Na celowniku sztucznej inteligencji znalazły się choroby, starość czy ocieplenie klimatu. Poznaj przełomowe technologie 2020 według „MIT Technology Review”

Zastanawiając się, które ze spodziewanych w tym roku technologii najbardziej wpłyną na nasze życie, autorzy prestiżowego „MIT Technology Review” zapewniają, że pominęli błyskotliwe, acz błahe gadżety. W zamian wyłowili to, co ma być zaczynem trwałych trendów na wielką skalę.

1) Komputery kwantowe

Pod koniec września 2019 media obiegła sensacyjna wieść, że Google ma komputer kwantowy, który okazał się lepszy od Summita, klasycznego superkomputera firmy IBM, uznawanego obecnie za najpotężniejszy na świecie. Dotychczas nie było wiadomo, czy kwantowe maszyny, które są budowane już od lat, w jakikolwiek sposób przewyższają tradycyjne superkomputery.

Miesiąc później „Nature” opublikowało pracę zespołu badaczy Google’a i wydziału fizyki University of California, dowodzącą, że kwantowy komputer jest jednak lepszy od klasycznego, choć obliczenia wykonywane przez Sycamore (tak Google nazwał swój kwantowy procesor) nie miały praktycznego zastosowania. Lepsze czy nie, w swoim redakcyjnym komentarzu „Nature” uznało, że miną lata, nim kwantowe komputery do czegoś się przydadzą.

Tymczasem jak wynika z doniesień z konferencji Quantum for Business (Q2B), która odbyła się w grudniu w San Jose w Kalifornii, kwantowe komputery już pod koniec ubiegłego roku wykonywały przydatne obliczenia. Pozwalają na przykład symulować zachowanie dużych cząsteczek chemicznych, co pozwoli firmom farmaceutycznym znacznie łatwiej, szybciej i taniej niż dotychczas opracowywać nowe leki. Symulacje cząsteczek przydadzą się też w projektowaniu nowych materiałów, o których nie śniło się inżynierom.

2) Kwantowy internet

Projekt kwantowego internetu powstał na Uniwersytecie Technologicznym w Delft. W ciągu pięciu lat kwantowe łącza mają skomunikować ze sobą cztery holenderskie miasta. W tym roku powstanie pierwsze, między Delft i Hagą.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=vWXkzOg3GOU

W ciągu minionych kliku lat naukowcom udało się okiełznać pary splątanych fotonów przesyłanych przez światłowody. Chińczycy przesłali je nawet na odległość dwóch tysięcy kilometrów, z Pekinu do Szanghaju, jednak ich łącze było tylko „częściowo kwantowe” (pomiędzy światłowodami znajdowały się klasyczne, niekwantowe przekaźniki). W Holandii sygnał będzie całkowicie kwantowy na całej długości łącza, co wymaga kwantowych przekaźników. I to nad nimi właśnie pracują badacze z Delft.

Gdzie tu przełom? Otóż cokolwiek zostanie kwantowymi łączami wysłane, pozostanie sekretem nadawcy i odbiorcy. Nikt nie będzie mógł przechwycić sygnału, bo to wbrew prawom fizyki. Pary cząstek można ze sobą „splątać”, a wtedy los jednej staje się zależny od losu drugiej. Nie można też odczytać informacji niesionej przez jedną z takich cząstek bez zaburzenia stanu splątania. Einstein nazywał to zjawisko „upiornym oddziaływaniem na odległość” – fizyka do dziś nie potrafi go wytłumaczyć.

3) Medycyna na miarę skrojona

Mila Makovec urodziła się z wadą genetyczną tak rzadką, że nawet nie było na jej temat naukowych badań. W ubiegłym roku udało się odczytać geny dziewczynki, znaleźć mutację powodującą chorobę i opracować lek – pierwszy w dziejach lek dla jednego pacjenta. Co prawda dziecko nie jest jeszcze zdrowe, ale jego stan udało się ustabilizować.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=esCgaBFG1cw

W medycynie zaczyna się prawdziwa rewolucja. Dzięki postępom w rozwoju cyfrowych technologii geny można szybko odczytywać, a leczenie dostosować do indywidualnych potrzeb. W wielu przypadkach analizą wielkich zbiorów danych zajmuje się sztuczna inteligencja, która pozwala odkryć wadliwe geny i rozwikłać biochemiczne mechanizmy powstawania choroby (na przykład alzheimera). To droga w stronę spersonalizowanej medycyny, choć jeszcze nie dla każdego, bo jej koszty są nadal wysokie.

4) Nowe związki, nowe leki

Sztuczna inteligencja może już też wynajdywać leki, czego przykładem jest niedawne odkrycie nowego antybiotyku. Na razie jeszcze te dwie sprawy – odnajdywanie mechanizmów choroby i wynajdowanie leków – pozostają odrębne. Nie ma jednak powodu, by w nieodległej przyszłości, po analizie genów algorytm nie mógł zaproponować indywidualnego leku wraz z recepturą. Technologie te przyspieszą jeszcze bardziej dzięki komputerom kwantowym.

Sieci neuronowe mogą pomóc w projektowaniu innych cennych dla ludzi związków chemicznych: nowych tworzyw sztucznych, spoiw, smarów. Albo substancji o nowych i nieoczekiwanych właściwościach – choćby wiążących wilgoć z powietrza, by zapewnić wodę w suchych rejonach świata. Sztuczna inteligencja nie tylko może pomóc odnaleźć związek o pożądanych właściwościach. Może też, jak w przypadku leków, zaprojektować najlepszy, czyli krótkotrwały i tani, sposób jego syntezy.

5) Senolityki przeciw starości

Tym razem nie chodzi o eliksir młodości, bo senolityki, jak nazywają je producenci, to leki na konkretne schorzenia spowodowane nagromadzeniem komórek w końcowym stadium rozwoju (senescent cells). Takie komórki nie są eliminowane przez organizm i wywołują stany zapalne, zaburzając naturalne procesy naprawy otaczających je komórek.

Latem ubiegłego roku firma Unity Biotechnology przeprowadziła na ludziach pierwsze testy leku na choroby zwyrodnieniowe stawów; wyniki większego badania mają być znane w tym roku. Firma zamierza też przeprowadzić badania nad lekami na związane z wiekiem zwyrodnieniowe choroby oczu i płuc.

Co tu nowego? Otóż firmy farmaceutyczne i biotechnologiczne zwietrzyły interes w czymś, co nie jest jednostką chorobową – w starzeniu się. W poszukiwaniu leków na starość wiele z nich najpewniej wykorzysta sztuczną inteligencję.

6) Cyfrowe pieniądze

W ubiegłym roku Facebook ogłosił projekt „cyfrowej waluty”, którą nazwał libra. Pomysł nie został jednak przyjęty ciepło i być może nigdy nie doczeka się realizacji, choć Mark Zuckerberg obiecywał w amerykańskim Kongresie, że libra wzmocni finansową rolę USA i demokratyczne wartości na świecie.

Niewiele później podobne plany ogłosił państwowy Ludowy Bank Chin, który w dłuższej perspektywie chce wyeliminować z obiegu gotówkę i zastąpić ją elektronicznym pieniądzem.

Najszybsi okazali się tu jednak Szwedzi, którzy już testują cyfrowe korony. Dlaczego to robią? Bo w cyfrowym świecie narzędzia do elektronicznych płatności dostarczają banki lub wielkie korporacje. Według Szwedów, od dawna walczących z wszelkimi przejawami wykluczenia, cyfrowy pieniądz ma być dostępny dla każdego – czy posiada konto w banku, czy nie.

7) Konstelacje satelitów

Satelity są już na tyle tanie, że możemy tworzyć całe ich konstelacje. Elon Musk chciałby pokryć niebo siecią satelitów o nazwie Starlink, które dostarczą internet do każdego zakątka globu. Na razie najgłośniej przeciw jego pomysłowi protestują astronomowie, którym satelitarna sieć znacznie utrudniłaby obserwowanie nieba.

Adres filmu na Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=CzoHpuveNpY

Co się stanie, jeśli na orbitę trafi kilka tysięcy satelitów wystrzelonych przez prywatne firmy? W najgorszym wypadku czekają nas kosmiczne karambole i wielki śmietnik na orbicie. W najlepszym – internet i telefon komórkowy wszędzie tam, gdzie nie dotrze kabel.

8) Mikro SI

Jak zauważa Karen Hao, publicystka „MIT Technology Review”, by budować coraz lepsze algorytmy sztucznej inteligencji, badacze potrzebują coraz więcej danych i coraz większej mocy obliczeniowej. Trenowanie sieci neuronowych zużywa mnóstwo prądu, ogranicza rozwój branży – ale przede wszystkim utrwala dominację Facebooka, Amazona, Google’a i Apple’a, które tych danych mają najwięcej.

Naukowcy i prywatne firmy badają, jak sieci neuronowe można zmniejszyć. I czasami okazuje się to zaskakująco proste. Pojawiają się też układy scalone o większej mocy obliczeniowej. Od ubiegłego roku Asystent Google’a nie musi się już łączyć z serwerami, rozpoznawanie mowy przez Siri i klawiatura QuickType też może działać już lokalnie w iPhonie.

To tylko początek trendu, który sprawi, że niektóre funkcje będą działały szybciej (i nie będą zużywały nam limitu danych komórkowych). Pozwoli to też na większą prywatność, bo danych nigdzie nie będziemy przesyłać. Koniec końców, SI może się też okazać mniej szkodliwa dla środowiska.

Już teraz badacze pracują nad sieciami neuronowymi zbudowanymi z kilkunastu zaledwie węzłów, które z pewnymi zadaniami radzą sobie niemal tak samo dobrze, jak te złożone z dziesiątek tysięcy sztucznych neuronów.

9) Prywatność Big Data

W tym roku amerykańskie Census Bureau, odpowiedzialne za spisy ludności i inne zestawienia statystyczne, ma zebrać dane 330 milionów mieszkańców Stanów Zjednoczonych. Jak to zrobić, zachowując zarazem anonimowość mieszkańców?

Nawet jeśli dane zostaną pozbawione identyfikatorów (imiona, nazwiska i adresy), istnieją metody, by z dużej grupy wyłowić konkretną osobę. Układając odpowiednią kombinację znanych cech, można zidentyfikować każdego choćby wśród milionów innych osób. Prywatność w czasach Big Data jest iluzją.

Co więc robi Census Bureau? Do każdego zbioru wprowadza swego rodzaju „szum”. Nie zmieniając wartości zbiorczych, na przykład dotyczących wieku, jednych ludzi nieco „postarza”, innych „odmładza”. Im więcej takiego szumu się wprowadzi, tym trudniejsza deanonimizacja danych. Metodę tę stosują już od dawna Apple i Facebook.

Oczywiście nie można przesadzić – nie ma żyjących dwustulatków, a żadne gospodarstwo domowe nie składa się ze stu osób. Zbyt duże manipulowanie danymi sprawia też, że stają się one bezużyteczne. Taką anonimizacją zajmuje się dziedzina statystyki zwana differential privacy.

10) Rozliczanie człowieka za klimat

Coraz lepsze metody obliczeniowe pozwalają stwierdzić, w jakim stopniu za dane zjawisko atmosferyczne odpowiada globalne ocieplenie – zwraca uwagę „MIT Technology Review”. Już teraz grupa World Weather Attribution opisuje niektóre wydarzenia (np. pożary w Australii czy huragany) na swojej stronie i przedstawia, w jakim stopniu winę za to ponosi ludzkość.

To nie są jałowe rozważania. Wiedza o tym, które zjawiska będą częstsze (i o ile) oraz bardziej intensywne, pozwala na lepsze przygotowanie się do przyszłych zmian klimatu.

• big data
• cyfrowe pieniądze
• internet kwantowy
• klimat
• komputer kwantowy
• leki
• medycyna
• senolityki
• sieci neuronowe