Technologie przyszłości. Już dziś zmieniają świat

Jeszcze kilkadziesiąt lat temu sztuczna inteligencja była fantazją, komputery kwantowe abstrakcyjnym rozważaniem fizyków, a wirtualna i rozszerzona rzeczywistość - wizją znaną z filmów science-fiction. Lata temu nie rozważano też, że domy, pojazdy i rzeczy codziennego użytku będą mogły być drukowane. Nikt nie myślał również o tym, że akcesoria gospodarstwa domowego będą inteligentne, a do ich obsługi będzie wystarczył zegarek.

Technologie przyszłości już dziś rewolucjonizują świat. Jak są obecnie wykorzystywane i w którym kierunku są rozwijane?

Termin, który w ostatnich kilku latach jest odmieniany przez wszystkie przypadki - a który, jako dyscyplina wiedzy, jest rozwijany od niemal 100 lat. To nauka, która polega na tworzeniu algorytmów mających umiejętności jak najbardziej zbliżone do naszego mózgu.

Największe "boom" na sztuczną inteligencję - mimo wieloletniego jej rozwoju - pojawiło się pod koniec 2022 r., kiedy to światło dzienne ujrzał prototyp ChatGPT. Rozbudowane odpowiedzi, które można było uzyskać natychmiast  na dowolne pytanie - to początek ery sztucznej inteligencji w technologii. Dziś AI to nie tylko odpowiadanie na mniej lub bardziej złożone pytania, ale też możliwość generowania obrazów i filmów, które trudno odróżnić od rzeczywistości. To też możliwość tworzenia muzyki, która, jak pokazują aktualne trendy, może stać się hitem na listach przebojów.

Sztuczna inteligencja nie służy jednak tylko rozrywce. Rozbudowane modele językowe są dziś wykorzystywane dosłownie wszędzie:

• w medycynie do analizy obrazów medycznych, wspierania diagnostyki, personalizacji leczenia i przewidywania chorób;
• w transporcie do optymalizacji ruchu, w autonomicznych pojazdach i w systemach wspomagania kierowcy (auta mogą same hamować, kiedy wykryją pieszych lub znaki drogowe);
• w handlu do analizy zachowań klientów, personalizacji ofert, prognozowania popytu;
• w pracy kreatywnej i nauce do generowania tekstów, kodu, grafiki, automatyzacji biurowej, wspomagania nauki;
• w przemyśle i produkcji do predykcji awarii, kontroli jakości, optymalizacji procesów;
• w bezpieczeństwie i cyberprzestrzeni do wykrywania oszustw, analizy zagrożeń i ochrony danych.

AI dziś nie tylko doradza, ale także potrafi samodzielnie podejmować decyzje zgodne z założeniami zadanymi przez człowieka. Często działa w tle, a więc rzadko zdajemy sobie sprawę z tego, że rzeczywistość, którą obserwujemy w konkretnych sytuacjach, jest efektem wsparcia uzyskanego przez sztuczną inteligencję.

Choć wydawać się może, że komputery kwantowe mają wiele wspólnego ze standardowymi komputerami stacjonarnymi lub laptopami - w rzeczywistości różnią się one już na poziomie tego, na jakiej zasadzie działają. Podczas, gdy domowe "pecety" operują na bitach przyjmujących wartości 0 lub 1, komputery kwantowe wykorzystują kubity - czyli jednostki informacji zdolne do istnienia w stanie superpozycji. W praktyce oznacza to, że kubit może reprezentować jednocześnie wiele stanów, a co za tym idzie, pozwala komputerowi kwantowemu wykonywać obliczenia w sposób zasadniczo różny od klasycznego.

Idea komputerów kwantowych pojawiła się w latach 80. ubiegłego wieku, kiedy fizycy zauważyli, że standardowe komputery mają problemy z symulowaniem układów kwantowych. Przez długi czas nie istniały technologie umożliwiające stabilne kontrolowanie pojedynczych cząstek - aż do XXI wieku, kiedy rozwinięto pierwsze działające prototypy komputerów kwantowych.

Dziś tego typu urządzenia nie zastępują klasycznych komputerów i nie służą do codziennych zadań. Są wykorzystywane głównie w badaniach naukowych i eksperymentach obliczeniowych. Ich główne zastosowania to:

• symulacje chemiczne i materiałowe (np. badanie struktur molekularnych);
• badania nad nowymi lekami;
• kryptografia (w tym badanie odporności systemów szyfrowania).

Naukowcy pracują obecnie nad poprawieniem stabilności i korekcji błędów kubitów, zwiększaniu liczby użytecznych kubitów i tworzeniu praktycznych algorytmów kwantowych.

To kolejne z technologii przyszłości, które już dziś realnie zmieniają sposób, w jaki pracujemy, uczymy się, komunikujemy i spędzamy wolny czas. Jeszcze niedawno kojarzyły się one głównie z grami, dziś natomiast nabierają znaczenia w kolejnych sektorach.

Rozszerzona i wirtualna rzeczywistość to dwa bardzo pokrewne terminy. Pierwsza z tych technologii (AR) nakłada cyfrowe informacje na obraz prawdziwego świata, natomiast druga (VR) pozwala użytkownikowi całkowicie "wejść" do wirtualnego środowiska. Dzięki temu technologia przestaje być tylko ekranem - można jej doświadczyć w zupełnie inny sposób.

Zastosowanie AR i VR to w dużej mierze rozrywka - nowe formy gier, koncertów, muzeów i wydarzeń online, ale nie tylko. Z rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości korzysta również edukacja (wirtualne laboratora, bezpieczne symulacje trudnych sytuacji, wspieranie nauki przez interaktywne modele 3D), medycyna (szkolenia lekarzy, planowanie operacji, rehabilitacji, terapie psychologiczne - np. leczenie fobii), przemysł i logistyka (montażi serwis maszyn) lub biznes i handel ("przymierzanie" ubrań, okularów, meblowanie mieszkania).

W kolejnych latach należy się spodziewać, że technologia AR i VR będzie rozwijać lżejsze i wygodniejsze gogle do oglądania świata generowanego lub wspomaganego cyfrowo, ulepszenia zostanie też jakość obrazu, a oprócz tego AR i VR będzie integrować się ze sztuczną inteligencją.

To kolejna technologia, która, podobnie jak kiedyś internet, stopniowo zmienia sposób projektowania i produkcji przedmiotów (również tych bardzo dużych). Zaletą druku 3D jest możliwość tworzenia fizycznych obiektów bezpośrednio z cyfrowego projektu - warstwa po warstwie, bez potrzeby użycia dodatkowych maszyn (oprócz drukarki). Ponadto przedmioty drukowane na drukarkach 3D mogą przybierać dowolne formy, z dużą szczegółowością. Choć zastosowania druku 3D są bardzo szerokie i stale się rozwijają, to jako główne obszary wykorzystujące tę technologię należy wymienić przede wszystkim przemysł, gdzie przedmioty z drukarek służą do szybkiego prototypowania, produkcji części zamiennych oraz elementów o dużej szczegółowości.

Druk 3D jest wykorzystywany również w medycynie, gdzie drukowane są protezy, implanty, a nawet modele narządów do planowania operacji. W architekturze i budownictwie powstają z kolei elementy konstrukcyjne, a nawet całe domy drukowane w 3D. W życiu codziennym natomiast druk 3D pozwala tworzyć w zasadzie dowolnie spersonalizowane przedmioty.

Rozwój tej technologii jest ważny, bo zmienia model produkcji. Druk 3D pozwala produkować lokalnie, ograniczać ilość odpadów i skracać łańcuchy dostaw. To natomiast odpowiada na potrzebę rynku jaką jest konieczność szybkiego reagowania na popyt. Drukowanie w 3D jest stale rozwijane. Naukowcy zajmują się obecnie pracą nad wytwarzaniem zaawansowanych materiałów do drukowania (metale, beton, tkanki biologiczne), ale też automatyzacją i integracją z robotyką oraz sztuczną inteligencją.

To kolejny bardzo rozległy termin, który oznacza technologię, przenikającą w nasze codzienne życie w sposób niemal niezauważalny. Internet Rzeczy (IoT - Internet of Things) polega na łączeniu fizycznych urządzeń z internetem i umożliwieniu im zbierania, analizowania oraz wymiany danych. Dzięki temu urządzenia elektroniczne zyskują "inteligencję" i mogą współpracować z człowiekiem, ale też ze sobą nawzajem.

Jak dziś wykorzystywany jest IoT? W inteligentnych domach steruje oświetleniem, ogrzewaniem, alarmami, a nawet sprzętem AGD. To nie tylko wygoda dla użytkowników, ale też oszczędność energii. Internet rzeczy pozwala bowiem np. reagować na zmiany temperatury na zewnątrz i uruchamiać ogrzewanie, ale też zdalnie wyłączać oświetlenie lub inne urządzenia pobierające prąd.

IoT ma również zastosowanie w medycynie, a to za sprawą urządzeń monitorujących stan zdrowia pacjentów. Niewielkie akcesoria pozwalają mierzyć tętno, poziom cukru czy aktywność fizyczną. W przemyśle natomiast czujniki pracujące w technologii IoT mogą kontrolować pracę maszyn, przewidywać awarie i optymalizować procesy produkcyjne. Internet rzeczy to również technologia znana z miast, a dokładnie z sygnalizacji świetlnej, gdzie wspiera ona zarządzanie ruchem (ale też m.in. zużyciem energii). W rolnictwie zaś IoT to przede wszystkim czujniki monitorujące wilgotność gleby, pogodę czy stan upraw. Pozwala to zwiększać efektywność produkcji roślinnej.

Dlaczego rozwój internetu rzeczy jest ważny? Umożliwia on lepsze wykorzystanie zasobów, redukcję kosztów i poprawę jakości życia. IoT w czasie rzeczywistym zbiera dane, a co za tym idzie pozwala reagować natychmiast na wszelkie problemy. Rozwój tej technologii koncentruje się aktualnie na integracji ze sztuczną inteligencją i analizą danych, rozwoju sieci 5G, zwiększeniu bezpieczeństwa i ochrony prywatności oraz tworzeniu inteligentnych ekosystemów.