10 دستاورد تکنولوژی در سال 2020

مجله MIT، امسال نیز چون سال‌های گذشته لیستی از پیشرفت‌های تکنولوژی ارائه کرده است که باور دارد تغییراتی بزرگ در حل مشکلات مهم ایجاد خواهند کرد. چرا این پیشرفت‌ها انتخاب شده‌اند؟ چون آیتم‌های این لیست، ترفندها یک بار مصرف یا ابزارهای جدید مبالغه شده نیستند که در عرض چند روز دور ریخته شوند، بلکه پیشرفت‌هایی چشم‌گیری هستند که قرار است الگوریتم زندگی و شیوه کار کردن ما را به درستی تغییر بخشد.

1. اینترنت غیر قابل هک

2. داروی متناسب با یک شخص

3. ارز دیجیتال

4. داروهای ضد پیری

5. مولکول های کشف شده توسط هوش مصنوعی

6. صورت‌های فلکی بزرگ ماهواره‌ای

7. برتری کامپیوترهای کوانتوم

8. هوش مصنوعی کوچک

9. دیفرانسیل حریم خصوصی

10. اسناد تغییرات آب و هوایی

اینترنت غیرقابل هک(Unhackable internet)

اواخر سال جاری، پژوهشگران هلندی، یک اینترنت کوانتومی را بین دانشگاه دلفت (Delft) و شهر لاهه (Hague) راه‌اندازی خواهند کرد.

اینترنت غیر قابل هک

اهمیت آن :

اینترنت روز به روز در برابر هک شدن آسیب پذیر می‌شود، اما اینترنت کوانتومی غیر قابل هک خواهد بود.

نقش های اصلی :

1. دانشگاه فناوری دلفت

2. اتحاد اینترنت کوانتومی (Quantum Internet Alliance)

3. دانشگاه علم و فناوری چین (University of Science and Technology of China)

زمان دسترسی : تا 5 سال آینده

اینترنت مبتنی بر فیزیک کوانتومی به زودی امکان ارتباط تمام ایمن را فراهم خواهد کرد.

تیمی به سرپرستی استفانی ونر(Stephanie Wehner) در دانشگاه تکنولوژی دلفت ، در حال راه‌اندازی یک شبکه اینترنتی است که چهار شهر هلند را به طور کامل به وسیله تکنولوژی کوانتومی به هم متصل می‌کند. پیام‌های ارسال شده از طریق این شبکه غیر قابل هک خواهند بود اما چگونه؟

در سال‌های اخیر دانشمندان آموخته‌اند که چگونه جفت فوتون‌ها را به وسیله کابل‌های فیبر نوری انتقال دهند و از اطلاعات رمزنگاری شده در آن‌ها محافظت کنند. تیمی در چین نیز این تکنولوژی را برای ساخت ستون فقرات یک شبکه اینترنتی به طول 2000 کیلومتر بین دو شهر بیجینگ و شانگهای به کار برد ، اما چون این پروژه تا حدودی به اجزای کلاسیکی متکی بود که به صورت دوره‌ای، پیوند کوانتومی را قبل از راه اندازی یک پیوند جدید می‌شکنند، شبکه در خطر هک شدن قرار می‌گرفت.

شبکه اینترنتی دلفت اولین شبکه ای خواهد بود که از این فناوری کوانتوم برای انتقال اطلاعات بین شهرها به صورت سراسری استفاده می‌کند. این فناوری از رفتار ذرات اتمی به نام محصور و درهم پیچیدگی با شبکه استفاده می‌کند. اگر فتون‌های محصور شده به صورت مخفیانه خوانده شوند، محتوا و ظرفیتشان خراب می‌شود.

اما همچنان ایجاد این ذرات درهم پیچیده و انتقال آن‌ها در فواصل دور یک مسئله‌ی حل نشده است. اما تیم ونر ثابت کرده که می‌توانند این ذرات را تا مسافت بیش از 1.5 کیلومتر (0.93 مایل) منتقل کند و اطمینان دارد تا پایان سال جاری می‌توانند یک پیوند کوانتومی بین دلفت و شهر لاهه راه‌اندازی کنند. برای اینکه اتصال بدون وقفه اینترنت در مسافت‌های طولانی برقرار شود بایستی از تکرار‌کننده های کوانتومی استفاده کرد. تکرار کننده‌هایی که هنوز در دلفت و نقاطی دیگر در حال طراحی هستند. ونر ادعا میکند، اولین تکرار کننده باید در پنج تا شش سال آینده تکمیل شود و در نتیجه، یک شبکه جهانی کوانتومی تا آخر این دهه راه اندازی خواهد شد.

—Russ Juskalian

داروی متناسب با یک شخص ((Hyper-personalized medicine

ساخته شدن داروهای جدید برای درمان جهش‌های ژنتیکی منحصر به فرد

داروی متناسب با یک شخص

اهمیت آن:

داروهای ژنتیکی متناسب با یک بیمار، امیدی جدید برای بیماران لاعلاج است.

نقش های اصلی :

پروژه کودک مبتلا به بیماری گشادشدگی مویرگ ها (A-T)

بیمارستان اطفال در بوستون

شرکت دارویی Ionis

سازمان مدیریت غذا و داروی ایالات متحده (US)

زمان دسترسی :اکنون

در اینجا به بررسی یک مورد ناامیدکننده میپردازیم: یک کودک مبتلا به بیماری کشنده و به شدت نادری که نه تنها هیچ درمانی برای این بیماری وجود ندارد بلکه حتی هیچ دانشمندی به مطالعه آن در آزمایشگاه نمی‌پردازد ;به اصطلاح "آن قدر نادر است که کسی اهمیتی نمی دهد".

این وضعیت به لطف داروهای جدیدی که متناسب با ژن‌های هر شخص ساخته می‌شوند رو به تغییر است. اکنون فرصت مبارزه با این بیماری های به شدت نادر که به سبب یک اشتباه خاص DNA به جود می‌آیند به دست آمده است. بیماری‌هایی که تاکنون چند هزار نمونه از آنان مشاهده شدهاست.

یک مورد دیگر از این وضعیت مربوط به دختری به نام میلا مک اووک، مبتلا به بیماری ویرانگری ناشی از یک جهش ژنتیکی خاص بود، اما بیماری او سبب ساخت و تولید یک داروی کاملا منحصر به او شد.

وضعیت میلا باعث به وجود آمدن مجله پزشکی انگلستان در ماه اکتبر شد که چگونه دکتران ظرف مدت فقط یک سال بعد از بازخوانی در مورد وضعیت خطای ژنتیکی او موفق به تولید دارو شدند. آنها نام دارو را مشابه اسم بیمار، میلاسن نامیدند.

میلا به طور کامل درمان نشد اما به نظر میرسد وضعیت او تثبیت شده باشد: این دارو تشنج های وی را کاهش داده و او اکنون قادر به ایستادن و راه رفتن است.

درمان میلا امکان پذیر به نظر می‌رسید زیرا هیچ داروی ژنتیکی، پیش از آن به این سرعت تولید نشده و هیچ داروی دیگری تاثیری بیشتر از این نداشت. این داروهای جدید می‌توانند به عنوان جایگزین ژن‌ها ، ویرایش‌کننده ژن‌ها ، بی‌حس کننده ژن‌ها (که از این مورد برای میلا استفاده شد) ، نوعی از پاک‌کننده مولکول‌ها (که پیام‌های اشتباه ژنتیکی را رفع یا پاک می‌کند) استفاده شوند. وجه مشترک این درمان‌ها قابلیت برنامه نویسی آن‌ها به زبان کد ژنتیکی و به سبک و با سرعت دیجیتالی است که به منظور اصلاح یا جبران بیماری‌های ارثی به کار می‌روند.

اکنون این پرسش به ذهن خطور میکند که چند مورد مشابه درمان میلا در دنیا وجود دارد؟ تاکنون فقط تعدادی انگشت شمار. اما این روند به صورت صعودی ادامه دارد. زیرا  محققانی که در گذشته در مواجهه با اولین موانع تسلیم می‌شدند ، اکنون راه‌حل را در DNA یافته و باور دارند که شاید بشود که به بیمار کمک کرد.

چالش اصلی در موارد درمانی 1" n-of-" (اشاره به تعداد افرادی که دارو را استفاده میکنند) این است که محققان در مورد چگونگی توسعه، آزمایش و فروش این داروها با هم اختلاف دارند، در نتیجه پاسخ به این پرسش است که چه کسی قرار است هزینه این داروها را پرداخت کند هنگامی که این داروها فقط به یک بیمار کمک میکنند اما نیاز به یک تیم بزرگ برای ساخت و تولید آن دارند؟

Antonio Regalado

ارز دیجیتال (Digital money)

ظهور و گسترش ارز دیجیتال پیامدهای گسترده ای برای حفظ حریم خصوصی مالی به دنبال دارد.

ارز دیجیتال

اهمیت آن :

با کاهش استفاده از پول نقد ، آزادی معامله بدون واسطه نیز کاهش می یابد. در همین حال می توان از فناوری ارزهای دیجیتال برای شکافتن و تغییر سیستم مالی جهانی استفاده کرد.

نقش های اصلی :

"بانک مردم" در چین

فیسبوک

زمان دسترسی :تا آخر سال جاری

در ژوئن گذشته فیسبوک از "ارز دیجیتال جهانی" به نام Libra رونمایی کرد.این ایده در ابتدا با واکنش شدید مواجه شد و هنوز ممکن است هیچ گاه پیاده سازی نشود و یا به صورتی متفاوت از آنچه در ابتدا تصور میشد راه اندازی شود.با این حال قادر به ایجاد یک تغییر بوده است: فقط چند روز پس از اینکه فیبسوک این خبر را اعلام کرد ، یک مقام از جانب " بانک مردم " در چین تصریح کرد که در پاسخ به این ایده به توسعه ارز دیجیتالی خود سرعت خواهد بخشید.اکنون چین آماده است تا به نخستین اقتصاد بزرگ که نسخه دیجیتالی پول خود را منتشر میکند تبدیل شود، که آن را به عنوان جایگزینی برای پول نقد در نظر میگیرد.

ظاهرا رهبران چین،  لیبرا را که به نظر میرسد احتمالا پشتوانه ای مانند دلار آمریکا داشته باشد، به عنوان یک تهدید در نظر میگیرند. آنها بر این باورند که این ایده میتواند قدرت نا متناسب آمریکا بر سیستم مالی جهان را تقویت کند که این امر ناشی از نقش دلار به عنوان ارز ذخیره جهانی است.برخی گمان میبرند چین قصد دارد ارز دیجیتال خود را (renminbi)

در سطح بین المللی ارتقا دهد.

اکنون قلمروی لیبرا نیز وابسته به جفرافیای سیاسی است. در ماه اکتبر مدیر عامل شرکت ، مارک زاکربرگ، به کنگره قول داده است که لیبرا "رهبری مالی آمریکا و ارزش ها و نظارت های دموکراتیکان را در سراسر جهان گسترش خواهد داد". بنابراین جنگ بین ارز های دیجیتال شروع شده است!

—Mike Orcutt

دارو های ضد پیری (Anti-aging drugs)

دارو هایی که با هدف قرار دادن یک روند طبیعی پیر شدگی سعی در درمان بیماری را دارند در حال پیشرفت می باشند.

داروهای ضد پیری

اهمیت آن :

تعدادی از بیماری های مختلف، از جمله سرطان، بیماری‌های قلبی و زوال عقل با کند کردن روند پیری‌، قابل درمان هستند.

نقش های اصلی :

شرکت بیوتوکنولوژِی Unity

شرکت Alkahest

کلینیک Mayo

شرکت بیتکنولوژِی Oisin

مرکز درمانی Siwa

زمان دسترسی : تا کمتر از 5 سال

آزمایش اولین موج داروهای جدید ضد پیری بر روی انسان‌ها آغاز شده است. این داروها (هنوز) امکان زندگی با طول عمر بیشتر را به شما نمی‌دهند اما هدفشان درمان بیماری‌های خاص، با کند یا معکوس کردن روند اصلی پیری است.

این دارو‌ها سنولیتیک ) senolytics) نام دارند و نحوه ی عملکرد آن‌ها از بین بردن سلول‌های خاصی است که با افزایش سن انباشته می‌شوند. این سلول‌ها به عنوان "سلول‌های پیر" شناخته میشوند، می‌توانند با ایجاد التهاب سطح پایین، مکانیسم طبیعی ترمیم سلولی را سرکوب کرده و محیطی سمی برای سلول‌های همسایه ایجاد کنند.

در ماه ژوئن ، شرکت بیوتکنولوژیِ Unity مستقر درسانفرانسیسکو، نتایج اولیه بیماران مبتلا به آرتروز خفیف تا شدید را گزارش کرد. البته نتایج حاصل از یک آزمایش بالینی بزرگتر در نیمه دوم سال 2020 اعلام خواهد شد. همچنین این شرکت در حال تولید داروهای مشابه برای درمان بیماری‌هایی است که با افزایش سن در چشم و ریه به وجود می‌آیند.

اکنون سنولیتیک و دیگر روش‌های درمانی امیدوارکننده، در حال انجام آزمایشاتی بر روی انسان‌ها هستند که با هدف قرار دادن فرآیندهای بیولوژِیکی که ریشه در افزایش سن و دیگر بیماری‌های مختلف دارند، به روند درمانی کمک می‌کنند.

شرکتی به نام Alkahest ، مولفه‌های موجود در خون جوانان به بیماران مبتلا به آلزامیر خفیف تا شدید تزریق می‌کند و امید دارد که این روند زوال ادراک و عملکرد در این بیماران را متوقف کند. همچنین این شرکت آزمایشاتی بر روی داروهایی بیماری‌های پارکینسون و زوال عقل، انجام میدهد.

در ماه دسامبر محققان دانشگاه علوم پزشکی درکسل (Drexel) با تولید یک کرم با داروی مهارکننده سیستم ایمنی به نام راپامایسین (rapamycin) ، سعی در مشاهده نتیجه این دارو بودند که آیا میتواند روند پیری را در پوست انسان کاهش بدهد یا خیر.

تمام این آزمایش‌ها نشان دهنده یک تلاش‌های گسترده برای فهمیدن این است که آیا واقعا میتوان شروع بسیاری از بیماری‌های ناشی از افزایش سن، مثل بیماری‌های قلبی ، ورم مفاصل ، سرطان و زوال عقل را به تاخیر انداخت؟

—Adam Piore

مولکول های کشف شده توسط AI

(AI-discovered molecules)

استفاده دانشمندان از هوش مصنوعی برای کشف ترکیبات شبه دارویی امیدوارکننده.

مولکول های کشف شده توسط AI

اهمیت آن :

تجاری سازی یک داروی جدید به طور متوسط حدود 2.5 میلیارد دلار هزینه دارد که یکی از دلایل آن دشواری یافتن مولکول‌های ثمربخش است.

نقش های اصلی :

داروی Insilico

آزمایشگاه Kebotix

تیم تحقیقاتی Atomwise

دانشگاه تورنتو

BenevolentAI

سازمان Vector

زمان دسترسی : ۳ تا 5 سال آینده

تصور بزرگی تعداد مولکول‌هایی که میتوانند به داروهای بالقوه نجات دهنده زندگی تبدیل شوند، دور از ذهن است. محققان تعداد این مولکول ها را حدود 1060 تخمین زده اند. این تعداد از تمام اتم‌های منظومه شمسی بیشتر است و تقریبا میتواند امکانات شیمیایی نامحدودی را ممکن سازد. البته اگر دانشمندان موفق به پیدا کردن مولکول‌های ارزشمند از میان آن‌ها بشوند.

اکنون ابزار یادگیری ماشین (machine-learning) میتواند اطلاعات حجیمی از مولکول‌های موجود و خصوصیت آن‌ها را کشف کرده و از این اطلاعات برای خلق امکانات جدید استفاده کنند. استفاده از این متد باعث سریع‌تر و ارزان‌تر شدن روند کشف داروهای جدید موثر در درمان‌ها می شود.

در ماه سپتامبر تیمی از محققان در زمینه داروی این سیلیکو (Insilico) مستقر در دانشگاه تورنتو و هنگ کنگ، در اقدامی قانع کننده، نشان دادند که با استفاده از الگوریتمی که توسط هوش مصنوعی کشف شده است چندین داروی مختلف را با یکدیگر ترکیب کرده‌اند.

محققان با به کار بردن تکنیک هایی مثل یادگیری عمیق و الگوریتم‌های جدید مشابه الگوریتمی که توانست قهرمان دنیا را در بازی باستانیGo  شکست دهد، موفق به شناسایی حدود سی هزار مولکول جدید با خصوصیات مطلوب شدند. آن‌ها شش مولکول از  آنها را برای آزمایش و ترکیب با یکدیگر انتخاب کردند. آزمایش‌ها نشان دهنده‌ی آن بود که یکی از آن‌ها به طور ویژه فعال بوده و میتواند نتایج امیدوارکننده‌ای در آزمایش بر روی حیوانات را به دنبال داشته باشد.

شیمیدان ها اغلب با استفاده از تجربه‌ی چندین ساله خود و هوش و اشتیاق در این زمینه، موفق به شبیه‌سازی مولکول‌های جدیدی می‌شوند. اکنون این دانشمندان ابزاری جدید (AI) برای گسترش ایده‌های خود دارند.

—David Rotman

صورت های فلکی بزرگ ماهواره ای

(Satellite mega-constellations)

ما اکنون قادر به ساخت ، راه اندازی و کنترل ده ها هزار ماهواره در مدار هستیم.

صورت های فلکی بزرگ ماهواره ای

اهمیت آن :

این سیستم‌ها می‌توانند یا اینترنت پر سرعت را در کل کره زمین پیاده‌سازی کنند و یا زمین را تبدیل به یک میدان با مین‌های ناخواسته بکنند!

نقش های اصلی :

شرکت SpaceX

شرکت OneWeb

آمازون

Telesat

زمان دسترسی :

اکنون

ماهواره‌ها میتوانند یک اتصال پهن باند به ترمینال‌های اینترنت داشته باشند. تا زمانی که این ترمینال‌ها دید واضحی از آسمان داشته باشند، میتوانند اینترنت را در اختیار تمام دستگاه‌های نزدیک قرار دهند.شرکت SpaceX به تنهایی قصد دارد در این دهه بیش از 4.5 برابر ماهواره‌هایی که انسان از زمان اولین ماهواره‌ی مصنوعی زمین به نام Sputnik تاکنون فرستاده است‌، به مدار بفرستد.

ساخت این صورت‌های فلکی امکان‌پذیر است زیرا بشر نحوه ساخت ماهواره‌های کوچک‌تر و راه اندازی ارزان‌تر آن‌ها را یاد گرفته است. پرتاب ماهواره به فضا هزینه‌ای حدود 24800 دلار برای هر پوند وزن دارد. برای نمونه یک ماهواره ی کوچک ارتباطی که نزدیک به چهار تن وزن دارد ، حدود 200 میلیون دلار هزینه  برای پرتاب نیاز دارد.

امروزه یک ماهواره ی SpaceX Starlink  حدود 500 پوند (227 کیلوگرم) وزن دارد. با استفاده از معماری استفاده مجدد و تولید ارزان‌تر، میتوانیم حجم عظیمی از این ماهواره‌ها را به موشک‌ها متصل کرده و آماده‌ی پرتاب کنیم. اکنون یک ماهواره SpaceX Falcon 9 با هزینه‌ای حدود 1240 دلار برای هر پوند وزن پرتاب می‌شود.

سال گذشته 120 ماهواره ی اول Starlink به فضا پرتاب شد و این کمپانی قصد دارد از ژانویه سال 2020، هر دو هفته یک بار، یک گروه 60 تایی از ماهواره‌هایش را پرتاب و آغاز به فعالیت کند. در پی آن شرکت OneWeb  نیز در اواخر سال جاری بیش از 30 ماهواره راه اندازی خواهد کرد. به زودی شاهد هزاران ماهواره در کنار هم خواهیم بود که برای تامین دسترسی به اینترنت حتی در فقیرترین و دور افتاده ترین جمعیت کره زمین نیز فعالیت خواهند کرد.

اما این در صورتی امکان پذیر است که نتایج ثمر بخش باشد. برخی محققان در این زمینه دچار تردید هستند زیرا می ترسند که این سیستم باعث اختلال در تحقیقات نجومی شود. از سوی دیگر، نمیتوان از احتمال برخورد این ماهواره ها با یکدیگر که منجر به فاجعه و تبدیل به میلیون قطعه شناور در فضا می‌شود، چشم پوشی کرد زیرا که این امر خدمات ماهواره‌ای و اکتشافات بعدی در فضا را غیرممکن خواهد ساخت. همان طور که در ماه سپتامبر عبور ماهواره ی Starlink با فاصله بسیار کم از کنار ماهواره ی هواشناسی ESA یادآور این حقیقت تلخ بود که جهان آماده‌ی کنترل این حجم از ترافیک در مدار فضایی و اوربیتال‌ها نمی باشد.

آنچه در این دهه جاری بر صورت های فلکی اتفاق بیفتد آینده مدارهای فضا را مشخص میکند.

—Neel V. Patel

برتری کامپیوترهای کوانتوم (Quantum supremacy)

گوگل ثابت کرد یک کامپیوتر کوانتوم عملکرد بهتری نسبت به یک کامپیوتر غیر کوانتوم دارد.

کامپیوترهای کوانتوم به روشی کاملا متفاوت از آنچه به آن خو گرفته‌ایم اطلاعات را پردازش و ذخیره می‌کنند. از نظر تئوری، این کامپیوترها قادر به حل مسئله‌هایی هستند که حل آن حتی برای قدرتمندترین ابر کامپیوتر کلاسیک قابل تصور ، هزار سال به طول می‌انجامد ، مانند خواندن کد های مخفی رمزنگاری شده امروزی یا شبیه سازی رفتار دقیق مولکول‌ها برای کشف دارو و مواد جدید.

برتری کامپیوتر های کوانتوم

اهیمت آن :

کامپیوتر های کوانتوم بالاخره قادر به حل مسائلی خواهند بود که هیچ کامپیوتر کلاسیکی از عهده آنها برنمی آیند.

نقش های اصلی :

Google
IBM
Microsoft
Rigetti 
D-Wave
IonQ
Zapata Computing
Quantum Circuits

زمان دسترسی : بین 5 تا بیش از 10 سال آینده

کامپیوتر های کوانتوم به مدت چندین سال است که فعالیت خود را آغاز کرده‌اند اما فقط در برخی شرایط خاص توانایی عملکرد بهتر خود را نسبت به کامپیوترهای کلاسیک نشان داده‌اند که در ماه اکتبر، گوگل ادعا کرد که "کامپیوترهای کوانتوم برتر هستند". یک کامپیوتر کوانتوم با 53 کوبیت (واحد اصلی محاسبات کوانتومی) توانست یک محاسبه را در مدت زمان کمی بیشتر از 3 دقیقه انجام دهد که بر اساس تخمین گوگل، بزرگترین ابرکامپیوتر جهان در مدت ده هزار سال قادر به انجام آن خواهد بود. چیزی حدود 1.5 میلیارد برابر! شرکت IBM ادعای گوگل را به چالش کشیده و می‌گوید که سرعت این کامپیوترها در بهترین حالت فقط هزار برابر بیشتر خواهند بود; با این حال کامپیوترهای کوانتوم همچنان یک نقطه عطف در زندگی به شمار میروند وبه ازای هر کوبیت اضافه، سرعت کامپیوتر دو برابر بیشتر خواهد شد. اما نسخه‌ی آزمایشی پیاده سازی شده توسط گوگل کاملا اثبات مفهومی از آزمایش را که شامل انجام یک سری محاسبات رندوم و نشان دادن جواب درست بود، نشان میداد.

ساخت کامپیوترهایی با کوبیت‌های کافی برای حل مشکلات مهم هدف اصلی ما است. اکنون با یک چالش بزرگ روبه رو میشویم: هر چه از تعداد بیشتر کوبیت‌ها استفاده کنیم، نگهداری و حفظ آنها به دلیل حساس و ظریف بودنشان دشوارتر میشود. مهندسان گوگل معتقدند الگوریتمی که آن‌ها از آن استفاده می‌کنند امکان تهیه 100 الی 1000 کوبیت را در اختیارشان می‌گذارد که به نظر کافی می‌باشد اما هیچ کس کاملا مطمئن نیست در انجام چه کاری از آن‌ها استفاده خواهند کرد.

در مطالعاتی فراتر می‌توان به ماشین‌هایی که قادر به شکستن رمزهای مخفی کدهای امروزه هستند اشاره کرد که نیاز به میلیون‌ها کوبیت خواهند داشت. احتمالا دهه‌ها طول می کشد تا به این فناوری دست یابیم اما به طورحتم ساخت ماشین هایی که بتوانند مولکول‌هایی جدید را شبیه سازی کنند آسان‌تر خواهد بود.

—Gideon Lichfield

هوش مصنوعی کوچک (Tiny AI)

امروزه ما قادر به پیاده سازی الگوریتم های قدرتمند AI در موبایل های خود هستیم.

اهمیت آن :

دستگاه های ما دیگر نیازی به استفاده از cloud service برای بهره مندی از جدیدترین ویژگی های مبتنی بر هوش مصنوعی نمی باشد.

نقش های اصلی :

Google
IBM
Apple
Amazon

زمان دسترسی : اکنون

هوش مصنوعی یک ایراد دارد: در تلاش برای ایجاد الگوریتم‌های قدرتمندتر، محققان در حال استفاده هر چه بیشتر از مقادیر عظیم داده و قدرتمند محاسباتیِ متکی به خدمات متمرکز ابری (cloud services) هستند. این سیستم نه تنها باعث انتشار مقادیر نگران کننده‌ای از کربن میشود بلکه سرعت و حریم اختصاصی اپلیکیشن‌های ساخته شده توسط هوش مصنوعی را نیز محدود میکند.

یک نوع جدیدی از هوش مصنوعی در حال تغییر روند سابق است: غول‌های تکنولوژی و محققان دانشگاهی در حال کار بر روی یک الگوریتم جدید هستند تا بدون تغییر در قابلیت تراشه‌ها، ابعاد این سیستم‌های یادگیری عمیق را کوچک می‌کنند. همچنین نسل جدیدی از تراشه‌های هوش مصنوعی در تلاش است قدرت محاسباتی خود را افزایش و فضای فیزیکی قوی‌تری به دنبال داشته باشد که در پی آن اجرای هوش مصنوعی با انرژی بسیار کمتری صورت می‌گیرد.

این فناوری ها به تازگی در دسترسی مشتریان قرار گرفته است. ماه می گذشته شرکت گوگل اعلام کرد که اکنون پشتیبانی گوگل قابلیت اجرایی بر روی تلفن های کاربران بدون نیاز به ارسال درخواست به سرورهای راه دور را دارد. همان طور که اپل ios 13 دارای قابلیت‌هایی مثل تشخیص صدا به وسیله siri و صفحه کلید QuickType می‌باشد. شرکت‌های IBM  و Amazon اکنون پلتفرم‌های توسعه‌دهنده‌ای برای ساخت و گسترش AI های کوچک را ارائه می‌دهند.

تمامی این دستاورد ها میتوانند منافع زیادی به همراه داشته باشند. در هر زمان که احتیاج داشته باشیم بدون نیاز به دسترسی به cloud service میتوانیم از خدمات موجود مثل پشتیبانی صدا، تصحیح خودکار (autocorrect) و دوربین‌های دیجیتالی با سرعت ببیشتر و قابلیت اجرایی بهتر استفاده کنیم. هوش مصنوعی کوچک قابلیت‌های جدیدی مانند تحلیل عکس‌های پزشکی به وسیله تلفن همراه و یا یادگیری رانندگی یک اتومبیل با زمان واکنش سریع‌تر را برای ما فراهم می آورد. و در آخر این هوش مصنوعی برای حفظ حریم خصوصی هر دستگاه نیز کاربردی‌تر است زیرا که داده‌های شما دیگر نیازی به جابجایی به سیستم دیگر برای بهبود بخشیدن به ویژگی‌ها و خدمات دستگاهتان را ندارند.

اما افزایش مزایای این هوش مصنوعی چالش هایی نیز به همراه دارد. ممکن است مبارزه با سیستم‌های نظارتی و یا ویدیو‌های جعل شده دشوارتر شود. به عنوان مثال، باعث گسترش الگوریتم‌های تبعیض آمیز شود. در حال حاضر محققان، مهندسان و سیاستگذاران باید با یکدیگر همکاری کنند تا بررسی های فنی و سیاسی در باب این مضرات احتمالی صورت پذیرد.

—Karen Hao

دیفرانسیل حریم خصوصی (Differential privacy)

تکنیکی برای اندازه‌گیری حریم خصوصیِ یک مجموعه‌ از داده‌های حیاتی.

دیفرانسیل حریم خصوصی

اهمیت آن :

حفظ اطلاعات داده‌های جمع‌آوری شده توسط اداره سرشماری به شدت دشوار می‌باشد. تکنیکی به اسم دیفرانسیل حریم شخصی می‌تواند این مشکل را برطرف کرده، با جلب اعتماد تبدیل به الگویی برای سایر کشورها شود.

نقش های اصلی :

سازمان سرشماری آمریکا

اپل

فیسبوک

زمان دسترسی :

تاکنون این متد در آمریکا بیشترین کاربرد در میان سایر مقیاس‌ها را داشته است.

ایالات متحده آمریکا مسئولیتی بزرگ در سال 2020 دارد: جمع‌آوری اطلاعات 330 میلیون نفر از ساکنان کشورش با مخفی نگه‌داشتن هویت آنان. این داده‌ها در جداول آماری منتشر می‌شوند و سیاست‌گذاران و تحصیل‌کردگان برای وضع قوانین یا انجام تحقیقات ملزم به تحلیل این جداول می‌باشند. بر اساس قانون، اداره سرشماری باید اطمینان حاصل کند که هیچ کس امکان دسترسی و استفاده از این اطلاعات را ندارد.

اما ترفندهایی برای آشکار ساختن یا به اصطلاح "شناخته شدن" هویت افراد وجود دارد، به ویژه اگر داده‌های سرشماری با دیگر آمارهای عمومی همراه باشد. بنابراین اداره سرشماری اطلاعاتی نادرست یا یک "آشفتگی " به داده‌هایش می افزاید. برای مثال ممکن است سن برخی افراد را کمتر یا بیشتر کند، یا ملیت افراد سفید پوست را به سیاه پوست و برعکس تغییر دهد، اما تعداد افراد هر گروه سنی یا قومی را ثابت نگه دارد. هر چه این آشفتگی بیشتر شود ، احتمال ناشناخته‌ماندن هویت افراد بیشتر می‌شود.

دیفرانسیل حریم خصوصی یک روش ریاضی است که روند شناخته شدن هویت را با اندازه‌گیری میزان افزایش حریم خصوصی هر شخص در اثر ایجاد آشفتگی، سخت‌تر میکند. از این متد در شرکت‌های اپل و فسبوک برای جمع‌آوری داده‌های گردآوری شده استفاده می‌شود که هویت کاربران را شناسایی و آشکار نمی‌کند.

اما آشفتگی بیش از حد نیز اطلاعات را بی ارزش می‌کند. به عنوان نمونه در یک تحلیل از نسخه خصوصی سرشماری 2010 ، تعداد جمعیت هر خانوار90 نفر ثبت شده بود!

اگر همه چیز خوب پیش رود، احتمال به کار گیری این روش توسط سایر آژانس‌های اتحادی بیشتر می‌شود. کشور‌هایی مانند کانادا و انگلیس نیز مستعد شرایط استفاده از این متد می‌باشند.

—Angela Chen

اسناد تغییرات آب و هوایی

(Climate change attribution)

محققان اکنون می‌توانند نقش تغییرات آب و هوایی را در هوای شدید (شامل تغییرات ناگهانی و شدید آب و هوایی) مشاهده کنند.

اسناد تغییرات آب و هوایی

اهمیت آن :

این اسناد درک واضح‌تری از چگونگی تاثیر منفی آب و هوایی بر روی هوا ارائه می‌دهد. همچنین وظایف ما را برای آمادگی در مقابل این وضعیت روشن می‌سازد.

نقش های اصلی :

World Weather Attribution
Royal Netherlands Meteorological Institute
Red Cross Red Crescent Climate Centre
University of Oxford

زمان دسترسی : اکنون

ده روز پس از آن که طوفان گرمسیری Imelda در ماه سپتامبر سبب ایجاد سیل در مجاورت شهر بوستون شد، یک تیم تحقیقاتی به سرعت اعلام کرد که تغییرات آب‌وهوایی و اقلیمی به طور حتم در این حادثه نقش داشت. این گروه،World Weather Attribution، از طریق عکس‌های شبیه سازی شده کامپیوتری با وضوح بالا به بررسی مناطقی از زمین که در آنها تغییرات آب‌وهوایی اتفاق افتاده بود با دیگر مکان‌ها پرداختند. نتایج نمایش می‌دهند که در گذشته طوفانی شدید به اندازه 2.6 برابر بزرگتر و تا 28 درصد شدیدتر از حد ممکن می‌بود.

در اوایل این دهه ، دانشمندان تمایلی به برقراری ارتباط بین حوادث و تغییرات آب و هوایی نداشتند. اما در چند سال گذشته مطالعات بسیاری در زمینه هوای شدید صورت گرفته است که سرعت و پیشرفت این ابزار و تکنیک‌ها ، دانشمندان را بیش از پیش در این زمینه مطمئن کرده‌است.

این امر به وسیله مجموعه‌ای از پیشرفت‌ها هم اکنون امکان‌پذیر شده‌است. برای مثال، سابقه‌ی طولانی اطلاعات ذخیره شده در یک ماهواره به ما در درک سیستم‌های طبیعی کمک می‌کند. همچنین افزایش قدرت محاسبات این امکان را به دانشمندان میدهد که بتوانند شبیه‌سازی‌هایی با وضوح بالاتر و آزمایش‌های مجازی فراتری انجام دهند.

این چنین پیشرفت‌ها به دانشمندان این اجازه را میدهد که با اطمینان اظهار کنند که گرم شدن کره زمین باعث ایجاد حوادث خطرناک هوایی میشود.

با جدا کردن نقش تغییرات آب و هوایی از دیگر فاکتورها و بررسی مطالعات انجام شده در این زمینه میتوان خود را در برابر خطراتی که پیش رویمان است آماده کنیم. از جمله آن: چه میزان سیل در انتظار ما است و تا چه میزان گرم شدن کره‌ی زمین، موج‌های گرما را تشدید می‌کنند. دریافت این اطلاعات می‌تواند به ما در ساخت شهرها و زیرسازه‌ها متناسب با شرایط آب و هوایی تغییر یافته کمک کنند.

—James Temple