Научные открытия невозможно предвидеть, на то они и открытия, но можно хотя бы указать на те вероятные области и направления науки, где с большой вероятностью можно ожидать прогресса. "Страна" приводит список научных прорывов и открытий, которые научное сообщество ожидает в следующем году.
1. 3D-модель Вселенной
В следующем году будут опубликованы подробные результаты наблюдений за нашей галактикой с борта космической обсерватории GAIA (Global Astrometric Interferometer for Astrophysics).
На борту телескопа GAIA самая большая когда-либо созданная в мире цифровая камера: она может зафиксировать звезды, сияние которых в 400 тысяч раз слабее тех звезд, которые может увидеть человеческий глаз.
Телескоп GAIA невероятно точный: многие ученые приводят в сравнение, что если установить его на поверхность Луны и направить на Землю, то можно будет рассмотреть силуэт человека.
Телескоп следит за миллиардами звезд, измеряет их скорость, величину, положение и расстояние от Земли. На основе данных, полученных от телескопа GAIA, будет составлена 3D-модель нашей галактики (Млечного Пути), благодаря чему мы сможем многое понять о ее происхождении и эволюции, открыть новые космические тела, определить десятки тысяч астероидов.
2. Экспедиция на Луну
В новом году китайцы намерены отправить на Луну беспилотный космический аппарат Чанъэ-5, который доставит на Землю 2 килограмма лунного грунта. Последний раз такой трюк был исполнен в 1976 году, когда советская межпланетная станция «Луна-24» привезла с поверхности нашего спутника 170 грамм грунта и горных пород. Они были драгоценными в буквальном смысле этого слова: себестоимость доставки одного грамма оценивается в 7 миллионов долларов. Но благодаря именно этим пробам было открыто существование воды на Луне… Китайцы не собираются останавливаться на достигнутом и в 2018 году намерены совершить очередной прорыв: посадить зонд на обратной стороне Луны. Это не удавалось ни США ни СССР.
Цели лунной программы Китая – подготовка к коммерческому освоению спутника Земли. В частности, по словам профессора Оуяна Цзыюаня, руководителя китайской космической программы на Луне открыты огромные запасы изотопа гелий-3. Он может быть использован в качестве топлива в термоядерных реакторах. Этих запасов хватит, чтобы обеспечивать человечество энергией в течении ближайших 10 тысяч лет.
3. Поиски внеземных цивиллизаций
21 августа 2017 года в США ожидается редкое полное солнечное затмение, которое будет видно по всей ширине континентального материка — от Орегона до Южной Каролины. Это первое полное затмение, видимое только из США, со времен Американской революции и охватывающее страну от побережья до побережья впервые за 99 лет. Полностью оно будет доступно для наблюдения в полосе шириной 100 км в течение двух или более минут. Частично — из любой точки Северной Америки, Гавайских островов и некоторых районов северной части Южной Америки.
Используя постоянно растущий комплекс телескопов под общим названием Event Horizon Telescope (Телескоп горизонта событий), астрономы будут сканировать внутренние районы нашей Галактики. Если все сложится удачно, то мы увидим первое изображение сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, известной как Стрелец А*.
Самый большой в мире китайский 500-метровый телескоп
Но на это ученые не остановятся. В этом году Китай завершил строительство самого большого в мире телескопа, и всерьез намерены обнаружить признаки внеземной цивилизации в космосе. Среди более реалистичных целей — использование FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) для поиска пульсаров и других известных объектов в галактике.
Вообще, изучение и освоение космоса эксперты называют одним из приоритетных направлений в развитии человечества в ближайшем будущем наряду с созданием искусственного интеллекта.
4. Прорыв в искусственном интеллекте
Полноценный, автономный искусственный интеллект (ИИ), по прогнозам экспертов, должен быть разработан уже в течение следующих 5–10 лет. На наступающий год намечен существенный прогресс в развитии т.н. глубоких нейронных сетей и современных методов машинного обучения, который поможет приблизиться к созданию ИИ абсолютно нового уровня. 2017 год, как ожидается, удивит результатами применения машинного обучения и машинного интеллекта в самых разных областях.
В первую очередь, это разработка новых самообучающихся алгоритмов, благодаря чему роботы смогут совершенствовать сами себя. Кое-какие подвижки в этом направлении уже сделаны: в этом году программа AlphaGo Программа AlphaGo, разработанная подразделением Google, компанией DeepMind, обыграла в китайские шашки Го чемпиона мира со счетом три ноль. Чемпион был в шоке.
AlphaGo стала первой в мире программой, которая выиграла равный матч у профессионального игрока в го
Подобный эксперимент уже запланирован на следующий год. На этот раз – с компьютерной игрой StarCraft II. Та же гугловская компания DeepMind анонсировала проект по обучению искусственного интеллекта (ИИ) этой игре. Специалисты планируют создать систему, которая сможет побеждать действующих чемпионов. Первую версию ИИ для игры в StarCraft II разработчики представят уже в феврале 2017 года. Программа будет доступна для всех желающих и позволит на ее основе создавать собственные проекты. В DeepMind надеются, что в будущем приложение позволит решать задачи в реальном мире.
Главная цель в разработках новых нейронных систем – создать систему, умеющую "на ходу" приспосабливаться к новой сложной задаче или окружению, самосовершенствоваться, самообучаться и принимать решения – совсем как человеческий мозг.
"Как все мы помним со средней школы, признаком завершения промышленной революции является момент, когда «машины начинают производить машины». Возможно, в будущем такой же важной вехой станет момент, когда нейросети начнут обучать нейросети и есть основания полагать, что это случится уже в 2017 году", – пишет в своей колонке Дмитрий Ветров, профессор-исследователь Департамента больших данных и информационного поиска факультета компьютерных наук ВШЭ.
Еще нейронные сети научатся говорить с человеком, а компьютерные переводчики усовершенствуются, языковые барьеры будут постепенно отпадать (некоторые исследователи прогнозируют, что уже необязательно будет учить иностранные языки – при общении в реальном времени компьютер будет давать качественный синхронный перевод). Роботы постепенно начнут заменять человека на некоторых рабочих местах (в частности, операторов колл-центров). Роботы уже пишут тексты и музыку, и по всей видимости, уже в следующем году это может стать для человечества рутиной.
5. Квантовый компьютер
Мировые корпорации (такие, как Google и IBM) и крупнейшие научные центры работают над созданием квантовых компьютеров, производительность которых в миллионы раз выше чем у обычных машин.
Зачем нужны квантовые компьютеры? Дело в том, что нынешнее поколение машин уже не справляется с объемами данных и количеством операций, которых требует от него человек. В скором времени, прогнозируют эксперты, к Интернету будет подключено все — начиная от доменной печи и заканчивая холодильником, который будет сам закупать продукты. Чтобы управлять всем этим хозяйством, и нужен новый класс вычислительных машин.
Компания Google уже похвасталась, что принадлежащий ей квантовый компьютер D-Wave научился считать в 100 миллионов раз быстрее, чем обычный компьютер. Однако использовать эти машины в повседневной практике пока не получается. Аналитики предполагают, что новый год может стать переломным в этом вопросе.
6. "Зеленая" энергия
Google обещает удивить мир не только новыми наработками в сфере ИИ, но и в сфере энергетики. Так, в следующем году Google планирует перевести питание собственных дата-центров на альтернативные источники электрической энергии.
Интернет-гигант владеет одноименной поисковой системой, крупнейшим видеохостингом YouTube, аналитическим сервисом Google Analytics, картографическим сервисом Google Maps и почтовой службой Gmail. По объёму информации база данных компании занимает 13-е место в мире, так что оборудование для хранения и обработки данных потребляет огромное количество энергии. Поэтому в Google решили, что солнечные электростанции и ветрогенераторы будут вырабатывать "зелёную энергию" для центров обработки данных компании.
Кроме того, Саудовская Аравия обещает показать новые разработки в области альтернативной энергетики на выставке "ЭКСПО-2017" (Тема выставки – "Энергия будущего").
Королевство приняло решение к 2040 году полностью отказаться от использования ископаемого топлива. Традиционные нефть и уголь должны заменить альтернативные источники энергии - солнечная энергия и сила ветра. Для этого в течение ближайших 20 лет в развитие солнечной энергетической инфраструктуры руководство КСА намеревается вложить 109 млрд долларов США. В планах обозначена выработка до 41 гигаватт энергии за счет солнечных станций к 2040 году.
Вообще, на международной выставке "ЭКСПО-2017", которая пройдет в Астане, ожидается много научных открытий в сфере "зеленой" энергетики. Там примут участие более 100 стран и международных организаций, и 2-3 миллиона посетителей.
7. Беспилотные автомобили
Эксперты уже давно говорят о том, что скоро профессии водителя и таксиста исчезнут: машины смогут водить себя сами. Эти прогнозы не беспочвенны.
Последний год Tesla и Google тестировали свои беспилотные автомобили в реальных дорожных условиях, и уже выпускают первые модели на дороги. В 2017 году беспилотные автомобили появятся в 30 городах США. В Сиэтле на дорогу выйдет даже беспилотный 70-местный автобус.
Так выглядит беспилотный автомобиль от Google
"Мы рассматриваем для опробования беспилотных автомобилей такие места, как кампусы колледжей, тематические парки, аэропорты, центральные районы города, — сообщил в интервью New York Observer Кори Клозир, представитель консалтинговой фирмы Comet, коордпинирующей тестирование беспилотных авто. — Это похоже на лифт: вы входите, указываете пункт назначения, двери закрылись, поехали".
Кстати, интересно, что одновременно с началом тестирования беспилотных авто появилось неожиданное исследование, согласно которому беспилотные машины помогут генерировать миллиарды долларов в экономику страны – благодаря тому, что у их владельцев появится больше времени для онлайн-шоппинга.
Американский Ford не отстает от Tesla и Google: свои беспилотные автомобили на базе Ford Fusion и Mondeo компания представит в январе 2017 года.
Власти Норвегии также намерены в 2017 году разрешить испытания беспилотных автомобилей на дорогах общего пользования. С марта беспилотные авто выйдут на дороги и в Австралии.
Первые беспилотные машины, которые можно будет взять в краткосрочную аренду, выйдут на испытания в следующем году и в Москве. В российской столице собираются объединить такси и автомобили каршеринга в одну услугу (Каршеринг — вид краткосрочной аренды автомобиля с поминутной или почасовой оплатой, обычно используемый для коротких внутригородских поездок, – прим.ред.). Такие автомобили смогут работать как в обычном ручном, так и в полностью самоуправляемом режиме. Но для массового использования такие беспилотные машины окажутся доступными в Москве не ранее 2018-2019 годов – на 2017 запланированы только тесты.
Украинский беспилотный автомобиль на базе внедорожника Jeep Cherokee
Украина тоже не отстает в разработках новейших технологий: в этом году в Киеве уже анонсировали первый отечественный автопилот Pilotdrive, который разработала запорожская компания "Инфоком ЛТД". Украинский автопилот способен распознать разметку дороги, дорожные знаки, пешеходов и животных, выбегающих на проезжую часть, а также может ориентироваться там, где нет дорог. Но главное, что Pilotdrive – это система беспилотного пилотирования автомобиля, которую можно установить во все машины. Правда, пока точной информации о датах начала тестирования системы в дорожных условиях не сообщается.
8. Революционные электрокары
В Китае дебютировал первый электромобиль марки Zhiche Auto. Это "зеленая" компания (также и в том смысле что история ее создания не насчитывает и двух лет), как и некоторые другие с китайскими корнями, планирует произвести на свет автомобиль с революционными характеристиками.
Название молодой фирмы переводится с китайского как "мудрый автомобиль", однако имя своему первенцу – однообъемному электрическому кроссоверу – его разработчики пока не дали. Основатель компании Шен Хаинь полагает, что в будущем электрокары станут верными помощниками своих хозяев, и на них можно будет переложить определенные рутинные функции. Новизна предлагаемого им подхода строительства автомобилей схожа с таковой для современных производителей мобильных устройств.
Электромобиль нового поколения поступит на рынок уже в следующем году
Специалисты разработали концепцию и конструкцию "умного" автономного городского электромобиля, связанного "облачными" технологиями с другим транспортом, инфраструктурой и даже жильем владельца. Овальный руль, мультимедийный планшет вместо коробки передач, зеркал заднего вида нет — вместо них две камеры, передающие изображения на два небольших дисплея по углам передней панели. И, конечно же, электрический кроссовер оснащен автопилотом.
"Мудрые автомобили" должны поступить в продажу уже в 2017 году. И разумеется, купить их можно будет через интернет.
9. Робот-спасатель
В Институте технологий в Генуе разрабатывают робота, который сможет действовать во время стихийных бедствий для спасения жизни людей и устранения серьезных последствий.
В будущем робот Walk-Man можно будет использовать в экстремальных ситуациях вместо людей, и именно у людей он сейчас учится двигаться и ходить. Сегодня ему еще нужны указания человека, но уже в недалеком будущем он сможет оценивать уровень опасности, условия окружающей среды, принимать решения и действовать самостоятельно.
Сейчас команда проекта Walk-Man работает над программным обеспечением робота: необходимо улучшить его равновесие при передвижении по неровной поверхности.
Новым шагом для робота Walk-Man станет серьезный тест, запланированный на конец следующего года. На нем будут присутствовать представители службы гражданской защиты Италии. Робота направят в охваченное огнем здание, его миссия - найти и спасти людей.
10. Изменение генома человека
Биотехнологическая компания Editas Medicine, которую активно поддерживает Билл Гейтс, официально заявила, что сможет совершать редактирование генома человека в 2017 году. Технология, позволяющая совершить такую манипуляцию, носит название CRISPR/Cas9. Предполагается, что с развитием данной технологии ученые смогут побороть наследственные заболевания. При этом ген, вызывающий болезни, будет корректироваться еще на стадии развития эмбриона.
Генетики планируют экспериментировать с этой технологией для борьбы с такими заболеваниями, как рак и ВИЧ. CRISPR способен помочь в лечении рака крови — лейкемии. Вместо того чтобы искать донора костного мозга, можно взять образцы тканей кроветворного органа самого пациента, исправить дефективные стволовые клетки, избавив их от роковой мутации, а затем пересадить обратно. Если злокачественные клетки, оставшиеся в больном организме, уничтожить облучением, исправленные клетки получат возможность размножаться и производить здоровые клетки крови.
Многие ученые даже считают, что новый метод точного редактирования генов позволит создать в будущем совершенного человека. С помощью системы CRISPR-Cas можно внести разрывы так, чтобы убрать из ДНК целый участок. При этом генетики подсовывают созданную ими последовательность, которая встраивается на место удаленной. Таким образом можно «ремонтировать» мутации, вызывающие тяжелые заболевания.