Sciencemag.cz
Doporučujeme
Moorův zákon není mrtvý, ale mění se. Zachycování uhlíku. Syntetická biologie. TechnoVision: 5 hlavních technologických trendů, které je třeba sledovat v roce 2024.
Společnost Capgemini představila svou studii „TechnoVision Top 5 Tech Trends to Watch in 2024“, která se věnuje očekávanému obratu v technologiích. V letošním roce se do popředí celosvětové veřejné a obchodní diskuse dostala generativní umělá inteligence. Vzbudila očekávání, že technologie mohou urychlit pokrok v podnikání a společnosti. Přestože bude i v příštím roce velmi diskutovaným tématem, očekává se, že v roce 2024 dosáhnou fáze vyspělosti nebo průlomu i další klíčové technologie, které přispějí k řešení nejnaléhavějších výzev dnešního podnikání, společnosti a životního prostředí.
„Každý, kdo v posledních měsících sleduje zprávy, nemůže popřít transformační dopad technologií. Generativní umělá inteligence je jasným příkladem, ale není jediným,“ vysvětluje Pascal Brier, ředitel pro inovace ve společnosti Capgemini a člen výkonného výboru skupiny. „Týmy společnosti Capgemini každý den skenují technologické prostředí, aby využily sílu inovací pro naše klienty a předvídaly klíčové technologické průlomy na obzoru. Kromě generativní umělé inteligence patří mezi oblasti, které je třeba v roce 2024 sledovat, vývoj v oblasti polovodičů, postkvantové kryptografie, bateriových technologií a nového výzkumu vesmíru, které nám pomohou řešit problémy našich ekonomik, komunit a ekosystémů.“
Technologie, které je třeba sledovat v roce 2024:
1) Generativní umělá inteligence: malé bude nové velké
Generativní umělá inteligence se na přelomu let 2022 a 2023 razantně prosadila do globální technologické a obchodní konverzace a očekává se od ní významný dopad na podnikání. Dostojí v roce 2024 obrovskému množství humbuku, který vyvolala? Stručná odpověď zní ano. Zatímco stávající „velkojazyčné modely“ budou i nadále prosperovat, roste také potřeba menších, nákladově efektivnějších modelů. Tyto modely budou stále menší a menší, aby je bylo možné provozovat na nízkorozpočtových instalacích s omezenými výpočetními schopnostmi. V roce 2024 budou nové platformy AI také stále více bojovat proti halucinacím (chybám) kombinací generativních modelů AI s vysoce kvalitními informacemi ze znalostních grafů1 . Na podporu toho všeho budou vznikat platformy, které budou firmám poskytovat nástroje pro využití generativní AI bez nutnosti hlubokých interních technických znalostí. To v dlouhodobém horizontu povede k vytváření vzájemně propojených sítí modelů navržených a vyladěných pro konkrétní úkoly a k rozvoji skutečných multiagentních generativních ekosystémů.
Proč je to důležité: Tento vývoj v oblasti generativní umělé inteligence naznačuje vývoj směrem k dostupnější, všestrannější a nákladově efektivnější technologii. Tyto inovace umožní organizacím rychleji rozšiřovat případy použití generativní AI a zároveň z této technologie vytěžit větší dlouhodobou hodnotu.
2) Kvantové technologie: Když se kybernetika potkává s kvantovou technologií
Probíhají závody v kybernetickém zbrojení, kde pokrok ve výpočetním výkonu musí být doprovázen posílením digitálních obranných mechanismů. Například umělá inteligence a strojové učení (ML) se stále častěji využívají při odhalování hrozeb, zatímco bezpečnostní model nulové důvěry se může stát globálním standardem. Rychle se však objevuje nová hrozba, která je poháněna rozvojem kvantové výpočetní techniky, jež může způsobit, že současné šifrovací standardy, jako jsou RSA a ECC, budou zastaralé. Vývoj algoritmů odolných proti kvantovému šifrování se proto stává naléhavou nutností pro zachování soukromí a bezpečnosti dat v budoucnosti. V USA bude v roce 2024 Národním institutem pro standardy a technologie vydán standard pro „postkvantovou kryptografii“ (PQC), tj. šifrovací algoritmy, o nichž se předpokládá, že budou odolné vůči kvantovým útokům. Vzhledem k tomu, že zákon o připravenosti na kybernetickou bezpečnost v oblasti kvantové výpočetní techniky vyžaduje, aby veřejné a soukromé organizace dodávající energii vládě USA byly připraveny na přechod na PQC do jednoho roku po vydání norem NIST, toto téma se v roce 2024 jistě dostane do rozhovorů v zasedacích místnostech.
Proč je to důležité: Tento nový posun slibuje, že se změní samotný základ standardů kybernetické bezpečnosti na celém světě. Tento blížící se milník se dotkne všech vedoucích pracovníků a technologických odborníků, přičemž stále více organizací zahajuje kvantový přechod.
3) Polovodiče: Moorův zákon není mrtvý, ale mění se
Jako nejobchodovanější zboží na světě (před ropou a motorovými vozidly) jsou polovodiče klíčovým prostředkem digitální transformace. Moorův zákon říká, že výpočetní výkon mikročipu se každé dva roky zdvojnásobí, zatímco náklady se sníží na polovinu – dosahuje však tato teorie svých fyzikálních a ekonomických hranic? Polovodičový průmysl stojí na prahu transformační éry, kdy se sbíhá několik faktorů, které v roce 2024 nově vymezí jeho podobu. Čipy dosahují 2nm, tranzistory se blíží velikosti několika atomů a stále rostoucí investice do výzkumu a vývoje a špičkových výrobních zařízení se stávají výzvou i pro největší výrobce čipů. V roce 2024 by mělo dojít k evoluci Moorova zákona s novými paradigmaty: navzdory tomu, že se čipy blíží k absolutní fyzikální hranici miniaturizace čipů, by mělo dojít k průlomu v oblasti 3D skládání čipů, inovacím ve vědě o materiálech a novým formám litografie, které umožní další zvyšování výpočetního výkonu.
Proč je to důležité: Očekává se zrychlená digitální transformace napříč průmyslovými odvětvími, kterou umožní výkonnější připojené objekty, od chytrých telefonů přes elektromobily až po datová centra a telekomunikace. Tyto technologické průlomy se odrazí v posunu samotného ekosystému polovodičů, kde se v roce 2024 objeví nové giga továrny, regulace, obchodní modely a slévárenské služby.
4) Baterie: Síla nové chemie
Zlepšování výkonu a snižování nákladů na baterie je v centru pozornosti podniků i vlád, protože průmyslová sázka je pro každou zemi vysoká. Cílem je podpořit elektromobilitu a urychlit dlouhodobé skladování energie, které je rozhodující pro urychlení přechodu na obnovitelné zdroje energie a urychlení inteligentních sítí. Zatímco LFP (lithium-železo-fosfát) a NMC (nikl-mangan-kobalt) se stávají standardem pro aplikace v elektromobilech, zkoumá se několik technologií s chemickým složením baterií, jako jsou bezkobaltové (sodíkové) nebo polovodičové baterie, s pravděpodobným urychlením v roce 2024. Posledně jmenované představují významný posun v technologii baterií, především pro elektromobily, neboť mají vyšší hustotu energie (tj. kapacitu pro ukládání) za cenu, která bude stále nižší než u tradičních baterií. Snižují také závislost na materiálech, jako je konkrétní lithium, nikl, kobalt, minerály vzácných zemin a grafit, a zároveň slibují delší životnost a robustnější bezpečnost.
Proč je to důležité: V obchodním světě, který je poháněn energetickou transformací a bojem proti změně klimatu, může tento nový vývoj nabídnout cestu k většímu výběru pro bateriový průmysl a udržitelnějšímu využívání materiálů.
5) Vesmírná technika: Řešení problémů Země z vesmíru
V roce 2024 se bude lidstvo připravovat na návrat na Měsíc. Cílem tohoto obnoveného zájmu o vesmírné technologie je podpořit vědecké objevy a pomoci řešit nejkritičtější problémy Země, včetně monitorování klimatických rizik a katastrof, lepšího přístupu k telekomunikacím a také obrany a suverenity. Nový vesmírný věk je poháněn nejen vládními agenturami, ale také soukromými subjekty, od startupů až po korporace, a je podporován různými technologiemi, jako je 5G, pokročilé satelitní systémy, big data, kvantová výpočetní technika atd. V roce 2024 by to mělo urychlit inovace a podpořit velmi slibné technologické projekty v oblasti udržitelného pohonu kosmických lodí (elektrického nebo jaderného) a nových konstelací na nízké oběžné dráze Země pro bezproblémovou komunikaci a kvantovou kryptografii.
Proč je to důležité: Poslední vesmírné závody způsobily revoluci ve světě tím, že urychlily převratné inovace, jako jsou satelitní technologie, GPS, integrované obvody, solární energie a kompozitní materiály. Tento návrat ke hvězdám slibuje podobné revoluce v oblasti výpočetní techniky, telekomunikací a pozorování Země.
Po roce 2024 – technologie, které ovlivní příštích 5 let:
1) Nízkouhlíkový vodík: Na cestě k věrohodné alternativě k fosilním palivům
Vodík je již dlouho považován za čistou alternativu paliva, protože při jeho spalování vzniká pouze voda. Tradiční výroba vodíku je však energeticky náročná a často závisí na fosilních palivech. Trend nízkouhlíkového vodíku se to snaží změnit tím, že k elektrolýze vody využívá obnovitelnou nebo jadernou energii, která ji štěpí na vodík a kyslík s nulovými emisemi uhlíku. Pokroky v technologii elektrolyzérů, včetně vývoje elektrolyzérů s protonovou výměnnou membránou (PEM) a elektrolyzérů na bázi pevných oxidů, zvyšují účinnost a snižují náklady, nicméně nízkouhlíkový vodík v tuto chvíli stále není konkurenceschopný, kromě dalších problémů se spolehlivostí a škálováním. Země a společnosti po celém světě v rámci svých strategií pro dosažení uhlíkové neutrality investují velké prostředky do nízkouhlíkového vodíku s cílem snížit v blízké budoucnosti jeho cenu.
2) Zachycování uhlíku: Urychlení dekarbonizace procesů s vysokým obsahem uhlíku
Ačkoli snižování emisí uhlíku zůstává hlavní prioritou, jak ji definuje Pařížská dohoda, několik těžko postižitelných průmyslových odvětví bude muset také investovat do technologií zachycování uhlíku (zejména v místě zdroje, jako je cementárna nebo ocelárna), aby dosáhla svých cílů dekarbonizace. Nové metody zachycování CO2 jsou stále účinnější a méně energeticky náročné, což je podporováno značnými veřejnými investicemi zejména v USA a EU. Inovace zahrnují vývoj pokročilých technologií rozpouštědel, které vyžadují méně energie k zachycení, využití a uložení CO2, a také pevných sorbentů nabízejících nižší náklady a vyšší selektivitu CO2 . Kromě toho se zdokonaluje filtrace CO2 od jiných plynů pomocí membránové technologie s cílem zlepšit její účinnost a škálovatelnost. Nicméně zachycování uhlíku stále čelí specifickým výzvám, jako jsou náklady, skladování nebo konverze v průmyslových procesech. Významný výzkum probíhá také v oblasti odstraňování CO2 přímo z atmosféry prostřednictvím přímého zachycování vzduchem (DAC), i když tato aplikace je ve srovnání s alternativními řešeními zachycování uhlíku stále nákladná.
3) Syntetická biologie: využití síly přírody
Pandemie Covid-19 vynesla do popředí význam syntetické biologie pro ochranu veřejného zdraví a zdůraznila obrovský potenciál inovací, jako je syntetická mRNA, pro nebývale rychlý vývoj vakcín. V listopadu 2023 bylo dosaženo významného milníku, když britský regulační orgán pro léčiva schválil terapii využívající nástroj pro úpravu genů CRISPR-Cas9 jako léčbu proti srpkovitému onemocnění, první svého druhu v historii medicíny. Syntetická biologie však jde mnohem, mnohem dál. Jedná se o interdisciplinární obor kombinující biologii, inženýrství, informatiku a biotechnologie, který umožňuje revoluční aplikace, jež by mohly výrazně ovlivnit medicínu, zemědělství a udržitelnost životního prostředí. Tato technologie, která stojí na rozhraní rychlého technologického pokroku a kritických globálních potřeb, je připravena stát se v příštích několika letech horkým tématem. Mezi inovace na obzoru patří programovatelné buňky a organismy schopné vyrábět nové léky, ekologické chemikálie a udržitelné materiály, stejně jako průlomové objevy v oblasti editace genů, které nabízejí potenciál pro léčbu genetických poruch.
