艱難的2020年
艱難的2020年已經(jīng)過(guò)去了，2020年我們也迎來(lái)了很多突破。最近達(dá)摩院發(fā)布了2021年十大科技趨勢(shì)的報(bào)告，今天就來(lái)盤(pán)點(diǎn)一下2021年有可能會(huì)走入我們生活的黑科技。
趨勢(shì)一 以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體迎來(lái)應(yīng)用大爆發(fā)
第三代半導(dǎo)體材料
所謂第三代半導(dǎo)體啊，就是指材料的更新?lián)Q代。最初的第一代就是硅和鍺。到第二代，就是砷化鎵，磷化鎵，再到如今的第三代新型半導(dǎo)體材料主要就是氮化鎵、碳化硅，氧化鋅和金剛石等。
這些材料之所以稱(chēng)作第三代，是因?yàn)檫@些半導(dǎo)體材料具備耐高壓，耐高溫，大功率等等這些優(yōu)勢(shì)。
第三代半導(dǎo)體現(xiàn)在主要有這幾個(gè)應(yīng)用方向，第一是光電子、半導(dǎo)體照明、可見(jiàn)光通信等領(lǐng)域都有用得到；第二是電力電子，在新能源汽車(chē)、軌道交通等領(lǐng)域也都有相應(yīng)的應(yīng)用。第三是微波射頻，就是指用于遙感、雷達(dá)、衛(wèi)星通信以及移動(dòng)基站。
2020年，市面上出現(xiàn)了很多以氮化鎵為基礎(chǔ)的手機(jī)快沖頭，一些新能源汽車(chē)也開(kāi)始使用了碳化硅的功率器件來(lái)增加電能的轉(zhuǎn)化效率。相信第三代半導(dǎo)體的快速的發(fā)展會(huì)給今后的生活帶來(lái)更多的便利。
趨勢(shì)二 后“量子霸權(quán)”時(shí)代，量子糾錯(cuò)和實(shí)用優(yōu)勢(shì)成為了核心命題
2019年，谷歌的量子計(jì)算機(jī)叫懸鈴木在量子線路采樣問(wèn)題上，實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)。
2020年，我國(guó)的量子原型機(jī)“九章”也問(wèn)世了，在玻色子采樣問(wèn)題上呢，也實(shí)現(xiàn)了量子霸權(quán)，這些都是量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的重要突破。
量子計(jì)算機(jī)要想真正的走入我們的生活，恐怕還需要很漫長(zhǎng)的一段路。因?yàn)橐胧挂慌_(tái)量子計(jì)算機(jī)具備通用性，單單說(shuō)集成更多的量子比特是不夠的，我們還需要更多的糾錯(cuò)比特或者通過(guò)其他方法來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度，同時(shí)也需要更多的量子算法的加持。
趨勢(shì)三 碳基技術(shù)突破加速了柔性電子的發(fā)展，電路板可以打太極了。
所謂柔性電子指的是，我們把電子器件做在柔性材料或是可延展的基板上的技術(shù)。比如折疊屏手機(jī)，不管怎么折手機(jī)屏幕，它還是亮的，還是通電的狀態(tài)，這就是柔性電子技術(shù)。
為什么碳基技術(shù)的突破會(huì)加速柔性電子的發(fā)展呢？因?yàn)椋幸环N材料是很好的柔性電子材料，就是石墨烯。
石墨烯就是一個(gè)碳原子厚度的二維網(wǎng)格材料，它的電子遷移率特別特別的高，電阻率又極低，是目前世界上最薄也是最堅(jiān)硬的納米材料，因此作為柔性電子材料那是再好不過(guò)了，而把石墨烯卷成卷，就成了碳納米管。這兩種材料都很好，但是大面積制備卻特別困難，之前實(shí)驗(yàn)室制備的石墨烯都特別小，但是近年來(lái)碳機(jī)材料的制備取得了突破性的進(jìn)展。
2020年，研究人員在8英寸的基底上成功制備了高純度、高密度的半導(dǎo)體陣列碳納米管材料。它的材料純度可以達(dá)到99.9999%,突破了碳米管集成電路關(guān)鍵的材料瓶頸，并且同步開(kāi)發(fā)了全自動(dòng)的提純和組裝設(shè)備，具備了量產(chǎn)的技術(shù)積累。
另外，現(xiàn)在我們利用化學(xué)氣象沉淀法也可以制備出大面積的石墨烯了，并且也具備了優(yōu)異的電學(xué)性能。這都意味著碳基集成電路已經(jīng)初步具備了工業(yè)化的基礎(chǔ)，碳基時(shí)代即將要到來(lái)。
趨勢(shì)四 AI提升藥物及疫苗研發(fā)效率。
新冠疫情大大推動(dòng)了藥物研發(fā)和智能計(jì)算的交叉融合。
根據(jù)《nature》的一份數(shù)據(jù)報(bào)告顯示，一款新藥，它的平均研發(fā)成本是26億美元，要耗時(shí)十年，成功率不到10%，而一款新藥從研發(fā)到最后的上市，是需要很多個(gè)步驟的。
主要有藥物發(fā)現(xiàn)、臨床前研究，臨床研究以及審批與上市四個(gè)階段，其中，藥物發(fā)現(xiàn)，是非常重要的環(huán)節(jié)，決定了一次研發(fā)的具體的目標(biāo)，這個(gè)環(huán)節(jié)又分為了疾病的選擇、靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)和化合物的合成，其中僅僅是化合物合成，一種藥品就需要對(duì)5000-1萬(wàn)種化合物進(jìn)行篩選，最后，僅有五種左右會(huì)進(jìn)入到研究階段。
相當(dāng)于說(shuō)我們需要對(duì)龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行甄別和篩選，由于工程量巨大，藥品研發(fā)到臨床前研究階段一般就需要耗時(shí)3-6年左右的時(shí)間。
然而我們通過(guò)將AI與藥物篩選相結(jié)合，利用虛擬藥物篩選，模擬計(jì)算篩選出藥物的高概率結(jié)構(gòu)就可以大幅度減少化合物篩選的時(shí)間消耗。而且，AI的幫助還不僅僅是對(duì)新藥的發(fā)現(xiàn)，我們通過(guò)匹配發(fā)掘疾病和現(xiàn)有藥物時(shí)間數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，老藥新用也能快速在其他適應(yīng)證上給出有效的證明。因此，高效的算法再加上云計(jì)算強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，相信很快會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)效益。
趨勢(shì)五 腦機(jī)接口幫助人類(lèi)超越生物學(xué)極限，推動(dòng)精準(zhǔn)康復(fù)服務(wù)。
2020年8月，艾隆馬斯克發(fā)布了腦機(jī)接口，記憶存儲(chǔ)、記憶植入，似乎離我們已經(jīng)是不遠(yuǎn)了。它的技術(shù)方向，大體可以分為么兩類(lèi)：嵌入式和非嵌入式。
馬斯克走的是嵌入的方式，把芯片植入到我們的大腦皮層，它的優(yōu)勢(shì)是獲取的腦電波會(huì)更加的精準(zhǔn)，腦機(jī)接口它最大的突破是用在人類(lèi)增強(qiáng)領(lǐng)域。
比如，我們通過(guò)人工耳蝸來(lái)幫助聽(tīng)障人士恢復(fù)聽(tīng)力，通過(guò)機(jī)械的假肢來(lái)幫助殘障人士來(lái)恢復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)腦電波來(lái)控制機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)。
我們可以大膽預(yù)測(cè)未來(lái)，我們最先進(jìn)入的是類(lèi)似電影《阿利塔》描繪的場(chǎng)景，人類(lèi)與機(jī)器相互共存，通過(guò)各種機(jī)器來(lái)為我們的生活提供便利。
趨勢(shì)六 數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)自治與自我進(jìn)化
數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以來(lái)是企業(yè)IT架構(gòu)的重要組成部分，隨著時(shí)間的積累，元數(shù)據(jù)的來(lái)源廣泛，種類(lèi)繁多，使其在管理上面臨著數(shù)據(jù)的匯聚、集成、存儲(chǔ)和檢索成本高的問(wèn)題，資源的繁多也會(huì)導(dǎo)致算力的不足，這時(shí)候就需要數(shù)據(jù)處理的自治與自我進(jìn)化。
簡(jiǎn)單說(shuō)就是，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整和系統(tǒng)優(yōu)化，從而降低整體的運(yùn)維的成本。
這項(xiàng)趨勢(shì)，看起來(lái)離我們普通老百姓很遙遠(yuǎn)，但其實(shí)不是。比如，我們用到某些app的時(shí)候，肯定不希望出現(xiàn)經(jīng)常的卡頓、報(bào)錯(cuò)、閃退等等，這就是人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)為我們社會(huì)帶來(lái)的好處。
趨勢(shì)七 IT技術(shù)全鏈路云原生化，讓用戶專(zhuān)注于快速應(yīng)用構(gòu)建
云原生化是意思呢？簡(jiǎn)單說(shuō)，云原生就是指容器化、微服務(wù)、持續(xù)交付等技術(shù)的疊加，云原生架構(gòu)是充分利用了云計(jì)算的分布式、可拓展性等特性可以更高效的應(yīng)用和管理硬件和資源，從而來(lái)降低計(jì)算成本，提升技術(shù)服務(wù)，大幅度降低了云計(jì)算的使用門(mén)檻等。
趨勢(shì)八 農(nóng)業(yè)邁入數(shù)據(jù)智能時(shí)代
農(nóng)業(yè)是第一級(jí)產(chǎn)業(yè)，也是我們?nèi)祟?lèi)最大最重要的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)之一。預(yù)計(jì)到2050年，世界人口總量有望接近百億，人口的不斷攀升，對(duì)糧食的需求也會(huì)不斷的擴(kuò)大，因此，我們?nèi)绾螖U(kuò)大糧食的產(chǎn)能，提高糧食生產(chǎn)的效率，很重要的途徑是讓科技走進(jìn)農(nóng)業(yè)。
前面的很多趨勢(shì)都可以應(yīng)用到農(nóng)業(yè)當(dāng)中，比如說(shuō)像物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等。這些新一代的科學(xué)技術(shù)和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的深度結(jié)合，一定是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，也必將會(huì)帶來(lái)革命性的發(fā)展，無(wú)論從農(nóng)作物的產(chǎn)量農(nóng)業(yè)、勞動(dòng)力的成本效率上都會(huì)有大幅度的提升。
趨勢(shì)九 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)從單點(diǎn)智能走向全局智能
現(xiàn)在，我們有很多智慧工廠、機(jī)器人組裝，這些都是數(shù)字時(shí)代的象征。在機(jī)器、算法的輔助下，智慧工業(yè)不僅僅可以提高產(chǎn)能、增加效率，還可以更好地促進(jìn)我們經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
趨勢(shì)十 智慧運(yùn)營(yíng)中心成為未來(lái)城市的標(biāo)配
這一點(diǎn)說(shuō)的是智慧城市，所謂智慧運(yùn)營(yíng)中心，指的是現(xiàn)在很多業(yè)務(wù)我們都可以線上去辦理了，很多城市也推出了“最多跑一次”，“一網(wǎng)通辦”等創(chuàng)新實(shí)踐。
2021年開(kāi)始，北京也要實(shí)行線上購(gòu)房交易了。通過(guò)無(wú)紙化辦公，線上辦公可以為業(yè)務(wù)的辦理帶來(lái)很多方便，大大提升了辦事效率。
不僅如此，智慧城市運(yùn)營(yíng)中心最重要的功能，是將城市作為有機(jī)整體進(jìn)行整體治理，這就意味著將從根本上把城市作為統(tǒng)一的巨系統(tǒng)，從而避免用傳統(tǒng)的中心化思路去逐一解決單個(gè)問(wèn)題，而是利用城市的數(shù)字化、智能化釋放出來(lái)的數(shù)字生產(chǎn)力，從更高的緯度去解決問(wèn)題、治理城市，來(lái)幫助政府更好的實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)的平衡。
以上就是達(dá)摩院總結(jié)出來(lái)的2021年的十大科技趨勢(shì)了。小伙伴們覺(jué)的哪一條會(huì)為我們今后的生活帶來(lái)最大的便利呢？歡迎在評(píng)論區(qū)留言。
