядит, но и обладает необычными свойствами, — говорит Вольт де Гир (Walt de Heer) заведующий нанолабораторией Технологического института Джорджии. - Графен - уникальный материал будущего. Он скоростной, потребляющий мало энергии и из него можно делать самые миниатюрные элементы. Его возможности превосходят кремний, он делает то, что не под силу кремнию. Именно за ним будущее электроники».

Исследователи в области полупроводников экспериментировали с графеном еще с 70-х годов прошлого века. Но до недавнего времени им не удавалось создать ультратонкие слои графеновых шестиугольников. Ученые из Манчестерского университета Андре Гейм (Andre Geim) и Константин Новоселов успешно создали первые графеновые слои в 2004 году (за это и другие достижения в исследовании графенов в 2010 году они были удостоены Нобелевской премии). После этого графеновые технологии начали быстро развиваться.

В начале 2011 года группа де Гира создала графеновые провода - первый большой шаг на пути к созданию микрочипов. Толщины провода около 10 нм удалось добиться путем эпитаксии - наращивания чистого графена на кремниевой основе. (Эпитаксия - процесс наращивания тонкого слоя кристалла на подложке из другого кристалла (субстрате), так что наращиваемый слой повторяет структуру субстрата).

В конце концов, ученым удалось получить электронные структуры, имеющие толщину 1 нм и намного более скоростные, чем кремний. По прогнозам ученых, использование графенов позволит создать процессоры с частотой, измеряемой в терагерцах - это в 20 раз быстрее, чем быстродействие современным кремниевых процессоров.

В следующем году ученые Технологического института Джорджии надеются завершить создание прототипа чипа со встроенным графеном и протестировать возможности использования уникальных свойств этого материала для создания микросхем.

Ученые из IBM создали экспериментальные транзисторы и интегральные схемы на основе графенов, используя стандартные технологии производства полупроводников. По их словам - это можно считать первым шагом на пути к использованию графенов в промышленных масштабах.

«Эта область имеет огромный потенциал, — говорит директор департамента физических наук IBM Супратик Гуха. - Графены найдут применение в военной промышленности и в беспроводных технологиях, кроме того, их можно будет интегрировать с кремнием. Сегодня нужно хорошо потрудиться, чтобы продемонстрировать возможности создания схем усилителей с интегрированными в них высококачественными активными элементами из графена».

По прогнозам, первые продукты, использующие графены, появятся в 2013 году. Поэтому ожидать появления в ближайшее время супер-скоростных ноутбуков с графеновыми процессорами пока преждевременно. Если такая техника и появится, она будет слишком дорогой и сможет найти применение лишь в тех областях, где цена не имеет значения по сравнению с высокими скоростями и низким энергопотреблением.

Также и привычные нам интегральные схемы когда-то были «дорогим удовольствием» и применялись лишь в военной промышленности и для других особых целей. История в этой области такова, что многие вещи являются в мир дорогими и недоступными, а затем становятся дешевыми и общераспространенными. Графены имеют огромный потенциал, предполагается, что они могут стать общедоступными уже в ближайшие 10 лет.

Печатные схемы: бюджетные чипы

Стандартная технология производства полупроводников включает целый ряд сложных этапов, которые проводятся в абсолютно чистом помещении, где нет разрушительной для электроники пыли и загрязняющих веществ. Компания Xerox применяет более простой и дешевый способ производства электроники путем печати схем на пластиковой основе. Технологический процесс подразумевает использование оборудования, которое может стоить тысячи долларов, но не миллиарды, необходимые для развертывания традиционного завода для производства процессоров.

«Обычные электронные элементы - быстрые, маленькие и дорогие, — говорит Дженифер Эрнст (Jennifer Ernst), бывший директор по развитию бизнеса лаборатории Xerox PARC в Пало-Альто, Калифорния. - Печатая их непосредственно на пластик, PARC делает электронные элементы медленными, большими и дешевыми».

Технологический процесс печатания схем, разработанный PARC, требует немногим больших усилий, чем, например, распечатка обычной картинки. Все, что для этого нужно - специальные материалы, вроде серебряных чернил, а сама схема наносится на гибкие полиэтиленовые пластины, а не на хрупкий кремний. В принципе, конечный продукт даже сложно назвать чипом.

Адаптация различных технологий печати, включая впрыскивание чернил, штамповку и трафаретную печать, PARC производит усилители, батареи и переключатели намного менее дорогие, чем произведенные традиционным способом. А недавно компании удалось наладить производство 20-разрядной памяти и контроллеров, которые появятся в продаже уже в следующем году.

Другой интересный проект на основе печатных схем - детектор взрывов, который PARC разработала для Управления перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ США (U.S. Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA). Гибкие печатные схемы встраиваются в военные каски, где новые сенсоры измеряют давление, мощность звука, ускорение и освещенность в условиях боевых действий.

Проведя неделю на передовой, солдат возвращается и сдает каску в специальную лабораторию, где полученные данные тщательно анализируются, и врачи делают вывод о возможности наличия травм головного мозга. Такие датчики хорошо выполняют свою работу, а стоят менее $1 по сравнению с $7, в которые обходится один традиционный сенсор.

Конечно же, печатные схемы и близко не способны конкурировать с кремнием, когда речь идет о быстродействии или возможности «упаковать» в малый объем миллиарды транзисторов. Но существует много областей применения, где стоимость гораздо важнее быстродействия. А в начале 2012 года печатные схемы начнут применять в игрушках и электронных играх, требующих простейшей обработки данных - например, синтезаторах речи, а также для управления подушками безопасности в автомобилях.

А уже к 2015 году печатные схемы можно будет найти и в других электронных продуктах - гибких ридерах электронных книг, которые можно будет сворачивать в трубочку наподобие бумажных журналов или для производства одежды из специальных тканей с солнечными элементами, с помощью которой можно будет подзаряжать мобильный телефон или музыкальный плеер.

По прогнозам аналитической фирмы IDTechEx, объемы продаж гибких печатных схем возрастут с $1 млрд в 2010 до $45 млрд в 2016 году. Они найдут применение в широком спектре устройств.

Современные инновационные технологии .

Современный мир муссирует то тут, то там термин-инновационные технологии. Давай те вместе в формате данный статьи попробуем понять и разобраться, что за этим стоит что представляют собой на сегодня современные инновационные технологии в той или иной сфере развития мировой науки, что и как сегодня развивается и актуально в применении именно супер новейших современных инновационных технологий..

Мы живем в самое интересное время за всю историю человечества. Технологии развиваются экспоненциально а не линейно как это было принято ранее. В настоящий момент есть предсказания по инновационным прогнозам и развития технологий на следующие сто лет. Изучение современных знаний в сфере новейших технологичных направлений, в том числе управление инновациями и организацию инновационных процессов –курирует уникальное направление модернистской науки – инноватика. По своей сути, обсуждаемые нами современные инновационные технологии имеют тренд направления на достижение удовлетворения потребностей современного мира –как общественных так и насущных, непосредственно касающихся самого человека в условиях некоторой неопределенности. Нередко инновационные технологии связаны с огромным количеством проблемных зон и вопросов и непосредственно с предметом из изучения и исследования. Если подойти к самой сущности понятия современных инновационных технологий – то это несомненно новизна в области мировых трендов технологий и решений, как с технической составляющей так и касающейся процессов управления в том числе и координации труда, в основе которого стоит уникальный опыт, последние достижения науки и конечно же эффективность в методологии. Инновационные технологии нацелены на повышение качества выпускаемой продукции и совершенства самой производственной сферы. Право на жизнь самого термина, как инновационные технологии подразумевает не просто что то новое или какое то необычное нововведение, а именно то, которо предназначено и имеет возможность и компетенции кардинально и серьезным образом увеличить эффективность какой либо зоны ответственности. Внедрение инновационных технологий влечет за собой к целостность мероприятий и организационных наработок, направленных непосредственно на разработку,производство, эксплуатацию и обслуживание а в случае необходимости проведение и непосредственно ремонта и восстановления продукта или инновации с наиболее оптимально применяемыми затратами по работам и конечно же номинальными количественными характеристиками. Внедрение совремееных инноваций направлено на совершенное и эффективное использование как экономических так и материально, социальных ресурсов. Нами будет представлена на наш взгляд довольно удобная и обзорная во всем классификация инновационных технологий

1. По процессам новшества.

А) базисные или же радикальные – относятся к масштабным изобретениям или же открытиям, в результате внедрения которых происходит формирование современны поколений или же уникальных тенденция развития технического прогресса.

Б) Инновация среднего потенциала.

В) Частичные,модификационные инновационные изобретения. Изменяющие устаревшие технологии, технику и организационные процессы на производстве.

2. По отраслям применения и масштабности значения.

А) отраслевые инновации

Б) межотраслевые инновации

В) региональные инновации

Г) Инновации в рамках фирмы или предприятия

3. Потребности возникновения инновации

А) Инновации реактивного характера- в прямом смысле помогают обеспечивать поддерживания состояние компании или фирмы, при непосредственном акте внедрения инновационного решения конкурениами.

Б)Инновации стратегического характера- решение принятое на опережение с прямым умыслом получения конкурентного превосходства во временной перспективе.

4. Эффекту самой инновации

А)Инновация экономического характера

Б) Инновация социального характера

В) Инновация экологического характера

Г) Инноваций интегрального характера.

При создании самой системы инновационных технологий часто имеет место целесообразно выделения процессов диагностики и исследования инноваций. Термин инновация впервые был замечен в латинском языке, это отслежено с середины 17 века и имеет значение как внедрение чего то нового в существующую уже некую зону ответственности, становления в данной сфере и инициации комплекса и процессов изменений в данной области. То есть инновация это процесс внедрения, новшества, реализации самого нововведения в сферу, и не представляет собой предмет. Успешность современной инновационной технологии связана именно с совокупностью связанных между собой видов работ, взаимодействие между которыми и приводит к непосредственному появлению и достижению действительной инновации (современного изобретения) Что же это именно- Научная деятельность и разработки,нацеленные на достижение новых знаний, для дальнейшего использования этого как констатации открытия или же нового изобретения. Проектные работы и процессы, имеющие направленность на достижение новых технологичных инструментов при помощи которых в данных возможных условиях целесообразно действовать и принимать решения для получения цели как инновационный проект. Для достижения реализации современного инновационного проекта на практике, то есть выполнение его реализации не мало важным фактором выступает и образовательный процесс субьекта, помогающий совершенному формированию как самих знаний так и необходимого опыта для воплощения проекта в жизнь.

В самой диагностике инновационного процесса выделяют несколько этапов —

1. До проведения новшества (путем определения имеющихся проблемных зон, которые имеют право на жизнь в процессе реализации самого инновационного процесса – обработанная таким образом информация характеризуется как информация идеологического и политического окраса.)

2. В момент проведения самого новшества,переосмысление полученных ранее знаний дает возможность производить моментальную доработку, проектные работы по реализации новшества с возможными уточнениями появляющихся ситуационных особенностей.

3. После реализации нововведения (проводится диагностический процесс сопоставления самой среды новшества и процессов его проведения.

На страницах нашего сайта мы рассматривали уже подробно тенденции и тренды развития от Future Today Institute —

Совершенно свежие аналитические предсказания от Deloitte и Guardian о современных технологиях 2017 гола были представлены нами —

Прогноз инновационного развития рынка от IDC на наш взгляд имеет уникальные формулировки и аналитические выкладки, был представлен нами в статье на сайте

В настоящий момент явно проявляется мнение и тенденция, что не существует никой конкурентной линии товаров и оказания услуг, имеет место лишь конкуренция в инновационной стратегии современного управления. В настоящий момент инновационные производственные фирмы не конкурируют за сам продукт, который стремительно меняется и инновационно совершенствуется, поэтому становится абсолютно бесполезно стараться, что то воспроизводить. В современном инновационном мире отчетливый соревновательный тренд модели управления. Несомненно явным лидером в гонуи воспроизводства товаров принадлежит Китайскому бизнесу, который в настоящий момент умеет не только что то посто делать, а принял на вооружение современную модель управления, позволяющая воплощать современные инновационные решения и технологии с небывалыми ранее скоростями и совершенно сжатые временные промежутки. Воспроизвести товар всегда было возможно, а вот выиграть в сроке современных инновационных технологий можно лишь компании имеющей с своей системе наиболее эффективную модель управления. Не одна инновационная компания взявшая тренд развития современных технологий не может выиграть в этой гонке, если она не совершенствует и не трансформирует модель управления бизнесом. Это прекрасно показали известные всем компании Google , Microsoft , JP Morgan Chase ,Uber. Современный инновационный мир развития технологий захлестнул agility , на вооружении гибкость,мобильность, скорость и даже проворность. В мире трансформации меняется отношение к commodities , если это раньше было газ, удобрение нефть и прочее, то сейчас commodity- это уже видеокамеры,телевизоры, телефоны и тд.

В мире современных инноваций появляются и совершенно новые мультипликаторы рыночной капитализации компаний. Очень интересные и яркие примеры тому развития и взлета Netflix и несомненно Uber.

Современный мир и конечно же технологи постигают серьезные изменения и преобразования,которые видны практически во всех секторах экономики.

Так в банковском секторе JP Morgan и Citigroup переходят к хранению своей информации и данных уже в публичных облаках (Amazon Cloud) , и несомненно все развитие в совершенстве Big Date , объемы хранения иноформации увеличиваются и растут с космическими скоростями. Какие перемены и изменения заметны в финансовом секторе экономике современного мира –это несомненно переход многим на agile ,дистанционное анковское обслуживание клиентов, личные финансы, совершенные кредитные платформы и корпоративный банкинг. Появились инновационные финтеховые компании, внесшие современные реорганизации в процесс, которые они делают совершенно бесплатно для клиентов и учатся извлекать прибыли и для себя. Многие банки пытаются или же перейдут в ближайшем будущем только на мобильные технологии и версии своих продуктов и полностью отойдут в скором времени от офисов и терминально- аппаратных версий. Несомненно современный банковский мир ожидает взрывной рост применения инновационных платформ PFM (персональный финансовый менеджер) использующие в своих технологиях и консультациях клиентов искусственных советников, machine learning и даже deepmachine . В настоящий момент Банк Англии и даже финансовый сектор Казахстана отрабытывают на своих рынках и практически завершают пилотные проекты с использованием blockchain в применении как виртуальным валютам на основе искусственного интеллекта, что несомненно ставит банковский сектор в очень сложные и совершенно новые конкурентные условия и можно да же сказать в борьбу за выживание.

Не плохо на наш взгляд освещено положение дел в современной инновационной медицине и в том числе в наших прошлых статьях и обзорах сайта —

Достижениям в спорте при помощи современных инноваций мы так же удили внимание в

Главным приоритетом и важнейшей ценностью практически всего человечества, считается получение качественного современного образования.

Здесь на помощь в обучение приходят достижения в области интерактивных инноваций и средства мультимедиа. В обиходе новый термин « умная школа» , оснащенная в современных условиях уже не только проекторами и компьютерами и, но и совершенно уникальными инновационными технологиями в самой сфере образовании.

Давайте рассмотрим некоторые актуальные и широко муссируемые в СМИ популярные и в некотором роде уникальные инновации —

1 .Прогнозная или предиктивная аналитика .
Предсказательная аналитика использующая в своих методах интеллектуальную аналитику баз данных , обработку прошлых и текущих событий для детализации будущего .
Современные смартфоны — инновационный продукт , обрабатывающий и принимающий огромное количество событий , информации различного рода .Через смартфон современного человека проходит как информация о самом владельце , его родственников и множества знакомых , так и информация имеющая привязку к местности событий , фотографии и используемые приложения – при помощи чего можно отрабатывать и воспроизводить уникальные будущие прогнозные модели о людях и поведение их в будущем времени .
Несомненно ,на наш взгляд предпочтительно использовать данный багаж и методы прогнозирования на благо человека и общества . Благо применений данной инновации множество —начиная от прогнозирования бизнес моделей , использование в медицине , фармацевтике , планировании городского коммунального хозяйства и многое другое .

2 . Электронные устройства к телу человека
Данный вид практически не видимых инновационных приспособлений , в основном предназначены для контроля работы человеческих органов и его состояния и самочувствия или же помощи человеку в жизненно необходимых ситуациях . Например наушники , вложенные и невидимые в ушной раковине – снимают показатели сердечно —сосудистой системы , есть датчики в виде временной татуировки на теле позволяющие контролировать состояние осанки тела и если проводится его коррекция манипулировать процессом лечения , более того татуировка снимет и вынесет не требуемый дисплей множество информации о работе и других не мало важных органов человеческого тела , а приклеенные тактильные электронные подошвы в ситуации необходимости укажут вам верную дорогу и направление по сигналу GPS и вибрации . Данная технология представляет некоего электронного поводыря для незрячего человека .
Известная всем носимая и уже набравшая популярность инновационная электроника Google Glass , так же используется в медицине при проведении оперативных вмешательств онкобольным .

3 .Нейрокомпютерный интерфейс — нейронная система , созданная для возможности свободного обмена информацией между электронным устройством и мозгом человека с другой стороны , чаще опираясь на методе биологически обратной связи .
Данная инновация дает возможность управлять компьютерным устройством одной только силой мысли .
Данная технология « мозг —компьютер » так же находит широкое применение и проходит тестирование и опробации в медицине (при параличе рук , ног и прочих недугах ).
В офтальмологии ведутся разработки и проходят испытания мозговые имплантаты способные восстановлению зрения человека .

4 . Извлечение металлов из концентрата морской воды .
Всем известна мировая экологическая проблема человечества –как постоянно уменьшающиеся природные запасы пресной воды .
Проведение искусственного опреснения позволяет значительно увеличить мировой запас пресной воды , но данная технология граничит с серьезными недостатками и проблемами экологической практики . Непосредственно для проведения процедуры опреснения необходимо очень много энергии и в процессе самой реакции получается отход в виде сильно концентрированной соленой воды . В случае непосредственного возврата этого концентрата в море , можно получить природный катаклизм в виде негативного воздействия на флору и фауну мирового океана .
Ученые изобрели новый инновационный подход к решению проблемного вопроса с данным отходом . Из концентрата морской соленой воды научились извлекать ценнейшие и самое главное очень необходимы человечеству вещества и минералы —калий ,уран , магний , литий , соду и калийные соединения .
Уникальны на сегодняшний день разработки методов получения из морской воды золота . По научной статистике и расчетам в мировом океане заключено не менее 8 —1 — млрд тонн золота . Если подсчитать , то данного запаса вполне хватит , что бы каждого человека на планете земля сделать миллионером .

5 .Инновационная фармакология из нитей PHK
Учеными изобретен инновационный вакцинный препарат из мельчайших сетей молекулярного состава РНК (рибонуклеиновой кислоты ) , способная восстанавливать иммунитет пациента , из полученной информации о бактериальном или же вирусном белке , снятой сетями РНК .
При непосредственном введении данных лекарственных средств с РНК возникает возможность в естественных условиях организма человека оптимизировать лекарственные белковые протеины и соотношение натурального белка , если он в паталогических нормах . В фармакологическом мире отслеживается по данной инновации симбиоз в работе частных клиник , крупных научных центров и фармацевтических компаний .

6 .Инновационные композитные материалы .
Ученые изобрели сверхлегкие наноструктурированные волокна для уникальных композитных материалов , используемые в автомобилестроение и и построение современных космически кораблей , гидростанциях , баллистических ракетах . Сверхлегкая техника употребляет гораздо меньшее количество топлива , более того более менее токсичны в загрязнении воздуха .

1. Инновационные пробиотики в лечении заболеваний человека.

Еще одна уникальная технология в современной медицине помогающая излечению серьезных кишечных расстройств и заболеваний у человека. Пробиотики, представляют собой живые микроорганизмы находящиеся в теле человека, нормальный баланс которых приводит к положительному влиянию на состояние и здоровье человека и в том числе хозяина данной микрофлоры.

Научные методы в инновационной разработке совершенных пробиотиков и сами технологии их создания и производства находятся в постоянном совершенстве.

8.Цифпрвой цитоскоп.

Вновь инновационная технология на пользу здоровья человека и относящаяся к разряду медицинских технологий. Адаптер цитоскопа привязан к базе данных облачного хранилища, где вся слышимая у больного информация о сердцебиение и легочном дыхание аккумулируется в облаке и в дальнейшем подвергается аналитике. И это еше не все- вся информация через специальное приложение может быть передано на смартфон. Имея в распоряжение огромную базу данных клинических звуков и ранее проводимые диагностики с пациентом- диагноз ставится в кратчайшие сроки и назначается правильное и своевременное лечение.

9.Мобильная ДНК-лаборатория.

Современное диагностическое инновационное исследование цепочки ДНК проводимое практически настольной лабораторией и в совершенно короткий промежуток времени-три часа, ранее даже в стационарных и стандартных методах данного исследования на что тратились сутки.

10.Космические технологии.

В современном мире ученый мир ряда стран и компаний работает над программами,которые в ближайшие годы могут совершено изменить наши знания и положение человека в космосе.

Разработки космического лифта, это уже не фантастика, а действительные разработки человека, где за счет центробежной силы по тросу будет подниматься подьемник, который получит так же и ускорение за счет вращения земли. Это более дешевый способ вывода груза в космос, чем использование при этом ракетных ускорителей.Проблема запуска в промышленную эксплуатацию этого инновационного изобретения заключается в недостаточной прочности и твердости материалов, имеющиеся у науки на данном этапе времени.

Нашли ошибку в тексте? Выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

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:

1. инновационные идеи
2. инновационные проекты
3. инновационные продукты
4. 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.

Писатели-фантасты предвидели, что когда-то в мире появится множество уникальных технических приспособлений, способных подарить человеку новые возможности, ощущения, эмоции. Например, Рэй Брэдбери предсказал изобретение «ракушек», которые стали прототипами современных наушников, а Жюль Верн успешно описал не существовавшие в его время телевидение и видеосвязь. Вот только кое-что осталось за пределами прогнозов авторов – это то, что возникает в стремительно развивающихся компьютерных технологиях сегодня.

Провода – в прошлом

Новые компьютерные технологии, которые человечество сможет увидеть уже в ближайшем будущем, больше не будут зависеть от шнуров и кабелей, пусть даже самых тонких и едва заметных. Над достижением подобного результата трудятся сотрудники кембриджского Центра микрофотоники при Массачусетском технологическом институте. В настоящий момент именно провода являются элементами, соединяющими важные звенья и части любых процессоров. Однако ученые предполагают, что им удастся заменить их импульсами германиевых лазеров, которые окажутся способны передавать информацию в битах и байтах в 100 раз быстрее, чем традиционные фидеры с перемещаемыми по ним электронами.

В основе этой новейшей компьютерной технологии лежит применение системы скрытых каналов. Она заключается в следующем: в множестве специальных разъемов устанавливаются микроскопические датчики и сенсоры, которые передают световые импульсы и трансформируют их в точную информацию. Подобное решение поможет человечеству не только получить более высокую скорость передачи данных (чип с германиевым лазером уже показал значение в 1Тб/с, что в 2 раза быстрее проводных устройств), но и внести частичный вклад в стабилизацию экологической ситуации на планете. Эта новая технология в компьютерной технике не будет потреблять и вырабатывать энергию, а, следовательно, позволит снизить уровень выбрасываемого в атмосферу тепла.

Электроника для оптимизации тела

Следующие новые разработки в компьютерных технологиях охватывают целый комплекс приспособлений: это и наушники-вкладыши, фиксирующие частоту сердцебиения, и надеваемые под одежду сенсоры для контроля и корректировки осанки, и тактильные подкладки для обуви, способные с помощью вибрирования и встроенных датчиков GPS указать своему владельцу путь до места назначения. Все эти устройства можно охарактеризовать словосочетанием «носимая электроника» – это «умные» гаджеты, которые за счет последних достижений науки и техники заметно упрощают людям жизнь.

Например, онкологи ведущих клиник уже используют полуочки/полусмартфон Google Glass на базе Android для того, чтобы проводить сложные операции своим пациентам и вести сбор материалов в тех или иных клинических случаях. К помощи этой разработки прибегают и обычные граждане, которые благодаря голосовым командам:

• отправляют сообщения различным адресатам;
• следят за погодными изменениями;
• находят подходящие авиарейсы;
• быстро узнают о правилах оказания первой медицинской помощи в ситуациях, угрожающих жизни и здоровью.

Мемристорная память

Новая технология мемристор, или резисторов памяти, позволит компьютерной сфере стать более емкой, ведь эта разработка обещает перевести все цифровые устройства с флеш-памяти на максимально долговечный и скоростной принцип хранения информации. Исследователи и программисты назвали его ReRAM (Resistive Random Access Memory).

Уникальные чипы будут состоять из чередующихся слоев диоксида титана и платины. Независящие от энергии схемы помогут человеку обрабатывать данные в 1000 раз быстрее, совершать 1000000 перезаписей против возможных сегодня 100000 подобных циклов и обрабатывать сведения практически моментально. Мемристоры способны стать настоящим прорывом среди новых открытий в компьютерных технологиях, ведь внедрение их в переносные устройства, например, плееры, электронные книги и портативные ноутбуки, сделает возможным регулярно иметь с собой уже не гигабайты, а целые терабайты различных материалов! В планах разработчиков из Quantum Science Research, США, также числится создание платы с объемом памяти в 1 петабайт, равным свыше 1000000 гигабайт. Фактический размер такого чипа поражает воображение – благодаря использованию мемристор он окажется не больше 1 см.

Это интересно! Проект развития мемристор, являющийся одним из самых новых в компьютерных технологиях, станет полезным и для дальнейшей разработки самостоятельного искусственного интеллекта. Предполагается, что соединения мемристорной памяти смогут образовывать нечто похожее на синапсы нейронов, а, значит, и генерировать идеи, принимать решения и моделировать другие аспекты работы человеческого мозга.

Улучшение техники и ее свойств

Новые разработки в области компьютерных технологий не существуют опосредованно от остального мира, а, наоборот, служат разрешению острых проблем, важных для продолжения благополучной жизни общества. Так, сегодня экологи вместе с нанотехнологами и инженерами трудятся над созданием эффективных, но не угрожающих природе механизмов, транспортных средств, роботов. Здесь одной из первоочередных задач является искусственное структурирование углеводорода, входящего в состав композитных монолитов. Это поможет сделать производимые автомобили и другие машины, не предназначенные для передвижения, легче на 10%, а, следовательно, и снизить количество токсичных выхлопных газов, которые образуются при сгорании топлива.

Еще одна немаловажная тема – это вопрос длительного хранения энергии. Специалисты считают, что действенным окажется массовый выпуск в свет инновационных батарей – проточных для удержания жидкого химического потенциала веществ, вместительных графеновых конденсаторов для многотысячного заряжения и разряжения аккумуляторов, нанопроволочных литиево-ионных источников постоянного тока для сбережения солнечного излучения.

Грандиозная визуализация

Новые технологии в области компьютеров сделают доступным качественно иное восприятие реальности. Исследователи заверяют: привнесение в мир возможности просмотра телевидения без использования экранов приурочено уже к ближайшему будущему. О чем же идет речь? О создании головной транспортабельной гарнитуры виртуальной действительности (шлемов или очков), специальных смартфонов для слабовидящих и пожилых представителей населения, устройств для приема и отправки видеоголограмм.

То, что раньше можно было увидеть разве что в голливудских кинолентах, сегодня постепенно становится явью благодаря особым проекционным пленкам, панорамному изображению в формате 3D и бинауральному звуку, который записывается в микрофон, точно повторяющий форму человеческих ушей!

Интерфейс «мозг – компьютер»: киборгизация

Наконец, последняя новая технология в мире компьютеров представляет собой соединение главного органа ЦНС человека с высокоскоростной электронно-вычислительной машиной. Сотрудники Гарварда, США, уже добились в этой области значительных результатов – они создали едва ощутимую полимерную сетку с электродами, большая часть которой является свободным пространством. На основание (каркас) в мозгу способны и должны прикрепиться нейроны, что позволит инородной ткани стать одним из элементов организма, но продолжить выполнять заложенные в нее функции.

В 2012 году команда начала проводить эксперименты на мышах и крысах. Это предприятие завершилось успехом. Микроскопические изделия диаметром в несколько сантиметров были внедрены животным при помощи ультратонкой иглы (100 микрометров) прямо через черепа в определенные участки мозга. Позднее выяснилось, что сетки благополучно прижились и продолжили интегрироваться в нейронную среду тем лучше, чем дольше они там находились.

Подобный прорыв может оказаться крайне полезным с практической точки зрения. Нейроинтерефейсы дадут возможность полнее исследовать работу человеческого мозга, при необходимости активизировать те или иные доли, предотвращать и устранять нарушения, возникающие при болезнях Паркинсона, Альцгеймера и других, а также управлять сложными техническими конструкциями одной лишь силой мысли! Однако такая разработка влечет за собой и множество вопросов этического характера. Например, насколько правомерно будет проводить внедрение нейронного «чипа» маленьким детям? Что делать, если влияние на отделы мозга спровоцирует проявление нетипичных реакций? Не потеряет ли человек своей воли и свободы после подобного шага? На эти вопросы нанотехнологам, инженерам и философам будущего еще только предстоит ответить.

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.