۸ ابداع مهم و تاثیرگذار حوزه فناوری در سال ۲۰۱۹

 اَبردوربین ابری

گروهی از محققان چینی‌ ادعا کردند که موفق به طراحی و ساخت دوربین هوشمند ابری شده‌‌اند که  قادر است به سرعت چهره فرد را در یک جمعیت ده هزار نفری با دقت بالایی شناسایی کند. این دوربین ۵۰۰ مگاپیکسلی که هنوز نامی رسمی ندارد و با عنوان «سوپردوربین» شناخته می‌شود حاصل تحقیقات گروهی متشکل از محققان دانشگاه فودان، انستیتوی اپتیک چانگ‌چون و آکادمی علوم چین است و برای نخستین بار در نمایشگاه بین‌المللی صنعت چین معرفی شد. این محققان مدعی شدند که سوپردوربین می‌تواند به کیفیتی پنج برابر توانایی چشم انسان دست یابد. تاکنون جزییات بیشتری از این دوربین و سامانه ابری آن منتشر نشده  و به ویژه به این موضوع اشاره نشده که چگونه این حجم از داده به‌طور بی‌سیم برای ابر فرستاده می‌شود و نتایج محاسبه می‌شوند.  تصاویر منتشر شده نشان می‌دهند که این دوربین در حقیقت  آرایه‌ای از دوربین‌هاست. علی‌رغم اینکه چنین دستاوردی از نظر فنی بسیار چشمگیر است، اما نگرانی‌هایی در حوزه حریم خصوصی ایجاد کرده است. صرفنظر از چالش‌های امنیتی بارگذاری داده روی ابر، ارسال این حجم از داده برای  ابر به خودی خود یک چالش فنی مهم محسوب می‌شود.

شکل۱ - ابزار تصویربرداری ۵۰۰ مگاپیکسلی در حقیقت آرایه‌ای است از دوربین‌ها.

خودروی چهارپای هیوندایی 

شرکت کره‌ای هیوندایی طرحی از خودروی آینده‌اش موسوم به Elevate در نمایشگاه CES به نمایش گذاشت. این خودرو که نخستین نمونه در رده وسایل نقلیه (UMV) سرنام Ultimate Mobility Vehicle است ترکیبی از خودروهای الکتریکی و روبات‌ها است.  خودروی هیوندایی به گونه‌ای طراحی شده که بتواند در شرایط بحرانی پس از وقوع حوادث غیرمترقبه با سرعت و با قابلیت اطمینان بالایی به کمک آید. این خودرو در حالت معمول می‌تواند نظیر سایر خودروها در بزرگراه و جاده حرکت کند ولی در شرایط اضطراری یا در صورت لزوم می‌تواند شروع به راه رفتن با پاهایش کند و حتی از دیواره‌ها و موانع بالا برود ( تصویر ۲-الف ). Elevate ترکیبی از چرخ و پا را برای راه رفتن استفاده می‌کند و بر حسب موقعیت می‌توان ساختار بدنه‌ آن‌را انتخاب کرد. البته استفاده در شرایط بحرانی تنها کاربرد چنین خودرویی نیست. به‌طور مثال معلولان از جمله گروه‌‌هایی هستند که  از وجود چنین خودرویی بهره‌مند خواهند شد زیرا این خودرو می‌تواند از پله‌های ورودی و تا دم در خانه بالا برود و فرد به راحتی با صندلی چرخ‌دار، سوار خودرو شود (تصویر ۲- ب ). در این طراحی از روش راه رفتن پستانداران و خزندگان الهام گرفته شده و خودرو می‌تواند در هر جهتی حرکت کند.

شکل۲ - بالا- خودروی هیوندایی می‌تواند بر حسب شرایط علاوه بر چرخ، از پا برای حرکت استفاده کند. 
پایین- معلولان می‌توانند به راحتی با صندلی چرخ‌دار سوار این خودرو شوند.

کامیون خودران  سوئدی

استارت‌آپ سوئدی این‌راید (Einride) کامیون بدون راننده  خود را برای  نخستین بار در جاده آزمود. این خودران مسیر بین یک انبار تا یک ترمینال را با سرعت ۵ کیلومتر درساعت بدون مشکل طی کرد که بنابر ادعای شرکت، چنین نتیجه‌ای در دنیا بی‌سابقه است. چنین آزمون‌هایی برای اثبات کارآیی خودران‌ها بسیار مهم هستند. موفقیت در این آزمون گامی به سوی تجاری‌سازی این کامیون خودران محسوب می‌شود. وزن این خودران موسوم به T-Pod که فاقد کابین راننده است پس از بارگیری کامل به ۲۶ تن می‌رسد. بنابر ادعای این‌راید، این کامیون خودران برقی در مقایسه با کامیون‌های دیزلی مرسوم که راننده دارند  هزینه حمل و نقل جاده‌ای کالا را حدود ۶۰ درصد کاهش می‌دهد. این‌راید در نظر دارد تا پایان سال ۲۰۲۰ دویست کامیون از این نوع در اختیار مشتریان قرار دهد. T-Pod  یک خودران سطح چهار است و از پلتفرم Drive شرکت انویدیا برای پردازش بلادرنگ داده‌های تصویری استفاده می‌کند. یک اپراتور می‌تواند از کیلومترها دورتر تا ده دستگاه کامیون را به‌طور همزمان زیر نظر بگیرد و در صورت نیاز آن‌ها را کنترل کند.

شکل۳ - کامیون خودران شرکت این‌راید، آزمون جاده‌ای را با موفقیت پشت سر گذاشت.

لرزه‌نگاری با تلفن‌همراه 

برای نخستین بار سامانه پیش‌بینی و هشدار زلزله‌ای در کالیفرنیا در دسترس عموم قرار گرفت که این امکان را برای مردم فراهم می‌کند با کمک یک نرم‌افزار تلفن همراه موسوم به مای‌شِیک  اطلاعات وقوع زلزله و آمار خسارت‌های وارد شده را به‌اشتراک گذارند و از داده‌های سامانه‌هایی نظیر ShakeAlert و CalOES استفاده کنند. علاوه بر این، نرم‌افزار مای‌شِیک با استفاده از حسگر حرکتی تلفن‌های همراه آن‌ها را تبدیل به  ابزار لرزه‌نگاری می‌کند. نرم‌افزار با استفاده از شبکه‌های عصبی، لرزش‌های ناشی از زلزله را از دیگر لرزش‌ها متمایز می‌کند و آن‌ها را ثبت می‌کند.  هرچند برخی از تلفن‌های همراه حسگرهای بهتری دارند، اما به گفته محققان اغلب تلفن‌های همراه جدید قادر به ثبت زلزله‌هایی با بزرگی ۵  و تا فاصله ده کیلومتری هستند. معمولاً  برای لرزه‌نگاری از تجهیزات ویژه‌ای استفاده می‌شود که توسط کارشناسان در نواحی خاصی نصب می‌شوند.  اگر چه حساسیت این تجهیزات بالا است، اما تولید، نصب و نگهداری آن‌ها پر هزینه است و  بسیاری از شهرها و کشورها توانایی استفاده از چنین تجهیزاتی را ندارند. در نتیجه نمی‌توان شبکه‌ای گسترده از این حسگرها داشت و نواحی بیشتری را پوشش داد.  نرم‌افزار مای‌شِیک که توسط محققان دانشگاه برکلی کالیفرنیا توسعه داده شده با ساخت یک شبکه لرزه‌نگاری وسیع متشکل از تلفن‌های همراه، علاوه بر اینکه هشدارهای لازم را به افراد ساکن در محل خطر می‌رساند، داده‌های مفیدی را جمع‌آوری می‌کند که می‌توان از آن‌ها برای توسعه یک سامانه هشدار قوی و برای مطالعه مناطق مختلف بهره برد.  

شکل۴ -  نرم‌افزار  مای‌شِیک با استفاده از حسگر حرکتی تلفن همراه و بهره‌گیری از یادگیری ماشین، قادر به لرزه‌نگاری است.

بزرگترین تراشه جهان  

شرکت نوپای Cerebras تراشه‌ای به‌نام WSE طراحی کرده که بر خلاف روند مرسوم صنعت تراشه‌سازی، بزرگ‌تر از حد معمول و تقریباً به اندازه یک آی‌پد است. ساخت تراشه‌ای با ابعاد بسیار بزرگ ایده جدیدی نیست، اما نخستین‌بار است که چنین ایده‌ای به‌طور موفقیت‌آمیز پیاده‌سازی و اجرا شده است. کاربرد اصلی این تراشه تسهیل فرآیند آموزش سامانه‌های عصبی است و بنابر ادعای توسعه‌دهندگان با کمک این تراشه می‌توان زمان آموزش را از چند هفته به چند دقیقه رساند. چنین دستاوردی سبب خواهد شد که محققان بتوانند ایده‌های جدید خود در حوزه شبکه‌های عصبی و یادگیری ماشین را سریع‌تر بیازمایند و برای دستیابی به نتایج، زمان و برق کمتری صرف کنند. دسترسی پردازنده‌های فعلی به تراشه‌های خارجی کند است و در جریان آموزش شبکه‌های عصبی لازم است تا حجم زیادی از داده بین تراشه‌ها از جمله بین پردازنده و حافظه جابجا شوند. شرکت Cerebras برای ساخت تراشه از بیشتر مساحت ممکن ویفر استفاده کرد تا بتواند هسته‌های پردازشی و اتصالات بیشتری روی تراشه‌ای یکپارچه قرار دهد، به‌طوری‌که پردازنده نیاز کمتری به ارتباط با دنیای بیرون داشته باشد.  پردازنده WSE این شرکت مجهز به ۱.۲ تریلیون ترانزیستور، چندصدهزار هسته پردازشی اختصاصی هوش مصنوعی و ۱۸ گیگابایت حافظه  SRAM است.

شکل۵ - پردازنده معرفی شده توسط شرکت  Cerebras بر خلاف روند مرسوم در صنعت تراشه‌سازی، بسیار بزرگ‌ است. 

ذخیره‌سازی داده‌ها در یخچال 

شرکت دانش‌بنیان کاتالوگ (Catalog) مدعی شده که به راهکاری به‌صرفه و سریع برای ذخیره‌سازی داده‌ها روی دی‌اِن‌اِی دست یافته و موفق شده با همین روش، نسخه انگلیسی دانشنامه ویکی‌پدیا با حجم ۱۶ گیگابایت را روی دی‌اِن‌اِی ذخیره کند. در این روش برخلاف روش‌های مرسوم، به‌جای ذخیره‌سازی اطلاعات روی یک رشته بلند دی‌اِن‌اِی، داده‌ها روی قطعات از پیش ساخته  ذخیره می‌شوند و این قطعات توسط آنزیم‌هایی به هم متصل می‌شوند. روش‌ آدرس‌دهی ابداعی این شرکت امکان ذخیره‌سازی و بازیابی اطلاعات روی هر بخش دلخواه از یک رشته بلند دی‌اِن‌اِی را فراهم می‌کند. کاتالوگ وعده داد که در سال 2020 نمونه‌ای اولیه با قابلیت ذخیره‌سازی یک ترابایت داده در روز را ارائه کند. این شرکت مدعی است که با این روش می‌توان همه داده‌های روی کره زمین را در فضایی به‌اندازه یک کمد لباس جای داد! چنین راهکاری نه تنها در زمینه ذخیره‌سازی داده بلکه برای انتقال داده کاربرد دارد. اگرچه سرعت ذخیره‌سازی و بازیابی اطلاعات در این روش نسبت به رسانه‌های سیلیکونی که در ابزارهایی نظیر تلفن‌های همراه استفاده می‌شوند بسیار کمتر است، اما برای بایگانی طولانی مدت حجم زیادی از داده‌ها راهکاری مناسب و ایمن محسوب می‌شود و از این نظر برتری زیادی نسبت به فناوری‌های مرسوم ذخیره‌سازی دارد. 

شکل۶ - شرکت کاتالوگ موفق شده با روشی به‌صرفه و ساده‌تر از روش‌های مرسوم، داده‌هایی روی دی‌اِن‌اِی ذخیره کند.  

ادعای کوانتومی گوگل 

محققان گوگل به‌طور رسمی اعلام کردند کامپیوتر کوانتومی این شرکت موفق به حل مسأله‌ای شده که بهترین کامپیوترهای مرسوم برای حل آن به هزاران سال زمان نیاز دارند. کامپیوترهای کوانتومی همان‌گونه که از نام‌شان مشخص است با استفاده از قوانین فیزیک کوانتوم قادرند برخی از مسائل را بهتر از کامپیوترهای فعلی حل کنند. این موفقیت نشان داد که اگر چه دستیابی به رایانش کوانتومی بسیار دشوار است، اما غیرممکن نیست. گوگل درحالی این ادعای خود را در نشریه نیچر منتشر کرد که یک ماه پیش از آن، گزیده‌ای از نتایج این دستاورد برای مدتی روی سایت ناسا منتشر شده بود و کمی بعد حذف شد. کامپیوتر کوانتومی گوگل موسوم به سیکامور (Sycamore) در حالیکه یکی از کیوبیت‌های آن به دلیل نقص فنی از عملیات خارج شده بود، مسأله را در ۳ دقیقه و ۲۰ ثانیه حل کرد. در این مقاله ادعا شده کامپیوتر سامیت (Summit) شرکت آی‌بی‌اِم که قدرتمندترین ابرکامپیوتر جهان محسوب می‌شود برای حل همین مسأله ۱۰ هزار سال زمان نیاز دارد! البته آی‌بی‌اِم این ادعای گوگل را رد کرد و مدعی شد که سامیت با استفاده از روش‌های کلاسیک برنامه‌نویسی می‌تواند این مسأله را در دو روز و نیم حل کند. در هر صورت ادعای گوگل به این معنی نیست که کامپیوترهای کوانتومی آماده خدمت هستند و هنوز تا رؤیای استفاده عملی از آن‌ها دهه‌ها فاصله زیادی داریم. این، تنها یک قدم رو به جلو برای اثبات امکان‌پذیر بودن استفاده از ‌چنین کامپیوترهایی است.

شکل۷ - کامپیوتر کوانتومی شرکت گوگل موسوم به سیکامور موفق شده با اختلاف زیادی قدرتمندترین کامپیوتر جهان را پشت سر بگذارد. 

اولین تصویر از سیاهچاله 

نخستین تصویر واقعی و نه شبیه‌سازی شده از یک سیاهچاله منتشر شد که به گفته مدیر پروژه تلسکوپ افق رویداد «مسیری یک‌طرفه به دنیایی دیگر » را نشان می‌دهد. حجم تصویر اصلی حدود پنج پتابایت است و اگر فایلی اِم‌پی‌تری به این حجم داشته باشید باید برای شنیدن تمام این فایل، پنج هزار سال زمان صرف کنید. این تصویر همان چیزی را ثابت می‌کند که انیشتین حدود صدسال پیش روی کاغذ اثبات کرده بود.  سیاهچاله سوژه این عکس، با جرمی شش و نیم میلیارد برابر خورشید در  فاصله ۵۵ میلیون سال نوری از زمین قرار دارد. ابعاد این حلقه از چنین فاصله‌ای بسیار ناچیز است درست مثل اینکه از روی زمین بخواهید پرتقالی که روی سطح ماه قرار گرفته را ببینید. برای دیدن چنین چیزی از نظر فنی به تلسکوپی نیاز داریم که به بزرگی کره زمین باشد. محققان بیش از یک دهه تلاش کردند تا با ترکیب سیگنال‌های دریافت شده از تلسکوپ‌های موجود در سطح جهان به چنین هدفی دست یابند، اما در عمل به دلیل محدود بودن تعداد تلسکوپ‌ها تنها برخی از فرکانس‌ها ثبت شدند و بخش زیادی از اطلاعات ناقص ماند. این محققان تلاش خود برای تهیه تصویر از چنین سیاهچاله‌ای را مشابه شنیدن آهنگی می‌دانند که با پیانویی نواخته می‌شود که بیش از نیمی از کلیدهای آن شکسته است. محققان با طراحی الگوریتم‌هایی موفق شدند اطلاعات ناقص را تکمیل کنند. عکس نهایی که به‌طور رسمی منتشر شد ترکیبی از چهار عکس است. نکته مهم این است که ما در حقیقت به تصویری نگاه می‌کنیم  که اگر چه به تازگی به دست‌مان رسیده، اما مربوط به ۵۵ میلیون سال پیش است. یعنی ما با این عکس به گذشته‌ای دور نگاه می‌کنیم

شکل۸ - محققان برای نخستین بار موفق به تهیه تصویری حقیقی از یک سیاهچاله شدند.

منابع:
https://www.digitaltrends.com/photography/500-megapixel-super-camera-china/
https://www.hyundainews.com/en-us/releases/2680
https://www.reuters.com/article/us-einride-autonomous-sweden/driverless-electric-truck-starts-deliveries-on-swedish-public-road-idUSKCN1SL0NC
https://myshake.berkeley.edu/
شاهراه اطلاعات – شبکه ۲۲۱
شاهراه اطلاعات – شبکه ۲۱۹
https://www.newscientist.com/article/2220968-its-official-google-has-achieved-quantum-supremacy/
https://www.cnet.com/news/first-black-hole-picture-a-breakthrough-look-from-across-the-universe/