Взгляд в будущее: технологии, меняющие жизнь

Высокие технологии постепенно меняют нашу жизнь, обещая комфортное и безопасное будущее. Но далеко не всегда хорошая идея становится технологией: для этого нужны время, условия и поддержка крупных игроков рынка. И всё же стоит признать: с каждым годом у начинающих предпринимателей всё больше возможностей и инструментов для привлечения инвестиций и развития бизнеса, особенно в сфере инноваций, — а значит, всё больше возможностей изменить окружающий нас мир к лучшему. На основе результатов, которых добились участники крупнейшего смотра стартапов в России, мы попробовали разобраться, какие направления будут ключевыми в ближайшем будущем и как они изменят нашу реальность?

По данным компании IDC, количество информации, которую собирают, хранят и анализируют компьютерные программы, составляет 4,4 млрд терабайт, и к 2020 году оно вырастет в 10 раз. Обрабатывать растущее количество цифровой информации традиционными методами всё сложнее. Человечеству требуются алгоритмы, которые могли бы оперировать большими объёмами данных. Технологии искусственного интеллекта призваны решить эту задачу. Машины моделируют рассуждения, понимают человеческую речь, трансформируют информацию в знания и обучаются, обрабатывая большие массивы данных. Системы искусственного интеллекта, прототипы которых описывались в фантастических романах, успешно применяются уже сейчас практически во всех сферах жизни.

К примеру, российская компания Encom из Красноярска, ставшая призёром Стартап Тура в 2015 году, разработала технологию Encom Smart Panel. Это интерактивная панель из анодированного алюминия, которая позволяет управлять электронными устройствами голосом или жестами. Разработкой заинтересовались такие крупные компании, как Intel и ABBYY: сразу по окончании конкурса они предложили команде сотрудничество. Intel оснастила панели 3D-камерами Intel RealSense, которые позволяют распознавать сложные жесты. А компания ABBYY предоставила технологию Compreno — она распознаёт смысл не только отдельных команд, но и большого текста.

Искусственный интеллект активно используется в медицине, в том числе для диагностики рака. Системы (например, IBM Watson Health) анализируют большие объёмы медицинской информации и практически безошибочно ставят диагноз, в том числе за счёт обнаружения незаметных характеристик болезни в огромном массиве информации. По словам специалистов, лекарством от рака станет не препарат, а возможность диагностировать болезнь на ранней стадии.

В перспективе технология будет развиваться в нескольких направлениях. Нейронные сети являются главным из них. Способность машин на основе самостоятельно полученных данных составлять прогнозы или принимать решения — это и есть идеал искусственного интеллекта. Второе направление — технология компьютерного зрения. Машины будут распознавать любые изображения — от простой картинки до облика окружающей среды и человеческих лиц — и принимать решения.

Главным условием развития технологии на сегодняшний день является самостоятельное обучение машин. Пока системам трудно обрабатывать неразмеченные данные и учиться без руководителя, а вмешательство человека влияет на точность результатов. Как только эта проблема будет решена, искусственный интеллект откроет новую страницу истории.

В широком смысле «интернет вещей» означает, что объекты аналогового и цифрового миров объединяются в единую сеть и взаимодействуют друг с другом. Это может быть что угодно: пылесос, телевизор, книга или автомобильный двигатель. Каждое устройство оснащается микросхемами и радиочастотными метками и «общается» с другим через провод или по воздуху. Главное условие: умные вещи не спрашивают человека, как и что они должны сделать. Интернет вещей применим во всех сферах жизни: в продажах, транспорте, медицине, спорте, банковском деле, строительстве и других.

Широкие возможности открываются и для применения интернета вещей на производствах. К примеру, работники шахт носят специальные метки, которые помогают следить за точным количеством людей и их положением в шахте в случае ЧП. Также датчики анализируют влажность, концентрацию газа, состояние электропитания, температуру и движение породы и даже предотвращают столкновение шахтёра с рабочим транспортом (это частая причина гибели шахтёров).

Из российских компаний разработкой производственных систем безопасности занимается в том числе «3К-эксперт» — проект из Красноярска, победивший на Стартап Туре в 2014 году. Компания разработала систему для оценки рисков в случае чрезвычайной ситуации: время эвакуации людей, траекторию их перемещения и другие важную информацию. Также разработчики моделируют пешеходные потоки во время массовых мероприятий, чтобы максимально безопасно их распределить. Ещё одна разработка — виртуальный тренажёр, позволяющий отработать действия в чрезвычайных ситуациях. Система уже активно работает: именно она будет обеспечивать безопасность на Универсиаде в Красноярске в 2019 году.

Интернет вещей проник и в повседневную жизнь. «Умный дом» позволяет управлять освещением со смартфона или автоматически открывать дверь только знакомым людям. «Умные города» отслеживают общественный транспорт и сообщают, когда приедет нужный автобус. Или помогают экономить ресурсы благодаря объектам (фонарям, мусоркам), сообщающим о своём состоянии, чтобы городским службам не приходилось объезжать районы в поисках неисправных элементов.

Перспективы технологии впечатляют. Появляется всё больше устройств, которые не должны ни о чём спрашивать человека и работают тем лучше, чем меньше интересуются его мнением. Подключенные устройства и системы снижают влияние человеческого фактора и при необходимости вмешиваются в процесс — это особенно важно в медицине или авиации. Возникает новая реальность, в которой время, безопасность и эффективность переходят на новый уровень.

По словам экспертов ООН, человечество должно сократить выбросы парниковых газов в атмосферу на 70% к середине века и полностью прекратить к 2100 году — только в этом случае мы сможем избежать повсеместной засухи, вымирания и катастрофических последствий для экологии. Поэтому учёные ищут эффективные, возобновляемые и экологически чистые источники энергии. Самые доступные — солнце и ветер.

Пример российской разработки — проект «Ветрогенератор на эффекте Магнуса», победивший в Стартап Туре 2015 в Санкт – Петербурге. Команда разработала ветрогенераторы, у которых обычные лопасти заменены на вращающиеся цилиндры. Они оптимизируют выработку электричества благодаря эффекту Магнуса, который дал имя проекту. Этот физический эффект позволяет генераторам вырабатывать электричество даже при небольшом ветре: от 3 м/с. Конструкция увеличивает выработку энергии в 2 раза по сравнению с обычной установкой и позволяет экономить до 400 тыс. руб. на каждом киловатте за 5 лет. И, что важно, существенно экономит невозобновляемые ресурсы. Сегодня команда готовится внедрить ветрогенераторы на объектах АО «ЕвроСибЭнерго» и пройти сертификацию в Европе, чтобы принять участие в программе пограничного сотрудничества России и Финляндии.

Ветряная энергетика относится к числу перспективных источников альтернативной энергетики. Например, Дания уже очень активно использует «ветряки»: 26,7% всей энергии эта страна получает из возобновляемых источников и к 2050 планирует полностью перейти на альтернативную энергию. Однако это будет возможно только при условии создания технологий хранения энергии из-за сезонных изменений направления и силы ветров.

Солнечная энергетика основана на получении энергии излучения на специальных установках. С помощью линз и зеркал они фокусируют солнечный свет в концентрированный луч, который затем нагревает рабочую жидкость в установке. Этот источник неисчерпаем и безопасен для окружающей среды, так как не производит никаких выбросов в атмосферу. Однако пока строительство солнечных электростанций обходится дорого (это связано с применением редких металлов — индия и теллура), а применение сильно зависит от климата. Сейчас учёные пытаются решить проблему сезонности и нерегулярности солнечного излучения с помощью проточных батарей. В них жидкие электролиты запасают излишки солнечной энергии в химической форме. Существует и другая проблема: низкая эффективность солнечных батарей. На данный момент их КПД составляет 10–15%. Если учёные найдут решение этих проблем, солнечные регионы с большой долей вероятности полностью перейдут на солнечную энергетику. Уже сейчас стоимость солнечной энергии в Неваде достигла 5 центов за киловатт-час, что эквивалентно цене нефти 10$ за баррель. Это произошло из-за снижения цен на солнечные батареи. С 1976 года цена на фотоэлектрические элементы снизились на 99%, или в 100 раз с 74,67$ до 0,74$ за ватт. То есть, каждые три года стоимость солнечных батарей снижалась наполовину, а по прогнозам через десять лет солнечная энергия станет в пять раз выгоднее, чем сейчас.

Развиваются также и другие виды экологически чистых технологий. Учёные из Гарварда разрабатывают технологию искусственного фотосинтеза. Они используют катализаторы для разделения воды на водород и кислород, после чего специальные бактерии соединяют молекулы водорода с полученным из воздуха углеродом и превращают их в жидкое топливо. Технология многообещающая: она превращает свет в топливо в десять раз эффективнее растений. Установка бионического листа на существующие солнечные батареи повысила бы их эффективность на 10 процентов. Это важный шаг в решении экологических проблем: батареи используют возобновляемую энергию и не производят выбросов, а бактерии поглощают имеющийся в воздухе углекислый газ, снижая его концентрацию.

КПД двигателя внутреннего сгорания составляет 25%. То есть, три четверти энергии топлива сгорает и улетает в воздух. Электромотор, в котором источником энергии являются аккумуляторы, обладает эффективностью около 90% — в три раза больше. При условии, что электромотор можно заправлять топливом из возобновляемого источника, владение машиной выйдет на другой уровень.

Российская компания «Браво моторс» из Астрахани, победившая в Startup Village в 2013 году, создала электромобиль-трансформер Bravo eGo. Машина разгоняется до 90 км/ч и на одном заряде проезжает 100 км по городу. При этом аккумулятор заряжается за 4 часа, а стоит такая «заправка» существенно дешевле бензина или дизельного топлива: порядка 20 рублей. Ещё одно важное премущество электромобиля — компактность: владелец может припарковаться на площади всего 1,5 квадратных метра. А ездить на нём можно будет не только по дорогам, но и по велодорожкам, узким улицам и другим, сейчас недоступным, зонам. После победы на Стартап Туре «Браво Моторос» получила инвестиции от венчурного фонда Республики Мордовия. У компании уже есть собственное производство в России, теперь она собирает предзаказы на Bravo eGo и проходит сертификацию, чтобы машину официально признали транспортным средством. Компания уверена в своих силах: после реализации первой коммерческой партии она планирует начать серийный выпуск электрокаров и выйти со своей разработкой на международный рынок.

Современный автомобиль имеет более двух тысяч движущихся частей. В электромобиле Model S, созданном компанией Tesla Motors, их всего 18. Это значит, что расходы на обслуживание стремятся к нулю. Поэтому Tesla даёт гарантию на бесконечный пробег.

Автосалон в Париже обозначил тенденцию: большинство автопроизводителей делают ставку на электромобили и перепрофилируют производства. В ближайшие 10 лет BMW планирует четверть выпускаемых машин оснащать электродвигателями. Такой интерес к технологии обусловлен тем, что цены на литий-ионные батареи упали на 65% с 2010 года до 350$ за киловатт-час. Аналитики предсказывают цену 150$ киловатт-час уже к 2018 году.

Всё больше стран понимают преимущества электродвигателей. ЕС подготовил проект, который требует устанавливать точки зарядки в каждом отремонтированном доме, а 10% парковочных мест в новостройках отводить под зарядные устройства. Германия планирует запретить двигатели внутреннего сгорания к 2030 году и ввела преференции для владельцев электромобилей: им не надо платить налог на машину, они могут бесплатно парковаться и ездить по специальным выделенным полосам. Нидерланды планируют отказаться от двигателей внутреннего сгорания к 2025 году.

На сегодняшний день электромобилей в мире меньше 1%, но эксперты единодушны: эра бензиновых и дизельных моторов закончится через 15 лет.

Технологии виртуальной реальности переносят человека в новый, искусственно созданный мир, воздействуя на ощущения: зрение, слух, обоняние или прикосновения. Виртуальность ассоциируется с компьютерными играми. Но используется она не только для развлечений.

В 2017 году в Стартап Туре в Екатеринбурге победил проект «Виртуальный планетарий». Пользователи могут смотреть полнокупольные видео, воспроизводящее интерьер планетария со сферическим экраном более 20 метров в очках виртуальной реальности. Создатели делают основной упор на образовательное научно-популярное кино. В данный момент они ведут переговоры с киностудией National Geographic о добавлении их документальных фильмов в видеотеку.

«В научной фантастике необходимо помнить: она стремится создать конфликт для того, чтобы получилась интересная история. Научная фантастика является плохим индикатором того, куда технология в конце концов приведёт наше общество»

Палмер Лаки,
основатель Oculus VR

Другим полезным применением виртуальной реальности в будущем станет проектирование и архитектура, наряду с виртуальными экскурсиями и посещениями музеев.

Медики с помощью виртуальной реальности могут готовиться к операциям, лечить посттравматический синдром и ассоциировать себя с пациентом, чтобы лучше понимать его самочувствие и проблемы. Приложение Mindscape от Viscira позволяет взглянуть на мир глазами человека, больного шизофренией со слуховыми галлюцинациями и расстройством мышления. Эта разработка предназначена не столько для терапии, сколько для обучения студентов медицинских колледжей и родственников пациентов —чтобы они могли представить, как живут люди с этим недугом.

Очки виртуальной реальности в комбинации с приложением HoloAnatomy, созданным Кливлендской клиникой, позволяют студентам-медикам в реальном времени увидеть, как устроены и работают все системы человеческого организма. А компания MindMaze создала установку, с помощью которой пациенты восстанавливаются после инсультов. Программа моделирует действия повреждённого органа (например, руки) и активизирует тем самым повреждённую область мозга, управляющую мышцами.

Американские военные используют симуляторы для обучения и повышения мастерства пилотов, водителей танков и операторов зенитно-ракетного комплекса Patriot. Новейшие технологии позволяют солдатам побывать в условиях, максимально приближенных к боевым, без всякой опасности для жизни и здоровья.

Виртуальную реальность используют такие крупные производители, как Peugeot, Citroen, Land-Rover, Jaguar, Boeing и другие. Она даёт возможность быстро оценить результаты работы конструкторов и дизайнеров ещё на стадии проектирования, когда реальное изделие или его часть представлена лишь в виде цифровой модели.

Вариантов применения и использования технологий виртуальной реальности очень много. Активно они будут применяться в обучении, медицине и ВПК — тех областях, где лучше один раз увидеть, — или потенциально опасных ситуациях, в которых жизнь может стать ценой ошибки.

Роботы заменяют людей в первую очередь на монотонной и тяжёлой работе. В 1961 году на заводе General Motors в Нью-Джерси установили первую механическую «руку» весом почти две тонны. Робот, получивший имя Юнимэйт, занимался разгрузкой только что отлитых автомобильных деталей и точечной сваркой. До сих пор промышленные роботы остаются приоритетным направлением. Они не болеют, не зависят от семейных обстоятельств и выдают продукцию стабильного качества. На заводе Philips в Нидерландах 128 роботов производят электробритвы. Единственные люди на нем — девять работников, которые следят за качеством готовой продукции.

Роботы применяются не только на производстве. Один из самых известных роботов, Da Vinci, создан для проведения дистанционных операций. Он оснащён четырьмя руками-манипуляторами. Одна держит видеокамеру, с которой хирург получает изображение оперируемого участка, вторая выполняет функции ассистента, две другие в режиме реального времени повторяют движения, которые удалённо совершает хирург с помощью специального пульта. С использованием систем Da Vinci ежегодно проводится более 500 тыс. операций, в основном в урологии и гинекологии.

Участник Startup Village 2015 компания Kleiber Bionics разрабатывает и реализует доступные бионические протезы Kleiber. Они восстанавливают утраченные возможности людей вследствие ампутации рук, независимо от степени, или патологий — приобретённых или врождённых.

Одним из последних достижений робототехники стало создание мягкого робота. Учёные и инженеры долгое время взаимодействовали с роботами в жёстком корпусе, форма которых копировала тело человека или животного. Но итальянским учёным удалось сконструировать робота, способного в точности повторить движения осьминога: он может удлиняться, сжиматься и двигаться волнообразно. Преимуществом мягкого робота является способность двигаться по траектории, рассчитываемой математически. При достаточном развитии такие роботы могут в качестве спасателей проникать даже в самые узкие проходы в завалах, а в производстве — производить манипуляции без дополнительной прошивки.

Важную роль играют роботы, взаимодействующие с особенными детьми: например, с аутистами. С ними трудно устанавливать контакт, однако известно, что они интересуются техникой. Роботы, вызывающие доверие и интерес, смогут в перспективе стать детскими учителями.

Ещё одна важная задача — помогать пожилым людям с деменцией. Зачастую в клиниках не хватает персонала, чтобы уделить внимание каждому пациенту. Роботы не только ухаживают за людьми, но и тренируют их мозг, играя с ними в специальные игры и задавая вопросы.

Роботы легко обучаемы, собираются машинным способом, приспособлены к самым экстремальным условиям и легко восстанавливаются. Крупные производства заинтересованы в развитии робототехники и активно инвестируют в неё. По данным IDC, к 2020 году мировые расходы на робототехнику и сопутствующие услуги составят 188 млрд долларов (в 2016 – 91,5 млрд долларов). Технологии совершенствуются каждый год, но главным ожиданием остаётся соединение робота с искусственным интеллектом. Последней сложностью для роботов станет творческая деятельность, которая требует самоопределения. Опыт и переосмысление наполняют творчество глубиной, но настолько очеловеченные роботы — вопрос будущего.

Трёхмерная печать превращает компьютерную модель объекта в осязаемый предмет. Современные принтеры способны печатать из множества материалов. Прежде всего это пластик, но возможно создавать предметы и из металлического порошка, биомассы или пищевых веществ. Разнообразие материалов расширяет возможности печати практически до бесконечности.

Команда проекта «Апис Кор», одержавшая победу в Стартап Туре в 2016 году в Иркутске, разработала строительный 3D-принтер, способный изменить строительную индустрию, сделав процесс строительства жилых домов быстрым, экологичным и недорогим. По сути это манипулятор, который слоями кладёт бетонную смесь, возводя тем самым стену площадью до 192 квадратных метров, при этом она может быть наклонной или изогнутой. Подготовка к работе занимает всего 30 минут, а экономия при строительстве здания достигает 70% за счёт идеальной геометрии сооружения и снижения расхода стройматериалов. Разработка дает возможность миллионам людей улучшить свои жилищные условия и сделать жильё по-настоящему доступным. В настоящее время технология 3D-печати в строительстве — одна из самых перспективных в отрасли.

3D-технологии открывают огромные возможности в разных областях, но главные ожидания связаны с медициной. В Корнеллском университете США уже сейчас разрабатывают методику восстановления повреждённых межпозвонковых дисков с помощью биомассы с высоким содержанием стволовых клеток. Диски печатают на 3D-принтере.

В январе 2017 года испанские учёные исследовали оборудование, способное печатать человеческую кожу, которая полностью повторяет структуру природного аналога. Она включает внешний слой эпидермиса и внутренние слои дермы. Для печати используются живые клетки, так что полученная кожа биологически активна и может самостоятельно вырабатывать коллаген. Как отмечают учёные, эта разработка имеет большое значение для трансплантологии, ведь в каждом случае кожа может быть напечатана индивидуально. Значит, будет меньше рисков её отторжения организмом пациента. Пока эта кожа не содержит кровеносных сосудов, но учёные уже ищут способы это исправить. Технологии 3D-печати в медицине развиваются такими темпами, что появление напечатанных, идентичных человеческим, печени и почки ожидают в течение шести ближайших лет.

В 2010 году NASA начала исследования возможного применения 3D-печати в космосе. Основной задачей было выяснить, возможно ли создавать инструменты и более сложные устройства «по мере необходимости» вместо дорогостоящей транспортировки с земли. Детали ракет, изготовленные NASA с помощью 3D-печати, успешно прошли испытания в июле 2013 года: две топливные форсунки показали результаты на уровне произведённых обычным методом деталей: они выдержали высокое давление и температуру около 3300°С.

При слове «беспилотник» мы обычно представляем летательный аппарат, управляемый без помощи пилота. На самом деле это любой механизм, управляемый дистанционно: от больших беспилотных фур до маленьких грузовых тележек, причём перемещаться он может не только по воздуху, но и по воде или под ней. По сути, беспилотники являются транспортными роботами: они могут быть большими и маленькими, медленно ползать, брать пробу почвы, устанавливать связь, снимать видео и т. д. Пилот только формулирует конечную цель, а роботы, объединённые в систему, сами распределяют обязанности, устанавливают алгоритм, выполняют задачу и выдают результат в доступном человеку виде. Это в идеале.

Многие учёные работают над созданием таких совершенных систем, в том числе и компания Le Talo из Санкт-Петербурга – финалист нижегородского этапа Стартап тур 2015, которая специализируется на сборе и анализе информации с беспилотников. Сервис, разработанный Le Talo, позволяет провести диагностику дрона, выявить неполадки, понять как их устранить и избежать возможных сбоев. «Считайте, что мы — ваша личная команда инженеров он-лайн. К тому же, вы получите хороший инструмент для ведения личной истории полетов и просмотра статистики», — рассказывают они про себя.

Параллельно с этим проектом команда создала систему Le Talo Cloud – облачный сервис беспилотников. Мультикоптеры, подключенные к системе, проходят определенный маршрут и передают данные в облако. При этом они сами запускаются, летают, приземляются и даже становятся на зарядку. Оператору нужно только удаленно следить за картинкой, передаваемой аппаратами. Инженеры не исключают, что со временем коптеры смогут передавать небольшие грузы и корреспонденцию по заказу пользователей Le Talo Cloud. Особенно активно подобными разработками интересуется МЧС, которому необходимы автономные сервисы воздушного наблюдения. Помимо Le Talo, министерство поддержало ещё один проект — Конвертоплан Colibri-M команды «Оптилейн. Беспилотные системы». Это квадрокоптер с повышенной дальностью полётов — 30 км, что важно в масштабах такой большой страны, как Россия.

Беспилотные летательные аппараты стали незаменимыми помощниками и выполняют широкий спектр задач. Они развозят почту, доставляют анализы из отдалённых селений в больницы. Изучают климат в тяжёлых арктических условиях и следят за животными. Собирают геологические данные, ищут прорывы в нефтепроводах, посылают судам и нефтяным платформам сигналы об айсбергах, предупреждают рыбные фермы об угрозе распространения водорослей. А в перспективе они смогут участвовать в спасательных операциях и искать людей в условиях плохой видимости.

Существует и подводный беспилотник, его задача — исследовать состояние воды. Пример простейшего подводного дрона — «Арго» (Argo), так называемый поплавок, ведущий мониторинг на глубине 1—2 км. Раз в десять дней он всплывает, находит дыру во льдах, передаёт данные и снова опускается под воду.

Большое будущее ждёт и беспилотные автомобили. По данным ВОЗ, ежегодно в мире в ДТП гибнет 1,25 млн. человек. При этом 80% аварий происходят из-за влияния человеческого фактора. Беспилотные автомобили должны решить эту проблему и спасти людей от самих себя. Сегодня на дорогах общего назначения уже сотни беспилотников. У автомобиля Google нет руля и педалей, он полностью автономен и успешно передвигается не только по скоростным трассам, но и в городах. Автоконцерны активно инвестируют в беспилотные автомобили. Многие уже анонсировали на 2018-2020 годы автомобили уровня 4 — это когда вмешательство человека не требуется совсем. Tesla Model S уже сейчас автономен на 90%, и к 2018 станет полностью беспилотным.

Стартап-тур — это масштабный проект по поиску перспективных инновационных проектов и развитию компетенций начинающих стартап-команд в России и СНГ, работающих в сфере высоких технологий. В рамках проекта группа экспертов посетила 13 городов России и СНГ и оценила инновационные проекты в трёх направлениях: биомедицинские, производственные и информационные технологии. Кроме конкурса, важной частью мероприятия является обучение, которое поможет участникам развивать их проекты и улучшать бизнес-навыки.

Образовательная программа тура — это разнообразные сессии о глобальных тенденциях и международных практиках, дополненные множеством практических занятий и тренингов для развития личных и профессиональных качеств предпринимателей.

В рамках менторской сессии стартапы получили возможность создать подходящую бизнес-модель и получить советы по привлечению инвестиций от команды экспертов.

В жюри и в менторской программе тура приняли участие 50 лучших экспертов рынка: известные бизнесмены, менторы, бизнес-ангелы, представители инвестиционных фондов и институтов развития. За время тура жюри оценило более 2 000 стартапов.