Наука и технологии играют важную роль в национальных интересах любой страны. Прогресс в них напрямую влияет на разные сферы: здравоохранение, образование, экологию, сельское хозяйство, появление новых рабочих мест. А их вектор развития всегда определяется на государственном уровне.

Ученые Стэнфордского университета выделили 10 ключевых технологий, которые будут определять мировой ландшафт. Этому посвящен отчет The Stanford Emerging Technology Review 2025. «Большие идеи» представляют обзор первой части исследования.

Часть I

Искусственный интеллект

Изначально искусственный интеллект (ИИ) ученый Джон Маккарти в 1955 году определил как «науку и инженерию создания умных машин». Сегодня, говоря про ИИ, имеют в виду системы, способные обучаться на уровне, сравнимом с человеческим, при этом не имеющие свойственных человеку ограничений. ИИ уже считается фундаментальной технологией, не уступающей по значимости электричеству или интернету. В 2023 году глобальный рынок ИИ оценивался Grand View Research в $196,63 млрд.

Ключевое направление развития ИИ сегодня — большие языковые модели (LLM). Они обучаются на огромных объемах данных и могут выполнять разнообразные задачи, включая обработку текста, изображений и звука. Прогресс в этой области ведет к созданию мультимодальных ИИ-систем, которые объединяют различные виды данных и обеспечивают более естественное взаимодействие с пользователями.

ИИ широко применяется в здравоохранении (диагностика и безопасность пациентов), сельском хозяйстве (оптимизация производства и контроль урожая), транспорте (беспилотные грузоперевозки), юриспруденции (транскрипция судебных заседаний и юридический анализ).

Риски и вызовы

Внедрение этой технологии несет ряд потенциальных трудностей:

1. Управление рисками
   Внедрение ИИ в различные области — например, в военную сферу — требует тщательного анализа рисков, так как ошибки в военном деле могут привести к гибели людей.
   
   

2. Трудности в интерпретации решений ИИ
   Современные ИИ-системы, в том числе большие языковые модели, не всегда могут объяснить, на каких данных основаны их решения. Это может стать проблемой, особенно в таких областях, как медицина и юриспруденция, где важно понять логику ИИ, чтобы доверять его выводам и предотвратить ошибки.
   
   

3. Предвзятость и несправедливость
   Модели машинного обучения, которые обучаются на существующих некорректных или неполных данных, становятся предвзятыми. Например, системы распознавания лиц, обученные на изображениях, представляющих только одну этническую группу, могут быть менее точными при идентификации людей других этнических групп. Это приведет к дискриминации и несправедливому обращению с определенными группами людей.
   
   

4. Уязвимость к обману и манипуляциям
   Многие ИИ-системы можно обмануть с помощью незначительных изменений в данных. Это приведет к неверным результатам. Манипуляции с данными могут использоваться для обхода системы и создавать потенциально серьезные угрозы безопасности.
   
   

5. Дипфейки
   ИИ может использоваться для создания крайне реалистичных, но фальшивых аудио- и видеоматериалов. Это может привести к манипуляциям с общественным мнением, влиянию на выборы или даже разрушению репутации людей.
   
   

6. Зависимость от ИИ
   По мере роста доверия к ИИ-системам возникает риск зависимости пользователей от технологий. Это может привести к ситуации, когда ошибки ИИ будут восприниматься как аксиомы, несмотря на наличие неточностей.
   
   

7. Проблемы с конфиденциальностью
   ИИ обрабатывает большие объемы данных, включая личную информацию пользователей. Это создает риски утечек данных и нарушения конфиденциальности.
   
   

8. Замещение человека ИИ
   ИИ может привести к значительным изменениям на рынке труда и сокращениям рабочих мест, особенно интеллектуальных сферах.

Потенциальные негативные последствия

Будущее работы: ИИ трансформирует рынок труда, выполняя рутинные интеллектуальные задачи и повышая производительность, но также создает риск безработицы, особенно для офисных работников.

Регулирование и безопасность: государства пытаются контролировать развитие ИИ, принимая локальные законы (например, AI Act в ЕС) и заключая международные соглашения (Bletchley Declaration, AI Seoul Summit), но конкуренция между странами затрудняет глобальное регулирование.

Таланты и исследования: индустрия ИИ привлекает больше специалистов, чем академическая среда, что ведет к утечке мозгов из университетов.

Биотехнология и синтетическая биология

Биотехнология — это наука, исследующая применение живых организмов, их систем или продуктов жизнедеятельности для решения технологических задач, а также создание организмов с заданными свойствами с помощью генной инженерии.

Синтетическая биология является новым и важным направлением в рамках биотехнологии. Она объединяет принципы биологии, инженерии и информатики для модификации живых систем и создания новых, уникальных биологических функций. Эти функции могут включать синтез новых аминокислот, белков или даже целых клеток, что позволяет создавать биологические системы с функциями, не существующими в природе.

Сегодня биотехнология уже активно используется в сельском хозяйстве, медицине и производстве материалов. Ожидается, что в будущем биотехнологии смогут значительно повлиять на глобальную экономику.

Если говорить о ключевых технологиях, то в их число входят несколько направлений: распределенное биопроизводство, синтетическая биология, чтение и написание ДНК, биотехнологии как универсальная технология и преобразование биотехнологий в повседневные потребительские товары.

Риски и вызовы

1. Безопасность и национальная безопасность
Новый тип организмов, созданных с помощью синтетической биологии, может быть опасным для природных и человеческих экосистем.

2. Этические вопросы
Разные религии и культуры по-разному относятся к созданию жизни с помощью технологий. Это порождает этические дилеммы относительно того, нарушает ли инженерия новых форм жизни основные моральные принципы.

3. Регулирование и законодательство
Множество стран активно работает над разработкой стратегий и законов, касающихся биотехнологий, биопроизводства и биоэкономики.

4. Экономические и инвестиционные риски
Важно, чтобы в будущем появилась система структурной поддержки молодых компаний и стартапов, работающих в сфере биотехнологий, была создана необходимая инфраструктура и проведены исследования при поддержке на государственном уровне.

5. Международная конкуренция
Многие страны сейчас занимаются развитием биотехнологий. Например, Китай активно инвестирует в синтетическую биологию и в этой области уже значительно опережает США. Китай стал лидером в области синтеза геномов и первым разработал синтетическую хромосому для растений в 2024 году.

Связь с госполитикой

Несколько ключевых аспектов, которые необходимо учитывать, выглядят так:

• Глобальная конкуренция и национальная безопасность
  Биотехнология является важным элементом глобальной технологической конкуренции. Поэтому важен стратегический подход к исследованиям в этой сфере.
  
  

• Глобальная и национальная регуляция
  Потенциальные угрозы, которые несет применение синтетической биологии, требуют строгих мер безопасности, международных норм и стандартов и создания национальных законодательных инициатив для регулирования разработки, использования и распространения синтетических организмов.
  
  

• Этические и культурные аспекты
  Вопросы создания новых форм жизни или модификации существующих вызывают этические споры. Государственная политика должна учитывать эти разнообразные взгляды, обеспечивать баланс между инновациями и сохранением общественных моральных норм.
  
  

• Инвестиции и поддержка научных исследований
  Частные инвесторы играют важную роль в развитии биотехнологий, но и государственные учреждения должны активно поддерживать базовые исследования и развивать инфраструктуру для науки.
  
  

• Координация на международной арене
  Для глобальной безопасности и устойчивого развития синтетической биологии важно создать международные стандарты и систему контроля, которая бы объединяла все заинтересованные страны.
  
  

• Экологические риски и биоопасность
  С развитием биотехнологий возрастает риск утечек генетически модифицированных организмов в дикую природу. Власти стран должны продумать строгие меры по безопасности, чтобы гарантировать безопасность новых биологических организмов для окружающей среды.

Криптография

Эта наука изучает методы защиты информации с помощью математических алгоритмов, которые обеспечивают конфиденциальность, целостность и аутентичность данных. Современная криптография использует сложные математические методы для защиты данных от несанкционированного доступа и изменений.

Она лежит в основе таких технологий, как блокчейн и криптовалюты. Цифровые валюты центральных банков (CBDC) — криптографические цифровые валюты, поддерживаемыми государствами, значительно улучшают финансовую инклюзивность и снижают затраты на международные транзакции.

Кроме того, криптография используется для различных видов защиты данных. В частности, она позволяет обеспечить целостность сообщений и аутентификацию отправителей, а также проведение безопасных расчетов с сохранением конфиденциальности данных.

Риски развития криптографии

1. Уязвимости
   Криптография эффективно защищает информацию, но не является панацеей и не способна обезопасить киберпространство от всех угроз. Вредоносные атаки, направленные на программные уязвимости или человеческие ошибки, могут поставить под угрозу безопасность данных, даже если они защищены с помощью криптографии.
   
   

2. Проблемы с внедрением блокчейн-технологий
   Блокчейн сталкивается с проблемами масштабируемости и энергопотребления. Это требует улучшений в криптографических алгоритмах.
   
   

3. Риски, связанные с квантовыми вычислениями
   Современные криптографические системы могут оказаться уязвимыми для атак квантовых компьютеров, которые смогут эффективно расшифровывать зашифрованные данные.
   
   

4. Проблемы с регулированием криптовалют
   Криптовалюты используются вне государственного контроля, это создает риски для финансовой стабильности и увеличивает возможности для незаконных операций.
   
   

5. Проблемы с конфиденциальностью и правами пользователей
   Вопросы конфиденциальности данных, сохранения анонимности и защиты личной информации становятся все более актуальными.
   
   

6. Криптография и национальная безопасность
   Вопрос «исключительного доступа» к зашифрованной информации для государственных органов вызывает дискуссии о безопасности. Это может помочь в борьбе с преступностью, но и ослабит общую безопасность всех пользователей системы.
   
   

7. Цифровые валюты центральных банков (CBDC)
   Введение CBDC может существенно повлиять на экономику и международные финансовые отношения. С одной стороны, это улучшит доступ к финансовым услугам и упростит международные транзакции. С другой — снизит степень влияния доллара США на мировую экономику.
   
   

8. Проблемы с энергетической эффективностью криптовалют
   Развитие криптовалют, таких как биткоин, требует значительных энергетических затрат, что ставит под угрозу экологическую устойчивость этих технологий. Разработка более энергоэффективных криптовалют становится важным шагом к решению этой проблемы, но требует политической поддержки и инвестиций в инновационные решения.

Лазеры

Лазерные технологии значительно развились с момента изобретения в 1960 году и сегодня широко применяется в разных областях. Лазеры — это источники электромагнитного излучения, обладающие тремя ключевыми характеристиками: монохроматичностью, направленностью и когерентностью. Эти свойства делают лазеры незаменимыми для решения задач высокой точности и большой плотности энергии.

Ключевые области использования лазерных технологий:

1. Медицинские операции
   
2.  Военные производства 
   
3.  Связь
   
4.  Аддитивное производство
   
5.  Квантовые вычисления и ловушки для частиц
   
6. Ядерный синтез
   
7.  Удаление космического мусора
   
8.  Визуализация
   

Политические, правовые и регуляторные вопросы

? Технологическая зрелость. Необходимо определить, достаточно ли зрелы лазерные технологии для конкретных применений и есть ли альтернативы, которые могут выполнить ту же задачу с меньшими затратами.

? Стоимость. Лазеры могут быть более эффективными, чем их альтернативы, но важно учитывать их общую высокую стоимость эксплуатации.

? Технологии двойного назначения. Лазеры, которые используются в обороне, могут иметь и гражданские применения. А это требует особого контроля за их распространением.

? Экологические вопросы и безопасность. Лазеры должны соответствовать строгим стандартам безопасности, чтобы минимизировать риски для здоровья и окружающей среды.

? Существующая индустриальная база. Страны должны развивать индустриальные базы, способные обеспечивать потребности в высококачественных лазерных системах.

Материаловедение

Наука о материалах охватывает все — от полупроводников в компьютерных чипах до пластмасс в бытовых вещах. Знание о том, как синтезировать и обрабатывать материалы, а также понимание их структуры и свойств, сыграли ключевую роль в формировании окружающего нас мира. Эти знания помогают разрабатывать более прочные, легкие и гибкие материалы, которые улучшают характеристики батарей, медицинских имплантов, автомобилей и космических кораблей. Это широкая и многогранная область, в которой работают ученые из разных дисциплин, включая химическую инженерию, электротехнику, биоинженерию, химию и физику. Наука о материалах является ключевой для множества технологических инноваций, от медицины и энергетики до робототехники и космоса.

Ключевые разработки

1. Гибкая электроника
   Гибкая электроника включает в себя создание электронных устройств, которые могут изгибаться, растягиваться и деформироваться, не теряя своих функциональных свойств.
   

2. Аддитивное производство (3D-печать)
   3D-печать позволяет создавать сложные структуры с высокой точностью и скоростью. Примером является метод непрерывного жидкостного интерфейсного производства (CLIP), который использует ультрафиолетовый свет для формирования материалов из полимерной смолы.
   

3. Нанотехнологии
   Нанотехнологии исследуют материалы на наноуровне.
   

4. Разработка новых батарей
   Наноматериалы могут значительно улучшить эффективность аккумуляторов.

Проблемы инноваций и реализации

Одной из основных проблем в науке о материалах является недостаточная поддержка перехода от исследований к реальным масштабируемым приложениям. Для этого требуются пилотные проекты, но существующие механизмы финансирования не всегда могут поддержать эти процессы. Необходимы новые форматы — например, национальные центры прототипирования.

Политические, юридические и регуляторные вопросы

? Регулирование продуктов с наноматериалами. Важно найти баланс между безопасностью и необходимостью быстро внедрять инновации, чтобы опережать конкурентов.

? Токсичность и экологические проблемы. Наночастицы могут проникать через биологические барьеры, такие как клеточные мембраны, и вызывать вредные эффекты, включая воспаление легких и повреждения головного мозга.

? Международное сотрудничество и конкуренция. США долгое время лидировала в области нанотехнологий, но теперь Китай активно наращивает свои усилия в этой сфере, что может привести к увеличению геополитической конкуренции за лидирующие позиции в этой области.

***

Это первая часть исследования The Stanford Emerging Technology Review 2025 . Во второй части авторы рассматривают такие технологии, как нейробиология, робототехника, полупроводники и другие ключевые разработки будущего .