达摩院2021年十大科技趋势出炉:量子盘算、脑机接口…
栏目:专题报道 发布时间:2022-05-23 23:08
本文摘要:萧箫 发自 凹非寺量子位 报道 | 民众号 QbitAI2021年,科技生长将往那边去?这是阿里达摩院从基础研究、IT技术和生发生活三个方面,给出的10个谜底:量子盘算、脑机接口、第三代半导体应用、AI药物研究、柔性电子质料……其中,既有学术研究,也有科技应用给生活带来的变化。达摩院院长张建锋,混名“行癫”,在这场趋势预测中认为,科技与人类正在形成一种新型协作关系。

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萧箫 发自 凹非寺量子位 报道 | 民众号 QbitAI2021年,科技生长将往那边去?这是阿里达摩院从基础研究、IT技术和生发生活三个方面,给出的10个谜底:量子盘算、脑机接口、第三代半导体应用、AI药物研究、柔性电子质料……其中,既有学术研究,也有科技应用给生活带来的变化。达摩院院长张建锋,混名“行癫”,在这场趋势预测中认为,科技与人类正在形成一种新型协作关系。

通过人机协同的方式,人类将从原有的重复、繁琐、危险的事情解脱出来,更多地投入到开创性、有思想、有创意的事情中去。这10大趋势,不仅是2021年科技生长的预测,也是对2020年前沿科技突破的总结。基础研究:半导体、量子盘算、柔性质料趋势1:以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体,迎来应用大发作半导体质料的生长,履历了三代厘革。第一代是20世纪50年月的硅、锗;第二代是20世纪80年月的砷化镓、磷化铟;第三代则是20世纪末的氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)。

此前,第一代半导体质料硅的应用最为广泛,也是一切逻辑器件的基础,包罗CPU、GPU等。至于第三代半导体质料,虽然具有耐高温、耐高压、高频率、大功率、抗辐射等特性,但由于制造设备与制备工艺的不足,导致多年来一直只能在小规模内应用。但随着近几年来制备技术的提升,这一局势被打破了。

现在,第三代半导体已经落地应用:新能源汽车使用碳化硅功率器件,提升电能转换效率,进而提升续航;部门电子厂商推出氮化镓快充头……预计到2021年,工业充电、5G高频器件、可再生能源和储能领域的电源,都将迎来第三代半导体的应用发作。尤其是高频高压应用中,第三代半导体的特性,将让它取代原有的硅器件。趋势2:后“量子霸权”时代,量子纠错和实用优势成为焦点命题2020年,是后“量子霸权”元年,其中有两个里程碑:量子纠错和实用优势。

其中,演示“量子纠错”的系统,必须同时到达多比特、高精度和高毗连度,也就是至少需要几千个高质量、强关联的比特。而在“实用优势”中,则会继续以模拟物理为主流,冷原子和量子煺火系统等模拟量子盘算平台,将连同数字平台一起,继续发生鼓舞人心的进步。

2021年,除了量子位数的提升,这些领域也可能取得希望:基于新型设计的超高精度超导比特、扬弃现在线性结构的可扩展的二维离子阱……陪同量子盘算的生长,超导也将迎来新的趋势:低温电子学的成熟,将使得庞大和昂贵的室温电子学开始走向末路。趋势3:碳基技术突破,加速柔性电子生长近年来,碳基质料的制备,取得了突破性希望。

碳基质料,包罗零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨烯、三维的石墨及金刚石等。其中,碳纳米管和石墨烯凭借优异的电性能、透光性和延展性,被认为是柔性电子的“天选”质料。今年,研究人员在8英寸基底上乐成制备了高密度高纯半导体阵列碳纳米管质料,纯度可达99.9999%,突破了碳纳米管集成电路关键的质料瓶颈,也具备了量产的技术积累。

基于这种质料,研究人员还批量制备了场效应晶体管和环形振荡器电路,性能逾越类似尺寸的硅基器件和电路。与此同时,石墨烯的大面积制备已经实现,被证明具备优异的电学性能。这些突破,意味着碳基集成电路已经开端具备工业化基础,“碳时代”即将到来。IT行业:AI、脑机接口、云原生趋势4:AI提升药物及疫苗研发效率现在,AI已经广泛应用于医疗影像、病历治理等辅助诊断场景,但在疫苗研发、及药物临床研究的应用依旧处于探索阶段。

来自《Nature》的一组数据显示,一款新药的平均研发成本约莫是26亿美元,耗时约10年,乐成率不到10%。研发周期中,药物发现的工程量庞大,导致药品研发的临床前研究阶段,一般需要耗时3至6年。

如果将AI与药物筛选联合,可以大幅度淘汰化合物筛选的时间消耗。在疫苗设计和研发领域,AI也将成为有力辅佐。例如,在研发的疫苗中添加化合物,以提升功效、更好地刺激发生抗体的历程,就可以使用AI合成、对比筛选,快速找到优质的候选化合物。这样将AI与疫苗、药物临床研究举行联合,可以淘汰重复劳动与时间消耗,提升研发效率,极大地推动医疗服务和药物的普惠化。

趋势5:脑机接口,资助人类逾越生物学极限脑机接口技术,距今已有几十年的研究历史,是人类朝着大脑与机械融合目的的一大步。现在,虽然离实用化另有很远,但作为新一代人机交互和人机混淆智能的关键焦点技术,脑机接口对神经工程的生长起到了重要的制程推行动用。

这一新技术分为植入式与非植入式,将资助人类从更高维度空间进一步剖析人类大脑的事情原理。例如,在控制机械臂等方面,脑机接口将资助提升应用精度,将为神智清醒,思维健全,但口不能言、手不能动的患者提供精准康复服务。趋势6:数据处置惩罚实现“自治与自我进化”随着云盘算的生长、数据规模连续指数级增长,传统数据处置惩罚正面临存储成本高、集群治理庞大、盘算任务多样性等庞大挑战。

面临海量暴增的数据规模、庞大多元的处置惩罚场景,人工治理和系统调优也捉襟见肘。因此,以智能化方法,实现数据治理系统自动优化,是未来数据处置惩罚生长的一定选择。人工智能和机械学习手段,正逐渐被广泛应用于智能化的冷热数据分层、异常检测、智能建模、资源调动、参数调优、压测生成、索引推荐等领域。

实现数据处置惩罚的“自治与自我进化”,将有效降低数据盘算、处置惩罚、存储、运维的治理成本。趋势七:云原生重塑IT技术体系传统IT的开发情况,存在着产物开发上线周期长、研发效能不高等问题。云原生架构,充实使用了云盘算的漫衍式、可扩展和灵活的特性,更高效地应用和治理异构硬件和情况下的各种云盘算资源。此外,通过方法论、工具集、实践和产物技术,也能让IT开发人员专注于开发历程自己。

未来,芯片、开发平台、应用软件以致盘算机等将降生于云上。如果将网络、服务器、操作系统等基础架构层高度抽象化,降低盘算成本、提升迭代效率,将能大幅降低云盘算使用门槛、拓展技术应用的界限。生发生活:农业智能、工业互联网、智慧运营趋势八:农业迈入数据智能时代传统农业工业的生长,存在土地资源使用率低、和从生产到零售链路脱节等瓶颈问题。

现在,以物联网、人工智能、云盘算等为代表的数字技术,正在与农业工业深度融合,买通农业工业的全链路流程。如果联合新一代传感器技术,就能让农田地面数据信息被实时获取和感知。而依靠大数据分析与人工智能技术,快速对海量领域农业数据举行处置惩罚,还能实现农作物监测、精致化育种和情况资源按需分配。同时,通过5G、物联网、区块链等技术的应用,确保农产物物流运输中的可控和可追溯,保障农产物整体供应链流程的宁静可靠。

农业将离别“靠天”用饭,进入智慧农业时代。趋势九:工业互联网,从单点智能走向全局智能受实施成本和庞大度较高、供应侧数据难以买通、整体生态不够完善等因素限制,现在的工业智能仍以解决碎片化需求为主。疫情中数字经济所展现出来的韧性,让企业越发重视工业智能的价值。

加上数字技术的生长、新基建等因素,工业智能将从单点智能快速跃迁到全局智能。特别是汽车、消费电子、品牌衣饰、钢铁、水泥、化工等具备良好信息化基础的制造业,工业互联网将贯串供应链、生产、资产、物流、销售等各环节在内的企业生产决议闭环的全局智能化应用。趋势十:智慧运营中心成为未来都会标配在已往十年时间里,智慧都会借助数字化手段切实提升了都会治理水平。

但在新冠疫情防控中,一些所谓的智慧都会,开始袒露问题,由于“重建设、轻运营”所导致的业务应用不足现象,也尤为显着。在这样的配景下,都会的治理者,希望通过运营中心盘活数据资源,推动治理与服务的全局化、精致化和实时化。而AIoT技术的日渐成熟和普及、空间盘算技术的进步,将进一步提升运营中心的智慧化水平。在数字孪生基础上,智慧运营中心将统一都会系统、并提供整体智慧治理能力,进而成为未来都会的数字基础设施。

在新来的2021年,基础技术及科技工业,是否会如达摩院所预料一般生长?我们拭目以待。— 完 —量子位 QbitAI · 头条号签约关注我们,第一时间获知前沿科技动态。


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