Топ найперспективніших технологій за версією Всесвітнього економічного форуму (частина І)

Всесвітній економічний форум оприлюднив доклад щодо провідних 10 технологій у 2020 році, які можуть зробити революційні зміни в сферах промисловості, охороні здоров’я та суспільства загалом. Групою експертів з Scientific American та Всесвітнього економічного форму було проаналізовано більше 75 номінацій. Головним критерієм для відбору перспективних технологій було наявність потенціалу щодо стимулювання прогресу у суспільствах та економіках, який випереджає традиційні способи вирішення тих чи інших проблем. При цьому технологія повинна бути новою та такою, що має потенційних вплив на розвиток людства протягом майбутніх 3-5 років. У цій частині розглянемо перші 5 провідних технологій, до яких за результатами прискіпливого аналізу експертів, потрапили:

Мікроголки (microneedle) для безболісних ін’єкцій та тести. Безболісні уколи давня мрія людства і схоже, що вона здійснилася. Нова технологія використовує голки для ін’єкцій та аналізів крови діаметром з людське волосся (1-100 мікрон). Суть винаходу полягає в тому, що мікроголка через верхній мертвий шар шкіри проникає до епідермісу, якій складається вже з живих клітин, до яких власне і поступає лікарський засіб. При цьому, больового ефекту вдається уникнути завдяки тому, що голка просто не досягає шарів шкіри в яких зосереджені нервові закінчення. На базі цієї технології компанією Seventh Sense Biosystems розроблено систему для збору крові – TAP, завдяки якій навіть не професіонал в домашніх умовах може самостійно збирати зразки крові для самоконтролю або подальшої відправки до лабораторії. Також, однією з переваг «microneedle» є можливість проведення тестування та лікування у віддалених або важкодоступних районах, оскілки ця технологія не потребує вартісного устаткування і висококваліфікованого персоналу. Проте у новітньої технології є й певні проблеми. Наприклад, мікроголки є недостатніми при великих дозуваннях, також не всі ліки можуть проходити через мікроголки та не всі біомаркери можуть бути відібрані за допомогою таких голок. Проте, науковці сповнені ентузіазму та сподіваються на швидке подолання цих недоліків.
Хімія, що заснована на сонячній енергії. Ця технологія є майже алхімічним процесом, адже її ідея полягає в тому, щоб з промислових викидів вуглекислого газу створити сировину, у молекулярній формі, для синтезу ліків, миючих засобів, добрив та текстилю. Задум досить амбіційний, проте особливої фантастичності йому придає те, що це мають намір зробити завдяки сонячній енергії! Таким чином, вуглекислий газ з шкідливого відходу перетворюється на сировину, а сонячна енергія є інструментом перетворення газу в необхідні продукти. Яким же чином сонячна енергія може впливати на CO₂? Останні наукові дослідження в сфері каталізаторів, які активуються сонячним світлом, виявили їх властивість розривати стійкий зв'язок між вуглецем і киснем, з яких власне складається CO₂. Новітні каталізатори, на відміну від традиційних, дія яких базується на використанні ультрафіолету, використовують більш широкий видимий спектр сонячного випромінювання. Це відкриття дає можливість створювати з вуглекислого газу, який утворюється при виробництві, так звані «платформенні» молекули, які є сировиною для виробництва інших необхідних продуктів медичного або побутового призначення. Отже, нова технологія дозволяє не тільки зменшити викиди шкідливого газу, а й ще виготовляти з нього корисні для людства продукти. За оцінками експертів винаходи в сфері «сонячної хімії», можуть бути комерціалізовані найближчим часом, і тоді людство може стати на крок ближче до безвідходної циркуляційної економіки.
Віртуальні пацієнти. Пандемія COVID-19 особливо гостро поставила питання щодо прискорення розробки технологій віртуальної медицини в сфері вакцинації. Якщо комп’ютери на сьогодні досягли значних успіхів у точній постановці діагнозу, чим створили значну конкуренцію лікарям та похитнули їх статус-кво, то створення «віртуального пацієнта» є новим і досить амбітним завданням. Розробка нової технології базується на ідеї «in silico» (зроблено за допомогою комп’ютерної симуляції). При цьому, сама ідея не є новою і активно використовується в Індустрії 4.0. для віртуалізації реальних об’єктів, таких як технологічні лінії на виробництві, у літакобудуванні та проектуванні будівель. Застосування концепції «in silico» в сфері вакцинації є революційним напрямом та дозволяє замість людей використовувати їх віртуальні аналоги, що дозволяє значно знизити ризики при тестуванні вакцин, зокрема проти коронавірусу. Окрім гуманістичного аспекту, використання віртуального образу живої людини має цілком практичне значення, оскільки значно прискорює тестування вакцин та знижує витрати на виробництво дослідних зразків, адже не працюючи вакцини будуть відсіюватись ще на початкових етапах їх розробки. Таким чином, нова технологія дозволяє різко знизити кількість людей необхідних для випробування вакцини, адже на добровольцях іспитуватимуть тільки ліки, які з високою ймовірністю матимуть позитивний ефект. «Життя» віртуального пацієнта або певних органів починається із складання їх математичної моделі, що уявляє собою складну систему рівнянь, які вирішуються за допомогою певних алгоритмів. При цьому, слід особливо підкреслити, що віртуальний орган, отриманий як результат вирішення математичних завдань, не є просто красивою картинкою на моніторі, а поводить себе як цілком реальна річь. Може скластися враження, що мова йде про якесь далеке майбутнє, проте, як це не дивно, елементи технології «віртуального пацієнта» вже використовуються на практиці. Наприклад, Управління з санітарного надзору за якістю харчових продуктів та медикаментів США використовує комп’ютерне моделювання для випробовування маммографічних систем. Також важливою перевагою медичних технологій на базі «in silico» є отримання індивідуальних цифрових моделей реального пацієнта, що дає можливість персоналізації лікувальних заходів. Проте, на сьогодні широке розповсюдження медицини «in silico» стикається з певними труднощами. Головною проблемою є надійність системи прогнозування нової технології, яка потребує емпіричного підтвердження. Це у свою чергу тягне розв’язання завдань, пов’язаних з формуванням великої бази даних етнічно різноманітних груп пацієнтів та удосконалення математичних моделей обробки інформації і методів штучного інтелекту, адже людський організм є надскладною системою різноманітних зав’язків.
Просторові обчислення – технологія, що активно розвивається та має вже цілком прикладне застосування, наприклад в промисловості та навігації. Її ідея полягає в диджіталізації об’єктів та простору реального середовища, що сприяє зближенню фізичного і цифрового світів. Таким чином, просторові обчислення допомагають представити фізичний світ у цифровому вигляді та організувати їх взаємодію у реальному часі. В основі технології закладена концепція «цифрового двійника», яка за допомогою програмних засобів перетворює реальну річ у її цифровий аналог. При цьому, технологія дозволяє створювати віртуальних двійників не тільки окремих предметів, а й цілих міст і навіть людей. Результатом є створення цифрового світу за яким можна спостерігати, аналізувати та керувати, а враховуючи те що він по суті є «інкарнацією» фізичних речей, через нього можна впливати і на реальний світ. Якщо уявити футуристичний сценарій цієї технології в дії, наприклад у медичний сфері, виглядатиме це буде приблизно наступним чином: бригада швидкої допомоги виїжджає на терміновий виклик до пацієнта, система одночасно посилає сигнали до медиків швидкої допомоги та лікарні, що хворому необхідно термінове оперативне втручання. В той час як система дорожнього руху в місті організовує оптимальний маршрут для карети швидкої допомоги, регулюючи світлофори, в лікарні йде підготовка до операції, адже вже відомий діагноз пацієнта, його фактичний стан та методи оперативного втручання. Незважаючи на неймовірність цієї історії, такі гіганти як Microsoft та Amazon, вкладають значні кошти в розвиток технологій, які базуються на просторових обчисленнях, що може бути певним сигналом їх широкого розповсюдження у найближчому майбутньому.
Цифрова медицина. Іншою технологією, що активно розвивається в сфері охорони здоров’я – це застосування цифрових гаджетів в якості помічників з догляду за станом організму людини. Завдяки спеціальному програмному забезпеченню цифрові пристрої можуть аналізувати та контролювати психічний чи фізичний стан людини та управляти терапевтичними заходами. Прикладом цифрової медицини може бути smart-годинник який, за допомогою штучного інтелекту, виявляє та попереджує хворого про фібриляцію передсердь та небезпечний серцевий ритм. Аналогічні інструменти сьогодні розробляються для скринінгу дихання, хвороби Паркінсона, Альцгеймера, депресії та аутизму. У найближчому часі ці засоби цифрової діагностики не замінять лікаря, проте вони можуть бути корисними при діагностиці. Окрім smart-годинників, технічними засобами, для виявлення певних аномалій в організмі людини, можуть бути таблетки з датчиками, які передають інформацію щодо ракових ДНК, газів, що виділяються кишковими мікробами, шлункових кровотеч, температури тіла та рівня кисню. Деякі застосунки вже отримали дозвіл від Управління продовольства та медикаментів Сполучених Штатів. Так, технология reSET від Pear Therapeutics використовується для виявлення розладів від вживання психоактивних речовин. ReSET надає пацієнту цілодобову когнітивно-поведінкову терапію, надаючи дані лікарю у режимі реального часу щодо стану пацієнта. Особливої актуальності технології цифрової медицини набули під час пандемії коронавірусу, адже за їх допомогою значно знижується навантаження на медичних працівників. Яскравим прикладом цього є служба Microsoft Healthcare Bot – хмарна платформа, яка дозволяє організаціям в сфері охорони здоров’я у широкому масштабі створювати сервіси для спілкування з пацієнтами. Використовуючи цей сервіс людина, яка має симптоми захворювання на COVID-19, може поспілкуватися з ботом, який використовуючи базу медичних знань та оперуючи штучним інтелектом може кваліфіковано відповісти на запитання хворого, визначивши наскільки його стан є критичним та надати йому корисні поради. Таким чином, значна кількість медиків звільняється від необхідності спілкування з пацієнтами, які не потребують невідкладної допомоги та дозволяє сконцентрувати зусилля на хворих, які знаходяться у критичному стані. Зрозуміло, що головним завданням розробників терапевтичних застосунків у найближчий перспективі є безпека пацієнтів, тобто технології цифрової медицини повинні проходити ретельне тестування. При цьому, однією з головних переваг цифрової медицини є виявлення проблем із здоров’ям на ранніх стадіях, що дозволяє вчасно здійснити відповідні заходи та не допустити подальший розвиток хвороби.

Далі буде…

Використані джерела:

Пошукова форма

Корисні посилання