Верной дорогой в сторону «Матрицы»: технологические тренды и научные открытия 2021 года

Индустрия 4.0, четвертая промышленная революция, цифровая экономика – все эти термины означают одно и то же: на наших глазах разворачивается технологический бум. В 2021 году важных событий в научно-техническом мире произошло столько, что в одном материале все не охватить. «Профиль» выделил несколько ключевых тенденций.

Страсти по микросхемам

Лейтмотивом новостей из мира ИТ-индустрии стал глобальный дефицит процессоров. Частично его спровоцировала пандемия – простои заводов из-за карантинных мер, разрыв традиционных . Но к этому все давно шло: мировая потребность в чипах растет, а число их производителей в последние годы сокращалось. Выпуск некоторых типов процессоров почти монополизирован тайваньской корпорацией TSMC, использующей литографические сканеры одного-единственного поставщика – ASML Holding.

Обе компании катастрофически не справляются с потоком заказов. Результатом стали сбои поставок всех видов гаджетов. Также серьезный урон понесли автоконцерны: многим из них пришлось буквально останавливать конвейеры. Все это дополнительно подстегивает и без того разгулявшуюся мировую инфляцию.

Более того, конкуренция за микросхемы вышла на геополитический уровень и стала новым сюжетом в торговой войне США и Китая. Американские ИТ-гиганты просят у правительства субсидии на развертывание национальной сети заводов, а члены Конгресса США пытаются воспрепятствовать продаже в Китай американского ПО для разработки полупроводников. Китайцы, в свою очередь, купили британского производителя чипов Newport Wafer Fab и сразу же аннулировали его контракты с клиентами из США.

Доходит до смешного: в декабре американская компания Qualcomm анонсировала 5-нанометровый процессор для ноутбуков, а спустя несколько часов китайская Huawei сообщила, что имеет собственную аналогичную разработку. Кстати, 5 нанометров (масштаб техпроцесса, являющегося критерием производительности процессора) – уже не предел: в этом году были анонсированы и 3 нм (Samsung), и 2 нм (IBM) изделия. Впрочем, чем дальше, тем больше в этих цифрах откровенного маркетинга. Эксперты считают, что будущее за специализированными чипами, заточенными на конкретные задачи (например, на работу нейросетей), и гонка нанометров уйдет на второй план.

Гаджеты нащупали дно

Теперь динамика рынка потребительской электроники напрямую зависит от того, как долго продлится дефицит чипов. Прогнозы звучат разные – от года до нескольких лет. Впрочем, даже при существующем раскладе продажи большинства девайсов пошли вверх относительно прошлогоднего уровня.

Так, по данным Strategy Analytics, мировые поставки смартфонов (самый объемный сегмент рынка) в 2020 году сократились на 8%, в 2021-м должны вырасти на 3%, в 2022-м – на 5%. Сохранились и прежние векторы их развития. Пример – разработка смартфонов с гибкими экранами: хотя в 2019 году рынок принял первые модели из этой категории настороженно, мало-помалу модельный ряд расширяется, сейчас такие гаджеты выпускают Samsung, Oppo, Vivo, Xiaomi, Huawei, Honor. Лидирует с долей более 70% Samsung.

Кстати, вскоре российский рынок может лишиться смартфонов корейской корпорации. В октябре Арбитражный суд Москвы запретил продажу в России 61 модели смартфонов Samsung из-за нарушения патентных прав швейцарской компании Sqwin SA. Впрочем, точка в этой истории не поставлена: Samsung оспорил решение, повторный суд ожидается в январе.

Метаморфозы соцсетей

Facebook теперь называется Meta: в октябре основатель соцсети Марк Цукерберг представил проект метавселенной, в которую собирается переселить 1 млрд пользователей в течение 5–10 лет. Понятие «метавселенная» известно со времен моды на киберпанк (1990-е годы): это виртуальное пространство, организованное по типу компьютерной игры, в которое пользователи попадают с помощью AR- и VR-устройств. Идея многократно отработана в кинематографе («Аватар», «Матрица», «Начало» и т. п.), но Цукерберг заверил, что готовит нечто принципиально новое: присутствие в «виртуале» друзей и объектов из реального мира, тактильные ощущения, управление сюжетом «силой мысли».

За проектом метавселенной легко угадывается расчет на сбыт пользователям виртуальных объектов. Ведь подобная торговля «воздухом» в Сети приносит баснословные деньги: в марте первый твит основателя Twitter был продан в качестве NFT-токена за $2,9 млн, в ноябре виртуальная яхта в онлайн-игре The Sandbox сменила владельца за $650 тыс.

Впрочем, далеко не факт, что Цукербергу удастся реализовать задуманное. Как показывает практика, новым соцсетям все труднее удержаться на волне хайпа и массовой популярности. Пример тому – Clubhouse, выстреливший в начале 2021 года сервис аудиоконференций по приглашениям. Зимой продвинутая публика ждала эти приглашения как манну небесную, а уже летом рост новых скачиваний приложения замедлился почти до нуля.

Затишье на биржах

С финансовой точки зрения 2021 год выдался для технологических компаний не слишком успешным. После взлета в 2020-м, когда ИТ-индустрия стала чуть ли не главным бенефициаром пандемии, на рынке ценных бумаг наступила коррекция. Многие стартапы оказались переоценены за счет наплыва спекулянтов, хрестоматийный пример – сервис видеоконференций Zoom, который за 2020 год подорожал в четыре раза, а в 2021-м подешевел вдвое.

Лидеры индустрии (Microsoft, Facebook/Meta, Alphabet, Adobe, NVIDIA и т. д.) продолжают расти в цене, но случаются и локальные провалы. Один из них произошел в конце сентября, когда за сутки ИТ-гиганты потеряли в сумме $210 млрд капитализации.

Еще один показательный тренд: многие технологические компании, вышедшие на биржу в этом году, сейчас торгуются ниже цены первичного размещения. Среди них онлайн-брокер Robinhood, приложение для изучения языков Duolingo, образовательный ресурс Coursera, платформа для выпуска платежных карт Marqeta, сервис онлайн-платежей Paytm, служба доставки еды Deliveroo, производитель альтернативной пищи Oatly и другие.

При этом IPO-активность растет: в 2020 году по состоянию на 11 декабря на американские биржи вышли 450 новых компаний, в 2021-м – 1028. Но лишь у 290 из этих 1028 фирм курс акций подрос. Судя по всему, расчет на инвестиционный хайп не оправдался. Однако, если сравнивать с показателями допандемийной эры (началом 2020 года), ИТ-акции все равно в хорошем плюсе.

«Электрички» набирают ход

Рыночные колебания нипочем наиболее успешной технологической компании этого года – производителю электрокаров Tesla. Прошло время, когда рост ее котировок воспринимался со скепсисом – мол, в финансовой отчетности сплошь убытки. С 2019 года Tesla вышла на стабильную прибыль, а в 2021-м била один рекорд за другим: в первом квартале прибыль составила $438 млн, во втором – $1,14 млрд, в третьем – $1,62 млрд. В октябре Tesla «пробила» отметку в триллион долларов капитализации, что сделало ее главу Илона Маска самым богатым человеком в мире.

Залог таких показателей – популярность электрокара Tesla Model 3, который даже в Германии, на родине автопрома, вышел на второе место по продажам (уступая только «народному» Volkswagen Golf). Также рост Tesla подхлестнула «зеленая» политика нового президента США: в ноябре Джо Байден подписал инфраструктурный пакт, в рамках которого планируется потратить $7,5 млрд на строительство сети зарядных станций по всей стране.

За счет подобных программ массовый переход на электромобили становится все более реальной перспективой. В мае Минэнерго США сравнило стоимость топлива для автомобилей на ДВС и для «электричек» в пересчете на 1 км пробега: последние оказались на 60% дешевле в эксплуатации. А в свежем исследовании Bloomberg NEF утверждается, что электромобили в среднем станут выгоднее «коптилок» (приобретение + обслуживание) к 2027 году.

Неудивительно, что маститые автоконцерны стремятся наверстать упущенное. Volvo решил полностью перейти на электрокары к 2030 году, Mercedes-Benz – к 2025-му. А Volkswagen уже использует в рекламных кампаниях в США новый «бренд» – Voltswagen. Но не поздно ли?

Топливо из воздуха

Электромобили – лишь одна из технологий грядущего энергоперехода. В этом году, после «ковидного» тайм-аута в 2020-м, он вновь занял центральное место в международной повестке. Для этого был повод: в ноябре в Глазго проходил климатический саммит ООН, перед которым несколько месяцев велась артподготовка из документов, показывающих важность борьбы с изменением климата.

Важнейшим из них стал 3949-страничный доклад ООН, на основании данных из 14 тыс. научных работ подтвердивший, что глобальное потепление вызвано антропогенным фактором. Доклад одобрен правительствами 195 стран – то есть теперь это официальный научный консенсус.

Саммит в Глазго не принес судьбоносных решений, но и без них в «зеленой» энергетике одна сенсация следует за другой. В 2021 году можно отметить ряд независимых друг от друга прорывов по переработке CO₂ – эта технология необходима для коммерциализации улавливания парниковых газов из атмосферы, которое  важным средством стабилизации климата. Весной китайские ученые впервые получили жидкое топливо (метанол) из воды, CO₂ и солнечной энергии. Осенью американские компании Twelve и LanzaTech использовали похожий метод, чтобы произвести первый в мире образец пластика (полипропилен) без использования ископаемых углеводородов. А в Германии ту же схему применили для изготовления синтетического авиационного керосина. Все это потенциальные «бомбы» под нефтехимическую отрасль.

Беспроводная зарядка из космоса

Но и этого мало, чтобы осуществить энергопереход. Недостающий кусок пазла – технология дешевой беспроводной передачи электроэнергии, поскольку места ее выработки с помощью солнца и ветра ограничены географическим фактором.

В 2021 году стало известно о нескольких разработках в этой области. Новозеландская компания Emrod спроектировала антенны, с помощью которых энергию удалось передать на расстояние 200 метров, в начале следующего года планируется осуществить трансфер на несколько километров. Еще дальше пошли китайские ученые. В их планах строительство солнечной электростанции на орбите, откуда энергия будет направляться на Землю плотным лазерным лучом. Пока энергия успешно передана с высоты 300 метров, а в Чунцине уже строят базу для приема космического луча.

США и здесь не собираются отставать от Китая: весной американские ВВС обнародовали проект запуска на орбиту собственного передатчика энергии в 2024 году.

Есть ли жизнь на Марсе?

Космическая индустрия в этом году была в основном представлена в медиа красочными запусками суборбитальных туристов. Но не менее важные события произошли в 55 млн км от Земли. Три аппарата, запущенных в 2020 году на Марс, благополучно его достигли: спутник ОАЭ «Аль-Амаль» остался на орбите, а марсоходы «Чжужун» (Китай) и Perseverance (США) совершили мягкую посадку. Работа последнего уже принесла ценные результаты: установленный на нем робот MOXIE добыл 5 граммов кислорода из марсианской атмосферы, доказав, что добыча ресурсов вне пределов Земли возможна.

Между тем в мае вышла статья группы ученых, которые на основе фотографий, сделанных другим марсоходом, Curiosity, предположили, что на Марсе все-таки есть жизнь. Приложенные снимки заставляют призадуматься: на одном и том же участке марсианской поверхности появляются и исчезают загадочные круглые образования. Ученые предположили, что это не что иное, как грибы. Статья вызвала большой резонанс, не обошлось и без критики других ученых, возразивших, что запечатленные объекты – лишь камни или минералы, переносимые песчаными бурями.

Но в ноябре выяснилось, что грибы все же могут процветать в условиях жесткой радиации. Согласно статье группы биологов на портале BioRxiv, в Чернобыле обнаружен грибок, растущий в космосе на 29% быстрее, чем на Земле. Находка ценна не только для уточнения условий существования внеземной жизни. Этот организм поглощает радиацию, что можно использовать при создании колонии на Луне или Марсе: достаточно «обернуть» ее плотным грибковым куполом, и колонисты будут защищены от космических лучей.

Алгоритмы среди нас

Университет Цинхуа (КНР) летом зачислил на факультет информатики студентку Хуа Чжибин. Все бы ничего, только она не человек, а искусственный интеллект. Программа будет обучаться под контролем профессуры и за год достигнет уровня развития 12-летнего ребенка.

Подобные новости о виртуальных сущностях, выступающих в «социальной» роли, уже не редкость. В Корее они стали частью поп-культуры: например, алгоритм Rozy от Sidus Studio X, выступающий в облике молодой девушки (путем искусственно генерируемых изображений), стал звездой соцсетей, принеся своим создателям 30 спонсорских контрактов.

Все это, однако, безобидные игрушки, не отражающие истинного роста могущества ИИ. Чтобы понять, где в этой сфере пролегает граница исследований, стоит последить за новостями от ведущих лабораторий – DeepMind (интеллектуальная кузница Google) и Facebook/Meta.

Так, DeepMind известна тем, что созданные ею алгоритмы давно обыграли человека во все возможные игры, включая го и покер. Недавно она разработала ИИ, отличающийся от предыдущих тем, что он с легкостью адаптируется к задачам из разных областей науки. Тем самым демонстрируя гибкость и адаптивность – зачатки «сильного» или универсального интеллекта (AGI), свойственного только человеку.

А Meta создает нейронную сеть XLS-R для распознавания речи и синхронного перевода на 128 языков. Она обучается на 2 млрд параметров – всего за год (по сравнению с предыдущей нейросетевой моделью) это число выросло в 10 раз. Предполагается, что XLS-R сделает возможным голосовое управление виртуальными объектами в будущей метавселенной.

На этом фоне возрастает обеспокоенность по поводу искусственного интеллекта. В январе специалисты Центра людей и машин Института развития человека Макса Планка опубликовали результаты моделирования, из которых следует, что человек не сможет контролировать «сильный» искусственный интеллект после его создания. В течение года предложения ограничить применение ИИ звучали от властей Евросоюза и России.

Настало время химер

Генная инженерия – еще одна область, в которой прогресс идет небывалыми темпами. Особые надежды возлагают на технологию редактирования генов по : она должна избавить человечество от тяжелых наследственных болезней. Впрочем, несмотря на удачные эксперименты, ее широкому внедрению препятствует вероятность чреватых мутациями ошибок во время разреза ДНК. Пока ученым не удается свести этот риск к минимуму.

В этом контексте любопытной выглядит идея компании Colossal по воскрешению мамонтов путем редактирования ДНК азиатского слона. На первый взгляд она может показаться безумной, однако во главе проекта встал именитый генетик Джордж Черч, а осенью Colossal получила на него венчурное финансирование. Если мамонт уродится, доверие к CRISPR-редактированию должно вырасти.

Пока же более близкой перспективой выглядит выведение животных с подсаженными клетками человека – химер. Весной такую химеру создали в Институте Солка (США), пересадив человеческие клетки в эмбрионы макак. ГМО-животные (в первую очередь свиньи) могут быть использованы в качестве доноров органов, что решит проблему их острейшего дефицита в современной трансплантологии. В октябре в нью-йоркском госпитале NYU Langone Health почка генно-отредактированной свиньи была пересажена человеку. Американская компания United Therapeutics заявила о готовности начать массовое производство таких органов уже в следующем году.