“以科学咨询支撑科学决策、以科学决策引领科学发展”是党和国家赋予中国特色新型智库的光荣使命。中国科学院作为国家自然科学学术机构和科学技术高咨询机构,面向决策组织开展事关国家发展全局和长远的重大问题的咨询研究,面向社会公众传播科学思想和科学理念。全新改版形成的“中国科学院年度报告系列”聚焦国家科学技术发展、创新发展、可持续发展需求,每年向全社会报告相关领域前沿进展,科学解读公众关注的热点问题,为科学决策提供咨询意见,对政府部门、科研院所、大专院校和社会公众具有重要参考价值。
第*章 2016年高技术发展综述
樊永刚 张久春(中国科学院科技战略咨询研究院)
2016年,面对新一轮科技革命和产业变革的机遇与挑战,世界主要国家持续强化科技创新投入,围绕新一代信息技术、生命与健康、先进制造、先进材料、能源资源、空天海洋等新兴技术和战略高技术的竞争日趋激烈。美国发起寻找癌症治愈疗法的“登月计划”、“全民联网”的宽带网普及计划及“国家微生物组计划”等,以确保其头号科技强国地位。英国在“脱欧”公投后提出启动“国家生产力投资基金”(NPIF),支持科技创新和基础设施,重点支持机器人、人工智能、生物科技、卫星、先进材料等新兴科技领域。德国发布《新高科技战略——德国创新》,重点发展数字经济与社会、可持续经济和能源、健康生活、智能交通等领域。法国调整“新工业法国”战略,聚焦数字经济、智慧物联网、新型能源、未来交通、未来医药等9大领域,并加大投资力度。日本出台《第五期基本计划》,提出加快发展“超智能社会”(“社会5.0”)。中国发布《国家创新驱动发展战略纲要》,启动实施《中国制造2025》,高技术在推动产业结构转型升级、培育经济发展新动能中发挥着不可替代的作用,有力地支撑了创新型国家和小康社会建设。
一、信息技术
2016年,信息技术领域取得多项重大突破。集成电路领域,在利用原子和分子自组装复杂组件、DNA“折纸术”等新制造工艺方面取得突破性进展。超算领域,中国再次夺冠且实现核心部件国产化,日本在绿色超算领域继续保持领先。人工智能领域,因“阿尔法狗”(AlphaGo)事件,人工智能领域受到空前关注,人脑结构图谱绘制、运动转换成语言、识别银行黑客系统、车对车(V2V)网络等进展也值得关注。云计算和大数据方面,五维存储技术、DNA存储技术、相变存储技术、12U微型数据中心技术等令人印象深刻。网络与通信领域,太赫兹激光器、实用高性能硅激光器、适用于边远地区的移动宽带新技术都有不同程度进展。量子计算和通信领域,量子叠加延长、一维量子超材料、“薛定谔的猫”同时两地的发现、量子计算机模拟实验、量子光学结构集成到芯片上、超导传输量子自旋信息等成就尤为突出。
1.集成电路
2016年1月,美国麻省理工学院开发出一种全新的芯片制造技术[1],可将两种晶格大小非常不一致的材料(二硫化钼和石墨烯)集成在同一芯片层上,得到一个横向的异质结构,从而制造出通用计算机的电路元件芯片。与二硫化钼类似的任何材料都可以和石墨烯集成在同一芯片层上,而此前只有晶格非常匹配的材料才能被整合在同一芯片层。新技术有助于将光学元件整合到计算机芯片内,制备出超低能耗的隧穿晶体管处理器,从而制造出功能更强大的计算机。
2016年3月,美国杨百翰大学研究人员提出一种用于制造芯片的DNA“折纸术”[2]。DNA体积非常小,具有碱基配对和自组装的能力,可用于构筑更小规模的芯片。新技术将一条长的DNA单链与一系列经过设计的短DNA片段进行碱基互补,从而可控地构造出高度复杂的纳米结构。研究人员采用新技术组装了一个三维管状结构,并让它竖立在芯片底层的硅基底上,然后尝试着用额外的短链DNA将金纳米粒子等其他材料“系”在管子内特定位点上,zui终形成了一个电路。传统芯片制造由于生产设施昂贵、生产步骤多,所以成本高。以往获得速度更快、价格更便宜的芯片通常采用削减生产成本或者缩小元件尺寸的方法,而DNA“折纸术”可以更快、更便宜地制造出计算机芯片。
2016年4月,德国亥姆霍兹联合会下属卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)与其他机构合作,开发出一种创造无线数据传输记录的新技术[3]。新技术在太赫兹频率范围内无线传送信号20米的速度是100吉比特/秒。以这个速度可以在2秒内把一张蓝光光碟的内容传送到另一台设备上,速度是此前的数百倍。该技术下一步将朝低成本和实用化的方向发展,未来可显著提高笔记本电脑和其他移动通信设备无线网的接入速度,也可以在卫星上和不值得安装光导纤维的偏远地区进行数据传输。
2016年7月,荷兰代尔夫特理工大学成功研制出单原子存储芯片[4]。研究者用扫描式隧道显微镜(STM)的针尖推动材料表面的单原子,制作出比特编码字母的信息,zui终制造出“原子级”存储器,把存储空间缩小到极限。新存储器的存储密度高达500太比特/平方英寸1平方英寸=6.4516平方厘米。(Tbpsi),是目前世界上zui好硬盘技术的500倍,未来可能会大大地推动计算机特别是数据存储器的发展。
2016年11月,德国亥姆霍兹联合会下属德累斯顿罗森多夫实验室和帕德博恩大学在开发遗传物质电路方面,通过加入镀金纳米粒子,首次在单链DNA自组装纳米线中检测到电流[5]。传统芯片的制造工艺是把较大尺寸逐步剪切成小尺寸,已达物理极限。而利用原子和分子自组装复杂组件可以替代传统芯片的制造工艺,有可能获得比现有zui小计算机芯片组件小很多的元件,并用来制造非常小的电路。但DNA电线不能很好地导电,新方法将镀金纳米颗粒键合到DNA电线上,再利用电子束光刻技术让每条纳米电线通过电极相连,这样DNA电线内就能精确地检测到电流。该技术未来将不断改进,以获得更好的导电性。
2.高性能计算
2016年1月,美国推出一台运算速度达5340万亿次/秒的新型超级计算机“夏延”[6]。该计算机的计算能力是目前在美国国家大气研究中心(NCAR)“服役”的超级计算机“黄石”的两倍多,未来将安装在NCAR位于怀俄明州的超级计算中心。它将在GPS和其他传感器技术的协助下,在极端天气、地磁风暴、地震活动、空气质量及火山等诸多领域发挥作用。此外,它还可以更好地模拟大气变化,为美国政府的政策制定和资源管理提供决策支持。
2016年6月,中国国家并行计算机工程技术研究中心成功研制出“神威·太湖之光”[7]。该计算机以每秒9.3亿亿次的浮点运算速度在2016年内两次在全球超级计算机500强(TOP500)中夺冠,其速度是原冠军中国“天河二号”的近三倍。特别值得强调的是,“神威·太湖之光”实现了包括处理器(核心处理器“申威26010”)在内的所有核心部件的国产化。
2016年6月,日本理化学研究所(RIKEN)的液浸冷却式超级计算机“菖蒲”(Shoubu)蝉联全球节能超级计算机“Green500”排行榜第*名[8]。“菖蒲”的浮点运算能力为6673.84MFLOPS/Watt,已连续3年在“Green500”排名中位居第*。RIKEN的超级计算机“皐月”(Satsuki)位列“Green500”排行榜第二名,运算能力为6195.22 MFLOPS/Watt。这两台超级计算机都采用了英特尔的Xeon处理器和PEZY集团的加速器。中国的“神威·太湖之光”超级计算机位列该排行榜第三位。
2016年8月,英特尔公司宣布其海法团队采用14纳米工艺开发出目前公司zui先进的Intel第七代酷睿处理器Kaby Lake[9]。Kaby Lake是处理器Skylake的升级,相比后者,其运行速度提高70%以上,3D图形处理性能提高3.5倍,电池使用寿命更长,安全性更好。此外,它可满足网络用户对高质量视频、超高清高阶标准、360度视频格式、虚拟现实和数字体育内容等的需求。采用Kaby Lake处理器的计算机不需要安装风扇,仅需搭配小型电池,有助于显著减小计算机的厚度和重量。
3.人工智能
2016年2月,以色列初创企业Nexar推出世界首*V2V网络,以检测道路危险情况并防止撞车事故[16]。V2V网络采用前车防撞预警等实时预警技术,当用户加入网络后,智能手机传感器会分析周围车辆的行进方向、速度、加速度和路况等,然后绘制出交通图,再把信息共享给网络中的用户,以提醒用户躲避危险,防止撞车。至11月该网络已汇聚超过5万名来自旧金山、纽约和特拉维夫用户的数据,利用它可深入了解任何给定时间内的路况。该网络对所有加入网络的用户开放,加入网络的用户越多,发生的交通事故就越少。数据表明,在超过2000万英里1英里≈1.609千米。的全球驾驶里程内,借助该网络避开的危险驾驶事件超过50万起。
2016年3月,由美国艾伦脑科学研究所(Allen Institute for Brain Science)、哈佛医学院(HMS)和弗兰德斯神经电子学研究中心(NERF)组成的国际小组,公布了神经学领域里程碑式的研究成果——当时zui大的大脑皮层神经元连接网络[10]。多年来,科学家一直在孤立地研究大脑活动和布线。新成果以前所未有的细节在这两个领域之间架起了桥梁,揭示了大脑中有关网络组织机制的几个关键要素,将神经电活动与它们彼此之间的纳米级突触联系起来。
2016年3月,美国谷歌的人工智能程序“阿尔法狗”以4∶1击败了围棋世界冠军李世石,成为机器深度学习领域的zui大事件[11]。围棋一向被认为是人工智能领域具有标志性的大挑战。传统的人工智能算法几乎不可能赢得比赛。因此,此次比赛结果表明了人工智能的新飞跃,也给本领域里其他看似难以实现的高级别人类智力项目带来巨大希望。
2016年6月,中国科学院自动化研究所脑网络组研究中心与国内外其他科学家合作,历时6年成功绘制出全新人类脑图谱——脑网络组图谱,首次建立了新的脑区亚区尺度上的活体全脑连接图谱[12]。该图谱包括246个精细脑区亚区,以及脑区亚区间的多模态连接模式。研究人员突破了传统脑图谱的绘制思想,利用脑结构和功能连接信息对脑区进行了精细划分和脑图谱的绘制,这比传统的布洛德曼图谱精细4~5倍。这项研究会加深对人类精神和心理活动的认识,为理解人脑结构和功能开辟新途径,有利于治疗临床神经精神疾病,并为类脑智能系统的设计提供重要的启示。
2016年9月,美国艾伦脑科学研究所在官网上公布了当时zui完整的数字版人脑结构图谱[13]。该图谱来自对一位因事故离世的34岁健康女性大脑的深入研究,是zui清晰的脑部微观解剖学结构图谱。其zui突出的特点是将宏观高清人脑成像数据和能解释大脑结构的细胞水平的数据集合在一张图中,可为大脑研究人员开展相关研究进行“导航”,帮助他们从大脑的宏观层面进入细胞层面更深刻地认识人类的大脑。
2016年11月,法国国家科学研究中心设计出一套全新系统,可直接将人体主要语音发音器(舌、颚、口和嘴唇)的运动转换成智能语音[14]。
这本书的视角非常独特,它并没有局限于2017年这个时间点,而是以一种动态的、发展性的眼光来审视高技术的发展。我感觉作者仿佛是一位经验丰富的向导,带领我深入探索了那些塑造我们现在和未来的关键技术领域。书中对各个技术分支的起源、演变以及相互影响的描述,都极为细致且引人入胜。 我特别欣赏书中对技术“生命周期”的洞察。它不仅仅是罗列技术名称或性能指标,而是深入探讨了这些技术是如何从实验室的雏形,一步步走向市场,并最终深刻改变我们生活和社会运作方式的。作者在阐述过程中,穿插了大量生动的案例和数据,让抽象的技术概念变得触手可及。 这本书最大的魅力在于它能够激发读者的思考。在阅读过程中,我经常会被书中提出的问题所吸引,例如,某项技术的发展是必然还是偶然?它在解决现有问题的同时,又可能带来哪些新的挑战?作者并没有直接给出答案,而是引导读者自己去探寻,这种互动式的阅读体验非常棒。 它让我意识到,技术发展并非孤立的事件,而是 interwoven 的复杂系统。书中对不同技术之间的“联动效应”和“交叉融合”的分析,让我对未来的科技图景有了更清晰的认识。例如,生物技术与信息技术的结合,正在开启全新的可能性。 总的来说,这本书是一次令人难忘的科技探索之旅。它不仅拓展了我的知识边界,更重要的是,它培养了我对技术发展更深层次的理解和洞察能力。这本书的内容丰富而深刻,让我受益匪浅。
评分这是一本信息量极大、视野极开阔的书,虽然它在字面上可能涵盖了“2017高技术发展报告”这样一个具体的时点,但其内容远不止于此。阅读它,我感觉像是被引领着穿越了一段科技史的壮丽画卷,从那些最初萌芽的创新思想,到后来蓬勃发展的各个领域,都得到了详尽而生动的描绘。作者在梳理技术演进脉络时,并没有拘泥于枯燥的史实堆砌,而是巧妙地将科学理论、工程突破、市场应用以及社会影响等多个维度 interwoven。 特别让我印象深刻的是,书中对一些关键技术的起源和演化过程进行了深入剖析。比如,人工智能从最初的理论探索,到深度学习的突破,再到如今的广泛应用,每一个阶段都充满了故事和挑战。作者并非简单地列举技术名称,而是挖掘了背后的驱动力,例如社会需求、政策导向、资本注入,以及那些不为人知的科研人员的智慧与汗水。这种叙述方式让我在阅读时,不仅仅是获取知识,更是一种沉浸式的体验,仿佛置身于那些改变世界的科技浪潮之中。 它不仅仅是一本关于“技术”的书,更是一本关于“未来”的书。书中对趋势的预判和对潜在影响的探讨,都让我对未来充满期待,同时也促使我思考技术发展可能带来的伦理和社会问题。作者在分析不同技术路线的优劣时,展现出一种超越时代的洞见,让我意识到,每一项看似伟大的技术背后,都可能蕴含着复杂的权衡和深远的社会变革。这本书就像一个引路人,指引我走向更广阔的科技认知领域。 读完之后,我感觉自己对整个科技生态有了更宏观的理解。它不仅仅聚焦于某个单一领域,而是将不同技术之间的关联性、相互促进作用以及潜在的颠覆性都清晰地呈现出来。例如,大数据分析如何赋能人工智能,而新材料的突破又如何为半导体行业带来革命。这种系统性的视角,让我得以跳出碎片化的信息,将技术发展视为一个有机整体,从而更好地把握未来的发展方向。 总而言之,这本书就像一个宝藏,每一次翻阅都能发现新的亮点。它不仅提供了扎实的知识,更重要的是,它点燃了我对科技探索的热情,也让我对人类社会未来的发展有了更深刻的思考。那些曾经晦涩难懂的技术概念,在作者的笔下变得生动有趣,引人入胜。我强烈推荐所有对科技进步、未来趋势感兴趣的朋友阅读此书,相信它一定会给你带来意想不到的启发和收获。
评分这本著作给我带来的冲击,是全方位的,它不仅仅是一次知识的灌输,更像是一场思维的洗礼。它以一种极为宏观的视角,将2017年这个时间节点上的高技术发展,置于一个更广阔的历史和未来视野中进行审视。我感觉自己仿佛变成了一名科技史的观察者,能够清晰地看到技术演进的脉络和趋势。 书中对不同技术领域之间的交叉与融合的描绘,尤其令人拍案叫绝。它并没有将技术割裂开来,而是展示了它们之间如何相互促进、相互激发,共同构筑起一个更加复杂的科技生态。例如,人工智能的进步离不开计算能力的提升和大数据支撑,而新材料的研发又可能为下一代电子设备带来革命性的变化。 我特别欣赏书中在分析技术发展时,所展现出的那种冷静而又深刻的洞察力。它既肯定了技术的巨大潜力,也毫不避讳地指出了技术发展可能带来的风险与挑战。这种平衡的视角,让我能够更理智地看待科技进步,既充满期待,又不失警惕。 这本书不仅仅是关于“技术”本身,更重要的是,它揭示了技术背后所蕴含的社会、经济和人文力量。它让我明白,技术发展并非孤立的科技创新,而是与人类社会的进步紧密相连。 总而言之,这本书是一部思想深邃、内容丰富的佳作。它不仅提供了宝贵的知识,更重要的是,它激发了我对科技发展和未来社会进行更深入、更全面思考的欲望。这本书的独特价值,必将让每一位读者都能从中获得深刻的启迪。
评分这本书就像一位老友,用一种极其坦诚而又充满智慧的方式,与我分享着关于高技术发展的点点滴滴。它并非那种冰冷的技术手册,而是充满了温度和对未来的关怀。我从中看到了无数创新者们的热情与执着,也感受到了科技进步背后所蕴含的人类智慧。 书中的每一个章节,都像是一个精心编排的故事,讲述着那些改变世界的科技事件。从最初的灵感火花,到艰苦的研发过程,再到最终的颠覆性影响,作者都描绘得淋漓尽致。我尤其喜欢书中对那些“关键时刻”的刻画,那些决定技术走向的关键决策和突破,都被赋予了生动的叙事性。 它让我明白了,技术的发展并非一帆风顺,其中充满了试错、迭代和不断的超越。作者在介绍某些技术时,会深入挖掘其背后的挑战和困难,以及科研人员如何克服这些障碍,这种真实感让读者对科技进步的艰辛有了更深刻的理解。 书中对技术未来走向的预测,也并非空穴来风,而是基于对当前趋势的深刻分析和对潜在机遇的敏锐捕捉。它提供了一个清晰的视角,让我得以预见未来科技可能带来的变革,以及我们应该如何去适应和引导这些变革。 读完这本书,我感觉自己仿佛完成了一次深刻的认知升级。它不仅让我对高技术发展有了更全面的认识,更重要的是,它让我对人类的创造力和未来的可能性充满了信心。这本书绝对是值得反复品读的佳作。
评分这部作品带给我的感受,远超乎了我最初的期待。它并非仅仅是关于“2017年”的某个固定时间点上的技术盘点,而是以一种流动的、演进的视角,展现了高技术发展脉络的壮阔画卷。我感觉作者像是拥有某种“预见力”,能够捕捉到那些正在悄然发生、但将深刻影响未来的科技趋势。 书中对各项关键技术的阐述,充满了深度与广度。它没有停留在表面现象,而是深入挖掘了技术背后的科学原理、创新动因以及它们如何相互关联、彼此赋能。我从中看到了技术发展的“生态系统”,各种技术力量如何在这个系统中相互作用,共同推动着社会的进步。 尤其令我印象深刻的是,作者在分析技术发展时,非常注重人文关怀和社会影响。它不仅关注技术本身,更关注技术如何影响人类的生活方式、工作模式,以及可能带来的伦理和社会挑战。这种多维度的思考,让整本书的思想深度得到了极大的提升。 它让我认识到,技术的创新并非仅仅是工程师的专利,而是需要跨学科的合作、前瞻性的战略以及全社会的共同努力。书中对不同领域人才的合作、政策的支持以及资本的投入等因素的分析,都为我们理解技术发展提供了更全面的视角。 总而言之,这本书是一次意义非凡的阅读体验。它不仅为我打开了认识高技术发展的新窗口,更重要的是,它激发了我对科技创新和未来社会发展进行深入思考的兴趣。这本书的内容之丰富、视角之独特,绝对会让每一位读者都收获良多。
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度,google,bing,sogou 等
© 2025 book.teaonline.club All Rights Reserved. 图书大百科 版权所有