Метка: Компьютеры и интернет

Симуляция миллиарда моделей человеческого мозга возможна в реальном времени

В конце 20-го – начале 21-го веков наблюдалось значительное увеличение вычислительной мощности и объёма хранения данных. Каждое новое поколение микросхем были меньше по размеру и более энергоэффективны, чем предыдущие, что приводило к более масштабному и сложному применению. Эта тенденция получила название закон Мура, и привела к постепенному появлению искусственного интеллекта в сочетании с моделированием мозга вплоть до уровня отдельных нейронов.

Несмотря на случайные неудачи, экспоненциальный прогресс в вычислительной мощности продолжался в последующие десятилетия, что обусловлено дальнейшими инновациями в миниатюризации компонентов новых системных архитектур, новыми материалами и новыми методами охлаждения. К 2058 году на одной машине можно смоделировать в режиме реального времени на уровне отдельных нейронов до миллиарда человеческих мозгов. Однако, в последние годы был достигнут физический нижний предел размера транзистора, что означает, что компьютеры могут стать более мощными только за счёт увеличения их размера. В это десятилетие произошли глубокие изменения в роли суперкомпьютеров – самых больших и мощных компьютеров – поскольку они, похоже, начинают жить своей собственной жизнью, расширяя свою инфраструктуру и программное обеспечение таким образом, чтобы существенно влиять на местные, региональные и мировые события. Это вызывает серьёзные опасения относительно возможных экзистенциальных рисков и непредвиденных последствий.

До недавнего времени мировая политика и экономика в значительной степени или полностью определялись человеческими мыслями и эмоциями. Однако, становится ясно, что новые формы машинного сверхразума и гибридные слияния человека и искусственного интеллекта начинают изменять культурный дух времени. Компьютеры сейчас настолько мощные, что им делегируются многие задачи высокого уровня в бизнесе и правительстве. Крупномасштабные модели мозга могут использоваться для оценки вероятной реакции всего населения страны на новые идеи, продукты или гипотетические события, или, например, для тестирования новых биотехнологических имплантатов – часто разработанных самими суперкомпьютерами. Хотя действительно точное моделирование мозга, то есть на субатомном уровне, ещё предстоит усовершенствовать, состояния мультибелковых комплексов теперь могут быть включены в модель единого мозга. Другие области применения этих суперкомпьютеров включают меры по комплексной борьбе с изменением климата, эти проблемы, наконец, начинают решаться в течение следующих нескольких десятилетий.

На потребительском уровне игровые устройства теперь обеспечивают невероятно реалистичные впечатления. Полное погружение в виртуальную реальность теперь стало основным явлением, после стремительного развития в течение последних двух десятилетий. Достижения в процедурном поколении привели к созданию «Матричных» миров захватывающего масштаба и изобретательности. В киберпространстве сформировались целые новые общества, в которых многие люди проводят всё своё свободное время. Когда вы сталкиваетесь с игроком или персонажем онлайн, практически невозможно отличить человеческий интеллект от искусственного.

More…

2058

Новый стандарт 6G

К 2030 году появился новый стандарт мобильной связи, который предлагает ещё большую скорость, чем 5G. Ранние исследования шестого поколения (6G) начались в конце 2010-х годов, когда Китай, США и другие страны исследовали потенциал работы на более высоких частотах.

В то время как первые четыре поколения мобильных устройств работали в диапазоне от нескольких сотен до нескольких тысяч мегагерц, 5G расширила этот диапазон до десятков тысяч и сотен тысяч. Революционная технология того времени позволила значительно улучшить пропускную способность и снизить задержку. Однако, не обошлось без проблем, так как экспоненциально растущий спрос на беспроводную передачу данных оказывал всё большее давление на поставщиков услуг, в то время как для некоторых специализированных и новых приложений требовались ещё более высокие частоты.

Это привело к разработке 6G, основанной на частотах от 100 ГГц до 1 ТГц и выше. Десятикратное увеличение скорости передачи данных означает, что пользователи пользуются терабитами в секунду (Тбит/с). Кроме того, улучшенная стабильность и задержка сети, достигаемая с помощью алгоритмов искусственного интеллекта и машинного обучения, могут сочетаться с ещё большим географическим охватом. Интернет Вещей, уже хорошо зарекомендовавший себя в 2020-х годах, теперь имеет потенциал вырасти ещё на несколько порядков и связывать не миллиарды, а триллионы объектов.

После десятилетия исследований и испытаний, широкое распространение 6G происходит в 2030-х годах. Однако, беспроводная связь в настоящее время выходит на плато с точки зрения прогресса, так как становится чрезвычайно трудно выйти за пределы терагерцового диапазона. Эти ограничения в конечном счёте преодолеваются, но требуют совершенно новых подходов и фундаментальных прорывов в физике. Идея седьмого стандарта (7G) также ставится под сомнение рядом новых технологий, которые поддерживают существующую беспроводную связь, делая будущие достижения итеративными, а не поколенческими.

2030

5 миллиардов человек пользуются Интернетом

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.

2020

Традиционные микрочипы достигают пределов миниатюризации

Производители полупроводников достигли предела миниатюризации компьютерных чипов. Самые маленькие транзисторы сейчас производятся на основе технологических процессов, оперирующих объектами размером до 4 нанометров, что близко к размеру отдельных атомов. Работать с частицами кремния меньшего размера уже невозможно в связи с эффектами квантового туннелирования.

Закон Мура предполагает увеличение мощности компьютеров в два раза каждые 18 месяцев. Однако теперь парадигма меняется в связи с отказом от традиционных микросхем в пользу многоуровневых пространственных интегральных микросхем на основе графена и других новых материалов.

More…

2026

Переломный момент для технологии блокчейн

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.

More…

2023

Сеть широкополосной спутниковой связи Starlink достигает полной мощности

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.
More…

2024

Симуляция человеческого мозга становится возможной

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.

More…

2025

Жесткие диски ёмкостью 50 ТБ

В течение 2010-х годов твердотельные накопители (SSD) стали более предпочтительным выбором для работы компьютерных операционных систем и приложений из-за их гораздо большей скорости, чем традиционные жесткие диски. Однако, последние по-прежнему играют определенную роль в архивировании/резервном копировании и в общем хранении данных. Они не исчезли как таковые и продолжают составлять часть вычислительных экосистем. Текущие исследования и разработки привели к появлению огромных объёмов: к началу следующего десятилетия появились накопители 20 терабайт (ТБ), основанные на технологии черепичной магнитной записи SMR (Shingled Magnetic Recording).

Ещё одно нововведение – термомагнитная запись (HAMR (heat-assisted magnetic recording)) – ещё больше увеличило производительность. Суть технологии состоит в локальном нагревании лазером крошечной поверхности пластин жёсткого диска до 450° C, а затем охлаждения до комнатной температуры менее чем за наносекунду. Во время этого процесса поверхность становится более восприимчивой к магнитным воздействиям, что позволяет записывать данные на гораздо меньшие пространства, чем при обычной магнитной записи (CMR). Кроме того, новые накопители с несколькими приводами позволяют считывать огромные объемы данных на скоростях, соответствующих или превышающих современные жёсткие диски, что делает их более практичными для повседневного использования.

Первоначально начиная с 20 ТБ, новые диски HAMR быстро увеличили свою ёмкость в течение следующих нескольких лет, достигнув 50 ТБ к 2026 году. Несмотря на то, что разрыв между ценой байта сокращается, обычные жесткие диски продолжают лидировать над твердотельными накопителями в течение некоторого времени, благодаря их доступности и большей ёмкости.

Глобальный объём цифровых данных во всем мире увеличился с 33 зеттабайтов в 2018 году до более чем 200 зеттабайт к 2026 году и продолжает расти экспоненциально.

More…

2026

Совершенствуется процесс полного моделирования погоды

Зеттафлопс – производительность суперкомпьютеров теперь в тысячу раз мощнее, чем компьютеры 2020 года и в миллион раз мощнее, чем компьютеры в 2010 году. Одна из сфер, получивших особое преимущество за это время, – метеорология. Прогнозы погоды могут быть сгенерированы с 99% точностью в течение двух недель. Спутники могут сопоставить модели ветра и дождя в режиме реального времени в феноменальном разрешении, от квадратных километров значений предыдущих десятилетий, вплоть до квадратных метров в настоящем времени.

Глобальное потепление, моделирование климата и прогнозы уровня моря также могут быть получены, но уже с большей детализацией, чем когда-либо прежде, давая большую достоверность долгосрочной перспективы развития жизнедеятельности планеты.

More…

2030

Web 4.0 – новая веха Интернета

Дальнейшее сближение интернет сети и физического мира привело к появлению “Web 4.0” – новое поколение интернета. Семантический анализ программ произошел в формах ИИ (искусственного интеллекта), который теперь выполняет огромный спектр автоматизированных задач для бизнеса, государства и потребителей. Ускорение работы массивно-параллельных сетей, поисковых роботов-охотников текстовой и визуальной информации – в сочетании самых тонких возможностей человека (таких как распознавание образов) и возможностей машин (такие как скорость и память) дают потрясающие результаты.

В дополнение к действующим в качестве высокоразвитых поисковых систем, ИИ играют важную функцию в реальном мире – сбор информации из массива сенсоров, камер и других устройств слежения, на транспортных средствах, и даже от самих людей.

Несмотря на неприкосновенность частной жизни, это новое поколение IT обещает принести огромную пользу обществу. Преступления быстрее и проще раскрыть благодаря этим интеллектуальным виртуальным агентам, транспорт и логистика становятся более плавными и эффективными; ресурсы теперь можно распределять более точно и безошибочно.

Кроме того, практически каждое физическое существование документа в настоящее время подвергается цифровому кодированию, резервному копированию и даже может архивироваться онлайн. Это включает в себя полные копии всех книг, журналов, рукописей и другой литературы, когда-либо опубликованных – формирование полного хранилища человеческих знаний. Эти документы могут быть получены и проанализированы, при помощи речевых команд, в переводе с любых из 6000 языков мира и доступны через голографические изображения 3D.

Web 4.0 – это процесс демократизации в интернете. Традиционные информационные агентства чувствуют себя ещё более отсталыми по сравнению с блоггерами и другими социальными медиа источниками, когда речь идет о скорости и точности информации.

More…

2031