Мощные вещи века

Что изобретут в IT, когда нынешние инновации нам наскучат

Анастасия Гаврилюк

Информационные технологии – один из немногих секторов экономики, где технологические новшества появляются чуть ли не ежемесячно. И при этом очень многие такие инновации претендуют на революционность, на то, что они кардинально изменят привычные способы обращения с реальным миром и информацией. Хотя предугадать, где именно произойдет следующий прорыв, довольно непросто, «Вестник атомпрома» попробовал кратко описать основные направления, где инвесторы, ученые и эксперты в ближайшие годы ожидают следующий «большой скачок».

5G и следующие номера цифровой коммуникации

Сейчас принято считать, что именно 5G станет главным элементом нового поколения инновационных технологий. Формально главное, что отличает технологию пятого поколения от ее предшественницы 4G – скорость передачи данных. Если в сетях 4G этот показатель достигает всего 1 гигабита в секунду, то в 5G он может подниматься до 20. Это, например, позволяет практически мгновенно загружать фильмы в высоком разрешении. Но стандарты пятого поколения мобильной связи отличает не только способность передать гораздо больший объем трафика за единицу времени. Важно и значительное снижение времени задержки сигнала – до 1 миллисекунды. Для сравнения в 4G время отклика составляет 40-50 миллисекунд.

Показательным примером может служить автоматизированный или беспилотный транспорт. Если минимизировать время отклика устройств по мобильной сети, то автономное управление автомобилями, оснащенными технологиями машинного зрения, станет значительно проще. Когда обычный автомобиль едет со скоростью 120 км/ч и внезапно возникает аварийная ситуация, человеку потребуется около 700 мс, чтобы среагировать. За это время машина проедет около 30 метров, что может стоить жизни водителю или пешеходу. В сетях 4G из-за задержки сигнала беспилотный автомобиль, управляемый с помощью машинного зрения, проехал бы до принятия решения около 2 метров. Для 5G-сетей это расстояние сократилось бы до 10-15 сантиметров.

Но мгновенный отклик сильно упрощает взаимодействие между устройствами и в других областях как промышленных, так и бытовых. Так, добившись мгновенного отклика устройств по мобильной сети, можно на расстоянии проводить хирургические или спасательные операции. Датчики, установленные на улицах, будут измерять плотность транспортного потока, а управлять системами умного дома можно будет со смартфона. Порадует технология 5G и геймеров: будет возможность играть в онлайн-игры с высоким разрешением и минимальной задержкой. С появлением сетей пятого поколения отпадет необходимость в приобретении мощного игрового компьютера, чтобы играть или потреблять другой тяжелый контент онлайн. Это приведет к демократизации отрасли и вовлечению гораздо большего количества людей в онлайн-гейминг.

Сейчас в мире насчитывается более 80 коммерческих сетей 5G в 42 странах мира. В зонах покрытия сетей 5G по всему миру проживает уже порядка 7 % населения планеты. Ericsson прогнозирует, что уже к концу 2020 года будет достигнут уровень 190 млн подключений в 5G-сетях, к концу 2025 года этот показатель вырастет до 2,8 млрд.

В России же построение коммерческих сетей 5G пока застопорено. По оптимистичному сценарию, сети пятого поколения будут развернуты в крупных городах только к 2024 году. В России основной диапазон требуемых для этой технологии частот занят силовыми структурами, вследствие чего «большая четверка» мобильных операторов сотовой связи к настоящему моменту так и не получила разрешения на развертывание и тестирование данных типов сетей. Без получения этого диапазона наша страна будет отставать от США, Китая и других стран в развитии связи нового поколения.

Однако развитие мобильной связи не закончится с внедрением 5G. Далее встанет вопрос о переходе на скорости до 100 Гбит/с, для чего опять понадобятся новые частоты. Многие технологические компании и исследовательские институты уже рассматривают возможность разработки под эти цели ранее не используемых диапазонов радиочастот.

Мечтают ли электромясорубки о социальных сетях?

Интернет вещей (от англ. internet of things, IoT) – это устройства, подключенные к интернету, которые самостоятельно выходят в сеть без посредничества человека. Интернет вещей – это не только холодильник, который будет отправлять вам SMS-сообщение с напоминанием о том, что необходимо купить молоко. Чаще всего это датчики, которые передают ту или иную информацию с места событий, например детекторы дыма в умном доме, трекеры ГЛОНАСС/GPS. Носимые устройства, такие как фитнес-трекер или наушники с датчиком сердцебиения, тоже можно отнести к IoT. Но чаще всего под этим термином подразумеваются не единичные устройства, собирающие ту или иную информацию, а устройства, объединенные в сеть, данные которой обрабатывает система на основе того же искусственного интеллекта. Они обеспечивают работу умного дома и умного города, регулируют транспортный поток и работу предприятий, помогают отслеживать грузы и контролировать передвижение транспорта.

По прогнозам американской аналитической компании IDC, к 2025 году в мире будет более 150 млрд устройств, соединенных между собой и генерирующих данные в режиме реального времени. К концу прошлого года количество подключенных к интернету вещей насчитывало 7,6 млрд активных IoT-устройств, следует из отчета компании Transforma Insights.

Развитие рынка IoT будет зависеть от скорости и безотказной работы мобильных сетей, поэтому считается, что технология 5G и нужна в первую очередь для интернета вещей. Так как подключенные к интернету приборы генерируют большой объем информации, для их обработки нужно увеличение вычислительных мощностей и все более продвинутый искусственный интеллект. Сейчас существует большое количество разработок для IoT, но это может затормозить рынок, так как каждая компания использует свои технологии и стандарты. Amazon, Google и Apple еще в прошлом году договорились о разработке единого стандарта умного дома, но компаниям, разрабатывающим технологии для промышленного интернета вещей, это только предстоит сделать.

Алгоритм в позе роденовского «Мыслителя»

Про искусственный интеллект говорят, когда хотят сказать, что компьютер или управляемый им робот может выполнять задачи, выходящие за рамки заданных алгоритмов. Например, понимать язык, распознавать картинки, рассуждать, обобщать или обучаться в процессе. Компьютеры еще не научились мыслить как люди, но некоторые нетривиальные задачи им уже под силу. Например, с помощью искусственного интеллекта можно распознавать человеческую речь (как устную, так и письменную). На этом построены все чат-боты и голосовые помощники, такие как «Алиса» и Siri.

Сейчас искусственный интеллект не способен решать сложные задачи, а роль голосовых помощников ограничивается простыми просьбами, например, рассказать, какая погода будет завтра, и поставить нужную песню. В колл-центрах роботы работают на первой линии: принимают звонки клиентов и распределяют их по нужным специалистам. Но скоро виртуальные помощники не будут ограничены рамками смартфона или умной колонки. Сейчас голосовые ассистенты начали появляться на приборных досках автомобилей. Также специально «заточенные» под бизнес-задачи и продуктивность сотрудников помощники должны появиться в офисах. Они облегчат проведение аудио- и видеоконференций, планирование и выполнение различных действий.

Топливо для искусственного интеллекта – большие данные (big data). Это весь объем часто неструктурированных цифровых данных, позволяющих искусственному интеллекту учиться. Например, все наши разговоры с «Алисой» и Siri используются для совершенствования голосовых помощников.

Искусственный интеллект будут внедряться во все сферы и отрасли бизнеса. Объем российского рынка решений в сфере ИИ в 2018 году составил 2,1 млрд рублей, а к 2024 году он увеличится до 160 млрд рублей. Такой прогноз указан в проекте дорожной карты по развитию направления «Нейротехнологии и искусственный интеллект», подготовленной Сбербанком в рамках федерального проекта «Цифровые технологии» нацпроекта «Цифровая экономика». В 2020 году на новый уровень вышли технологии распознавания эмоций, машинное зрение, а искусственный интеллект все больше проникает в производство.

При этом, по мнению аналитиков McKinsey, наибольшей популярностью эта технология сейчас пользуется в сфере здравоохранения. Именно там есть большой массив данных, которые не под силу переработать человеку. Даже опытному врачу может не хватать знаний для постановки верного диагноза. Медик, возможно, и не заметит на рентгеновском снимке подозрительное образование. А искусственный интеллект способен обучаться на миллионах историй болезней и быстро классифицировать случай, соотнести его с похожими и сформулировать предварительный диагноз. Уже сейчас ИИ может дать заключение, присутствует ли инородное тело или патология на рентгенологическом снимке, имеются ли раковые клетки в цитологическом материале. При этом точность оценок медицинских данных – МРТ, снимков УЗИ – превышает 90 %.

Алексей Бойко из MForum Analytics замечает, что развертывание систем интернета вещей приведет ко все более быстрым и более существенным переменам в том, как мы живем и работаем, в наших отношениях и способах взаимодействия с окружающей средой. Она будет становиться все более «интеллектуальной», способной к интерактивному взаимодействию с человеком. Среда получит свойство сенсорности и программируемости, будет собирать данные, обрабатывать их на лету и реагировать на полученные результаты, действуя по сложным сценариям, в том числе под управлением искусственного интеллекта.

Как знать все и никому ничего не рассказывать

Конфиденциальность личных данных становится все более насущной проблемой как в России, так и во всем мире. Facebook, Google, Apple и Amazon и множество других компаний, а также госорганы собирают о нас все большее количество данных. Это и персональная информация, наши контакты, платежные сведения, информация о наших предпочтениях, привычках, перемещениях. Часто личные данные или технологические секреты компаний оказываются в открытом доступе. В 2019 году было украдено 14,8 млрд записей, что более чем вдвое превысило число утекших записей персональных и платежных данных в 2018 году. В России темпы роста утечек данных еще выше. В прошлом году объем украденных персональных данных россиян вырос в 6,5 раза до 172 млн записей. Это больше, чем жителей в стране, посчитали в компании InfoWatch.

Информационная безопасность становится потребностью номер один во все большем количестве отраслей. По прогнозу Grand View Research, рынок кибербезопасности к 2025 году достигнет $9,88 млрд, прирастая каждый год почти на 30 %. Сейчас чаще всего системы защиты данных устанавливают только в тех отраслях, где последствия утечек данных очень велики, например кредитные организации. В дальнейшем все больший спектр бизнеса будет задумываться о сохранности данных и вкладываться в системы информационной безопасности. Причем защищать информацию нужно не только от хакеров, но и от собственных сотрудников. В России больше половины всех утечек происходит по вине недобросовестного персонала компаний.

Одной из новых технологий, которая позволит ограничивать нецелевое использование личных данных, может стать принцип дифференциальной конфиденциальности. Под этим понимается набор математических алгоритмов, позволяющий собирать множество информации о группах людей, не раскрывая данных конкретного человека. Чтобы размыть информацию пользователей, технология добавляет в анализируемые данные статистический шум, например, перемешивая часть данных о пользователях, чтобы их невозможно было деанонимизировать. При этом точность статистических выборок по группам пользователей не будет искажена. Такие модели уже используют Facebook, Apple. Сейчас к этой технологии присматриваются и другие компании.

Когда водители и машинисты отправятся к кучерам и извозчикам

Беспилотный автомобиль – это обычная машина, в которой установлен лидар (оптический дальномер), радар (для обнаружения расстояния до ближайших объектов), а также видеокамеры и многочисленные сенсоры для отслеживания различных параметров окружающего пространства. В 2019 году было почти 333 тыс. беспилотных автомобилей в мире, подсчитала Gartner. Сейчас рынок автономных машин на низком старте. Основная проблема выведения беспилотников на дороги – в окружающей среде, которая еще не готова к авто без водителя. Кроме того, такой автомобиль требует передачи и приема огромного количества информации, что опять нас возвращает к необходимости разворачивания сетей пятого поколения. Кроме того, чтобы беспилотники вышли на улицы, нужны значительные нормативные коррективы. В частности, необходимо написать правила расследования ДТП с участием автомобилей без водителя.

В России активно разрабатывают беспилотный транспорт несколько компаний, в их числе «Яндекс», Сбербанк, ГАЗ и КамАЗ. Сейчас они тестируют автономные автомобили в ряде выделенных регионов на полигонах. На российские дороги полностью автономные автомобили без страхующего водителя за рулем смогут выехать в тестовом режиме только в 2021 году. А полностью автономные беспилотники могут появиться на наших улицах только в 2023 году, об этом сказано в дорожной карте внедрения беспилотного транспорта в России, разработанной «Яндексом» и Сбербанком.

Однако в ближайшие годы беспилотники смогут доставлять небольшой груз вроде пиццы, перевозить крупногабаритные грузы на трассе и использоваться в качестве такси, но только на закрытых территориях.

Гораздо проще с внедрением автономного транспорта на железной дороге. Еще в прошлом году РЖД тестировали беспилотный поезд «Ласточка» на экспериментальном железнодорожном кольце в московской Щербинке. В компании заявили, что на Московском центральном кольце беспилотные поезда могут появиться уже в следующем году. Правда, для этого опять же необходима доработка нормативной базы.

А беспилотные такси в обозримом будущем могут стать обыденностью. По прогнозу банка UBS, поездки на такси могут подешеветь на 80 % после появления беспилотников, используемых для перевозок пассажиров. По прогнозам специалистов, к 2030 году объем рынка беспилотных такси в мире превысит $2 трлн.

Куда закинут квантовые сети

Сейчас квантовые компьютеры исследуют многие ученые и крупные компании, такие как Google, IBM, Microsoft и другие. Если такой компьютер будет создан, это станет настоящим прорывом, который можно сравнить с изобретением интернета. При этом в создании квантовых сетей передачи данных исследователи и инженеры достигли более значимых успехов. Считается, что такие сети позволяют передавать информацию в неизменном виде и гарантировать, что ее не перехватит и не изменит кто-то посторонний.

Для создания ключей шифрования в квантовых сетях используются отдельные поляризованные фотоны. Ключ формируется в момент отправки сообщения, им владеют только отправитель и получатель, при этом зашифрованная информация передается по открытому каналу. Если злоумышленник попытается совершить несанкционированный доступ и перехватить фотоны, на основании состояния которых генерируются квантовые ключи, то характеристики частиц изменятся.

Квантовое шифрование может применяться для защиты данных в коммуникационных сетях различного назначения, включая спутниковые каналы передачи данных. В ближайшие годы эта технология будет востребована владельцами дата-центров, банков, операторов связи. В дальнейшем квантовые сети могут использоваться при развитии интернета вещей, телемедицины, беспилотников.

Квантовые сети уже есть в некоторых странах, например в Китае. Там построена квантовая коммуникационная сеть от Пекина до Шанхая протяженностью 2000 км, сейчас ее расширяют и до других городов. В декабре 2017 года Сбербанк запустил квантовую сеть протяженностью 25 км. В 2019 году «Ростелеком» построил сеть длиной уже 143 км. Строит такую сеть и Газпромбанк.

Первую в России коммерческую линию квантовой связи длиной 670 км планируется построить в 2021 году. Она должна соединить крупные дата-центры в Москве и Удомле (Тверская область). Этот проект реализует «Ростелеком», он выполняется в соответствии с национальной программой «Цифровая экономика России 2024» и называется «Ландау». Использовать эту линию смогут как крупные государственные компании, так и частный бизнес, например банки.