Квантовые компьютеры сделают современные методы криптографии безнадежно устаревшими. И что тогда будет? Традиционные компьютеры были плохо приспособлены для взлома схем шифрования (часто базирующихся на простых числах большой длины), которые лежат в основе повседневных интернет-коммерции и коммуникаций. Квантовые компьютеры, однако, смогут взломать сегодняшние схемы шифрования, эксплуатируя странные законы субатомного мира и испытав все варианты кода одновременно. Еще никто не построил полномасштабный квантовый компьютер, но ученые из университетов, государственных и частных компаний пытаются это сделать, и некоторые эксперты говорят, что смогут преуспеть в этом уже через десять лет. Именно поэтому ученые гоняются за совершенством и развертывают технику квантового шифрования, которая использует квантовую неопределенность для формирования практически неуязвимых кодов.

Создание молекулярных переключателей, которые могут инактивировать встроенные гены, прокладывает путь к более безопасной генной терапии, нацеленной в первую очередь на борьбу с раком. Одна из основных проблем генной терапии в ее нынешнем виде — невозможность контролировать активность встроенных генов. Выходом из сложившейся ситуации может стать создание молекулярных переключателей, обеспечивающих тонкую настройку активности генов. Некоторые переключатели уже прошли проверку на безопасность в ходе клинических испытаний экспериментальной иммунотерапии.

Ученые выясняют, каким образом мозг ориентируется в пространстве. Определение нашего местонахождения относительно улиц, деревьев и других ориентиров — важнейшая способность, необходимая для выживания, без нее наш вид быстро бы вымер. Глубоко в мозге сети нервных клеток формируют внутреннюю карту нашей среды обитания, с помощью которой мы находим нужную дорогу. Это наш биологический аналог спутниковой системы навигации (GPS).Участки мозга, отвечающие за выбор пути, кроме того связаны с формированием новых воспоминаний. При повреждении этих структур возникает сильная дезориентация, характерная, например, для пациентов с болезнью Альцгеймера.

У планеты-гиганта, обращающейся вокруг далекой звезды нашей Галактики, астрономы обнаружили систему колец примерно в 200 раз большего размера, чем кольца Сатурна. Используя современные наблюдения и архивные данные, профессиональные астрономы и астрономы-любители объединили усилия для более детального изучения этой системы. Модельные построения наводят на мысль, что в кольцах движется спутник размером с Марс. Возможно, это будет первый спутник, обнаруженный за пределами Солнечной системы. Дальнейшие исследования этой уникальной системы обещают открытие новых важных деталей, касающихся формирования планет и их спутников вокруг других звезд.

В ближайшие годы интенсивность кибератак увеличится, причем угроза нависла над всеми. Чтобы защититься, необходимо создать своеобразную коллективную «иммунную систему». В ближайшие годы интенсивность кибератак увеличится, причем эта угроза нависла не только над правительствами и крупными корпорациями, но также над всеми, кто пользуется современными технологиями. Понятие кибербезопасности расширило свое толкование: теперь под ударом находятся не только секретная и про- чая виртуальная информация, но и вполне реальные оборудование и устройства, инфраструктура и процессы — т.е. технологии, лежащие в основе нашей современной жизни. Поскольку государственные структуры и высокотехнологичные компании не в состоянии в одиночку обеспечивать безопасность киберпространства, необходимо создать коллективную «иммунную систему», неотъемлемой частью которой станут хакеры. Кроме того, свое веское слово должны сказать рядовые граждане. Каждый пользователь, подключенный к Сети, обязан внести свою лепту в создание коллективной «иммунной системы», практикуя своеобразный киберэквивалент личной гигиены.

Прежде чем мы сможем разделить нашу жизнью с роботами, нужно научить их понимать и имитировать чувства человека. Поскольку мы все чаще взаимодействуем с управляемыми голосом и жестами машинами, хотелось бы, чтобы они умели распознавать эмоции и понимать такие тонкие нюансы, как ирония или сарказм. Чтобы это стало возможно, нужно снабдить машины модулем эмпатии — программным обеспечением, которое вычленяет из речи и поведения человека специфические сигналы и соответственно им формирует реакцию робота. Разработка эмпатичных роботов находится в начальной стадии, но ученые уже используют технологию обработки сигналов, алгоритмы, которые обучают машины, а также средства анализа настроения для создания виртуальных роботов, способных сопереживать человеку.

Принцип действия новых видов электронных компонентов компьютера будет напоминать работу скорее нейронов, чем транзисторов. У современных компьютеров процессор (он отвечает за вычисления) и память (устройство для хранения про- грамм и данных) существуют физически раздельно. Пересылка большого количества информации между процессором и памятью приводит к увеличению энергозатрат и времени. В компьютере нового типа — его называют «мем-компьютер» — процессор и память физически совмещены. Принцип работы «мем-компьютера» напоминает принцип работы нейронов головного мозга человека. Это приведет к гигантскому увеличению скорости вычислений и эффективности работы компьютера, а также к радикальной трансформации его архитектуры. Вот почему ученые стали уделять повышенное внимание изучению электронных компонентов мем-компьютера.

Десять крупных достижений, которые улучшат жизнь, преобразуют информатику и, может быть, даже спасут нашу планету. В 1878г. Томас Эдисон обратился в наш журнал, чтобы прояснить некоторые ошибочные представления о его последнем изобретении — хронографе. Через 70 лет один из наших корреспондентов писал об устройстве, которое должно заменить радиолампы и позволит создать «более миниатюрные слуховые аппараты, по-настоящему портативные радиоприемники и радиопередатчики, а также более компактное электронное оборудования для авиации». Это устройство было названо транзистором. Чтобы отметить 170-летие нашего журнала, мы предлагаем обзор десятков наших прежних публикаций, подобных названным выше. И, как в каждом декабре, мы собрали в рубрике «Идеи, изменяющие мир» десять важнейших достижений этого года. Возможно, еще через 170 лет некоторые из них окажутся важнейшими хитами коллекции.

Новый проект по поиску темной энергии призван решить проблему современного ускоренного расширения нашей Вселенной. Что-то служит причиной ускоренного расширения Вселенной, но что именно? Возможные альтернативы, по предположениям ученых, таковы: особая субстанция, называемая «темной энергией», или измененный закон гравитационного притяжения. Новый проект «Темная энергия» (Dark Energy Survey, DES) предназначен для разрешения этой проблемы путем изучения истории космологического расширения и оценки степени влияния темной энергии на формирование крупных гравитационно связанных структур во Вселенной. Основные методы и объекты исследования, заложенные в проекте, можно разделить на четыре группы: наблюдение сверхновых, поиск следов первичных акустических колебаний, гравитационное линзирование (искривление траекторий световых лучей в присутствии гравитационных полей) и скопления галактик.

Крошечные зонды позволяют обнаружить возбудителя инфекции за 20 минут прямо в кабинете врача. Обычно тест на наличие в организме человека патогенного микроорганизма занимает несколько дней. За это время патоген успевает распространиться на разные органы и ткани больного, его состояние ухудшается, а лечение не прицельно. Новые наноустройства способны выполнить всю диагностическую работу за минуты прямо в кабинете врача.