Век высоких технологий: прорывные разработки XXI века

Барановская В.А., ведущий библиотекарь отдела патентных документов РНТБ

  

На протяжении последних двух десятилетий наблюдается взрывной рост технологий, которые коренным образом меняют нашу жизнь во все более связанном цифровом мире. Скорость этих изменений растет в геометрической прогрессии. Появление новых передовых технологий лежит в основе явления, которое называют четвертой промышленной революцией. Все новые достижения имеют одну общую особенность – они эффективно используют цифровые и информационные технологии.

К числу передовых технологий относятся:

физические технологии – автономное вождение, 3D-печать, передовая робототехника, новые материалы;

цифровые технологии – Интернет вещей (IoT), блокчейн, искусственный интеллект (ИИ), большие данные и облачные вычисления;

биологические технологии – генная инженерия, улучшение человека и компьютерно-мозговой интерфейс.

Все эти технологии связаны между собой и используют преимущества друг друга. Так, перспективные роботы не могут существовать без искусственного интеллекта, который в свою очередь во многом зависит от вычислительной мощности [9]. В нашу повседневную жизнь входят технологии, которые когда-то казались принадлежащими отдаленному будущему: на рынке ежегодно появляются беспилотные автомобили, клавиатуры, работающие на принципе голографической проекции, дисплеи виртуальной реальности и иные технологические решения.

 

Физические технологии

Автономные транспортные средства (АТС)

Автомобилестроители думали о беспилотных автомобилях по меньшей мере со времен «Футурамы» – так назывался концепт, представленный General Motors (GM) на Всемирной выставке 1939 года. Уже тогда GM была не единственной компанией, мечтавшей о самоуправляемых машинах. Однако приближаться к действительности эта давняя мечта начала только с середины 2000-х гг. благодаря достижениям в области робототехники и искусственного интеллекта.

Сторонники технологии беспилотных автомобилей видят в ней решение нескольких давних городских проблем: уменьшение пробок, сокращение загрязнения воздуха, повышение безопасности на дорогах. Повышение точности движения машин и сокращение числа человеческих ошибок снизит число жертв ДТП. Подключенные умные автомобили смогут передвигаться ближе друг к другу, то есть объединяться в так называемые автоколонны. В сочетании с автоматизацией магистралей это должно повысить пропускную способность дорог и обеспечить прочие выгоды (уменьшение расхода топлива, повышение энергоэффективности), что также положительно отразится на состоянии окружающей среды. Людям больше не придется часами находиться за рулем.

Правда, далеко не все разделяют такой положительный настрой. Независимо от уровня развития технологии, широкая общественность пока не готова к масштабному появлению АТС. Подвергаются критике доводы о пользе беспилотных транспортных средств в решении проблем пробок и загрязнения воздуха, ведь в результате может просто увеличиться число машин на дорогах, а значит, станет больше заторов. Наконец, с появлением самоуправляемых машин на них может пересесть больше людей, которые в ином случае выбрали бы менее вредные для окружающей среды поезда. Не меньшие опасения связаны с приватностью и кибербезопасностью. Кроме того, не во всех странах и регионах инфраструктура одинаково готова к запуску АТС. Поэтому до тех пор, пока автомобильные и технологические компании не решат технические, этические, правовые вопросы и проблемы безопасности, широкое распространение автономного вождения будет оставаться лишь мечтой [4].

Сегодня, наряду с беспилотными автомобилями, нашли практическое применение и другие АТС, включая грузовики, дроны, воздушные и морские суда.

Разработкой устойчивых решений в области продовольствия, водоснабжения и экологии более чем в 120 странах занимается компания Kubota (Япония) – лидер среди производителей сельскохозяйственной, малой строительной техники и двигателей в мире. Компания стремится производить уникальную продукцию, в которой соединяются визуальная привлекательность и высокий технический уровень. Воплощением конструкторской философии Kubota стал выпущенный в 2020 г. концепт «Трактор мечты», нетрадиционный дизайн которого напоминает декорацию из научно-фантастического фильма. Трактор работает полностью автономно, без участия водителя, благодаря технологиям искусственного интеллекта и электрификации. По мнению Kubota, будущее умного фермерства – в «зеленых», полностью автоматизированных электрических тракторах на дистанционном управлении.

EHang – частная китайская авиастроительная компания, специализирующаяся на разработке и производстве беспилотных летательных аппаратов для пассажирских и грузовых перевозок, а также для тушения пожаров и видеонаблюдения. Поскольку серьезные заторы и загрязнение окружающей среды стали головной болью традиционной системы наземного движения, EHang создан для воплощения 3D-системы воздушного движения в реальность. Задача компании – сделать безопасные, автономные и экологичные воздушные решения доступными для всех.

Компания Baidu (Китай), стремясь внести вклад в решение проблемы борьбы с пандемией коронавируса, создала малоскоростные беспилотные автомобили Apollo, предназначенные для дезинфекции, и предоставляет их компаниям, находящимся на переднем крае борьбы с коронавирусом.

Вместе с тем, несмотря на весьма динамичное развитие индустрии АТС, до полной автоматизации процесса вождения (уровень развития технологии, который позволит транспортному средству функционировать в беспилотном режиме в абсолютно любых ситуациях), пройдет еще не один год. Для новой технологии нужны организационные изменения. Часто они принимаются нелегко [2].

Робототехника

Что такое робот? Насмотревшись голливудских фильмов, большинство людей, услышав слово «робот», представляют человекоподобных роботов. Однако они составляют лишь небольшую часть индустрии робототехники. Британская энциклопедия определяет робота как любую машину с автоматическим управлением, которая заменяет человеческие усилия. В свою очередь, большинство практиков и ученых считают роботом любую «машину, способную воспринимать окружающую среду и реагировать на нее на основе независимого принятия решений» [2].

До недавнего времени использование роботов было ограничено в отдельных областях, например, в автомобилестроении. Сегодня применение роботов позволяет решать разные задачи практически во всех отраслях: от ухода за больными до точного земледелия.

Пытаясь расширить функциональные возможности роботов, исследователи стали работать над повышением автономности и улучшением взаимодействия между человеком и роботом. Прогресс в области датчиков делает роботов способными лучше воспринимать окружающую среду и реагировать на нее, выполняя более широкий спектр задач, включая домашнюю работу. Если раньше роботы программировались через автономные устройства, то теперь они могут получать информацию в удаленном режиме при помощи облачных технологий [9].

Новым направлением робототехники является изготовление и применение обслуживающих роботов в непроизводственных сферах. К этой категории относятся роботы, предназначенные для профессионального применения в сельском хозяйстве, добыче полезных ископаемых, на транспорте (включая широкий спектр беспилотных воздушных и наземных транспортных средств, аппаратов для космических и морских исследований), в здравоохранении, образовании и других областях.

Сегодня ключевым технологическим направлением, способствующим развитию роботостроения, является создание новых материалов и инноваций в различных областях за пределами робототехники, к которым относятся искусственный интеллект, мехатроника, навигация, сенсорика, распознавание объектов и обработка информации. В настоящее время ученые работают над компьютерными программами, имитирующими работу человеческого мозга, и доводят до совершенства умение роботов говорить и принимать решения.

Что будет происходить с изобретениями или творческими произведениями, авторами которых будут роботы?

В будущем роботы, предназначенные для выполнения определенных задач, вероятно, будут вырабатывать новые решения проблем, создавая при этом физические или нематериальные продукты или результаты, которые по крайней мере теоретически могут рассматриваться как объекты интеллектуальной собственности. Этот аспект инноваций в робототехнике поднимает интересные вопросы. Могут ли объекты, самостоятельно создаваемые роботом, подлежать авторско-правовой или патентной охране? Кому будут принадлежать такие права? Производителю, пользователю робота или самому роботу? В некоторых странах, таких как Япония и Корея, уже рассматривается вопрос правосубъектности машин [3].

3D-печать, известная в промышленности как аддитивное производство, – это ряд производственных технологий, позволяющих создавать трехмерные объекты путем последовательного наложения слоев материала с помощью цифровых технологий.

Освоение этой инновации проходило как в промышленном производстве, так и в сфере личного использования. Персональная 3D-печать, целью которой являлось появление 3D-принтера в каждом доме, не получила такого развития, как ожидалось. Тем не менее имел место рост этой технологии в других областях. Наряду с роботизацией и большими данными 3D-печать вошла в число перспективных технологий в обрабатывающей промышленности. Значительные инвестиции, особенно со стороны транспортных компаний, привлекла технология 3D-печати металлоизделий. Кроме того, проводились широкомасштабные эксперименты, связанные с применением технологии в сфере здравоохранения, включая биопечать.

Области применения 3D-печати в медицине в настоящее время ограничены протезированием, анатомическими моделями и изготовлением хирургических инструментов на заказ. Однако к 2030 году эта технология может быть использована для печати отпускаемых по рецепту лекарств или 3D-печати новых тканей или органов на основе 3D-модели собственных органов пациента.

Проект «Живое сердце» французской компании Dassault Systèmes объединяет усилия ведущих исследователей по всему миру для создания цифрового двойника полноценного, пульсирующего сердца человека. Модель уже используется в разных странах для воспроизведения общеизвестных сердечных заболеваний, нарушений кровообращения и побочных лекарственных реакций. Модели сердца могут использоваться для обучения и практики, проектирования медицинских изделий, исследований и научно-технического обоснования. Совмещение 3D-моделей с реальными клиническими данными закладывает прочную основу для создания новых образцов изделий и оптимизации сложных хирургических операций.

Несколько лет назад возникла паника по поводу того, что широкое распространение 3D-печати породит волну крупномасштабных нарушений прав авторов. Хотя подобные опасения пока и не оправдались, имели место различные конфликтные ситуации, связанные с авторским правом и 3D-печатью. Так, например, американская кабельно-телевизионная сеть HBO заблокировала продажи подставки для айфона в виде железного трона из телесериала «Игра престолов», изготовленного по чертежам дизайнера Фернандо Сосы с использованием 3D-печати. Наследники франко-американского художника Марселя Дюшана выступили против производства изготовленного по технологии 3D-печати комплекта шахматных фигур на основе произведений этого художника [2].

Помимо вопросов, связанных с интеллектуальной собственностью, в контексте развития 3D-печати также возникает ряд других проблем технического, юридического, этического и нормативного характера. Прежде всего, стоимость 3D-принтеров все еще высока. Кроме того, подходящие для них исходные материалы стоят намного дороже сырья для традиционных производственных процессов [3].

Несмотря на трудности, компании, специализирующиеся на информационных технологиях и дизайне, постоянно занимаются совершенствованием способов применения 3D-печати. А исследователи уже работают над технологией 4D, которая создаст новое поколение продуктов, способных реагировать на изменения окружающей среды. Эта технология может использоваться в производстве одежды и обуви, а также медицинских продуктов, способных адаптироваться к организму человека [9].

Новые материалы

В настоящее время появляются новые материалы, обладающие свойствами, которые было невозможно вообразить еще несколько лет назад. Они становятся более легкими, прочными, пригодными для вторичной переработки и т.д. Существует множество новых применений для самовосстанавливающихся или самоочищающихся умных материалов, материалов с памятью возврата к исходной форме, керамики и кристаллов, которые превращают давление в энергию.

Как и в случае большей части инноваций с революционным потенциалом, последствия использования новых материалов предугадать невозможно [9]. К примеру, первыми потребительскими продуктами нанотехнологий были пассивные наноразмерные добавки для улучшения свойств материалов, применяемых, например, при производстве теннисных ракеток, солнцезащитных очков и крема от загара. К настоящему времени нанотехнологии уже оказали воздействие на очень многие области техники. По мнению некоторых наблюдателей, наноиндустрия не уступает таким инновациям, как электричество, компьютеры и Интернет. Перспективы применения просматриваются в широком спектре отраслей: от усовершенствованных транспортных средств с аккумуляторным питанием до более прицельной лекарственной терапии и производства дорожных материалов, армированных нанотрубками. Кроме того, нанотехнологии могут повысить общественное благосостояние, решая глобальные проблемы. Например, наблюдается значительный прогресс в разработке на основе нанотехнологий решений по очистке, опреснению и повторному использованию воды. Исследователям в области нанотехнологий удалось улучшить качество и биологическую безопасность пищевых продуктов, получить легкие и прочные нанокомпозиционные материалы для производства транспортных средств с экономичным расходом топлива, создать способы отделения двуокиси углерода от других газов и существенно повысить эффективность пластиковых солнечных батарей.

К наиболее перспективным наноматериалам относится графен. Этот новый углеродный наноматериал был описан теоретически еще в 1947 г., но физически был выделен лишь в 2004 г. русскими физиками, профессорами Манчестерского университета (Великобритания) Андреем Геймом и Константином Новоселовым. В 2010 г. за работу по получению графена они были удостоены Нобелевской премии [3]. Прочность графена в двести раз превышает прочность стали, а толщина – в миллион раз меньше человеческого волоса, он является эффективным проводником тепла и энергии. Когда графен станет конкурентоспособным по цене (в расчете на грамм является одним из самых дорогостоящих материалов на Земле), он сможет обеспечить значительный прорыв в сфере производства [8]. Благодаря применению графена можно будет уменьшить углеродный след в строительном секторе (на производство цемента, например, в настоящее время приходится около 6% глобальных выбросов углекислого газа). Он также сможет открыть путь для более экологичных подходов к проектированию зданий и инфраструктуры [2].

В 2009 г. на фоне беспокойства, вызванного экстенсивным использованием мировых природных ресурсов и количеством отходов, производимых промышленно развитыми странами, была основана эко-компания ECOALF (Испания). Уже более десяти лет под девизом «Потому что у нас нет планеты Б» ECOALF остается верна своей миссии, создавая модную одежду нового поколения из переработанных материалов, не уступающих по качеству, дизайну и техническим характеристикам лучшим образцам, произведенным из традиционных материалов. Среди клиентов эко-бренда есть и знаменитости: королева София, актриса Гвинет Пэлтроу, дизайнер Марк Джейкобс, рэпер will.i.am.

В своей работе компания следует принципам устойчивого развития планеты. И к настоящему моменту ECOALF удалось доказать, что для обеспечения потребностей нынешнего и будущих поколений не требуется дальнейшей эксплуатации природных ресурсов. Это первый испанский бренд одежды, получивший сертификат B Corp, которым отмечаются не столько лучшие на планете компании, сколько компании, лучшие для планеты.

Благодаря постоянным инвестициям в сложные инновационные процессы и НИОКР, компания создала более 300 видов качественных и высокотехнологичных тканей из таких материалов, как использованные пластиковые бутылки, обрезки рыболовных сетей и нейлонового полотна, отработанные шины, кофейная гуща и бывшие в употреблении шерсть и хлопок. Новые материалы послужили основой для создания одежды, обуви, а также аксессуаров и товаров для путешествий.

Технологии компании помогли за счет переработки не только сократить потребление природных ресурсов, но и дать новую жизнь отработанным материалам, вновь превратив их в сырье. Только для одной коллекции зимней одежды 2019 г. было переработано более 200 млн. пластиковых бутылок и сэкономлено более 38 млн. литров воды. Кроме того, 10% средств от продаж коллекции «Потому что у нас нет планеты Б» направляется на поддержку проекта по очистке мирового океана от отходов и их переработке Upcycling the Oceans. Его цель – сбор губительного для мирового океана мусора и превращение его в высококачественные нити для производства тканей, а затем одежды и аксессуаров. Благодаря проекту Upcycling the Oceans, в котором участвовали 3000 рыбаков по всему миру, со дна моря уже подняли 500 тонн мусора и 200 тонн пластиковых бутылок [2].

«Там, где люди видят мусор, мы видим первоклассные материалы», – говорит основатель и президент ECOALF Хавьер Гойенеш, который появился на саммите в Мадриде, полностью одетый в одежду своего бренда: элегантная куртка модели Livorno из переработанных пластиковых бутылок, футболка из переработанного хлопка, кроссовки на подошве из водорослей [6].

 

Цифровые технологии

Искусственный интеллект (ИИ) быстро входит в повседневную жизнь. Если еще несколько десятилетий назад только человек мог играть в шахматы или читать рукописные тексты, то сегодня с этими задачами легко справляются машины с ИИ. Современные исследователи работают над претворением в жизнь все более амбициозных планов по применению ИИ, что произведет настоящую революцию в том, как мы будем работать, общаться, учиться и отдыхать.

Понятие «искусственный интеллект» впервые появилось в 1950-е гг. в контексте одноименного научно-исследовательского проекта, осуществленного в Дартмутском колледже летом 1956 г. На нем встретились люди, интересующиеся вопросами моделирования человеческого разума, которые утвердили появление новой области науки и дали ей название – Artificial Intelligence – «Искусственный интеллект». С тех пор изобретатели и ученые опубликовали свыше 1,6 млн. научных работ по тематике ИИ и подали патентные заявки почти на 340 тыс. изобретений в этой области (данные Всемирной организации интеллектуальной собственности (ВОИС) за 2016 г.) [2].

Однако история развития ИИ прошла извилистый путь. Периоды оптимизма, успеха и подъема сменялись периодами разочарования и снижения активности. Наблюдаемые в последнее время быстрый рост вычислительных мощностей и усовершенствование коммуникационных технологий обеспечивают обработку больших объемов данных и обмен ими, что открывает множество новых областей технического применения ИИ.

Среди методов создания систем ИИ доминирует машинное обучение. По данным ВОИС, этот метод фигурирует в 40% проанализированных патентов в области ИИ. Текущая революция в сфере ИИ связана с использованием таких методов машинного самообучения, как глубокое обучение и применение нейронных сетей. Например, оба этих метода широко используются в системах машинного перевода.

Искусственный интеллект используется в самых разных отраслях, оказывая воздействие почти на все аспекты творческой деятельности. Системы ИИ становятся все более очевидным фактором важных прорывов в технологии и бизнесе – от беспилотных автомобилей до средств медицинской диагностики и применения новейших методов производства в промышленности.

Компьютерное зрение, которое включает в себя технологию распознавания изображений и имеет важнейшее значение для функционирования автопилотируемых автомобилей, является самой распространенной областью применения ИИ, упоминаемой в 49% всех патентов на технологии ИИ. Увеличилось число патентных заявок на использование ИИ в робототехнике (среднегодовой прирост – 55%) [5].

ИИ и медицина. Инновации в этой сфере касаются каждого человека. Лекарственные препараты являются важнейшей составляющей различных видов терапии, но их разработка требует значительных временных и финансовых затрат. Для того чтобы повысить эффективность этого процесса, сегодня обращаются к ИИ и большим данным. Это позволяет быстрее найти оптимальные молекулы веществ и может быть полезно для исследований лекарственных средств. Инновации в здравоохранении – это еще и создание медицинского оборудования, позволяющего проводить диагностику, контроль и лечение заболеваний. Технологии, основанные на ИИ, помогают анализировать колоссальные объемы информации, получаемой с помощью цифровых медицинских технологий. Устройства с сетевой поддержкой отслеживают основные показатели жизнедеятельности и другие медицинские параметры, что позволяет оказывать удаленные медицинские услуги. Эти технологии позволят медицинским работникам принимать более обоснованные, фактологические решения и заблаговременно прогнозировать проблемы [2].

ИИ и парфюмерное производство. Создание нового аромата требует усилий мастеров-парфюмеров с многолетним опытом работы. Группа исследователей американской компании IBM и парфюмеры фирмы Symrise (Германия), всемирно известного производителя ароматических веществ и духов, объединили свои усилия, чтобы выяснить, каким образом ИИ может помочь в решении данной задачи. В результате объединения творческой и научной мысли была создана система Philyra – алгоритм, который подбирает новые комбинации ароматов для создания парфюма. Philyra исследует существующие сочетания ароматов и может обнаруживать пробелы на мировом рынке духов, позволяя тем самым создавать абсолютно новые парфюмерные формулы. Алгоритм использовали для создания ароматов для одной из ведущих мировых косметических компаний O Boticário (Бразилия) [2]. В 2019 г. бразильский бренд официально выпустил ароматы Egeo On You и Egeo On Me, созданные с помощью искусственного интеллекта Philyra [7].

По данным ВОИС, темпы получения патентов в области ИИ нарастают, а это значит, что мы можем ожидать появления массы новых продуктов, приложений и технологических способов, основанных на технологии ИИ, которые изменят нашу жизнь, а также будут определять дальнейшую форму взаимодействия человека с созданными им машинами. Однако определенное беспокойство вызывает природа ИИ и те проблемы, которые могут возникнуть для человечества. За последнее время системы ИИ достигли такого уровня развития, который позволяет им выполнять задачи, ранее решавшиеся людьми или ассоциировавшиеся только с возможностями человека.

Примером произведений, созданных ИИ, является проект «Рембрандт нового поколения», в рамках которого ИИ генерирует абсолютно новые полотна, воспроизводя темы и стиль знаменитого мастера. Другим примером может служить литературное произведение «День, когда компьютер напишет роман», написанное программой с ИИ.

В 2019 г. коллектив участников проекта «Искусственный изобретатель» подал несколько патентных заявок, указав в качестве автора изобретений программу DABUS, основанную на ИИ. Речь идет о пластмассовом контейнере для хранения пищи, изготовленном на основе рекурсивной геометрии, а также о светосигнальной лампе, работающей на принципе «нейронного света» и предназначенной для оповещения об экстренных ситуациях. Этот факт имеет важное значение, поскольку до этого времени авторами изобретений признавались исключительно люди. Это было сделано для того, чтобы бросить вызов действующим нормам, которые регламентируют изобретательскую деятельность.

Патенты на изобретения, созданные при помощи ИИ, выдавались по меньшей мере начиная с 80-х годов прошлого столетия, но никто никогда не раскрывал роли ИИ в соответствующих патентных заявках. Податели самых первых заявок указывали самих себя в качестве изобретателей. Законодательство в сфере интеллектуальной собственности создавалось без учета того факта, что в будущем изобретательской деятельностью смогут заниматься машины [2].

Интернет вещей (IoT) у многих ассоциируется с «умным» домом. Благодаря технологиям и устройствам, разработанным компаниями Google, «Яндекс», Amazon, Apple и другими, пользователи могут совершать онлайн-покупки, включать свет и музыку, отдавая голосовые команды виртуальным помощникам. Человеку больше не надо опасаться, что он забыл выключить утюг или кран – достаточно нажать кнопку в смартфоне, и «умный» дом все исправит. А можно и не нажимать, ведь дом настолько умный, что сам приведет все в порядок, а владельцу отправит уведомление по итогу. В случае необходимости система наблюдения с помощью компьютерного зрения распознает всех, кто проходил мимо квартиры, и поможет выявить злоумышленника. К примерам «Интернета вещей» относятся: легендарный холодильник, который заказывает доставку молока, когда оно заканчивается; системы отопления, которые включаются сами по сигналу от мобильного телефона о том, что хозяин скоро будет дома; авиационные запчасти, посылающие инженерам оповещения о необходимости ремонта.

Как же устроен Интернет вещей? IoT объединяет устройства в компьютерную сеть и позволяет им собирать, анализировать, обрабатывать и передавать данные другим объектам через программное обеспечение, приложения или технические устройства. IoT-системы работают в режиме реального времени и обычно состоят из сети умных устройств и облачной платформы, к которой они подключены с помощью WiFi, Bluetooth или других видов связи. Сначала устройства собирают данные, например, о температуре в квартире или частоте сердцебиения пользователя, затем эти данные отправляются в облако. Там программное обеспечение обрабатывает их, причем Интернет вещей неразрывно связан с большими данными (Big Data).

По данным сервиса Fortune Business Insights, объем мирового рынка IoT в 2018 году составлял $160 млрд., а к 2026 году его объем превысит $1,1 трлн. Стремительный рост связан с повсеместным внедрением искусственного интеллекта и систем с машинным обучением. Росту рынка также способствует увеличение числа пользователей «умных» устройств, а также растущий спрос на энергосбережение.

По данным исследования IoT Analytics, в 2020 году самый высокий уровень проникновения технологии IoT наблюдался в транспорте, энергетике, ритейле, управлении жизнью города, здравоохранении и промышленности.

В электроэнергетике Интернет вещей улучшает контролируемость подстанций и линий электропередачи за счет дистанционного мониторинга. В здравоохранении позволяет перейти на новый уровень диагностики заболеваний – «умные» устройства контролируют показатели здоровья пациента в фоновом режиме. В сельском хозяйстве «умные» фермы и теплицы сами дозируют удобрения и воду, а «умные» трекеры для животных вовремя уведомляют фермеров не только о местонахождении животных, но и о состоянии их здоровья. В транспорте типичные решения с применением IoT включают умное управление автопарком, от местоположения автомобилей до контроля давления в шинах. В городской среде IoT-решения помогают автоматизировать освещение, при этом сокращая расходы на электричество до 30–50%. В логистике IoT сокращает затраты на грузоперевозки и минимизирует влияние человеческого фактора. Системы IoT также могут мониторить заполняемость мусорных баков и оптимизировать расходы на вывоз мусора, исходя их этих данных. Интернет вещей активно внедряют и другие отрасли.

Основная проблема, с которой связано развитие IoT, – безопасность. Киберпреступники постоянно пытаются взламывать устройства удаленного наблюдения за пациентами, базы данных с информацией о здоровье людей, интеллектуальные системы управления автомобилем, совершают фишинговые атаки, подгружают вирусы на взломанные устройства и даже совершают целые диверсии на производствах. Поэтому участникам IoT-рынка надо учиться защищать свои системы.

Нам уже довольно сложно представить мир без Интернета. Тем не менее все еще существуют обстоятельства, при которых доступа в сеть может не быть вообще, а сохранить связь и общение по-прежнему важно. Например, во время перелетов или чрезвычайных ситуаций. Существуют сервисы, в которых можно общаться, обмениваться данными и совместно работать даже без подключения к Интернету. Они работают преимущественно через Bluetooth, Wi-Fi Direct или GPS (если дело касается карт) [8].

Хотя искусственный интеллект на сегодняшний день является самой производительной новой технологией с точки зрения числа патентных заявок и выданных патентов, Интернет вещей, по оценкам, является самой крупной технологией по объему рынка. По этому показателю далее следуют технологии больших данных, ИИ, 3D-печать и пятое поколение мобильных услуг (5G) [2].

Блокчейн

Цифровая революция создает кардинально новые подходы, коренным образом изменяющие способ взаимодействия и сотрудничества между отдельными людьми и учреждениями [9]. Одной из наиболее животрепещущих тем последнего времени является блокчейн и связанные с ним технологии распределенного реестра.

Блокчейн можно определить как распределенную базу данных, которая одновременно хранится на множестве компьютеров, соединенных друг с другом в Интернете, и защищена от несанкционированного доступа. Ключевыми особенностями указанной технологии являются: децентрализация, распределенные реестры, механизмы консенсуса, неизменность записей и шифрование. Инновационный характер блокчейна и связанных с ним технологий распределенного реестра состоит в том, что они обеспечивают целостность реестра посредством коллективного контроля и устраняют потребность в центральном регулирующем органе. Другими словами, транзакции проверяются и подтверждаются множеством компьютеров, на которых хранится блокчейн. Поэтому технология считается «практически невзламываемой», ведь чтобы изменить любую информацию в ней, кибератака должна быть направлена (почти) на все копии реестра одновременно [2].

Технология блокчейна получила известность благодаря тому, что на ее основе были созданы такие криптовалюты, как биткоин. Развитие технологий даст возможность применять их в самых разных отраслях, а новые примеры использования появляются почти каждый день. Если в настоящее время технология блокчейна регистрирует финансовые сделки с цифровыми валютами, то в будущем она будет выполнять функции регистратора различных документов – свидетельств о рождении, права собственности, дипломов об образовании и др. [9].

Поскольку технология распределенного реестра позволяет создавать надежную и неизменяемую цепочку информации с временными метками, она уже находит применение в области охраны и защиты прав брендов, маркетинга и привлечения клиентов; для отслеживания товаров в цепочке поставок, что представляет интерес для многих секторов,  включая фармацевтику, автомобилестроение, продажу предметов роскоши и потребительских товаров, так как в этих областях важна отслеживаемость товаров, а производство подделок и «серой» продукции является большой проблемой [2].

Успешное использование этой инновации будет способствовать ее интеграции в различные области государственной системы: электронное правительство, электронное голосование, регистрацию движимых и недвижимых активов и данных, таких как интеллектуальная собственность, социальное обеспечение и пр. Это, в свою очередь, приведет к повышению эффективности государственного управления, сделает взаимодействие граждан с государственными органами более простым, эффективным и, как следствие, комфортным.

Биологические технологии

Генная инженерия

Инновации в биологической сфере, в частности, в генетике, захватывают дух. В последние годы был достигнут значительный прогресс в снижении стоимости и упрощении генетического секвенирования, а также в активации или исправлении генов.

В 2020 г. Нобелевская премия по химии была присуждена профессорам Эмманюэль Шарпантье (Германия) и Дженнифер Э. Даудне (США) «за метод редактирования генома». Открытые ими «генетические ножницы» CRISPR-Cas9 – одно из важнейших научных достижений этого столетия. Это открытие способно кардинально изменить сельское хозяйство и медицину и даже помочь в лечении наследственных болезней и некоторых видов рака.

CRISPR-Cas9 – эффективный инструмент, который сделал редактирование генов более быстрым, точным, дешевым и простым. От генной инженерии, практиковавшейся в 80-е гг. XX века, биоинженерия отличается повышенной точностью, эффективностью и простотой в применении, хотя непосвященным детали технологии редактирования генома могут показаться сложными. Ученые говорят о том, что, благодаря относительной простоте инструмента CRISPR-Cas9, он стал доступен исследователям во всем мире в самых разных областях. В некоторых из этих исследований используются мощные инструменты на основе искусственного интеллекта, включая машинное обучение и глубокое обучение, с тем чтобы добиться большей предсказуемости и уменьшить вероятность побочных эффектов [2]. Многие неразрешимые медицинские проблемы, включая сердечные и онкологические заболевания, имеют генетический компонент. Уже сейчас сверхмощная компьютерная система IBM Watson может всего за несколько минут рекомендовать индивидуальную программу лечения раковых заболеваний путем сравнения историй болезни и лечения, сканирования и анализа генетических данных в рамках полного спектра современных медицинских знаний.

Возможности биоинженерии практически не ограничены: от создания новых сортов растений, устойчивых к болезням и способных выдерживать экстремальные условия, до коров, производящих молоко с содержанием элемента свертываемости крови, отсутствующего у людей, больных гемофилией. Вскоре следует ожидать появления спроектированных младенцев, обладающих конкретными качествами или устойчивостью к определенным заболеваниям [9]. Неудивительно, что в настоящее время ведутся активные дискуссии о возможностях и проблемах, связанных с такими перспективами. Как отмечают сами исследователи, последние достижения биоинженерии порождают сложные этические, патентные и политические вопросы, изучение которых только начинается. Технология CRISPR-Cas9 уже получила порцию критики из-за затяжных патентных тяжб и этических споров о «детях на заказ».

Оба нобелевских лауреата еще на раннем этапе осознали значение своего открытия и ответственность за этичное использование генных технологий. При содействии профессора Дженнифер Энн Даудны был создан Институт инновационной геномики в Беркли (Калифорния, США). Задачи института заключаются в повышении осведомленности широкой общественности и установлении ориентиров для этичного использования генных технологий. В начале 2020 г. Дженнифер Э. Даудна заявляла: «Мы должны думать о более широких последствиях этой грандиозной технологии и о том, как использовать ее возможности ответственным образом» [2].

Достижения в области неврологии и нейронной инженерии позволяют создавать технологии, основными целями которых являются восстановление и расширение функций человека посредством прямого взаимодействия между нервной системой и искусственными устройствами.

Примером системы, созданной для обмена информацией между мозгом и электронным устройством, является интерфейс «мозг–компьютер» (ИМК). Система может поддерживать разные функциональные потребности, но особое внимание уделяется тем технологиям, которые используются для поддержки когнитивных функций. Интерфейс позволяет компьютеру или другому цифровому устройству напрямую взаимодействовать с мозгом. Например, посредством считывания информации из мозга человек с параличом может управлять компьютерной мышью или клавиатурой.

Поскольку технология является относительно новой областью (74% патентов, связанных с ИМК, были поданы после 2013 г.), информация и исследования, связанные с ней, довольно ограничены и, по большей части, все еще находятся в зачаточной стадии. Разработка этой технологии сложна и имеет множество ограничивающих факторов, связанных, в том числе, с отсутствием полного понимания того, как работает мозг. По мере развития этих исследований приходится сталкиваться с этическими проблемами, связанными с таким расширением человеческих возможностей.

Тем не менее ожидается, что дальнейшие исследования, направленные на более глубокое понимание принципов работы мозга, смогут увеличить количество каналов связи с мозгом, помогут получить доступ к новым видам нейронной информации. Это, в свою очередь, поможет лечить широкий спектр неврологических расстройств, восстанавливать сенсорные и двигательные функции и, в конечном итоге, расширять возможности взаимодействия людей друг с другом, с миром и с самими собой [1].

С каждым днем повышается вероятность технологических прорывов, способных породить совершенно новые сферы деятельности. Разные технологии сливаются и обогащают друг друга. Двести лет назад успех той или иной инновации был делом случая. Сегодня же инновационная деятельность – это систематичная и оправдывающая себя работа. Это стало возможно благодаря глобальной международной системе интеллектуальной собственности, которая создает экономические стимулы для инвестирования, поощряя инновационную и творческую деятельность на благо всех. Как ожидается, технологии следующего поколения будут способствовать дальнейшему снижению уровня бедности и улучшению жизни миллиардов людей. С точки зрения такой трансформации инновации важны как никогда [2].

Список использованных источников

1. Assistive Technology: WIPO Technology Trends 2021 [Электронный ресурс] / WIPO. Всемир. орг. интеллектуал. собственности. – Режим доступа: https://www.wipo.int/edocs/pubdocs/en/wipo_pub_1055_2021.pdf. – Дата доступа: 23.02.2022.
2. Всемирная организация интеллектуальной собственности [Электронный ресурс] / WIPO. Всемир. орг. интеллектуал. собственности. – Режим доступа: https://www.wipo.int/portal/ru/index.html. – Дата доступа: 23.02.2022.
3. Доклад о положении в области интеллектуальной собственности в мире за 2019 год: география инноваций: локальные центры, глобальные сети / WIPO. Всемир. орг. интеллектуал. собственности. – Женева : ВОИС, 2019. – 151 с.
4. Доклад о положении в области интеллектуальной собственности в мире за 2015 г.: революционные инновации и экономический рост / WIPO. Всемир. орг. интеллектуал. собственности. – Женева : ВОИС, 2015. – 143 с.
5. Искусственный интеллект : докл. ВОИС 2019 г. из серии «Тенденции развития технологий». Краткое изложение [Электронный ресурс] / WIPO. Всемир. орг. интеллектуал. собственности. – Режим доступа: https://www.wipo.int/edocs/pubdocs/ru/wipo_pub_1055_exec_summary.pdf. – Дата доступа: 23.02.2022.
6. Популярная эко-компания Ecoalf – соединение моды и защиты природы [Электронный ресурс] // Испания по-русски. – Режим доступа: https://espanarusa.com/ru/pedia/article/662120. – Дата доступа: 02.09.2022.
7. Робот-парфюмер [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://naukatv.ru/articles/598. – Дата доступа: 23.02.2022.
8. Что такое интернет вещей? [Электронный ресурс] // РБК. Тренды. – Режим доступа: https://trends.rbc.ru/trends/industry/5db96f769a7947561444f118. – Дата доступа: 23.02.2022.
9. Шваб, К. Четвертая промышленная революция : [пер. с англ.] / Клаус Шваб. – М. : Эксмо, 2018. – 285 с.