10 технологических прорывов от Билла Гейтса

Роботы самостоятельно учатся иметь дело с физическим миром. Это чрезвычайно важно. Ведь, сколько бы ни говорили о том, что очень скоро роботы будут отнимать у людей работу, промышленные роботы все еще остаются очень неуклюжими. Робот может снова и снова брать с конвейера деталь с великолепной точностью, не уставая, - но задача передвинуть предмет на полсантиметра или заменить его другим, слегка отличным от него, для машины окажется слишком сложной. Однако хотя сегодняшние роботы пока не могут быть запрограммированы так, чтобы при взгляде на предмет понимать, как его удобнее взять, - то есть, действовать, как люди, - они уже способны самостоятельно учиться манипулировать предметами методом виртуальных проб и ошибок. Один из проектов, действующих в этом направлении, - Дактиль, робот, который учится ловким движениям, перебирая пальцами кубик. Дактиль, созданный некоммерческой организацией OpenAI из Сан-Франциско, - это роборука, сопряженная с рядом лампочек и камер. С помощью так называемого стимулированного обучения нейросеть учится брать и поворачивать кубик в условиях, изменяемых случайным образом с помощью симулятора реальности, а также в реальной обстановке. Эти эксперименты, поначалу хаотичные, помогли укреплению связей в нейросети и приблизили создателей к цели.

Ядерная энергетика нового поколения становится ближе к реальности. Уже в 2018-м исследователи активно занимались решением этой проблемы, обещая, что вскоре атомные электростанции станут дешевле и безопаснее. Среди самых передовых разработок - ядерные реакторы IV поколения, малые модульные реакторы, а также реакторы термоядерного синтеза, идея которых еще недавно считалась научной фантастикой. Разработчики ядерных реакторов IV поколения, канадская компания Terrestrial Energy и американская фирма из Вашингтона TerraPower, уже заключили предварительные соглашения с энергосетями и надеются начать выработку энергии в промышленных масштабах к 2020 году.
Малые модульные реакторы способны производить небольшие объемы энергии - десятки мегаватт (для сравнения, производительность традиционного ядерного реактора исчисляется в тысячах мегаватт. Однако, как утверждает их разработчик, компания NuScale из Орегона, они экономичны и способствуют снижению экологических и финансовых рисков. Что же касается термоядерных реакторов, вряд ли они смогут дать электричество раньше 2030 года, однако разработчики, крупнейшие из которых - компании General Fusion и Commonwealth Fusion Systems, утверждают, что дело движется вполне успешно.

Простой анализ крови может предсказать риск преждевременных родов. Механизм несложен: хотя ДНК и РНК, по большей части, находятся внутри клеток, часть этих структур находится в крови, в основном, попадая туда из умирающих клеток. Стивен Квейк, биоинженер из Стэнфордского университета, нашел способ благодаря этому генетическому материалу безопасно и просто решить проблему, которая касается очень многих женщин: ведь каждый десятый ребенок на планете рождается прежде срока. По РНК, находящейся в крови беременной женщины, Квейк нашел способ анализировать состояние семи генов, которые, как считают ученые, несут ответственность за преждевременные роды. Таким образом, врачи смогут заранее узнать о риске преждевременных родов и, предпринимая необходимые меры на протяжении всей беременности, дать ее ребенку возможность родиться в срок.
По словам Квейка, созданная им технология очень проста, а анализ обходится примерно в $10. Ученый уже создал стартап Akna DX, чтобы монетизировать свою идею.

Те, кому приходилось хоть раз проходить через процедуру эндоскопии желудка и кишечника, не могут вспоминать об этом без содрогания. Это исследование весьма болезненно, а детям и вовсе проводится только под анестезией. Кроме того, для проведения эндоскопии требуется сложное оборудование и условия клиники, поэтому людям во многих странах третьего мира она недоступна. Но без эндоскопии невозможно диагностировать ряд опасных заболеваний. Выход придумал судмедэксперт и инженер, сотрудник Массачуссетского генерального госпиталя в Бостоне Гильермо Тирни. Его изобретение представляет собой миниатюрную, размером с таблетку, капсулу на тончайшем нитеобразном проводе. Внутри капсулы находится миниатюрный микроскоп, а провод обеспечивает энергию для мини-светильника. Изображение передается на миниатюрный, размером с портфель, компьютер с монитором. С помощью мини-капсулы можно провести полное исследование и даже взять биопсию. После процедуры она может быть подвергнута стерилизации и использована повторно. При этом, по утверждению Тирни, процедура совершенно безболезненна, не причиняет дискомфорта и может быт проведена в самых скромных условиях. В Массачусетском генеральном госпитале технология Тирни уже используется для диагностики пищевода Баретта, предвестника рака пищевода. А тем временем Трини и его команда уже разработали еще более миниатюрную детскую версию капсулы. Она уже была протестирована на подростках в Пакистане, где кишечные заболевания весьма распространены, а тестирование на маленьких детях планируется провести до конца текущего года.

Это революционное лечение активизирует собственные силы организма для борьбы с болезнью, позволяя иммунной системе идентифицировать мутации клеток, уникальные для каждой опухоли. Ученые, разработавшие вакцину, которая учит иммунные клетки распознавать и уничтожать рак, утверждают, что уже вплотную подошли к стадии, на которой препарат может быть запущен в коммерческую продажу. Его появление может помочь человечеству покончить со многими видами рака. При этом, в отличие от традиционной химиотерапии, вакцина не наносит вреда здоровым клеткам организма.
Возможность появления таких вакцин стала ясна в 2008 году, через пять лет после расшифровки человеческого генома, когда генетики опубликовали первые расшифровки генетических мутаций раковых клеток. После этого исследователи определили сотни и тысячи специфических мутаций, характерных для разных видов опухолей. И вот теперь немецкий стартап BioNTech доказал, что вакцина, содержащая копии этих мутаций, способна стимулировать иммунный ответ организма, вызывая усиленное производство Т-хелперов - клеток, которые будут искать и уничтожать раковые клетки. Компания в сотрудничестве с биотехническом гигантом Genentech проводила тестирование вакцины на раковых пациентах с декабря 2017 года. Испытания продолжаются и в данный момент, и создатели вакцины надеются доказать, что она способна справиться примерно с 10 видами рака. Тем временем разработчики создают технологии, которые позволят наладить быстрое и недорогое производство вакцин. Это непростая задача, поскольку для производства таргетированной вакцины необходим анализ ДНК конкретного пациента. Однако исследователи надеются решить и эту проблему.

Ученые вплотную приблизились к производству белковой пищи, по питательности и вкусу не уступающей мясу. Сегодня производство мяса - одна из крупных угроз экологии планеты. На сегодняшний день на производство мяса тратится в десятки раз больше воды, земельных ресурсов и топлива, чем на производство растительной пищи. Однако поскольку человечество не собирается отказываться от мяса, ему необходимы качественные растительные или искусственные заменители, которые позволят сохранить природу планеты. И вот теперь это стало возможным. Искусственное мясо ничем не отличается от настоящего, поскольку производится по технологии, сходной с клонированием: небольшой кусок мышечной ткани выращивается в биореакторе. Результат - настоящее мясо, но без сопутствующего его производству вреда экологии. Разработчики проекта, исследователи из Университета Маастрихта в Нидерландах, утверждают, что выращенные в лаборатории бургеры могут поступить в продажу уже в следующем году. Что же касается растительных аналогов мяса, ими занимаются такие компании, как Beoynd Meat и Impossible Food, в разработки которых щедро инвестирует Билл Гейтс. Используя белок бобовых культур, сою, пшеницу, картофель, растительные масла и собственные технологии, они так мастерски имитируют плотность, текстуру и вкус мяса, что отличит их продукт от настоящего животного белка смогут немногие. Компания Beyond Meat уже открыла собственный завод в Калифорнии и на сегодняшний день продала уже больше 25 миллионов своих растительных бургеров.

Изменение климата планеты из-за парникового эффекта уже стало реальностью, и чтобы справиться с ним, человечество должно не только уменьшить масштабы загрязнения воздуха, но и очистить его от уже присутствующего углекислого газа, которого в атмосфере планеты скопилось уже более триллиона тонн. Климатолог из Гарвардского университета Дэвид Кит утверждает, что знает, как сделать это. Он не только придумал не слишком дорогую технологию очистки воздуха, но и создал методику переработки углекислого газа, выкачанного из атмосферы. Его зарегистрированная в Канаде компания Carbon Engineering (которую, к слову, тоже финансирует Гейтс) уже построила собственный завод и наращивает производство синтетического топлива, главным компонентом которого является именно углекислый газ, выкачанный из воздуха. Еще один разработчик, компания из Цюриха Climework, производит из углекислого газа и водорода метан для использования в качестве топлива. Еще одна компания, Global Thermostat, со штаб-квартирой в Ню-Йорке, также планирует производить топливо из парниковых газов. Ее завод в Алабаме недавно построен и уже начал работу.

Сердечно-сосудистые заболевания - главная причина смертности на планете. Новые приборы позволят человеку самостоятельно мониторить состояние сердца и не пропустить грозных признаков болезни. Фитнес-трекеры с возможностью снять кардиограмму, возможно, делают это не так хорошо, как профессиональная аппаратура, но за то на несколько порядков повышают шансы на своевременную диагностику. Прибор, произведенный стартапом AliveCor, не столь точен, как медицинские электрокардиографы, однако позволяет заметить признаки мерцательной аритмии, частого предвестника тромбообразования и сердечных приступов, и вовремя обратиться к врачу. Прибор уже получил одобрение Федерального управления по контролю продуктов и лекарственных средств США. Чуть позже собственный наручный электрокардиограф выпустила компания Apple, встроив его в собственные часы. Вскоре на рынке появился аналогичный прибор от компании Withings. По мнению Гейтса, подобная техника для самодиагностики позволит человечеству жить дольше.

Туалеты, не требующие подведения канализации и строительства дорогостоящих очистных сооружений, чрезвычайно актуальны для большинства стран третьего мира, где антисанитария часто становится причиной эпидемий. Около 2,3 миллиарда человек на Земле живут в условиях отсутствия канализации. Еще в 2011 году Билл Гейтс объявил конкурс на создание современных гигиеничных туалетов без канализационных стоков. За прошедшие восемь лет свои прототипы уже представили несколько команд разработчиков. Так, туалет от компании NEWgenerator, созданный командой исследователей из Университета южной Флориды, фильтрует отходы с помощью анаэробной мембраны, поры которой меньше, чем размер бактерий и вирусов. А компания Biomass Controls из Киннектикута создала модель туалета размером с транспортный контейнер, где отходы нагреваются и выпариваются до состояния сухой, богатой углеродом субстанции, которая может служить отличным удобрением.

Электронные помощники - такие, как Алекса или Сири - стали привычны для людей во всем мире. Однако по-настоящему интеллектуальными их, увы, не назовешь. Они способны понять лишь небольшое число команд и часто допускают ошибки. Но это ненадолго! В июне 2018 года исследователи из компании OpenAI разработали технологию, позволяющую искусственному интеллекту анализировать семантические связи между словами и лучше понимать информацию. Несколько месяцев спустя команда BERT из компании Google также создала методику самообучения ИИ, научив его восстанавливать пропущенные слова во фразах после обучения, включавшего миллионы фраз. Во время теста испытуемая программа не ошиблась ни разу! Эти достижения вкупе с последними разработками в области синтеза речи позволяют предположить, что очень скоро нашим электронным помощникам можно будет не только отдавать простые команды, но и вести с ними полноценные разговоры. Они смогут выполнять простые повседневные задачи - стенографировать беседу, искать информацию, делать покупки онлайн. Таких помощников можно увидеть уже сейчас. Голосовой помощник Google Duplex, к примеру, может отвечать на звонки, отсеивая спамеров и продавцов ил телемаркетинговых компаний, способен записать вас в парикмахерскую или зарезервировать столик в ресторане. А в Китае потребители уже привыкли к помощнику AliMe от компании "Алибаба", который координирует доставку посылок по телефону и рассказывает о товарах и ценах в чате.