Искусственный интеллект выбрал фронтиров мировой науки

Авторы: Леонид Гохберг, первый проректор НИУ ВШЭ, директор ИСИЭЗ НИУ ВШЭ, Анна Гребенюк, заместитель директора Форсайт-центра ИСИЭЗ НИУ ВШЭ

Каковы фронтиры, приоритеты, точки роста мировой науки, что сегодня относится к наиболее значимым областям ее развития, над чем бьются ведущие ученые мира? Ответ на этот вопрос решили дать специалисты Института статистических исследований и экономики знаний (ИСИЭЗ) НИУ ВШЭ. Технологии искусственного интеллекта позволили охватить максимально полные и актуальные данные. Для их анализа была задействована система iFORA, разработанная ИСИЭЗ НИУ ВШЭ.

Экономический рост и социальный прогресс непосредственно определяются уровнем развития науки и технологий. Конкурентные преимущества на мировом рынке получают страны, обеспечившие себе лидерство в сфере исследований и разработок, в том числе за счет эффективного управления научно-технологическим развитием, гибкой реакции на изменения глобальной повестки и появление новых вызовов.

Контекст исследования

Расчеты были выполнены на данных более 35,5 млн документов, отобранных алгоритмами системы iFORA из массива международных публикаций, представленных на платформе Microsoft Academic Graph за 2016–2020 гг.

Исходя из классификации ОЭСР Fields of Research and Development был сформирован перечень из пятнадцати областей науки, 131 научного направления и около 15 тысяч тематик. Для каждого направления были выделены фронтиры науки, охватывающие широкий спектр тематик, связанных с исследованиями самых разных явлений, процессов, проблем, разработкой методов, технологий, продуктов и т. п. Всего в ходе эксперимента были выявлены 973 фронтира науки.

Пандемия и вокруг

В современной мировой научной повестке в первую очередь наиболее заметны тематики, связанные с развитием цифровых и биотехнологий. Большинство топовых научных направлений имеют непосредственное отношение к благополучию человека.

Ожидаемо главный фронтир сегодня — медицинские исследования, объединенные темой пандемии. Мировая наука быстро отреагировала на вызовы распространения нового коронавируса. Соответствующие тематики стали самыми динамичными среди фронтиров и показали наибольшие темпы прироста публикаций по итогам 2020 г.

Активно развиваются исследования в области геномных и клеточных технологий, прогресс которых обеспечит появление прорывных терапевтических методов и технологий предотвращения заболеваний.

В мировой науке активно развивается вычислительная биология, что обещает появление методов программирования клеток и создания принципиально новых биологических соединений. В итоге это приведет к революции не только в практической медицине, но и в сельском хозяйстве, химической и пищевой промышленности.

Особое внимание уделяется исследованиям, нацеленным на борьбу с онкологическими заболеваниями, в первую очередь с раком молочной железы, легкого и колоректальным раком, которые суммарно составляют треть всех его случаев (GLOBOCAN 2020).

Интернет ВСЕГО

Наиболее значимые тематики в сфере компьютерных наук и информационных технологий сконцентрированы преимущественно в области сбора и обработки больших данных: искусственного интеллекта, машинного обучения, интернета вещей, компьютерного зрения. Методы глубокого обучения все более активно используются при распознавании образов и речи, поиске закономерностей и исключений, решении прогностических задач, в том числе для оптимизации производственных процессов и изучения потребительского поведения.

На базе технологии интернета вещей формируются сложные экосистемы (умные фабрики, дома, медицинские носимые устройства и т. д.), осуществляющие сбор, обработку и анализ информации; в будущем ожидается переход к концепции «Интернета всего», который объединит не только предметы, но и процессы и людей в единую сеть.

Прогресс в области химии

В топ-20 фронтиров мировой науки вошли перспективные области химических исследований — электрохимия и фотокатализ. На достижения в сфере биоэлектрохимии опираются разработки биосенсоров и других видов медицинских диагностических устройств. Дальнейшие исследования в области электрохимии позволят получить новые типы полимеров и высокоэффективных химических источников тока. Возможность ускорения химических реакций за счет светового воздействия в рамках процесса фотокатализа имеет широкий спектр применений — в биоэнергетике, при очистке и обеззараживании воздуха и водной среды и др.

Суперфронтиры

Среди фронтиров выделены суперфронтиры — междисциплинарные тематики, относящиеся к нескольким областям науки или научным направлениям. Яркий пример — сверточные нейронные сети. На базе этой передовой технологии компьютерного зрения, использующей алгоритмы глубокого машинного обучения, создаются системы распознавания образов для решения широкого круга задач в различных отраслях — от беспилотного транспорта до медицинской диагностики, картографирования почвы и др.