O que separa cada tecnologia da sua meta, classificado por tipo, camada e gravidade. Uma lacuna mantida aberta por outra tecnologia aponta para ela.
O custo projetado fica na casa das centenas de USD por tonelada
críticacustocamada: implantaçãoaberta
Estimativas de projeto e de curva de aprendizado põem o custo nivelado de captura na casa das centenas de USD por tonelada: 94 a 232 USD/t para uma usina projetada de KOH aquoso (só captura, um projeto e não uma usina em operação), e 341 a 374 USD/t de CO2 removido líquido, com transporte e armazenamento, a 1 Gt-CO2 por ano de capacidade acumulada. Nenhuma fonte encontrada para o custo de uma usina em operação hoje. Fechar a lacuna exige sorventes mais baratos, menor energia de regeneração e armazenamento mais barato.
Mantida aberta por: Sorventes de CO2 de baixo custo, Armazenamento geológico de CO2
Fixação mostrada em uma variedade crioula, não em cultivares de alta produtividade
críticaincógnita científicacamada: sistemaativa
A alta fração de fixação foi medida em uma variedade crioula com raízes aéreas que secretam mucilagem, cultivada em solo pobre em nitrogênio. Levar a característica a cultivares de elite com produtividade plena, e sob fertilização, não foi mostrado. Bactérias modificadas associadas às raízes, que continuam fixando em campos fertilizados, foram comercializadas, mas o resumo delas relata um ganho de produtividade sobre o fertilizante sozinho, não uma fração de nitrogênio vinda da fixação.
Abordagens
- Diazotrófico modificado associado às raízes que fixa nitrogênio apesar do fertilizante wen2021enabling
Uma nitrogenase funcional dentro de células vegetais
críticaengenhariacamada: dispositivoativa
Expressar os componentes da nitrogenase nas mitocôndrias da planta é a rota para uma cultura que fixe o próprio nitrogênio. Dezesseis proteínas da nitrogenase já foram expressas, cada uma, e direcionadas à matriz mitocondrial de uma planta modelo, mas o componente NifD é o menos abundante e um complexo funcional completo em uma planta não foi mostrado.
Mantida aberta por: Engenharia de genomas vegetais
Abordagens
- Fusão de NifD e NifK para igualar sua abundância nas mitocôndrias da planta allen2017expression
Número de qubits e fiação de controle
críticaengenhariacamada: sistemaativa
A maior memória com correção de erros na evidência usa 101 qubits; a meta é de até um milhão. Uma linha coaxial por qubit vinda da temperatura ambiente não escala, de modo que o controle e a leitura precisam passar para dentro do criostato. A multiplexação cryo-CMOS funcionou abaixo de 15 mK sem degradar os tempos de relaxação, e a demultiplexação digital supercondutora operou um sistema de vários qubits, ambas em escala de laboratório.
Mantida aberta por: Eletrônica criogênica de controle, Refrigeração por diluição
Abordagens
Baixa sensibilidade para cânceres de estágio I
críticaincógnita científicacamada: princípioativa
No estudo de validação caso-controle, a sensibilidade subiu com o estágio, de 16,8% no estágio I a 90,1% no estágio IV, então o exame encontra sobretudo cânceres já avançados. O estágio I é onde a detecção precoce mais importaria e onde pouco DNA tumoral chega ao sangue.
Mantida aberta por: Sequenciamento de DNA de baixo custo
Ganho de cerca de 100 nas taxas de repetição de uma usina
críticaincógnita científicacamada: princípioativa
O recorde de ganho do alvo é 1,5, de um único disparo na National Ignition Facility. Uma usina precisa de um ganho de cerca de 100, o que por sua vez exige uma alta fração da energia do laser acoplada ao alvo e o controle dos mecanismos de perda das instabilidades laser-plasma. Lasers de banda larga são promissores contra essas instabilidades, e simulações preveem ganhos acima de 100 com menos de 1 MJ de energia de laser de fluoreto de argônio em acionamento direto, ainda sem experimento com esse ganho.
Mantida aberta por: Lasers de alta energia e alta taxa de repetição
Abordagens
Mover pesos e cache custa mais do que a aritmética
críticaengenhariacamada: sistemaativa
Cada token gerado transmite os pesos do modelo e o cache de chave-valor pela memória, de modo que o tráfego de memória, e não a aritmética, tende a limitar a energia por token. O melhor enlace elétrico die-to-die publicado mede 0,65 pJ/bit em um protótipo, um valor só da interface. Fechar a lacuna significa mover menos bytes (quantização, compressão de cache, atenção esparsa) e bytes mais baratos.
Mantida aberta por: Movimentação de dados de baixa energia
Reutilização de todo o sistema de lançamento
altacustocamada: implantaçãoativa
Primeiros estágios reutilizáveis reduziram o custo de lançamento, e fornecedores em vários continentes planejam sistemas reutilizáveis. O custo por quilograma cai com a carga útil acumulada lançada, seguindo uma curva de aprendizado, então novas reduções dependem de reutilização em ritmo maior e com mais do veículo recuperado.
Simbiose de nódulos radiculares ainda não transferida para não leguminosas
altaincógnita científicacamada: princípioaberta
As leguminosas abrigam rizóbios fixadores de nitrogênio em nódulos nas raízes. O objetivo de induzir a nodulação em culturas não leguminosas não foi alcançado; as questões em aberto são os programas de sinalização, infecção e organogênese do nódulo.
Mantida aberta por: Engenharia de genomas vegetais
Taxas de erro físico uniformes em toda a matriz
altaengenhariacamada: dispositivoativa
Pares isolados de qubits supercondutores alcançam fidelidade de porta de dois qubits de 99,94% (erro de 6e-4) com estabilidade por 24 dias, mas uma máquina de um milhão de qubits precisa de todos os pares perto desse nível ao mesmo tempo, com a fuga e a diafonia contidas. A memória do Willow operou com 0,143% de erro lógico por ciclo na distância 7, cerca de nove ordens de grandeza aquém da meta. Fechar a lacuna exige tanto erro físico menor quanto maior distância de código em muito mais qubits.
Abordagens
- Qubits fluxonium com portas diretas de dois qubits (TRL 3) lin2025days
Erros correlacionados por raios cósmicos e radioatividade
altaincógnita científicacamada: dispositivopromissora
Múons e raios gama criam surtos de quasipartículas que causam erros correlacionados em todo o chip, que a correção de erros não consegue absorver. Uma medição em um processador de 63 qubits separou as contribuições dos múons e dos raios gama. A conversão descendente de fônons pela face traseira reduziu o envenenamento correlacionado em duas ordens de grandeza em chips de três qubits; isso não foi demonstrado em uma matriz de um milhão de qubits.
Abordagens
- Conversão descendente de fônons com reservatórios de metal normal na face traseira (TRL 4) iaia2022phonon
Decodificação em escala e em tempo real
altaengenhariacamada: sistemaativa
O decodificador do Willow teve média de 63 microssegundos na distância 5, seis vezes o tempo de reação de 10 microssegundos suposto na estimativa do RSA-2048, e com tempo de ciclo de 1,1 microssegundo, longe de 1 microssegundo com milhares de qubits lógicos. Decodificadores em FPGA relatam dezenas a centenas de nanossegundos por rodada de medição em estudos com ruído modelado, o que não é a mesma grandeza que a latência de ponta a ponta em um experimento em execução.
Mantida aberta por: Decodificador de correção quântica de erros em tempo real
Abordagens
Refrigeração para a carga térmica
altaengenhariacamada: sistemaaberta
Cada qubit cabeado acrescenta carga térmica passiva dos cabos e carga ativa da dissipação dos sinais. O refrigerador de diluição mais potente na evidência entrega 2 mW a cerca de 100 mK, com temperatura de base de 6,6 mK; nenhuma fonte no atlas declara a carga de uma máquina de um milhão de qubits. Modelos de recursos de máquinas modulares preveem a carga elétrica e térmica e apontam para dividir a máquina entre criostatos.
Mantida aberta por: Refrigeração por diluição
Abordagens
Enlaces entre módulos
altaengenhariacamada: sistemaaberta
Uma máquina de vários nós precisa de emaranhamento entre criostatos. As portas entre nós podem ser duas a três ordens de grandeza mais ruidosas e mais lentas do que as operações locais, e uma análise de sistemas conclui que o desempenho dos enlaces precisa melhorar de 10 a 100 vezes.
Mantida aberta por: Interconexão quântica
Abordagens
- Interconexões ópticas com destilação de emaranhamento (TRL 2) ang2024arquin
Usinas práticas já operam perto do limite termodinâmico
altalimite fundamentalcamada: princípioaberta
A osmose reversa e a eletrodiálise reversíveis consomem a energia livre de Gibbs da separação, e a energia prática de ambas só se aproxima desse mínimo à medida que o número de estágios cresce. Revisões afirmam que a maioria das tecnologias de dessalinização já opera perto do seu limite, então a redução restante é limitada e cada passo custa capital. O valor numérico do mínimo está no corpo dos artigos citados e ainda não está registrado aqui.
Permeabilidade e seletividade da membrana são um compromisso
altaengenhariacamada: dispositivoativa
As membranas de osmose reversa trocam permeabilidade à água por rejeição de sal. A análise de membranas biomiméticas indica o que uma membrana mais permeável e sem defeitos poderia oferecer para a dessalinização de água do mar, mas essas membranas ainda não são um produto comercial.
Mantida aberta por: Membranas de alta seletividade
Benefício aos pacientes não mostrado em ensaio randomizado
altaincógnita científicacamada: implantaçãoaberta
O ensaio randomizado NHS-Galleri, com 142 250 participantes, relatou que seu desfecho primário, uma redução de diagnósticos em estágio III/IV no braço do exame, não foi atingido. Detectar cânceres não é o mesmo que melhorar desfechos; são necessários acompanhamento mais longo e outros ensaios.
A decodificação é limitada pela largura de banda da memória, não pela computação
altaengenhariacamada: dispositivoativa
Lotes pequenos deixam as unidades aritméticas ociosas enquanto o sistema de memória está saturado. A energia por token medida cai de 7,46 para 0,72 J/token à medida que o comprimento da saída cresce de 10 para 512 tokens com lote 16, porque os custos fixos são amortizados; os ganhos de agrupamento em lotes diminuem à medida que o contexto cresce (6,31x com 512 tokens de contexto contra 1,17x com 4K, para 10 tokens de saída).
Mantida aberta por: Movimentação de dados de baixa energia
Capacidade ociosa e lotes pequenos desperdiçam energia
altaengenhariacamada: implantaçãopromissora
A energia por prompt em produção inclui a capacidade ociosa das máquinas e a sobrecarga do data center, não apenas a potência ativa dos aceleradores. O Google relata uma redução de 33x na energia por prompt de texto mediano do Gemini Apps em um ano, por eficiência de software e compra de energia limpa (o resumo declara o efeito combinado sobre a energia e não separa os dois). Novos ganhos dependem de agrupamento em lotes, roteamento e escolha do modelo.
A taxa de decodificação está bem abaixo da conversa natural
altaengenhariacamada: sistemaativa
A demonstração de 2023 decodificou 62 palavras por minuto, o que os autores descrevem como começando a se aproximar da velocidade da conversa natural, 160 palavras por minuto. O resultado vem de um participante, então não está estabelecido como ele se generaliza entre pessoas.
Mantida aberta por: Eletrodos neurais de longa duração
A taxa de sucesso varia muito entre alvos e entre grupos
altaincógnita científicacamada: dispositivoativa
Os desenvolvedores de um pipeline relatam taxas de sucesso experimental de 10 a 100% conforme o alvo. Um estudo anterior achou baixa a taxa de sucesso geral dos projetos e a elevou quase 10 vezes com filtragem por aprendizado profundo. Um grupo independente que testou outro método em seis alvos, cinco projetos cada, relatou que a maioria dos alvos não deu nenhum ligante funcional.
Mantida aberta por: IA para a ciência
Estrutura de mercado e detritos orbitais podem desacelerar a queda
médiaregulaçãocamada: implantaçãoaberta
O estudo que ajusta a curva de aprendizado alerta que mudanças geopolíticas, possível comportamento monopolista nos mercados de lançamento comercial e o problema crescente dos detritos orbitais podem moderar as reduções de custo.
A lógica CMOS tem um teto de cerca de duzentas vezes a eficiência atual
médialimite fundamentalcamada: princípioaberta
Ho, Erdil e Besiroglu estimam um teto de 4,7e15 operações FP4 por joule para microprocessadores CMOS, aproximadamente duzentas vezes os microprocessadores atuais, a partir do chaveamento, da capacitância das interconexões e da fuga. O atlas ainda não tem um valor atual com fonte de FLOP por joule para aceleradores em operação, por isso esta lacuna não tem métrica própria.
Mantida aberta por: Lógica além do CMOS
A potência entregue e o resfriamento limitam a produção de tokens
médiaengenhariacamada: implantaçãoativa
Em escala de implantação, a restrição limitante pode passar da computação de pico para a potência entregue ao data center, a capacidade de resfriamento e o PUE. O resfriamento microfluídico embutido suporta cerca de 1e3 W/cm2; a densidade de potência dos aceleradores continua a subir.
Mantida aberta por: Remoção de calor de alto fluxo
Baixa perda e dispositivos ativos em um único processo
médiafabricaçãocamada: fabricaçãoativa
O nitreto de silício dá a menor perda em guias de onda, e a integração de materiais III-V e de silício tornou possíveis circuitos de nitreto em grande escala com lasers e detectores. Perda ultrabaixa foi alcançada em um processo sem recozimento a no máximo 250 C, compatível com as etapas de back-end do CMOS; manter essa perda enquanto lasers, moduladores e detectores dividem o chip, em volume, é o problema em aberto.
O preço do reagente não é o custo de um genoma
médiacustocamada: implantaçãoaberta
O preço por gigabase citado por um desenvolvedor de plataforma deixa de fora o que o NHGRI conta como custo de produção: mão de obra, instrumentos amortizados em três anos, informática e submissão de dados. O atlas não tem um número independente para o custo total hoje de um genoma humano com cobertura de 30 vezes, então o valor atual é um número derivado, relatado pelo desenvolvedor.