Các dự đoán "5 trong 5" đang dần thành hiện thực

Các nhà khoa học phải đẩy nhanh quá trình tìm kiếm để xác định nhanh hơn các vật liệu giúp xã hội giải quyết những thách thức cấp bách được nêu trong Mục tiêu Phát triển Bền vững của LHQ, từ việc nâng cao tình trạng sức khỏe tốt và năng lượng sạch đến cải thiện tính bền vững, hành động vì khí hậu, sản xuất có trách nhiệm...

Bài viết đưa ra một số ví dụ gần đây nhấn mạnh tầm quan trọng những tiến bộ đạt được trong việc hiện thực hóa dự báo 5 trong 5 trước đó và cung cấp một số thông tin chi tiết về cam kết dài hạn của IBM trong việc phát triển các giải pháp cải tiến có thể được triển khai như các sản phẩm và dịch vụ hoặc được chia sẻ với các đối tác để tiến hành đưa ra thị trường hoặc phát triển hơn nữa.

PAIRS "macroscope (hệ thống phần mềm và thuật toán)" hỗ trợ giám sát COVID-19

Năm 2017, IBM Research dự đoán vào năm 2022 sẽ sử dụng các thuật toán và phần mềm học máy để tổ chức thông tin về thế giới vật chất, giúp mang lại dữ liệu rộng lớn và phức tạp được hàng tỷ thiết bị thu thập trong phạm vi tầm nhìn và sự hiểu biết của chúng ta.

Năm sau đó, IBM Research giới thiệu sản phẩm "macroscope (hệ thống phần mềm và thuật toán)" thử nghiệm có tên IBM PAIRS Geoscope. Theo ngữ cảnh này, macroscope là hệ thống phần mềm và thuật toán tập hợp tất cả dữ liệu phức tạp của Trái đất lại với nhau để phân tích dữ liệu theo không gian và thời gian nhằm tìm hiểu ý nghĩa. PAIRS là dịch vụ phân tích và thông tin không gian địa lý tập trung vào đám mây điện toán có thể đẩy nhanh quá trình tìm ra thông tin chi tiết mới. Ngành công nghiệp đã áp dụng thành công "macroscope (hệ thống phần mềm và thuật toán)" cho một số trường hợp sử dụng, bao gồm ngành kinh doanh hàng hóa và quản lý thực vật cho các công ty điện lực.

Năm nay, các nhà nghiên cứu của IBM đã sử dụng PAIRS để có góc nhìn vĩ mô về ảnh hưởng của COVID-19 và ứng phó với COVID-19. Ví dụ: truy vấn PAIRS về cường độ ánh sáng của Thành phố New York được quan sát vào ban đêm, bắt đầu từ giữa tháng 3 năm 2020, cho thấy ánh sáng ban đêm bị mờ đi đáng kể do hoạt động kinh doanh và lưu lượng khách hàng giảm có thể đưa ra tín hiệu sớm phản ánh về thị trường. Các truy vấn khác liên quan đến COVID-19 kể từ khi bắt đầu đại dịch cho thấy lượng khí thải CO2 đã giảm mạnh ở tại các điểm dân cư lớn trên toàn thế giới.    

Robot kính hiển vi ứng dụng công nghệ AI (Trí tuệ Nhân tạo) giúp làm sạch đại dương bị ô nhiễm

Một trong những dự đoán của IBM trong năm 2018 là, trong 5 năm nữa, kính hiển vi ứng dụng công nghệ AI tự hành loại nhỏ, được nối mạng trên điện toán đám mây và được triển khai trên khắp thế giới, sẽ liên tục theo dõi tình trạng của tài nguyên thiên nhiên quan trọng bậc nhất đối với sự tồn tại của chúng ta: Nước. Kể từ dự đoán đó, các nhà nghiên cứu của IBM đã tiếp tục phát triển hệ thống từ nguồn đến đích bao gồm kính hiển vi ứng dụng công nghệ AI bán tự động có thể theo dõi sinh vật phù du và giúp các nhà nghiên cứu liên kết hành vi của sinh vật phù du với sức khỏe môi trường. 

Là một phần của dự án khoa học khám phá được NSF tài trợ, các nhà nghiên cứu đã xuất bản một số bài báo – bao gồm trong Báo cáo Khoa học và bioRxiv – mô tả hệ thống chi tiết hơn. AI (Trí tuệ Nhân tạo) có thể xác định các sinh vật phù du và phân loại các sinh vật dựa trên hình thức, hình dạng và hành vi mà không cần giám sát bên ngoài. Công nghệ này cũng có khả năng tự động nhận ra bất kỳ đặc điểm dị thường của sinh vật phù du và tự tái đào tạo bằng thông tin mới, cung cấp cho các nhà khoa học thông tin chi tiết cập nhật nhất từ dữ liệu.

Thiết bị, máy phát hiện sự dị thường và tự động hóa kết hợp cùng nhau có thể cung cấp hệ thống toàn diện phân tích các mẫu nước và báo cáo lại các vi sinh vật sống trong mẫu nước đó. Các nhà nghiên cứu tiếp tục nghiên cứu việc tạo thiết bị có công suất thấp, giá thành thấp có thể được tích hợp vào tàu lượn tự động dưới nước để thu thập mẫu và chia sẻ dữ liệu đó trên đám mây tạo giải pháp có thể mở rộng.

Theo dự án riêng liên quan đến AI và bảo tồn đại dương, IBM cũng làm việc với tổ chức nghiên cứu hàng hải Promare để ra mắt Tàu Tự hành Mayflower trong tháng 9/2020. Ứng dụng công nghệ AI và năng lượng từ mặt trời, Tàu Tự hành Mayflower sẽ đi qua Đại Tây Dương từ Plymouth, Anh, đến Plymouth, Massachusetts, nhân kỷ niệm 400 năm chiếc Mayflower đầu tiên khởi hành vào năm 1620. Tàu sẽ dành nhiều thời gian trên biển, giúp các nhà khoa học thu thập dữ liệu quan trọng về các mối đe dọa đối với đại dương bao gồm tình trạng ô nhiễm vi nhựa bằng cách sử dụng cảm biến AI tương tự như "lưỡi điện tử".

Công nghệ mã hóa (crypto anchor) chống giả mạo

Năm 2018, IBM đã dự đoán rằng trong vòng 5 năm nữa, công nghệ mã hóa (crypto anchor) và công nghệ blockchain sẽ bảo đảm tính xác thực của sản phẩm – từ điểm xuất xứ đến tay khách hàng.

IBM Research hiện đang hợp tác với các nhà cung cấp công nghệ mã hóa để đưa hệ thống ba lớp tiến gần hơn quá trình thương mại hóa. Một nhà cung cấp là Công ty Authentic Vision đã phát triển công nghệ dấu vân tay ba chiều độc nhất có thể được tạo ra chỉ một lần. Ứng dụng dành cho thiết bị di động của công ty hoạt động trên bất kỳ điện thoại thông minh nào được trang bị công nghệ thị giác máy tính để đọc dấu vân tay ba chiều và xác thực sản phẩm ngay lập tức.

Authentic Vision sử dụng vật liệu lá (kim loại) rỗng thế hệ kế tiếp giúp thẻ bảo mật tránh tình trạng bị tháo gỡ không để lại dấu vết và có thể sử dụng điện thoại thông minh để tự động kiểm tra tính xác thực của sản phẩm thực.

IBM Research cũng đang hợp tác với nhà cung cấp công nghệ mã hóa tesa scribos, có công nghệ đánh dấu sản phẩm tesa ValiGate được bảo vệ chống sao chép và tự động xác thực mà không có sai số chủ quan. Điều đó cho phép các sản phẩm thực giao tiếp an toàn và tự động với anh chị em song sinh blockchain của mình, biến công nghệ này thành lợi ích thật sự cho người tiêu dùng và chủ sở hữu thương hiệu.

Công nghệ mã hóa lưới (lattice cryptography)

Hai năm trước, IBM dự đoán vào năm 2023, các phương pháp tấn công mạng mới sẽ khiến các biện pháp bảo mật ngày nay không còn phù hợp một cách đáng quan ngại.

Cuối cùng, máy tính lượng tử phổ quát có khả năng chịu lỗi với hàng triệu qubit có thể nhanh chóng sàng lọc các xác suất và giải mã ngay cả mã hóa phổ biến mạnh nhất, khiến phương pháp bảo mật cơ bản này trở nên lỗi thời.

Tháng 08 năm 2019, IBM thông báo sẽ bắt đầu cung cấp các dịch vụ mã hóa an toàn lượng tử trên đám mây chung của IBM vào năm 2020 và hiện tại đang cung cấp Đánh giá Rủi ro Thế giới Lượng tử từ IBM Security để giúp khách hàng đánh giá rủi ro của mình trong thế giới lượng tử. Ngoài ra, các nhà mật mã của IBM đã tạo nguyên mẫu ổ băng máy tính lượng tử an toàn đầu tiên trên thế giới, một bước quan trọng trước khi đưa ra thị trường.

Công nghệ mã hóa lưới (lattice-based cryptography) là một phần quan trọng trong chiến lược bảo mật an toàn lượng tử của IBM. Công nghệ mã hóa lưới ẩn dữ liệu bên trong các cấu trúc đại số phức tạp được gọi là mạng lưới. Khó khăn khi giải các bài toán này rất hữu ích đối với người viết mật mã, vì họ có thể áp dụng đặc điểm khó này để bảo vệ thông tin, ngay cả khi máy tính lượng tử đủ mạnh để bẻ khóa một số loại kỹ thuật mã hóa hiện tại. Danh sách mới nhất về ứng cử viên cho các tiêu chuẩn mã hóa an toàn lượng tử của Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia (NIST) bao gồm một số ứng cử viên dựa trên công nghệ mã hóa lưới, bao gồm CRYSTALS.

Công nghệ mã hóa lưới cũng là cơ sở cho một công nghệ mã hóa khác được gọi là Mã hóa đồng dạng đầy đủ (FHE), có thể giúp thực hiện các phép tính trên dữ liệu mà không bao giờ nhìn thấy dữ liệu nhạy cảm hoặc để lộ dữ liệu cho tin tặc. Vào tháng 7 năm 2020, IBM Research công bố bộ công cụ FHE mới dành cho Mac, iOS và Linux, đưa FHE lên nhiều bản phân phối Linux cho IBM Z và kiến trúc x86. IBM cũng tiến hành cuộc thử nghiệm vào đầu năm nay với Brazil's Banco Bradesco SA, trong đó dữ liệu được mã hóa đồng dạng của công ty và cho thấy có thể chạy các dự đoán với độ chính xác tương tự như khi không mã hóa và có hiệu quả phù hợp. Do đó, các doanh nghiệp từ ngân hàng đến công ty bảo hiểm có thể tìm nguồn cung ứng bên ngoài cho tác vụ chạy các dự đoán một cách an toàn đến môi trường không đáng tin cậy mà không gặp nguy cơ rò rỉ dữ liệu nhạy cảm.

Máy tính lượng tử xuất phát từ sân chơi

Một dự đoán khác trong các dự đoán trong năm 2018 tiên đoán ảnh hưởng của máy tính lượng tử sẽ vượt ra ngoài phạm vi phòng nghiên cứu trong vòng 5 năm tới, và được sử dụng rộng rãi bởi các chuyên gia và nhà phát triển trong các lĩnh vực mới tìm cách giải quyết các vấn đề từng được xem là không thể giải quyết được.

Cùng năm đó, các nhà nghiên cứu của IBM đã chứng minh lợi thế của máy tính lượng tử so với máy tính cổ điển cho một số bài toán sử dụng mạch lượng tử nông. IBM đã mở rộng phạm vi tiếp cận thương mại và học thuật toàn cầu của Mạng Q (IBM Q Network). Hãng đã công bố mối quan hệ đối tác học thuật với Đại học Minho của Bồ Đào Nha và Trung tâm Q của IBM (IBM Q Hub) tại Đại học Bang North Carolina, Đại học Bundewsehr-Munich và Đại học Montpellier, cũng như các thành viên trong ngành đầu tiên của Trung tâm Q của IBM (IBM Q Hub) tại Đại học Keio của Nhật Bản: JSR, Mitsubishi UFJ Financial Group (MUFG), Mizuho Financial Group và Mitsubishi  Chemical.

IBM Quantum cũng đã có những bước tiến đáng kể trên nền tảng phần cứng và phần mềm, với thiết bị 20 qubit thế hệ thứ tư tăng gấp đôi độ chính xác trung bình của phiên bản trước và phát hành các phần tử Qiskit mới: Aqua dành cho hóa học và Aer dành cho mô phỏng. Năm sau, IBM giới thiệu IBM Q System One, hệ thống điện toán lượng tử tích hợp đầu tiên trên thế giới. Lần đầu tiên IBM Q System One cao cấp do máy khách triển khai cho phép các máy tính lượng tử siêu dẫn hoạt động vượt ra ngoài giới hạn của phòng nghiên cứu.

Vàotháng7năm2020,IBMQuantumgiớithiệubướcđihướngđếntrảinghiệmpháttriểnlượngtửkhôngmasátbằngmô-đunTốiưuhóaQiskit.Mô-đunchophéplậpmôhìnhhóadễdàng,hiệuquảcácvấnđềtốiưuhóasửdụngDOcplex -LậpmôhìnhCPLEXTốiưuhóaQuyếtđịnhcủaIBM.Mô-đunmớicungcấpchocáclậptrìnhviênsơlượcvềsốlượnglớncácứngdụngtrongđóviệctốiưuhóalượngtửcóthểcóảnhhưởngđángkểtrongtươnglai,mộtkhicáchệthốnglượngtửcósẵnởquymôyêucầu.

Vàtươnglaiđócóthểkhôngcònxa.TheothôngbáotạiHộinghịThượngđỉnhvềLượngtửcủaIBMnăm2020,IBMcôngbốlộtrìnhcôngnghệlượngtửđểđưachúngtađếncáchệthốngmáytínhlượngtửtổnghợplớncủatươnglaivớilợithếlượngtử.CácnhàkhoahọccủaIBMhiệnđangpháttriểntậphợpcáchệthốngmáytínhlượngtửngàycàngcóhiệusuấtcao,vớibộxửlýlượngtửhơn1.000qubit,đượcgọilàIBMQuantumCondor,dựkiếnđưarathịtrườngvàocuốinăm2023.Tầmnhìnrõràngvềlợithếlượngtửnàygiờđâygiốngnhưmụctiêucóthểđạtđượctrongthậpkỷtới.

Đẩy nhanh quá trình thương mại hóa quy trình tái chế nhựa mới triệt để hơn

Năm 2019, IBM dự đoán trong 5 năm tới, những tiến bộ về tái chế nhựa như VolCat, quy trình phân hủy có chọn lọc được phát triển trong IBM Research bằng cách sử dụng Chất xúc tác Dễ bay hơi, có thể được áp dụng trên toàn cầu để chống lại vấn nạn rác thải nhựa toàn cầu. Mọi người ở cửa hàng tạp hóa mua chai nước ngọt hoặc hộp dâu tây sẽ cảm thấy thoải mái khi biết rằng vật liệu nhựa họ đã mua sẽ không bị quăng ra biển, mà thay vào đó sẽ được tái sử dụng và đặt trở lại kệ hàng.

IBMResearchcókếhoạchkhởiđộnggiaiđoạntiếptheocủakếhoạchthươngmạihóaquytrìnhtáichếnhựaVolCatcảitiến.VolCatsửdụngchấtxúctáchữucơthânthiệnđểphânloạicóchọnlọcloạinhựagiadụngphổbiếnnhất -polyetylenterephtalat(PET)–trởlạithànhphầnmônome(hợpchấtcókhốilượngphântửthấp,dùngđểtổnghợppolyme).Saukhitinhchế,mônomecóthểdễdàngđượctrùnghợplạiđểtạothànhPETmới.

Jeff Welser