Как технологии изменили мир в 2024 году: важные достижения

Читать в полной версии

Подведение итогов позволяет не только вспомнить о значимых открытиях, но и оценить, какие из них могут изменить наше будущее. Выбрать пять самых важных технологических изобретений — непростая задача, поэтому было решено уделить внимание самым многообещающим — таким, которые могут стать основой для дальнейших инноваций.

Чип Neuralink

2024 год стал годом значительных прорывов в сфере биотехнологий и нейроинтерфейсов. Neuralink, компания Илона Маска, в 2024 году достигла успехов, которые приблизили нейротехнологии к массовому применению. В августе компания рассказала о результатах по имплантации своих чипов парализованным пациентам. Эксперименты продемонстрировали, что устройство может восстанавливать моторные и когнитивные функции, позволяя человеку управлять компьютером и взаимодействовать с окружающим миром с помощью мыслей.

Ключевое достижение Neuralink — получение статуса Breakthrough Device от американского регулятора FDA и для другого экспериментального чипа, предназначенного для восстановления зрения. Это признание открывает путь к ускоренным клиническим испытаниям и подтверждает потенциал устройства в лечении.

Технология Neuralink работает через крошечные электроды, которые имплантируются в мозг и считывают нейронные сигналы. В 2024 году был представлен обновленный чип, который стал компактнее и эффективнее в обработке данных. Помимо возможности управлять устройствами, Neuralink начала исследовать применение чипа для восстановления чувствительности конечностей и создания обратной связи, что открывает новые горизонты в развитии бионических протезов.

Особое внимание уделялось безопасности и долговечности устройства. Neuralink представила систему беспроводной зарядки имплантов, что значительно упрощает их эксплуатацию. Параллельно компания ведет исследования в области обратной передачи информации от устройства в мозг, чтобы в будущем сделать технологии двунаправленными.

Эти успехи ставят Neuralink в авангард нейроинтерфейсов, доказывая, что мечты о слиянии человека и машины становятся реальностью.

Новая архитектура искусственного интеллекта

В 2024 году исследователи представили альтернативу многослойному перцептрону (MLP) — новую архитектуру нейронной сети, получившую название Kolmogorov-Arnold Networks (KAN), основанную на работах известных математиков Андрея Колмогорова и Владимира Арнольда.

Основное отличие KAN от традиционных нейронных сетей заключается в упрощении внутренней структуры нейронов. В то время как в MLP используются сложные активационные функции, которые преобразуют входные данные в выходные, в KAN нейроны просто суммируют свои входы и передают результат без дополнительной математической операции. Эта простота значительно облегчает интерпретацию работы сети, что делает ее более прозрачной и предсказуемой.

Это нововведение может оказать глубокое влияние на развитие искусственного интеллекта, открывая новые возможности для более понятных и объяснимых моделей ИИ. Одним из ключевых преимуществ KAN является их способность быстро увеличивать точность при росте размера сети, что делает их особенно перспективными для решения сложных научных и практических задач. Исследования показали, что KAN могут оказать значительное влияние на такие области, как обработка изображений, решение задач в области физики и инженерии, а также на другие области, где требуется высокая точность и интерпретируемость.

Внедрение таких сетей, как Kolmogorov-Arnold Networks, может привести к большому прогрессу в обеспечении безопасности и этичности ИИ, так как позволяет лучше понимать и контролировать поведение нейросетей.

Квантовый чип Willow

Исследователи Google сделали значительный шаг в области квантовых вычислений, создав чип Willow — улучшенную версию их квантового процессора. Этот чип, включающий 105 физических кубитов, позволил продемонстрировать первые квантовые вычисления «ниже порогового значения» ошибок, что является важной вехой на пути к созданию полезных и точных квантовых компьютеров.

Основной особенностью Willow стала демонстрация улучшения точности вычислений при масштабировании логических кубитов. Команда Google показала, что каждый новый логический кубит уменьшает частоту ошибок вдвое, что подтверждает жизнеспособность методов квантовой коррекции ошибок.

Эксперимент с Willow также подчеркнул превосходство квантовых компьютеров над классическими. За 5 минут чип выполнил задачу, на решение которой суперкомпьютеру потребовалось бы около 10 в 25-й степени лет, то есть 10 000 000 000 000 000 000 000 000 лет. Это еще раз доказывает, что квантовые технологии готовы преодолеть барьеры современных вычислительных систем.

По словам Хартмута Невена, руководителя подразделения квантовых вычислений Google, такие разработки закладывают основу для научных открытий, невозможных с помощью классических технологий. В будущем, когда логический кубит будет состоять из 200-1000 физических кубитов, квантовые чипы смогут достичь уровня точности, необходимого для коммерческого применения.

Квантовый чип Willow — это не только технологический прорыв, но и шаг к новой эре вычислений, где квантовые компьютеры станут неотъемлемой частью научных исследований.

Алмазная батарея

2024 год стал значимым для развития альтернативных технологий хранения энергии. Среди самых ярких достижений — первая в мире алмазная батарея, созданная с использованием радиоактивного углерода-14. Этот инновационный источник энергии обещает изменить подход к питанию устройств в условиях, где замена батарей практически невозможна.

Ключевая особенность алмазной батареи — в использовании углерода-14, радиоактивного изотопа, образующегося в графитовых блоках ядерных реакторов. Этот изотоп выделяет энергию за счет бета-распада. Для превращения радиоактивной энергии в электрическую используется алмазная оболочка. Синтетические алмазы преобразуют излучение в электричество, одновременно выполняя функцию защиты: они предотвращают выход радиации, так как являются одним из самых прочных и химически стабильных материалов.

Главное преимущество алмазной батареи — ее долговечность. Срок службы устройства оценивается в 5700 лет, что соответствует периоду полураспада углерода-14. Она работает непрерывно, вырабатывая энергию без необходимости подзарядки. Кроме того, технология позволяет утилизировать углерод-14, извлекая его из отработанного ядерного топлива, что способствует снижению накопления ядерных отходов.

Алмазные батареи могут найти применение в самых различных областях. Они идеально подходят для медицинских имплантов, таких как кардиостимуляторы, где требуется долгосрочная автономная работа. Космическая отрасль также заинтересована в этой технологии, поскольку она позволяет обеспечить питание спутников, зондов и приборов в длительных миссиях. Еще одним направлением использования станут устройства интернета вещей, работающие в труднодоступных местах, например, под водой или в удаленных регионах.

Алмазные батареи — это не просто революция в хранении энергии, но и шаг к более устойчивому миру. Применение этой технологии поможет расширить возможности автономных устройств и частично решить проблему накопления ядерных отходов. В ближайшие годы можно ожидать коммерциализацию этой разработки, которая откроет новые горизонты в энергетике, медицине и космосе.

SpaceX Starship

13 октября 2024 года SpaceX провела пятый испытательный полет своей сверхтяжелой ракеты-носителя Starship, который стал настоящим прорывом в разработке системы. Впервые в истории программы удалось вернуть первую ступень не в океан, а прямо на стартовый стол, используя роботизированные манипуляторы Mechazilla. Этот успех был достигнут с первой попытки и стал ключевым моментом теста, который продлился чуть больше часа.

Полет начался днем с космодрома в Бока-Чика, штат Техас. Через 2 минуты 24 секунды после старта на высоте около 70 км произошло разделение ступеней. Первая ступень включила двигатели для возвращения, выполняя финальное торможение с высоты около километра. Из 13 двигателей в процессе маневра работали только три центральных, что обеспечило плавное снижение. Когда ступень оказалась над стартовым столом, манипуляторы Mechazilla успешно захватили и стабилизировали ее в вертикальном положении.

Вторая ступень ракеты также успешно выполнила свои задачи. Она вышла на орбитальную траекторию спустя 8 минут после старта, а затем вернулась в атмосферу. Новый уровень защиты от высоких температур — прочные теплозащитные плитки и абляционный материал — позволил минимизировать повреждения при входе в атмосферу. Вторая ступень завершила свой полет приводнением в Индийском океане, однако позже произошел взрыв, причины которого пока выясняются.

Основной целью теста было возвращение первой ступени на стартовый стол, что требовало пересмотра стратегии отделения ступеней и повторного запуска двигателей. SpaceX впервые использовала обновленную технику раннего запуска двигателей первой ступени и горячего разделения ступеней, что оказалось успешным.

Это испытание продемонстрировало значительный прогресс в технологии многоразового использования системы. Напомним, что первая попытка орбитального полета Starship закончилась взрывом, второй полет прошел удачнее, в третьем полете ракета вышла на орбиту, а в четвертом обе ступени смогли вернуться в океан.

Пятый полет стал важной вехой на пути к реализации миссий SpaceX по доставке грузов и людей на Луну и Марс. Успешное возвращение ступени на стартовый стол подтверждает надежность системы, которая приближает компанию к созданию полностью многоразовой ракеты.