В настоящее время во всем мире установлено более 8,2 миллиарда подключенных к Интернету видеоустройств, что превышает численность населения планеты. В эту категорию входят разнообразные гаджеты, такие как планшеты, смарт-телевизоры, игровые консоли, смартфоны, подключенные приставки, блюрей-плееры, ноутбуки и ПК. С 7,4 миллиарда человек это эквивалентно 1,1 устройства на каждого гражданина мира, почти вдвое больше, чем в 2013 году. Самый быстрый рост наблюдался в Азиатско-Тихоокеанском регионе, главным образом за счет китайского спроса.
В 2017 году Intel выпускает следующее поколение микропроцессорной технологии с транзисторами, использующими 10-нанометровый (нм) производственный процесс – заменяющий 14-нанометровый. Это семейство процессоров под кодовым названием «Cannonlake» основано на микроархитектуре Intel Skylake CPU. Более 10 миллиардов транзисторов теперь могут быть упакованы в одну микросхему, что повышает производительность ЦП и графического процессора, а также снижает потребляемую мощность компьютеров, телефонов, планшетов и других электронных устройств. Однако, скоро закон Мура встретится с преградой, поскольку эффекты от квантового туннелирования начинают ухудшать производительность чипов в таких крошечных масштабах. Традиционные кремниевые схемы достигнут своего предела в начале 2020-х годов, с появлением новой парадигмы в виде графена и других концепций.
Galileo – глобальная навигационная спутниковая система, созданная Европейским союзом (ЕС) и Европейским космическим агентством (ЕКА). Проект ценой €5 млрд назван в честь итальянского астронома Галилео Галилея. Одной из целей Galileo является создание высокоточной системы позиционирования, на которую европейские страны могут опираться независимо от российских систем ГЛОНАСС, американской GPS и китайской Compass, которые могут быть отключены во время войны или политического конфликта.
При эксплуатации он использует два наземных операционных центра вблизи Мюнхена, Германия и в Фучино, Италия. В 2010 году Прага в Чехии была проголосована министрами ЕС в качестве штаб-квартиры проекта. В 2011 году были запущены первые два из четырех действующих спутников для проверки функционирования системы. Следующие два последовали в 2012 году, что позволило протестировать Galileo «end-to-end». После завершения этого этапа проверки на орбиту было запущено больше спутников, которые достигли начального оперативного потенциала в середине десятилетия. В 2019 году развёрнуты все необходимые 30 спутников в системе (27 действующих + 3 активных запасных).
В дополнение к базовым навигационным услугам, обеспечивающим точность горизонтальных и вертикальных измерений в пределах 1 метра, Galileo предоставляет уникальную глобальную функцию поиска и спасения (SAR). Спутники могут передавать сигналы бедствия от передатчика пользователя в Центр координации, который затем инициирует спасательную операцию. При этом система выдает пользователю сигнал, информирующий его о том, что их ситуация обнаружена и что помощь находится в пути. Эта последняя функция представляет собой крупную модернизацию по сравнению с существующими системами GPS и ГЛОНАСС, которые не обеспечивают обратную связь с пользователем. Использование базовых услуг Galileo бесплатно и открыто для всех. Высокоточные возможности доступны за плату и для военного использования.
С 2019 по 2020 год внедряется очередной крупный стандарт сотовой беспроводной связи, обеспечивающий значительно улучшенные скорости передачи данных. Семейство стандартов 5G является важной вехой от предыдущих поколений с точки зрения мощности и надёжности.
В то время как пропускная способность 4G обычно измерялась в десятках мегабит в секунду с пиковыми скоростями около 100Mbps, новые 5G сети достигают улучшения на порядок – несколько сотен мегабит в секунду в реальных, менее чем идеальных условиях, с пиками в несколько гигабит в секунду. Потоковая передача 4K и даже более высоких резрешений, наряду с практически мгновенными загрузками видео высокой четкости и других больших файлов, становится нормой.
Ключевым преимуществом 5G является сверхнадежная связь с низкой задержкой (URLLC) – т.е. сокращение времени передачи сообщения от отправителя к получателю – всего лишь миллисекунда задержки по сравнению с приблизительно 70 мс в 4G сетях. Это особенно полезно в многопользовательских мобильных играх, заводских роботах, удаленной хирургии (т.н. телехирургия), самоуправляемых автомобилях и других задачах, требующих мгновенного ответа.
Другой ключевой особенностью являются широко распределительные сети, которые означают, что 5G пользователь может быть одновременно подключен к нескольким технологиям беспроводного доступа и беспрепятственно перемещаться между ними, независимо от того, подключены ли они к 2.5G, 3G, 4G или 5G, Wi-Fi, WPAN или любой другой современной технологии доступа. Легко обрабатываются несколько параллельных путей передачи данных. В то же время стратосферные cистемы на высотных платформах (HAPS), использующие 5G, могут предоставлять высокоскоростные интернет-услуги на очень больших географических площадях.
5G входит в число наиболее значимых технологий начала XXI века. Это знаменует собой подлинное рождение Интернета вещей (IoT), вызвав беспрецедентный взрыв «умных» устройств с многотриллионным воздействием. Он обеспечивает единый глобальный стандарт с полной совместимостью, независимо от бренда или модели.
Первый этап завершился к марту 2019 года. Он обеспечил раннее коммерческое развертывание примерно для 20 операторов по всему миру, включая всех крупных операторов в США. Второй этап завершен к марту 2020 года. За 5G в 2030-х годах последует стандарт 6G, предлагающий терабитные скорости.
В начале XXI века число пользователей интернета во всем мире составляло примерно 300 миллионов человек, или около 5% мирового населения. Соединения были медленными и, как правило, имели скорость всего 56 Кбит/с. мобильный доступ к Интернету практически отсутствовал, и только несколько компаний предлагали эту услугу для портативных устройств.
Однако благодаря сочетанию стремительно падающих расходов и экспоненциального совершенствования технологий, доступ к Интернету в последующие годы быстро рос, и к декабрю 2005 года достиг более миллиарда человек. Эта тенденция продолжалась и в 2010-е гг. В сентябре 2014 г. была достигнута значительная веха, когда глобальная средняя скорость соединения, достигла 4,6 Мбит/с, превысив минимальный порог в 4 Мбит / с для соответствия критериям “широкополосной связи”.
К концу 2010-х годов более половины населения земного шара пользовалось интернетом, причем доступ к нему имели четыре миллиарда человек. Большая часть недавнего роста пришлась на Китай, Индию и другие развивающиеся страны.
Мобильные устройства, подключенные к интернету, теперь стали повсеместными, а скорость передачи данных продолжала расти. Начиная с 2019 года следующий стандарт сотовой беспроводной связи, известный как 5G, предлагал гигабитные скорости и многие другие функции.
Более пяти миллиардов человек – почти 20-кратный рост по сравнению с январем 2000 года – являются пользователями Интернета к концу 2020 года.
Производительность в 1 эксафлопс означает, что машина может выполнять квинтиллион (миллиард миллиардов, число с 18-ю нолями) операций с плавающей запятой в секунду. Лучшие суперкомпьютеры мира в настоящее время достигают этой скорости, что в 1000 раз выше, чем у машины с мощностью 1 петафлопс.
Эксафлопсный барьер в марте 2021 года впервые преодолел китайский суперкомпьютер Sunway Oceanlite. Тесты показали пиковую производительность 1,3 эксафлопса при устойчивой производительности 1,05 и при максимальном энергопотреблении 35 мВт. Компьютер располагает 42 млн вычислительных ядер и может запускать полноценное квантовое моделирование.
Рост вычислительной мощности в течение многих лет следовал экспоненциальной тенденции. Однако во второй половине 2010-х годов наблюдалось замедление темпов прогресса. Ранее было предсказано, что машины exaFLOP прибудут к концу десятилетия, но этот график, похоже, нарушился из-за технических и финансовых проблем.
IBM представила “Summit” с максимальной производительностью 200 петафлопс, который стал самым быстрым суперкомпьютером в мире в июне 2018 года, и этот титул он сохранял в 2019 и 2020 годах. Несколько претендентов ждали своего часа, в том числе три машины exaFLOP, разрабатываемые Китаем, три – США и другие – Европейским союзом, Индией, Японией и Тайванем. Они были запущены в начале и середине 2020-х годов.
Китай был первой страной, которая достигла “пиковой” производительности на эксафлопсе, но в достижении устойчивой производительности на эксафлопсе наблюдались постоянные задержки. К 2022 году, наконец, эта величина достигнута, используя процессоры, разработанные и произведенные внутри страны. После Китая следующими странами, демонстрирующими устойчивую производительность exaFLOP, являются Соединенные Штаты и Япония.
Масштабные вычисления приводят к революционным достижениям в ряде областей, позволяя проводить моделирование большего масштаба, сложности и продолжительности, чем когда-либо прежде. Нейробиология является одной из областей, заслуживающих особого внимания, поскольку становится возможным моделировать весь человеческий мозг в режиме реального времени, вплоть до уровня отдельных нейронов. Последующая модернизация существующих машин, наряду с совершенно новыми машинами, позволит повысить производительность на несколько порядков и проложит путь к суперкомпьютерам мощностью зеттафлопс в 2030-х годах.
В 2023 году IBM запускает новый квантовый компьютер, известный как Condor. Он включает в себя 1121 кубит – это первая машину IBM, которая преодолела рубеж в 1000 кубитов и в 17 раз больше по сравнению с проектом Hummingbird 2020 года.
Благодаря тому, что исследователи IBM преодолели многие из предыдущих проблем с точки зрения масштабирования, Condor представляет собой переломный момент в коммерциализации квантовых технологий. Другая компания, D-Wave Systems, ранее также анонсировала квантовые компьютеры с тысячами кубитов. Однако, они опирались на метод, называемый квантовым отжигом, с высокой частотой ошибок и, как правило, не принимаемый исследователями в качестве истинных “универсальных” квантовых компьютеров. Напротив, новейшая машина IBM отличается исключительной точностью, при этом частота ошибок снизилась с 1% в 2020 году до примерно 0,0001% в 2023 году.
Новый процессор Condor может решать целый ряд задач с более сложными рабочими нагрузками, чем любой существующий чип. Проект используется для изучения потенциальных Квантовых Преимуществ – расчетов, которые более эффективно работают на квантовом компьютере, чем на лучших суперкомпьютерах мира. Это стало возможным благодаря новому жидкостному холодильнику, большему, чем любой из ранее построенных, для охлаждения различных компонентов почти до абсолютного нуля. Архитектура Кондора – наряду с аналогичными прорывами конкурентов, таких как Google и Intel, – прокладывает путь для крупномасштабных квантовых систем с миллионами кубитов в 2030-х годах.
Биткоин (BTC) – это форма электронных денег, созданная в 2009 году неизвестным человеком. Будучи децентрализованной виртуальной валютой, соединённые между собой в одноранговую сеть, сделки проходят между пользователями напрямую, без необходимости привлечения банков и взымания посреднических сборов по сделке. Платежи проверяются узлами сети, выстраиваются по определённым правилам в цепочке из формируемых блоков транзакций, называемой «блокчейном», и используют биткоин в качестве единицы счета. Вся информация о транзакциях между адресами системы общедоступна, имена покупателей и продавцов полностью анонимны, выявляется только их идентификационный кошелек. Международные платежи легки и дёшевы, поскольку биткоины не привязаны к какой-либо конкретной стране и практически не регулируются.
Новые биткоины создаются в качестве награды за обработку платежей, в которых пользователи предлагают вычислительную мощность своего компьютера для проверки и записи платежей в общественном регистре. Эта деятельность называется «майнинг», майнеры награждаются транзакционными платежами и вновь созданными биткоинами. Добытые от майнинга биткоины можно обменять на другие валюты, товары и услуги. Биткоин стал первой криптовалютой – и, безусловно, самой известной, хотя в последующие годы были введены и многие другие. Их часто называют альткоинами; смешав слова «биткоин» и «альтернатива».
Используемая в этих виртуальных валютах, базовая технология блокчейна стала очень популярной. Виртуальные деньги были лишь одним из многих возможных вариантов применения. Цепочка блоков транзакций может быть запрограммирована для обозначения единиц энергии, акций компании, голосов на выборах, цифровых сертификатов собственности или любого применения, необходимого пользователю. Открытый, прозрачный и гибкий характер криптовалюты способствует сокращению бюрократии, ускоряет административные процессы и делает их более эффективными, позволяет автоматизировать многие системы.
Особенно полезным блокчейн стал с распространением интернета вещей. Машины могут быть запрограммированы для автоматического выполнения операций и заказа новых товаров или услуг, когда требуется, с проверкой блокчейном, без необходимости привлечения банков или посредников. Например, холодильник или торговый автомат понимает, когда его запасы на исходе, делает новый заказ, чтобы еда была всегда в наличии.
В 2015 году количество торговцев, принимающих биткоин за товары и услуги превысила 100 000. Технология блокчейн была описана “Wall Street Journal” как «одна из самых влиятельных инноваций в области финансов за последние 500 лет». Многие банки предсказывали, что это создаст революцию в их деятельности. Переломный момент происходит в 2023 году с внедрением блокчейна в государственные органы, и в 2027 году с широкомасштабным применением в бизнесе и общественных нуждах. Около 10% валового внутреннего продукта хранится, используя технологию блокчейн, по сравнению с 0,025% в 2015 году.
Первоначально размер эмиссии при создании блока составлял 50 биткойнов. 28 ноября 2012 года произошло первое уменьшение эмиссионной награды с 50 до 25 биткоин. Следующее уменьшение вдвое произошло в середине 2016 года. В 2031 году размер эмиссии при создании блока составит менее одного биткойна и продолжит стремится к нулю. Предполагается, что эмиссия остановится в 2140 году, поскольку награда за блок не сможет превышать 10−8 BTC, однако задолго до этого постепенно основным источником вознаграждения за формирования новых блоков станут комиссионные сборы.
Старлинк – это новая всемирная сеть широкополосной спутниковой связи, созданная компанией SpaceX. Она состоит из более чем 4400 спутников сообщающихся между собой класса “smallsat” (малые спутники, весом около ста килограммов каждый), вращающихся на высоте 1100 км, что в четыре раза больше чем число активных спутников, работающих десять лет назад. Это стало возможным благодаря серийному производству при гораздо более низких затратах на единицу продукции, чем предыдущие модели спутников.
Инициировал проект генеральный директор SpaceX Илон Маск, отметив значительный неудовлетворенный спрос на недорогие глобальные услуги широкополосной связи. Меньшие спутники значительно снижают стоимость спутникового Интернета и коммуникаций. Сеть Starlink обеспечивает скорость в 1 гигабит при задержках около 25 мс; на уровне кабельного Интернета. Такие скорости для спутниковой связи возможны благодаря использованию низких околоземных орбит.
Испытания начались в 2017 году с двух прототипов спутников MicroSat-1a и MicroSat-1b. После соединения с наземными станциями за этими экспериментами последовало последовательное разворачивание сети из 4400 спутников, начатое в 2019 году. Эта сеть достигает полной мощности к 2024 году.
Наряду с проектами от конкурирующих компаний, таких как OneWeb и Google, сеть Starlink помогает ещё больше расширить охват Интернета, а также увеличить скорость соединения для среднестатического пользователя. Несколько лет спустя SpaceX развернёт ещё более крупную сеть из 7500 спутников на более низкой высоте, чтобы увеличить мощность и уменьшить задержку в густонаселенных районах. В будущем подобная сеть будет возводиться на орбите вокруг Марса.
Больше…
Первое полное моделирование одного нейрона было совершено в 2005 году. За этим последовала неокортикальная колонка с 10 000 нейронами в 2008 году, а затем кортикальная мезосхема с 1 000 000 нейронов в 2011 году. Позднее было проведено моделирование мозга мышей, содержащее десятки миллионов нейронов.
К 2025 году экспоненциальный рост вычислительных мощностей и данных позволил сформировать точные модели каждой части человеческого мозга и его 100 миллиардов нейронов. В период между 2000 и 2025 вычислительные способности компьютеров выросли в миллион раз наряду со значительным увеличением разрешающей и пропускной способности сканирования. Как и в случае с проектом “Геном человека”, в научном сообществе было много людей, которые сомневались, что мозг может быть нанесен на карту так быстро. И вновь они не смогли объяснить экспоненциальный (а не линейный) рост информационных технологий.
Хотя теперь можно сканировать и картографировать весь человеческий мозг вплоть до уровня нейронов, анализ огромных объемов данных, которые он содержит, и использование их для полного понимания его работы займет гораздо больше времени. Тем не менее, это представляет собой важную веху в неврологии и ведет к увеличению финансирования борьбы с различными заболеваниями, связанных с мозгом.