2020年12大技术趋势排行榜/2019年中国科技十大进展
发布日期：2020-02-21 浏览次数：
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2020年12大技术趋势排行榜
IEEE计算机协会自2015年以来一直在预测技术趋势，其年度预测因权威性而受到广泛关注。在每年年底，协会还使用计分卡或报告卡对年度预测进行评级，这个评级也吸引了与预测本身一样广泛的受众。以下是对2020年12大技术趋势的预测：
在过去的十年中，我们与云之间的日常交互见证了机器学习（ML）的爆炸式增长。大量众包标签数据的可用性，以较低成本获得的计算机计算效率的提高以及机器学习算法的进步奠定了这一突破的基础。随着技术的改进，自动执行许多活动变得足够稳健，以比原始云用例更普遍的新方式使用机器学习的需求将不断增加。结合5G等无处不在的连接和诸如物联网（IoT）之类的智能传感器，机器学习应用将迅速向“边缘”，也就是靠近我们所有人的物理世界推进。在未来几年中，我们希望在辅助驾驶，工业自动化，监控和自然语言处理等对我们的日常生活产生更大影响的领域中看到机器学习的广泛部署。NVM Express（NVMe）SSD将在未来几年内取代SATA和SAS SSD，而NVMe-oF将在五年内成为主要的网络存储协议。NVMe支持NAND分层技术和编程功能，可提高耐用性，使能可计算存储（computational storage）并允许更多类似内存方式的数据访问。诸如MRAM，ReRAM和PCM之类的新兴内存技术则将在未来提供更高性能的NVMe设备。数字孪生（Digital Twins）在制造业中已成为现实，而主要的物联网平台（例如Siemens MindSphere）正在为它们提供支持。它们也已成为复杂系统操作中广泛使用的工具。自2019年1月1日起，它们已在城市的铁路和发电厂中使用。新加坡政府使用数字孪生在新加坡进行城市管理的规划，模拟和运营。认知数字孪生（Cognitive digital twins）尚处于试验和实验的早期阶段。人工智能将越来越多地部署在影响公共健康，安全和福利的更多系统中。这些系统将更好地利用稀缺资源，预防灾难并提高安全性，可靠性，舒适性和便利性。尽管存在技术挑战和公众担忧，这些系统将改善全球数百万人的生活质量。在五年内，人工智能在直接影响公众的关键基础架构系统或“关键系统”中的应用将大大增加。在这些系统中，故障很可能会导致人员死亡或严重伤害，或者资产或隐私的重大损失。关键系统包括发电和配电，电信，公路和铁路运输，医疗保健，银行等。包裹递送是一个对经济产生巨大影响的行业，但在过去的几十年中，其发展相对缓慢。它仍然可能令人沮丧地缓慢，浪费资源，劳动密集型并且昂贵。这些效率低下的问题，再加上无人机技术的最新发展，使该领域变得容易被颠覆。几家公司最近一直致力于开发实用的快递无人机，现在可能已经准备好彻底改变这个行业，进而改变整个社会。3D打印至少从1980年代初期就已经存在，但是它主要局限于零件原型设计和特殊用途或特殊零件的小规模生产。当前，新的流程，材料，硬件，软件和工作流将3D打印带入了制造领域，特别是大规模定制。与传统制造不同，增材制造（Additive Manufacturing）使得生产大批量各不相同的零件在经济上变得可行。例如，像SmileDirect这样的公司现在使用3D打印机每天生成成千上万的模具，每个模具都为每个独立个体进行了校准定制。更强大，更坚固的材料，更高的分辨率，新的修整技术，工厂级管理软件以及许多其他进步，正在推动3D打印在医疗保健，鞋类和汽车等行业中的采用。到2020年，随着其他行业发现大规模定制的好处以及使用传统方法难以生产或负担得起的零件打印机会，我们预计这一趋势将继续下去。机器人正越来越多地从生产车间传播到人类占据的空间。在这样的环境中，机器人需要能够通过诸如增强对机器人所处环境的理解等功能来适应新任务。我们预计，大规模仿真、深度强化学习和计算机视觉方面的最新突破将共同为机器人带来基本的认知能力，这将在未来几年中显著改善机器人应用。网络安全是当今任何企业的主要风险之一。不断增长的攻击面包括业余威胁，复杂的分布式拒绝服务攻击以及熟练的民族国家行为者。国防取决于安全分析人员，但许多这样的稀有品种缺乏足够的培训，而且这些职位的离职率很高。AI / ML可以帮助检测威胁并向安全分析人员提供建议，将响应时间从数百小时缩短到几秒钟，并将分析人员的有效性从一两次事件扩展到每天数千次。它可以保留企业知识，并将其用于自动化任务和培训新分析师。我们预计，全球范围内的行业、学术界和政府成员之间的合作伙伴关系将推动AI / ML在网络安全领域的应用。数据收集和利用能力变得越来越复杂和敏感，通常会结合来自传感器和其他各种技术的实时信息馈送。这些增强的功能产生了新的数据流和新类型的内容，引发了有关可能因为滥用而引起的政策和法律问题：恶意行为者和政府可以出于社会控制的原因而重新利用这些功能。同样，新技术的能力也使普通人难以分辨合法和欺诈性技术内容之间的区别，例如接受真实视频而非“深度造假”视频。因此，明年对于保持一种脆弱的平衡至关重要：一方面要保持技术的社会效益，另一方面要防止不受待见的恶意利用这些新技术能力来实现社会控制和自由剥夺。需要更积极的法律和政策工具来检测欺诈并防止滥用这些增强的技术能力。机器学习（ML）通常假定在训练和评估模型期间环境没有被恶意操纵。换句话说，大多数机器学习模型都没有充分考虑敌方攻击和操纵模型功能的方式。但是，安全研究人员已经证明，即使没有关于目标模型参数的完整信息，对抗性恶意输入也可以欺骗机器学习模型生成不期望的输出。随着ML集成到其他系统中，对ML进行恶意攻击的频率将会上升。因此，针对对抗性机器学习的安全性研究以及旨在检测ML系统操纵的对策将变得至关重要。同样，对ML系统的出错性和可操纵性的认识将开始为政策制定和法律范例提供信息。如今，能够做出自主决策的智能系统正在吸引全球范围内日益增长的经济投资。我们希望它们将在智能城市，自动驾驶汽车和自动驾驶机器人等多个领域中得到越来越多的采用。针对不同的应用领域，智能系统自主性已通过定义的水平级别进行了形式化。当然，智能水平和随之而来的自主能力越高，对智能系统在现场运行的可靠性和安全性的要求就越高，其中可靠性被定义为在给定的时间内正确运行的可能性，而安全是指避免对环境和用户造成灾难性后果的能力。在2020年，保证高度自治的智能系统所要求的高水平的可靠性和安全性，是实现更智能的世界将面临的主要技术挑战之一。对实用量子计算的追求将在2020年向前推进，但仍未完成。在2020年初，实验性量子计算机演示只需消耗世界上最大的超级计算机大约万分之一的能量，性能却超过了它们的1,000倍甚至更多，但是演示的应用看起来更像量子计算机自测。如果量子计算机注定要成功，那么它们将通过提高相关性和通用性来实现，因为计算优势已经显现。我们预计明年的演示活动将变得更加引人注目。例如，量子计算机可能会执行任何标准超级计算机都无法实现的化学模拟，甚至因此引发关于可能发现的化学物质是否对社会有用的争论。
2019年中国科技十大进展
2019年，中国科技栉风沐雨、筚路蓝缕，实现了一个个新突破，为2020年进入创新型国家行列又迈近了一步。
1、物质世界认知 中国科学家贡献了多个“首”和“最”
依托自主研制的郭守敬望远镜发现最大恒星级黑洞，70倍太阳质量，远超理论质量上限，将带来理论变革。通过“慧眼”卫星，验证了航天器利用脉冲星自主导航的可行性。世界上最大的单口径射电望远镜“天眼”FAST捕捉到快速射电暴多次重复爆发。中美联合研究团队发现热的第四种传播方式：真空中的量子波动，对芯片等研究有着深远意义，声音因此也可能在真空中传播。首次证实了水结冰过程中“临界冰核”的存在，验证了近百年前吉布斯等人提出相变的“经典成核理论”。中美科学家用碳纳米管阵列制出世界上最黑的材料，比之前的还要黑10倍，可捕获99.995%的入射光。找到“点击化学”新成员，结构复杂的叠氮化物作为反应物，应用范围更大。根据“自然指数”，中国首次成为“化学第一大国”，高质量化学论文产出前十的机构中，中国占据五席。
2、航天科技 中国再次成为年度宇航发射次数最多的国家
在全球103次发射中，中国（34次）再次领先俄罗斯（25次）、美国（21次）等。人类探测器首次着陆月球背面，嫦娥四号传回世界第一张近距离拍摄的月背影像图，玉兔二号成为迄今在月球工作时间最长的人类月球车，搭载的棉花种子长出了人类在月球上的第一片绿叶。时隔908天，我国最大火箭长征五号复飞成功。长征11号实现了我国首次海上平台发射。快舟1号实现了同一地点同一型号火箭相隔仅6小时发射的壮举。捷龙、双曲线和零壹3家商业火箭首飞。星际荣耀双曲线成为除美国以外全球第一家实现火箭入轨的民营公司。“国家队”首次采用纯商业化模式发射，“捷龙一号”成功发射民企“千乘一号”01星。民企翎客航天完成可回收火箭第三次低空飞行及回收试验。7箭10星高密度发射，北斗系统所有中圆地球轨道卫星完成组网，完成核心星座部署。“高分七号”卫星发布了首批亚米级立体影像图。在轨运行1036天的天宫二号受控坠毁。中国高超音速打击武器东风17正式服役。首次在阿尔泰山脉以南发现16万年前的丹尼索瓦人，成为青藏高原上已知最早的人。在国际上率先破解硅藻光合作用的膜蛋白超分子结构和功能。阐明了长期有争议的反刍动物进化适应机制。在国际上率先发现植物抗病小体这一蛋白质机器，具有里程碑意义。首次实现哺乳动物裸眼红外光感知和红外图像视觉能力。首次解析了非洲猪瘟病毒精细三维结构，这种正二十面体的巨大病毒直径约260纳米。世界首批体细胞克隆疾病模型猴诞生，标志着这项技术走向成熟。首次解析人类胚胎着床过程。首次阐明了不对称表达对第一次细胞命运分化的影响。建立了早期胚胎三胚层细胞谱系分化的新理论。形成了鼻咽癌“吉西他滨+顺铂”联合化疗的国际领先新策略。揭示了抗结核新药的靶点和作用机制，发现潜在新药。建立了新一代基因编辑工具脱靶检测技术并扩大至RNA水平。用基因编辑干细胞治疗艾滋病，患者术后19个月内未出现基因编辑造成的脱靶。突变亨廷顿蛋白的选择性清除，已筛选出4种化合物，在3种动物模型中产生功能改善。原创治疗阿尔茨海默病新药甘露特钠胶囊有条件获批上市。我国首批人工心脏产品获批上市，性能达到国际同类水平，售价相比下降约30%。我国首套医用国产钴-60放射源投入市场，国产伽马刀设备“中国芯”即将诞生。我国首次用猪肌肉干细胞培养出重达5克的培育肉。首次在300公里真实环境的光纤中完成了双场量子密钥分发试验。全球首款类脑芯片结合了类脑计算和机器学习，有望促进人工通用智能的研发。诞生了国内利用脑机接口技术打字的新纪录。阿里巴巴推出首款自主研发并成功量产流片的AI芯片“含光800”。华为发布第一个微内核的全场景分布式操作系统鸿蒙，低时延可至毫秒级、亚毫秒级。中国电信、中国移动、中国联通、中国广电获得5G商用牌照，中国开启5G商用。我国6G技术研发工作正式启动，6G的传输速率将达到100G~1Tbps，比5G提升10~100倍，应用将拓展至太空、深海等。我国首片自主研发8.5代液晶玻璃基板下线，成为继美国、日本之后全球第三个掌握此项技术的国家。国内首个3D缝纫机器人研制成功。新一代可控核聚变研究装置“中国环流器2号M”总体安装启动，离子体电流可达3兆安培、等离子体温度将超过2亿℃。全球首台四代核电“心脏”装备——主氦风机通过验收，它是我国具有完全自主知识产权的高温气冷堆核心设备。我国铀资源科学探测最深孔（3000米）开钻。中俄东线天然气管道投产通气。国内最大页岩油水平井大平台完钻，长庆油田示范区创国内陆上水平井部署井数最多、控制储量最大及单平台产量最高3项新纪录。我国非常规油气领域形成重大勘探成果，鄂尔多斯盆地新增探明地质储量3.58亿吨，发现了10亿吨级的庆城大油田；在长宁——威远和太阳区块新增探明页岩气地质储量7409.71亿立方米。两大世界级电网创新工程淮东——皖南± 1100千伏特高压直流输电工程、苏通1000千伏特高压交流GIL综合管廊工程投运。
6、交通设施 “基建狂魔”再造“中国速度”和“中国质量”
被称为“新世界七大奇迹”之首的北京大兴国际机场正式投入使用，是世界规模最大单体航站楼、世界施工难度最高航站楼、世界最大隔震支座航站楼和世界最大无结构缝一体化航站楼。世界上首条时速350公里的智能化高速铁路京张高铁开通运营，将服务于2022年北京冬奥会。世界在建难度最大的海峡大桥、中国首座跨海公铁两用桥平潭海峡大桥合龙贯通。世界最宽钢箱梁悬索桥南沙大桥通车。目前世界上安装能力最大、沉放精度最高、施工作业最高效、性能最先进的海底隧道沉管施工专用船舶“一航津安1”顺利出坞。我国时速600公里高速磁浮样车下线。6架C919全部首飞成功，完成所有静力试验。国产支线飞机ARJ21交付加速，交付量累计超20架。AC311A直升机首次在4400米高海拔地区使用。第一艘自主建造的极地科学考察破冰船雪龙2号交付使用，它是全球首艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船。全球最大静音科考船东方红3号交付，这是国内首艘、国际上第4艘获得SILENT-R证书的海洋综合科考船。35万吨世界级“海上石油工厂”正式交付，创造了国际超大型FPSO交付的新速度。全球首艘30.8万吨超大型智能原油船成功交付。世界首型“海骆驼”48500DWT大型重吊杂货船的4艘船全部顺利交付并投入营运。首艘国产航母“山东舰”服役，可搭载36架歼-15舰载机。2020年，本轮中长期科技规划将收官。面向2030年，进入创新型国家前列，需要进一步增强科技创新策源能力。我国正经历重大科技基础设施建设密集期，有50余项已立项、在建或运行，在宇宙观测、物质结构、生命科学、量子科学等会有更多产出。E级超算将可能登台。我国将择期发射嫦娥五号，实现采样返回。发射火星探测器，实现“绕落巡”，迈出深空探测重要一步。空间站相关装备将合练，长征五号B首秀。“蛟龙”“潜龙”等完成改装，新型万米级载人深潜器将下水。新药研发进入盛果期，更多原研药上市。5G商用、边缘赋能促动AI深度下沉。车联网实现特定场景规模应用。官方数字货币有限推开，区块链应用稳步推展。新型核能技术出现新突破。风光电成本持续下降，促储能技术发展。国际形势波谲云诡，科技革命风起云涌。2020年，中国科技料将迎来更多机遇、面对更多挑战，依然需要夯实基础、久久为功。功不唐捐、玉汝于成。沿着中国特色自主创新道路，在科技创新的“无尽前沿”上开拓、搜寻和突破，中国科技必将为世界进步作出更大贡献。
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