Foto: Pixabay

Iepriekš aplūkojām 10 zinātnes un tehnoloģiju sasniegumus, kas pilnībā mainīja pasauli aizvadītajā desmitgadē – no 2010. līdz pat šim gadam. To vidū tādi grandiozi un mūsu fundamentālās zināšanas paplašinoši notikumi kā jau pirms daudziem gadiem teorētiski aprēķinātā Higsa bozona eksperimentāla konstatēšana, gan pavisam praktiski, ikdienā pielietojami sasniegumi – jaunas metodes ļaundabīgu audzēju ārstēšanā. Nu pienācis laiks mēģināt ielūkoties nākotnē un izteikt minējumus par to, kas būs būtiskākie notikumi zinātnē un tehnoloģijās šajā desmitgadē. Uzreiz gan jāuzsver – tie ir tikai un vienīgi iespējamie scenāriji, nevis apgalvojumi. Šajā dinamiskajā laikā kuru katru brīdi varam sagaidīt iepriekš neparedzētu atklājumu kādā no zinātnes jomām vai tieši pretēji – progress kādā šobrīd strauji augošā nozarē var iestigt tikpat pēkšņi.

Mākslīgais intelekts kļūs mazāk 'mākslīgs'

Čatboti, aleksas, un citi viedpalīgi, kas, šķiet, spēj uzminēt mūsu domas vēl pirms esam tās izteikuši, protams, jau ir realitāte, turklāt šie ir tikai samērā triviāli ikdienas piemēri. Mākslīgais intelekts (AI) ir jaudīgs rīks faktiski jebkurā jomā – transportā, medicīnā, uzņēmējdarbībā, zinātnē un inženierzinātnēs, meteoroloģijā utt. –, ja vien to prot jēgpilni implementēt. Tomēr aizvien vēl nevaram runāt par AI, kas būtu pielīdzināms tam, ko iespēj cilvēks, kaut jau aizvadītajā desmitgadē ir bijuši daži gadījumi, kur apgalvots – robots it kā izturējis Tjūringa testu.

Šajā desmitgadē mašīnmācīšanās un mākslīgais intelekts būs pavisam jaunā līmenī – kā to lieliski raksturoja IT kompānijas NEORIS Digitālās transformācijas nodaļas vadītājs Entonijs Delima: "Paš-reizējās tendences liecina, ka nākotnē mākslīgais intelekts būs mazāk mākslīgs un vairāk inteliģents."

Tiesa, kā "Campus" pērn norādīja viens no pasaulē vadošajiem AI ekspertiem Kristians Gutmans, mākslīgais intelekts vismaz pagaidām cilvēku neaizstās, bet papildinās cilvēka spējas, kā arī palīdzēs atsevišķās profesijās atbrīvoties no monotonākajiem un garlaicīgākajiem uzdevumiem, koncentrējot enerģiju radošākajai darba daļai. Līdz tā dēvētajam vispārīgajam mākslīgajam intelektam, kas cilvēku spēs imitēt visos aspektos, gan vēl droši vien jāgaida vairākas desmitgades.

Savukārt šī desmitgade mākslīgā intelekta jomā būs ne tikai jaunu iespēju, bet arī jaunu izaicinājumu pilna, domājot galvenokārt ētiskus izaicinājumus, kas izriet no mākslīgā intelekta tehnoloģiju ieviešanas dažādās mūsu dzīves jomās. Piemēram, kurš atbildīgs par AI pieņemtu lēmumu, nosakot pacientam diagnozi – vai ārsts?

Internets visur

Tuvākajā desmitgadē, visticamāk, tādas lietas kā "nav zonas" vairs nebūs, ja vien nesēdēsi pazemes bunkurā. Gan "SpaceX" projekts "Starlink", gan britu "OneWeb" jau tagad laiž orbītā desmitiem satelītu, kuru skaits tuvākajos gados pieaugs līdz tūkstošiem, un tie ieskaus mūsu planētu internetu pārraidošā apvalkā.

5G tehnoloģijas, nodrošinot faktiski bezaiztures komunikāciju, būs tā infrastruktūra – interneta lielceļš – kas patiesi iespējos tīmekli 4.0 jeb tā dēvēto lietu internetu. Jau tagad arvien vairāk un vairāk iekārtu, par kuru pieslēgšanu internetam pirms 10 gadiem pat nedomājām, ir saslēgtas tīmeklī un spēj sazināties cita ar citu. Šī tendence turpināsies, bet vēl svarīgāk – ar to arvien vairāk saskarsies arī "vidusmēra cilvēks", kas varbūt nav pats aktīvākais tehnoloģiju entuziasts. Viedi arvien vairāk būs ne tikai telefoni vai televizori, bet teju jebkura elektroniska iekārta.

Piemēram, dūmu detektora funkcija lietu interneta kontekstā nav tikai izdot skaļu signālu un varbūt automātiski uz konkrēto adresi izsaukt ārkārtas dienestus, ja iemītnieki nav mājās. Lietu interneta laikmetā tas, konstatējot iespējamu ugunsgrēku, arī operatīvi "nokārtos", ka mājai tiek apturēta gāzes padeve, aizvērti logi un ventilācijas lūkas, lai uguni "nebarotu" ar skābekli, un atslēgtas durvis, lai ēkā var iekļūt ugunsdzēsēji.

Lietu internets, protams, "nemitināsies" tikai mūsu mājās. Arī viedās pilsētas ir pavisam tuva nākotne un daļēji jau realitāte – viedā apgaismojuma regulēšana pēc nepieciešamības, tādējādi velti netērējot enerģiju, automatizēta satiksmes plūsmu organizēšana sastrēgumu mazināšanai. Sensori, sensori un vēlreiz sensori – gan ceļos, tiltos, gan ēkās, reālā laikā monitorējot to nolietojumu un stāvokli, utt..

Uz ceļiem arvien vairāk autonomo braucamrīku


Foto: Reuters/Scanpix/LETA

Ja par elektroautomašīnām viss ir skaidrs jau tagad – absolūta nepieciešamība samazināt fosilās degvielas patēriņa īpatsvaru maina autoindustriju visā pasaulē un iekšdedzes dzinēju automašīnas lēnā garā "kravā somas", tad vēl ne tik bieži ikdienā sastopama, bet arī visai tuva nākotne ir autonomais transports kā ikdiena, ne vien kā eksotika un izmēģinājums kāda atsevišķa pilotprojekta ietvaros.

Lielākā daļa pasaules autobūves grandu jau līdz šīs desmitgades vidum plāno sērijveidā ražot automobiļus, kas spēj pārvietoties pilnībā bez cilvēka palīdzības.

Jāatgādina, ka autonomajiem braucamajiem ir vairākas automatizācijas pakāpes jeb līmeņi.

Nulles līmenis ir tas, kurā ietilpst spēkrati, kas pilnībā un bez jebkādas automātiskas braucamrīka sistēmu palīdzības jāvada šoferim. Pirmajā līmenī šoferim palīdz dažādas jau mums pierastas sistēmas, piemēram, adaptīvā kruīza kontrole. Otrais līmenis nozīmē daļēju automatizāciju, kur spēkrats šoferim var palīdzēt gan ar stūrēšanu, gan bremzēšanu vienlaikus. Automašīnas ar šādu sistēmu var, piemēram, braukt pa joslu, šoferim neturot rokas uz stūres, taču aizvien ir nepieciešama šofera pilna uzmanība un gatavība jebkurā brīdī pārņemt vadību. Trešais līmenis jau paredz tādu automatizācijas pakāpi, ka lielākajā daļā standarta situāciju vadītājs var nepievērst uzmanību ceļam, taču vadītājam aizvien jābūt gatavam pēc sistēmas pieprasījuma pārņemt vadību. Ceturtais līmenis nozīmē, ka spēkrats vada pats sevi un cilvēks ir vien pasažieris, taču sarežģītos braukšanas apstākļos (piemēram, spēcīgā lietū vai uz apledojušiem ceļiem) šādu spēkratu sistēmas liegs ieslēgt automātiskās vadības režīmu.

Piektais līmenis ir galamērķis automatizācijā, kur cilvēks ir vien pasažieris. Ja otrā un trešā līmeņa spēkrati jau ir realitāte, tad šajā desmitgadē gan jau mums zināmie autobūves giganti, gan, piemēram, "Google" māteskompānijas "Alphabet" uzņēmums "Waymo" varētu laist patēriņa tirgū ceturtā un varbūt pat piektā automatizācijas līmeņa automašīnas.

Mēness kolonizācija


Foto: NASA

Šī vairs nav tikai prognoze, bet jau konkrēts NASA plāns – "Artemis" misijas mērķis ir līdz šīs desmitgades vidum atkal nosēdināt cilvēku uz Mēness, šoreiz jau ar ilgtermiņa mērķi. Ne tikai paciemoties, bet apgūt, kolonizēt, Mēnesi vēlāk izmantojot kā "ostu" tālākiem ceļojumiem mūsu Saules sistēmā, vispirms jau uz Marsu.

Darbs pie atgriešanās uz Mēness rit pilnā sparā – tiek izstrādāta jauna palaišanas sistēma "Space Launch System", kā arī jauni astronautu skafandri. Tāpat NASA izsludinājusi jaunu astronautu "iesaukumu" ar domu, ka šajā atlasē izvēlētie un pēc tam apmācītie būs nākamā Mēness paaudze.
Tikmēr zinātnieki risina dažādas praktiskas problēmas, ar kurām būs jāsaskaras Mēness kolonizatoriem, tostarp, piemēram, kā ātrāk un efektīvāk ražot skābekli no Mēness regolīta.

Resursu zelta drudzis kosmosā


Foto: NASA

Šis nākotnes scenārijs iet roku rokā ar iepriekš minēto. Zeme, lai arī cik liela un devusi mums visu nepieciešamo attīstībai līdz pat šim brīdim, nav nebeidzamu resursu krātuve. Risinājums – resursu ieguve citur Saules sistēmā.

Jau šobrīd zināms, ka Saules sistēmā atrodami metāli, minerāli un arī enerģijas avoti, kas spētu apmierināt it visas cilvēces slāpes pēc izejmateriāliem. Par resursu iegūšanu no, piemēram, asteroīdiem, interesējas gan valstu mērogā, gan arī privātas korporācijas.

ASV ģeologs Lāzlo Kestejs 2017. gadā veiktā apskatā konstatēja, ka pašlaik ar to resursu daudzumu, kas tiek lēsts uz Zemei tuvumā esošiem asteroīdiem, varētu nodrošināt miljons reižu lielāku cilvēces aktivitāti kosmosā vēl miljons gadu.

Jau šobrīd top nopietni plāni resursu iegūšanai uz Mēness un tuvumā esošiem asteroīdiem, liekot lietā gan cilvēku darbaspēku, gan autonomus racējus-robotus.

Minētais Mēness regolīts, piemēram, ir noderīgs ne tikai skābekļa ražošanai – kā blakus produkts pāri paliek noderīgi metālu sakausējumi, piemēram, dzelzs-alumīnija sakausējums, dzelzs-silīcija sakausējums un kalcija-silīcija-alumīnija sakausējums.

Arī "Amazon" ar savu "Blue Origin" meties iekšā kosmosa "zelta drudzī", paziņojot par plāniem uz Mēness iegūt ūdeni, kas tālāk ļautu tikt pie ūdeņraža (tādējādi arī ražot raķešdegvielu turpat uz Mē-ness, kas nākotnē plānota kā bāze tālākiem lidojumiem), gan iegūt oglekli, silīciju, dažādus metālus.

Šī nozare nākotnē potenciāli būs kvadriljonus eiro vērta, lēš "Forbes", un scenārijs, kur kosmosa apguve, tostarp derīgo izrakteņu ieguve, vairs nav tikai valstu aģentūru darīšana, bet ļoti vilinošs bizness, ieskicēts arī "National Geographic" veidotajā seriālā par Marsa apguvi. Seriālā līdzās zinātniekiem uz Marsa savu koloniju veido arī ne pārāk atklāti strādājošā kompānija "Lukrum". Nosaukums zīmīgs, jo "lucrative" no angļu valodas – "potenciāli ļoti ienesīgs, milzu peļņu nesošs".

Tādējādi varam visai droši prognozēt – līdz ko mūsu rīcībā būs nepieciešamās tehnoloģijas, lai efektīvi iegūtu resursus no asteroīdiem vai citiem objektiem, kā arī tos efektīvi nogādātu nepieciešamajā vietā, kosmosa zelta drudzis būs sācies. Tikpat labi starts var būt jau šīs desmitgades otrajā pusē.

Atvaļinājums ārpus Zemes


Foto: EPA/Scanpix/LETA

Ja agrāk došanās ārpus Zemes bija ekstra, kas rezervēta tikai dažiem izredzētajiem – turklāt viņiem tas bija darbs, nevis izklaide un atpūta – tad pēdējos desmit gados aizvien biežāk izskanējusi frāze "kosmosa tūrisms".

Viens no galvenajiem dzinuļiem ir atkārtoti izmantojamu palaišanas sistēmu attīstība, un te vislielākās pūles pieliek tieši privātās kompānijas – gan Īlona Maska "SpaceX", kuras arsenālā jau ir atkārtoti izmantojama raķete "Falcon 9", gan "Virgin Galactic", savi plāni ir arī "Amazon".

Starp citu, daži kosmosa tūristi jau savulaik tikuši "uzšauti" Zemes orbītā. Šādu iespēju piedāvāja deviņdesmito gadu beigās dibinātā kompānija "Space Adventures", taču šos pakalpojumus izmantoja vien septiņi cilvēki, bet apmācība pirms lidojuma bija jāiziet Zvaigžņu pilsētā Krievijā. Katrs lidojums arī izmaksāja vismaz 20 miljonus eiro.

Atkārtoti izmantojamu palaišanas sistēmu attīstība krietni samazina izmaksas kravas nogādāšanai orbītā. Tāpat vairāku privāto spēlētāju iesaistīšanās kosmosa apguvē, arī lūkojoties kosmosa tūrisma biznesa virzienā, vairos konkurenci un samazinās cenas. Dažādas prognozes liecina, ka lidojums kosmosā, kas reiz cilvēkam "no malas" izmaksājis vismaz 20 miljonus, drīz varētu būt pieejams par 250 tūkstošiem. Varbūt jau šajā desmitgadē.

Cilvēku genoma rediģēšana vērsīsies plašumā


Foto: Pixabay

Tiem, kas seko līdzi notikumiem pasaulē, droši vien nebūs paslīdējušas garām arī ziņas par Ķīnas zinātnieku He Džankui, kurš pašā aizvadītā gada izskaņā notiesāts par eksperimentu veikšanu bez atļaujas, dokumentu viltošanu un ētikas normu pārkāpšanu. Džankui pirmais pasaulē paziņoja, ka modificējis cilvēka embrijus ar CRISPR-Cas9 metodi, ko populārzinātniski varētu raksturot kā gēnu "izgriezt + ielīmēt" jeb "cut + paste" funkciju, kas ļauj rediģēt dzīvo organismu genomu.

Proti, Ķīnas zinātnieks, neievērojot hierarhiju un labo praksi, nevienam sākumā nepaziņojot, modificējis gēnus embrijiem, kas paredzēti mākslīgajai apaugļošanai, bet pēc tam viltojis dokumentus, lai šos embrijus sievietēm ārsti implantētu, paši nezinot, ka tie ir modificēti ar CRISPR-Cas9 metodi. Džankui paziņojis, ka šādi rīkojies, lai pasargātu vēl nedzimušos bērnus no HIV, kā arī norādīja, ka agri vai vēlu kāds jebkurā gadījumā būtu ķēries pie vēl nedzimušu cilvēku gēnu rediģēšanas. Ja ne viņš, tad kāds cits.

Kamēr šis skandāls CRISPR-Cas9 un cilvēka gēnu rediģēšanai piešķir negatīvu nokrāsu, akmens būtu jāmet konkrētā zinātnieka dārziņā par slepenību, labas zinātniskās prakses un ētikas normu neievērošanu, nevis "jānoraksta" CRISPR potenciāls. Daudziem zinātniekiem visā pasaulē cītīgi turpinot pētījumus šajā lauciņā, agri vai vēlu liksim lietā gēnu rediģēšanu, lai izskaustu ģenētiskas nepilnības, iedzimtas ģenētiskās slimības, un kas zina – varbūt pat palēninātu novecošanos. Ticams, ka liels izrāviens šajā jomā varētu notikt jau tuvākajā desmitgadē.

Piemēram, krievu biologs Deniss Rebrikovs jau šobrīd eksperimentē ar CRISPR-Cas9 ar mērķi izslēgt risku, ka kurlam pārim piedzimst nedzirdīgs bērns. Arī Rebrikovs lūko, kā ar gēnu rediģēšanu jaundzimušos varētu padarīt imūnus pret HIV. Pretēji Ķīnas zinātniekam, viņš sarakstē zinātniskajam izdevumam "Nature" apgalvoja, ka bez atbildīgo iestāžu un regulatoru atļaujas negrasās modificētos embrijus nodot tālāk ievietošanai sievietes dzemdes dobumā.

Pagaidām šāda pieeja šķiet saprātīga un vietā būs teiciens "lēnāk pār tiltu" – par gēnu rediģēšanu vēl ir daudz nezināmā, un ne viens vien zinātnieks uzskata, ka ar praktiskiem eksperimentiem uz cilvēkiem bez kārtīgas izpētes steigties nevajadzētu, jo riski varētu būt lielāki nekā ieguvumi.

Jaunas paaudzes baterijas


Tehnoloģijas – datori, viedtālruņi, citi pārnēsājami viedpalīgi – kļūst arvien sarežģītākas un spējīgākas, taču tām visām aizvien ir kopīgs vājais punkts. Tās ir baterijas, kuru tehnoloģija fundamentāli nav mainījusies jau dažus desmitus gadu. Šobrīd lielākajā daļā ierīču lieto litija–jonu baterijas. Tām ir daudz plusu, piemēram, samērā augsts enerģijas blīvums, zema pašizlāde, nav "atmiņas" efekta un tās neprasa apkopi. Tomēr ir arī mīnusi – tās noveco (ierobežots uzlādes-izlādes ciklu skaits), tās ir samērā dārgi ražot, kā arī ir dažādi drošības riski, proti, nepareizi lietotas vai bojātas, tās var eksplodēt vai aizdegties.

Lai risinātu šīs nepilnības, zinātnieki visā pasaulē aktīvi izstrādā jaunas bateriju tehnoloģijas, tostarp arī zinātnieki Latvijā. Pētījumu virzienu ir pārāk daudz, lai tos visus uzskaitītu, tostarp aizvien tiek strādāts jau pie esošās litija–jonu tehnoloģijas pilnveidošanas, uzlabojot izmantotos materiālus, taču viens no gaidītākajiem sasniegumiem būs cietvielu (solid–state) bateriju attīstīšana līdz praktiski un ekonomiski izdevīgi pielietojamam produktam.

Cietvielu baterijās šķidra elektrolīta vietā tiktu izmantots ciets materiāls ar augstu vadītspēju. Būtiski arī novērst nevēlamas blakusreakcijas starp elektrolītu un elektrodiem. Šis koncepts, protams, nav jauns, un ir arī vairāki potenciāli veiksmīgi cietā elektrolīta kandidāti, taču pagaidām līdz pilnvērtīgai cietvielu baterijai jāuzgaida. Skaidrs ir tas, ka šī tehnoloģija ir ļoti gaidīta, īpaši strauji augot elektroautomobiļu tirgum. Cietvielu litija jonu baterijas solās būt daudz drošākas un bez riska aizdegties, kad tās ir pārkarsētas. Tāpat tiek solīts daudz lielāks enerģijas blīvums, kas ļaus samazināt bateriju izmēru, kā arī tās varēs ilgstoši uzglabāt un tām būs ilgāks aktīvās lietošanas mūžs.

Kvantu datoru desmitgade

Foto: AP/Scanpix/LETA

Aizvadītajā desmitgadē pieredzējām pirmo gadījumu, kad sasniegts tā dēvētais kvantu pārākums, proti, kvantu dators veicis tādus aprēķinus, kas klasiskajiem datoriem nav pa spēkam vai būtu pa spēkam, vienīgi... tas prasītu tūkstošiem gadu. "Google" radītais 54 kubitu kvantu dators "Sycamore" tika galā ar uzdevumu, kas parastam superdatoram (ja superdatorus vispār var dēvēt par parastiem), būtu pa spēkam vien 10 tūkstošos gadu.

Latvijas kvantu fiziķis Andris Ambainis to sociālajos tīklos nodēvēja par "kvantu skaitļošanas lielo brīdi".

Tiesa, kvantu datoru tehnoloģijas aizvien ir "bērna autiņos", ja runājam par to praktisku pielietojumu reālu, ikdienas problēmu risināšanā. Šis tad arī ir nākamais izaicinājums. Pirmkārt, radīt stabilus kvantu datorus ar lielu kubitu skaitu. Otrkārt, padarīt tos praktiski pielietojamus jebkuram mērķim, kur nepieciešama kvantu skaitļošanas jauda.

Protams, katrā zinātniskajā institūtā vai finanšu uzņēmumā, kur lieti noderētu kvantu skaitļošanas jaudas, pa kvantu datoram nebūs – taču kvantu skaitļošanas pakalpojumi mākonī gan būs pieejami arvien plašāk. Sākumstadijā tas notiek jau šobrīd, pakalpojumus piedāvājot, piemēram, IBM ar "IBM Q Experience".

Izmirušu sugu augšāmcelšana


Foto: Reuters/Scanpix/LETA

Iedomājaties, kā būtu, ja Zeme atkal būtu mājas dzīviem mamutiem? Tā, iespējams, jau šajā desmitgadē nebūs vien tikai zinātniskā fantastika, bet realitāte.

2013. gadā zinātnieku grupa no Jakutskas uzgāja mūžīgajā sasalumā teju pilnībā saglabājošos mamuta līķi – trīs kājas, ķermeni, daļu galvas un snuķa, turklāt, zinātniekiem uzsākot līķa atbrīvošanu no ledus, viņi pamanīja, ka no korpusa tek asinis. Datēšana ar radioaktīvo oglekli norāda, ka šis mamuts dzīvojis pirms 40 tūkstošiem gadu. Fakts, ka mamuts sasalumā tik labi saglabājies, deva cerības tikt pie šūnām, kas ļautu veikt pilnu mamuta DNS genoma ainu.

Aizvadīto desmit gadu laikā šajā jomā daudz kas panākts, piemēram, kopš 2015. gada pazīstamā zinātnieka Džordža Čērča komanda strādā pie tā, lai nākotnē pa zemi stampātu arī daudz matainākie ziloņa radinieki.

Par šādām šķietami fantastiskām idejām varam runāt, pateicoties gēnu inženierijas attīstībai. Ja vēl pirms ne tik ilga laika varējām vien runāt par DNS nolasīšanu, tad tagad jau runājam par DNS rediģēšanu un rakstīšanu.

"Pasaule, kurā mēs dzīvojam, pēc 30 gadiem būs pavisam cita vieta, pateicoties šobrīd laboratorijās notiekošajam. Cilvēki runā par tehnoloģijām – internetu, mākslīgo intelektu, robotiem. Bet es uzskatu, ka to visu pārmāks bioloģijā notiekošais. Kad vari radīt vai pārveidot gēnus – dzīvības pamatelementus – kas zina, ko vēl sasniegsim," rakstnieku Benu Mezriču citē "National Geographic".

Runa nav tikai par mamutiem, kaut tie ir ļoti spilgts piemērs.

Seko "Delfi" arī vai vai Instagram vai YouTube profilā – pievienojies, lai uzzinātu svarīgāko un interesantāko pirmais!