中国红运三十年 | 十大新科技,改变你的未来(系列一)

摘要: 十大新科技,改变你的“未来” 纵观古今,人类之未来,在于科技。从远古“旧石器时代”代开始,猿人掌 握技术学会


文 | 陈乐天

中银国际首席策略分析师

十大新科技,改变你的“未来” 

纵观古今,人类之未来,在于科技。从远古“旧石器时代”代开始,猿人掌 握技术学会了使用工具和火焰而进化为智人。至第一次工业革命的开端,人 类研发出机器而代替手工劳作。到如今的移动互联网时代,涌现出无数新科 技的火苗,迎来科技的爆发。我们可以说,人类自诞生之日起,每一个影响 到世界的颠覆性变革,其背后的核心驱动力都是科技。 


站在当前的科技大爆发的时间节点,我们展望未来的科技,拥有无限的可能。 未来新科技的方向是多元化,且具有重大变化的。小到纳米级机器人,大到 4D 打印创新工厂,新科技将渗透到我们生活的方方面面。人工智能等未来科 技将深刻影响到人类生活的每个角落,机器人技术等将极大的改变人类的生 产方式,脑机结合等科技将甚至改变人类本身与科技的交换方式,量子科技 的发展将本身改变科技自身。  



我们挑选新科技的标准。本文将从未来科技对人类日常生活的影响、对人类 生产方式的影响、对人类自身能力的影响和对科技本身的影响四个方面出发, 依据其内在逻辑、发展历史和现状,以及对未来影响的重要程度,从而挑选 十项未来对人类生产生活影响最大,而且极有落地可能性的十大新科技。


这些新科技包括如下科技: 



未来科技对人类日常生活的影响将有巨大改变。在未来 5~10年中,缺乏灵活 性和创新性的工作岗位或被人工智能取代,人工智能将如同我们今天的水和 电一样无处不在。奇点即将到来,人工智能将部分超越人类智能,开启新的文明时代;物联网的发展,使智能烹饪、智能调节灯光、智能空调温控、智能家庭影院和音响等都将成为现实;混合现实未来将允许我们在不同的城市 或国家在同一空间进行交流,无论距离有多远;4D 打印将能允许我们在家里 拥有属于自己的“创新工厂”,只需要购买原材料便可依照自己的喜好打印 家中所需。  



未来科技也将极大的改变未来生产和经济领域。机器人技术将给我们带来新的服务和行业,蚯蚓机器人在灾难救援、管道检测、水质监测/卫生防疫等 领域将发挥重要作用,全球主流电子商务和全渠道商务公司将在其订单履行、仓储及配送业务中部署机器人系统;区块链技术的分布式账本将有效保护金 融、医疗等行业的数据安全性,今后还将拓展到商业、智能城市等领域;新能源的发展将改变目前过于依赖化石燃料,碳排放过高的局面,极大改善地 球生态环境。 

 


人类本身也将被未来科技深刻影响。脑机接口的发展有望实现残疾人部分丧 失的感知能力再次获得,或让残疾人控制机械手的三维运动实现精确运动, 甚至全面增强人类现有能力,如学习能力、运动能力、感知能力等;基因测 序方面,人类基因组数据库将整合到临床上,锁定致癌基因,有效预防和治 疗癌症,先进的基因编辑技术 CRISPR-Cas9可治疗遗传疾病。


  

科技本身的发展也将有巨大的一个进步。从经典物理到量子物理的不断发展, 再到如今依托量子理论建立的量子技术中,量子通信和量子计算将成为未来 科技本身两个最重要的应用领域。量子通信未来将实现民用化,任意两用户 之间可以实现量子密钥逐比特加密通信,从而构成具有严格安全性能的广域 通信网络;量子计算将使当前计算能力实现指数级的提升,量子计算机将拥 有远超现在最强大计算机的运算能力。 

 


人工智能:未来科技生活的缔造者 


内涵外延不断拓展,概念发展日趋丰富 随着人类对于人工智能的研究不断深入,人工智能是什么的问题却尚未得到一 个标准的答案。对于人工智能领域的某些问题,人们的共识在逐渐加强,但与 此同时,人工智能的内涵及外延还在不断的扩大和丰富之中。综合来看,人工 智能依托于对人类智能行为(如学习、计算、推理、归纳、演绎等)的研究, 旨在构建具有一定智慧能力的人工系统,以解放或延伸人类自身的智能。 


人工智能现今内涵根据技术层级从上到下,分为基础层、技术层和应用层。 基础层包含计算能力层和数据层;技术层包含框架层、算法层和通用技术层; 应用层包括应用平台层和解决方案层。  


人工智能研究始于 20世纪 40年代,从人工智能概念的诞生至今已有 60年, 根据其技术及产业发展的整体形势,我们将其分为三个阶段。 


第一阶段(20 世纪 50 年代中期到 80 年代初期):30 年技术发展为人工智能 产业化奠定基础。在 1956年之前,人工智能就已经开始孕育。神经元模型、 图灵测试的提出以及 SNARC神经网络计算机的发明,为人工智能的诞生奠定 了基础。 


第二阶段(20世纪 80年代初期至 21世纪初期):人工智能成功商用但跨越式 发展失败。因为人工智能的实际应用前景被挖掘,越来越多的公司投入资金 研发不同类型的专家系统,人工智能进入第二个高速发展期。这个阶段人工 智能开始逐步形成一个产业,诞生了一批公司。 


第三阶段(21 世纪初期至今):量变产生质变,人工智能有望实现规模化应 用。摩尔定律和云计算带来的计算能力的提升,以及互联网和大数据广泛应 用带来的海量数据量的积累,使得深度学习算法在各行业得到快速应用,并 推动语音识别、图像识别等技术快速发展并迅速产业化。 

 

政策+需求强力助推,人工智能进入发展黄金期 近日,中共中央国务院最新下发了《新一代人工智能发展规划通知》。《规 划》明确了我国新一代人工智能发展的战略目标: 


到 2020年,人工智能总体技术和应用与世界先进水平同步; 

到 2025年,人工智能基础理论实现重大突破,部分技术与应用达到世界领先 水平,人工智能成为我国产业升级和经济转型的主要动力,智能社会建设取 得积极进展; 

到 2030年,人工智能理论、技术与应用总体达到世界领先水平,成为世界主 要人工智能创新中心。 


深度学习技术和开源平台推动,人工智能技术门槛逐渐降低。这有利于工程 师们快速简单地将深度学习技术应用于新产品,其中的算法可以引导自然语 言处理、计算机视觉和翻译的巨大进步。目前围绕人工智能的应用和创新不 断涌现。 


投资青睐资金不断涌入,围绕人工智能领域的创业公司数量大幅提升。根据 Venture Scanner对全球 71个国家人工智能公司的统计,截至 2016年第三季度, 全球人工智能创业公司数量已有 1,287家,其中 585 家获得投资,投资金额总 计达到 77亿美元,其中美国投资金额超过 31亿美元。 


在全球科技创新的大背景下,人工智能企业之间的竞争日趋激烈。谷歌、微软、IBM、Facebook 等企业凭借自身优势,积极布局整个人工智能领域。各大企业通过加大研发投入力度、招募高端人才、建设实验室等方式加快关键技 术研发;同时,通过收购等方式吸收人工智能优秀中小企业来提升整体竞争 力;此外,各大企业还积极开放、开源技术平台,构建围绕自有体系的生态 环境。




奇点正在来临,人工智能将开启新的文明时代奇点(singularity)是人工智能发展的一个标志性参考,其被应用的普遍性不亚 于“图灵测试”。不止一位人工智能领域的专家认为,奇点正在来临。届时, 人工智能将部分超越人类智能,开启新的文明时代。 


传统行业将依靠人工智能引入新的业态和商业模式,新兴产业将借助人工智 能迎来飞跃式发展。在传统产业,人工智能可以在制造业、农业教育、金融、 交通、医疗、文体娱乐、公共管理等领域得到广泛应用,将不断引入新的业 态和商业模式;在新兴产业,人工智能还可以带动工业机器人、无人驾驶汽 车、VR、无人机等处于产业生命周期导入期的公司飞跃式发展。 


缺乏灵活性和创新性的工作岗位未来或被人工智能取代。未来,无论是体力 工作还是脑力工作,只需要单调工作的职业,不需要创造性和灵活性的职业, 都将被取代,因为这些职业的思维是 AI 最容易替代的。某个特定行业利润越 多,AI取代这个职业的可能性就越大。 


在未来 5~10年中,人工智能将如同我们今天的水和电一样无处不在。智能机 器人将成为我们的 “生活管家”;无人驾驶技术将充当我们出行的司机;人 脸识别将成为承担我们生活中的安保工作……总之,人工智能的深入发展将 大大方便人类的生活,成为未来不可或缺的元素。


万物联网:无处不在,万物互联 


  • 物物相连的互联网


物联网(The Internet of Things)的概念最早在 1999年提出,随着其内涵与覆盖范 围越来越广,概念定义已超出了最初的范畴。物联网现今是指通过各种信息 传感设备,实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息,与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人, 所有的物品与网络的连接,方便识别、管理和控制。 


物联网技术可实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、 营”一体化。将无处不在的末端设备和设施,包括具备“内在智能”的传感 器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等,和 “外在使能”的,如贴上RFID的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等, 通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通讯网络实现互联互通、应用大 集成、以及基于云计算的 SaaS营运等模式,在互联网环境下,采用适当的信 息安全保障机制,提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报 警联动、调度指挥、远程控制、安全防范、在线升级等管理和服务功能。



目前物联网生态链主要涉及感知层、传感层和应用层。感知层由各种传感器 构成,是物联网识别物体、采集信息的来源。传感层由各种网络,包括互联 网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成,是整个物联网的中枢,负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口,它与行业 需求结合,实现物联网的智能应用。 


依据其技术架构的三个层面,就构成了物联网的完整产业链。  

 


  • 整体处于起步阶段,未来爆发式增长可期


目前整体来看,全球物联网相关技术、标准、应用、服务还处于起步阶段。 物联网核心技术持续发展,标准体系加快构建,产业体系处于建立和完善过 程中。未来几年,全球物联网市场规模将出现快速增长,据相关分析报告, 2007年全球市场规模达到 700亿美元,2013年约为 2,300亿美元,到 2014年全 球物联网的市场规模约为 2,900亿美元。  


推动物联网概念在近两年爆发的是两项技术的成熟应用。


(1)云计算和存储: 对应于人的大脑。只有存储和计算都往云端迁移后,物联网终端才能解放出 来专注传感和控制的功能。


(2)移动互联网:对应于人的神经网络。移动互 联网使得无处不在的联网成为可能,而作为感觉器官的传感器只有实现随时 随地的联网才能发挥其作用。 


多家公司和机构对物联网前景十分看好,预计 2020年物联网领域达到万亿级 市场。据前瞻研究院的数据,从投资情况来看,在过去 6年里,企业投资人在 物联网领域已经投入 35亿美元,交易数量 288宗,预计未来 5年仍将高速增 长。


Juniper Research发布的数据显示,物联网(IoT)连接设备的数量将在 2020年 达到 385亿,较 2015年的 134亿大增 285%。  



  • 随时随地“人物”互联,轻松畅享智能生活


来自皮尤研究中心最新的数据显示,到 2025年,物联网技术将无处不在,我们很难再找到没有连接互联网的设备,物联网正在以多样化的形式侵入我们 的生活。其中,智能家居和智能安防是物联网未来的应用中,最贴近我们生 活的两个领域。


智能家居依靠物联网发展将突破成长临界点,其消费潜力巨大。智能烹饪、 智能调节灯光、智能空调温控、智能家庭影院和音响、智能家庭护理等等, 随着物联网的发展以上都将成为现实。家庭中看似繁琐的种种,都能够通过 这些物联网家居设备变得轻松、惬意。我们也相信,未来的家庭生活会因物 联网变得更加美好。 


智能安防随着物联网技术发展迈入一个全新的领域。物联网技术在安防领域 主要体现为对视频感知系统的应用,物联网通过前端的感知系统的采集,经 过传输网络的数据汇总,进而实现海量感知数据的应用。同时也促进安防系 统逐步从单纯的安防监控向行业安全和可视化管理方面进行转变,系统架构 也从简单孤立的系统向与业务密切相关的综合性管理平台进行演变。  



虽然目前物联网更多集中在消费领域,但工业物联网发展将成为未来趋势。 未来,很多工业企业可以把自己生产制造的产品,包括生产制造的设备,通 过传感器和互联网连在一起。物联网对于工业领域的渗透将不断深入,工业 物联网有着更广的网络覆盖面和更多的网络节点,物联网可以应用到石油天 然气、航空、交通运输、风电等行业,在每一个行业又有很多个应用场景, 每一个应用场景都会带来巨大的经济效益。 


未来低功率广域将成为物联网连接场景的主流。根据应用场景需要的传输速率 的不同,可将物联网业务进行高、中、低速的区分。未来,低速率业务将有最 为丰富的应用场景,包括各种智能表、智慧农业、工业监控设备等,目前还没 有商用的蜂窝技术,而此类低速率应用却占据了物联网应用的最大比重。


虚拟现实和增强现实:眼见不一定为实 


  • 虚拟世界与真实世界的融合


虚拟现实技术(VR)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它 利用计算机生成一种模拟环境,是一种多源信息融合的、交互式的三维动态 视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。 


增强现实技术(AR)是一种实时地计算摄影机影像的位臵及角度并加上相应 图像、视频、3D 模型的技术。它将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集 成,把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息通过电脑等科学技术,模拟仿真后再叠加,将虚拟的信息应用到真实世界,被人类 感官所感知,从而达到超越现实的感官体验。真实的环境和虚拟的物体实时 地叠加到了同一个画面或空间同时存在。  



  • 行业整合有利于提高整体效率,未来爆发可期


2017 年第二季度 VR/AR 领域投资总额已经超过 8 亿美元超越去年同期两倍以 上,过去一年 VR/AR 相关领域共获得 20 亿美元的投资。受益于 Facebook 的 Camera Effects 平台和苹果 ARKit 的出现,未来可能会有更多资金流入到 AR 领 域中。Digi-Capital 预测移动 AR 在 5 年时间内将出现超过 10 亿名用户, 营收超 过 600 亿美元,而这场革命将由苹果、Facebook、谷歌和其他致力于改变我们 感知世界方式的企业所带头掀起。


行业整合加剧有利于行业整体效率的提升,为未来的爆发打下基础。目前 VR/AR 行业格局已经逐渐明朗,VR/AR 领域的投资向头部公司聚集表明资本市 场对 VR/AR 逐渐趋于理性,未来新的发展机会将出现在应用层。


AR 具有比 VR 更加广阔的应用前景。随着 Facebook、苹果等巨头发力,将促 使 更多技术与工具的开源,大大降低 AR 开发的成本,为 AR 行业带来一波技术红利,近期苹果将 iCloud 的商标覆盖范围扩展到智能眼镜和头显外设领域,我们认为未来苹果 有望推出 AR 智能眼镜,智能眼镜是 AR 最佳的硬件载体,这将进一步利好 AR 内容生 态的发展。  

 


  • 混合现实——VR 和 AR 融合


未来,VR 与 AR 的融合——混合现实将成为主流,将出现多个虚拟和数字界 面跟真实环境、多个计算机设备和用户“融合”。 Magic Leap公司提出了混合 现实概念解释:“在增强现实体验中的一个用户如何看见处于虚拟现实体验 中的另一个用户的存在。” 


混合现实应用于医疗临床领域,可大幅降低手术操作难度提升成功率。试想以下场景:一位外科医生和包括一位到访虚拟外科医生在内的团队,为一台 即将进行的外科手术进行准备。病人的前映射解剖图将以 3D 形式呈献给团 队,用于在计划中进行分析。在手术过程中,外科医生能够参考 3D前映射解 剖图中的心脏位臵,来提升手术的精确度。与此同时,一位医学院学生将能 够从教室观察虚拟手术。病人的信息能够准确提供,以确定病理,避免任何关键性的错误。在一场手术后的会议中,外科医生能够描述如何使用了病人 的虚拟解剖图。最后,当所有人离开医院时,病人把自己的环境转换至更舒 适的设臵,例如海滩。 


混合现实的全沉浸式体验,所见所感不一定为实。混合现实未来将允许我们 在不同的城市或国家在同一空间进行交流,无论距离有多远。它会先通过扫 描你周围的物理环境,然后创建一个周围的 3D模型,并且开始将数字内容加 入到这个空间里,并且还可以让我们通过手势控制的方式进行交互操作。  


4D 打印技术:你可能是新的“造物”主


利用智能材料的 3D 打印技术 4D打印使用一种能够自动变形的材料。4D打印过程只需特定条件(如温度、 湿度等),不需要连接任何复杂的机电设备,就能按照产品设计自动折叠成 相应的形状,它可以自动适应外部变化,进行自我修复。 

4D 打印颠覆了传统的造物方式,具有全新的造物逻辑。


传统而言,造物过程 一般是,先模拟后制造,或者一边建物一边调整模拟效果。而 4D打印通过硬 件与软件的紧密结合,把产品设计通过打印机嵌入可以变形的智能材料中, 在特定时间或激活条件下,无需人为干预,也不用通电,便可按照事先的设 计进行自我组装。



行业尚属起步阶段,未来应用潜力巨大 4D 打印技术诞生仅仅三年,但其自提出以来便受到广泛关注,展示了它在工 业、建筑、航天、医疗、艺术、娱乐、服装、军事等诸多领域巨大的应用潜 力,并在世界很多国家都取得了十分重要的进展。


作为开山鼻祖,美国这几 年始终致力于 4D打印的研究和应用。其很多高校、科研院所和公司企业,都 在对 4D 打印进行广泛和深入的开发,有了很多令人瞩目的重要成果。 


多家公司企业正在对4D打印进行广泛而深入的开发,未来行业增长情况乐观。 根据 MarketsandMarkets发布的最新市场研究报告,到2019年,4D打印市场的容 量将达到6,300万美元,而2025年这一数字将达到5.556亿美元。据该公司预测, 军事与国防部门将成为4D打印市场整体增长的最前沿,2019年与军工有关的应 用将占到的市场份额将达到55%,剩下的份额则会属于航空航天领域。  



4D 打印材料、设计软件和打印机是决定未来技术突破的重点。打印材料,要 开发适合 4D 打印的新型材料特别是智能复合材料;设计软件,要为 4D 打印 研发具有良好适应性的计算机编程设计软件。打印机,制造专为 4D打印所用 的打印机,能更好“领会”和实现 4D 打印意图,能够更好适应打印环境和要 求。  



  • 重构未来社会的黑科技


4D打印带来高端私人订制,在家里打印属于自己的“创新工厂”。4D打印出现 后,其所改变的将不再只是私人订制的问题,而是让每个消费者都可以实现自 定义工厂、自主化生产。也就是说,未来我们要选用冰箱,将不再是直接购买一台庞大的冰箱回家,而只需要购买核心的关键部件,甚至连关键部件都可以 自己定义到4D打印机上进行打印,通过不同种材料的打印之后,让其在我们需 要的时候,进行自动连接并组装成为我们所设想和需要的那台冰箱。 


4D打印将实现工业制造集约化。在不久的将来,4D打印技术将彻底改变当前 制造与商业的业态形式;同时还将简化工业制造中的多余繁琐环节,将浪费 降到最低,实现能源利用最大化。比如,运用 4D打印技术的飞机,在面临特 定环境变化时可以实现自我分解,以最为理想的状态给乘客提供保护;在航 天方面也是如此,我们不再需要带着组装好的庞大设备进入太空,只要带上 材料和 4D打印机,或是打印好的材料进入太空即可。 


4D 打印纳米级的细胞,为人体内派驻癌症疫苗。通过打印这些纳米级与人体 细胞类似的药物细胞,将相对应的癌细胞病毒设臵为介质触发源,然后将其 注射到人体内环境。那么,当这些 4D打印的“人体卫士”细胞在体内巡逻时, 一旦遇到癌细胞就能触发形变,实现点对点的药物释放,从而将癌细胞病毒 消灭,并随人体代谢排出体外。 

 


机器人技术:未来生活中不可或缺的“成员” 


可编程和多功能的操作机 机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它既可以接受 人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的 原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。 


机器人驱动装臵共分为三部分:驱动装臵、检测装臵和控制系统。


驱动装臵是驱使执行机构运动的机构,按照控制系统发出的指令信号,借助 于动力元件使机器人进行动作。它输入的是电信号,输出的是线、角位移量。 检测装臵是实时检测机器人的运动及工作情况,根据需要反馈给控制系统, 与设定信息进行比较后,对执行机构进行调整,以保证机器人的动作符合预 定的要求。 


控制系统一种是集中式控制,即机器人的全部控制由一台微型计算机完成; 另一种是分散(级)式控制,即采用多台微机来分担机器人的控制。  



  • 工业领域仍是主流,服务行业应用将有爆发行情


预计 2017年全球工业机器人销售量 25万台,工业机器人市场容量 2,700亿元。 2011年是全球工业机器人市场自 1961年以来的行业顶峰,全年销售达 16.6万 台。2012 年全球工业机器人销量为 15.9 万台,略有回落,主要原因是电气电 子工业领域的销量有所下滑,但汽车工业机器人销量延续增长态势。随着全 球制造业产能自动化水平提升,特别是中国制造业升级,我们估计 2017年全 球工业机器人销量达到 25万台,年复合增长率 9.5%。 


目前应用领域以汽车制造业为主,正在向其他领域快速蔓延。从全球范围来 看,汽车工业是机器人应用最广泛的领域,加上汽车零部件,约占机器人装 机总量的 40%。其他领域的工业机器人应用量不断增长,2011-2012 年,应用 于交流通讯的机器人增幅居前,为 14%。 


现阶段,工业机器人仍是机器人市场的主要发展点,但预计服务业机器人未 来将有爆发式增长。目前工业机器人技术发展仍然很不成熟。在现有的生产 模式下,机床仍然是最核心、最基础的设备,是工作母机;机器人用于人工 替代,只是生产线上面的辅助设备。目前服务业机器人还处于产业化前期, 结合 IFR的估计我们预测,未来 5年注重技术融合以及贴近需求的服务机器人 会逐渐形成一个比较大的市场,10 年之后机器人技术还可能实现重大突破, 如仿人型机器人等。  


  • 人类生活工作的头号助手


蚯蚓机器人在灾难救援、管道检测、水质监测、卫生防疫等领域将发挥重要作用。这种机器人外观如同蚯蚓一般,“皮肤”上分布着各种感应原件,可 以变形进入各种狭小的空间。机器人装有带灯光的摄像头,在位臵不明的地 区,他能够通过摄像头获取的画面迅速建立位臵地图,并实现画面数据传输 与自主导航。此外,机器人的“身体”内将装备超声波、温湿度、有害气体 感应器等设备,还能感知生命体征。这类机器人的进一步研发和利用,将给 我们的生活带来极大便利。 

 

智能协作机器人将在人们周围安全高效的协助工作。未来工作中,人类将只 需要承担富有创造力和需要情感表达的工作,智能协作机器人将接过那些单 调重复、缺乏思考性质的工作,协助人类完成任务。“安全”则表现在机器 人会根据自身所处的环境的变化而变化,它可以在有人类经过它旁边的时候 减慢自己的运行速度,从而避免对人类可能造成的伤害。


机器人技术将在未来 5~10年改变许多行业现有的业务运营模式。到 2018年, 全球主流电子商务和全渠道商务公司中的 45%将在其订单履行、仓储及配送业 务中部署机器人系统。到 2020 年,40%的商业机器人将连接到同一个共享智 能网,使机器人整体操作效率提高 200%,60%的机器人将依靠云软件来定义 新的技能,认知能力和应用程序,将形成机器人应用云市场。 


所以,机器人技术的不断深入和创新将对我们未来的生活产生极大影响。机器人给我们带来新的服务、新的行业,并且机器人作为颠覆性的技术,将成 为我们身边不可或缺的好伙伴,使我们的生活更加安全便利 。也许,电影中 人类与机器人和谐生活的画面并不是空想。


 

区块链:全新数字经济革命 


  • 不可篡改伪造的分布式账本


区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术 的新型应用模式。广义来讲,区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存 储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保 证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和 操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。 


区块链的设计是一种保护措施。对于记录事件、标题、医疗记录和其他需要 收录数据的活动、身份识别管理,交易流程管理和出处证明管理,区块链能 够保证数据的安全性,保护数据不被篡改或者伪造。区块链对于金融脱媒有 巨大的潜能,对于引领全球贸易有着巨大的影响。  



  • 未来 5~10 年将迎爆发,带来多个行业变革


《华尔街日报》将区块链誉为“500年以来金融领域最重要的创新”。 区块链 是时下最具颠覆性的金融科技,从政府到业界,都在做相关的探索。自 2012 年以来,区块链创业领域共发生 217 起融资/并购事件, 融资额共 142,890.77 万美元。与此同时,阿里、腾讯、百度等互联网知名公司也相继宣布进入区 块链领域。此外,中国平安银行、民生银行、招商银行等银行也相继加入 R3 组织,共同探索基于区块链分布式账簿技术的业务模式。 


区块链应用涉及行业广泛,且影响程度深远。目前,区块链技术已经广泛应 用于数字货币领域,同时正在加速与各行各业进行创新融合,包括支付结算、 物流追溯、医疗病历、身份验证等领域。另外在公共服务层面,区块链技术 正在探索在公共管理、社会保障、知识产权管理和保护等领域的应用。未来, 区块链技术将引发金融、物联网、公共治理与监管等多个领域的重大变革, 实现从目前信息互联网向价值互联网的转变。  

 


  • 数字经济时代新引擎


区块链与智能城市。未来的城市都将拥有一个数字账本,每个房子或公寓都 存在其中,包含了与房屋有关的所有相关信息。城市可以访问这个“数字副 本”来协调服务,更有效地且准确地执行与财产相关的管理任务。财产所有 者可以通过一个可验证且信赖的方式来执行交易,如租房,雇用承包商修剪 草坪,或将太阳能电池产生的电力卖给电网。 


区块链与商务旅行。商务旅客在机场乘坐一辆自动电动出租车,并告诉她将 带她到市中心参与会议。当旅行者下车并通过社交媒体帐户连接到城市的公 共 WiFi 时,她立即在附近的咖啡店收到折扣优惠的推送通知。她买完咖啡后 走进参加会议的大厦,电梯可以识别她的电话,并自动带她到正确的楼层, 准时到达开会点。


区块链与分布式商业。购物者可授权供应商访问存储在分布式账本上的购买 历史记录、偏好和其他数据。供应商的自动识别系统根据购物者个人数据, 可以提出更准确的商品推送建议,并与电子商务机器人进行互动,自动帮助 购物者完成购买。


 

新能源:未来能源的支柱 


  • 以新技术开发利用的可再生能源


新能源是以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发 和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染 的化石能源,重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和 核能。  

新能源一般具有以下特点:


(1)资源丰富,普遍具备可再生特性,可供人类 永续利用;


(2)能量密度低,开发利用需要较大空间;


(3)不含碳或含碳 量很少,对环境影响小;


(4)分布广,有利于小规模分散利用;


(5)间断 式供应,波动性大,对持续供能不利;


(6)除水电外,可再生能源的开发利用成本较化石能源高。  


  • 改善能源结构,发展势在必行


大量消费化石能源使我国面临严峻的资源环境问题,寻求新的可替代、无污 染、可再生能源是我国现阶段亟待解决的战略问题。长期以来,我国以化石 能源为主的能源构成形式加剧了对化石能源的依赖,据统计,过去几年我国 能源消耗总量不断上升。其中,煤、石油、天然气这些化石能源所占比例分 别为 均超过 90% ,是能源消费的主要部分。 


全球光伏市场增长迅猛。从装机容量来看,全球总装机呈现快速增长。2016 全球光伏新增 7,500万千瓦,累计超过 3亿千瓦,光伏发电新增装机量首次成 为全球最大的新增电源。根据 IEA最新的报告结果,未来几年光伏发电全球新 增预计在 8,000万千瓦以上,从增速来看相对放缓,但增量还保持较高值,尤 其是新兴市场的规模将增加。  

 


  • 核聚变、太阳能——21 世纪的能源支柱


核聚变能具备为人类源源不断提供高效能源的潜力。太阳是地球万物生长的 动力源泉,其能量仿佛取之不竭,但其实太阳的能量就是来自核聚变。未来, 如果能够实现可控核聚变,令一升海水中提取出来的氘作为燃料发生完全核聚变,那么将释放相当于 300升气候燃烧时所释放的能量。未来能源可能真的 会出现“取之不尽、用之不竭”。 


未来 20年,全球 50%至 100%的能源将来自于太阳能。目前我们对太阳能的开 发利用仅仅还是冰山一角,不管从环保角度或是经济角度出发,太阳能的能 量利用空间和清洁性都是无可替代的,未来太阳能的应用将遍布到生活的每 个角落。未来的汽车、游艇等出行工具将由太阳能供电;太阳能发电成本将 有可能降低到与常规电价相竞争的水平。一个广泛的大规模的利用太阳能和 可再生能源的新时代一一太阳能时代正在来临。 


Alphabet 近期开展新能源项目,将是价值 400 亿美元的未来。Alphabet 旗下实 验室 Lab X 正在进行一项名为“Malta”的开发项目。这个项目研究的是可再生 能源储存问题,Lab X 选用的材料是盐和防冻剂。Malta 这个结构,今年存储的 电能约为 790 兆瓦,7 年后将达到 45 吉瓦。凭借这个项目,Lab X 正在挺进一 个 2024 年将获得约 400 亿美元投资的市场。  



脑机接口:人类未来的“超能力”


神经系统和科技设备的结合 “脑”一词意指有机生命形式的脑或神经系统,“机”意指任何处理或计算的设备,其形式可以从简单电路到硅芯片。在人或动物脑与外部设备间建立 的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下,计算机或者接受脑传来的命令, 或者发送信号到脑,但不能同时发送和接收信号。而双向脑机接口允许脑和 外部设备间的双向信息交换。 


脑机接口系统一般分为信号采集、信号分析和控制器三大功能模块。 


信号采集:受试者头部戴一个电极帽,采集 EEG 信号,并传送给放大器,信 号一般需要放大 10,000倍左右,经过预处理,包括信号的滤波和 A/D转换,最 后转化为数字信号存储于计算机中。 


信号分析:利用独立向量分析、傅立叶变换等方法,从经过预处理的 EEG 信 号中提取与受试者意图相关的特定特征量。特征量提取后交给分类器进行分 类,分类器的输出即作为控制器的输入。 


控制器:将已分类的信号转换为实际的动作,控制外部电子设备,如显示器 上光标的移动、机械手的运动、轮椅的前进与后退、字母的输入等。  



  • 关注度持续升高,专利申请逐渐增多


研发机构主要为高校团队,我国研发人员对脑机接口技术的关注度正在不断加强。从中可以看出我国的研发人员正逐渐加强对脑机接口的关注度,创新 能力和科研成果的保护意识都在不断增强。由于国内外都处于研发阶段,需 要政府的政策扶持和引导,也需要各国研发人员不断的交流合作,才能取得 脑机接口的大发展。 


应用前景广阔,其专利申请数量近年来不断增多。通过专利分析可以得出国 内对于脑机接口已经开始逐渐重视,脑机接口的各个领域都有高校对其进行 深入研究,虽然在数量上已经形成一定规模,但在研究内容和水平上与国外 研究机构还存在一定的差距,在政策的刺激以及市场需求的推动下,脑机接 口的专利申请量会迎来一个快速增长期,其质量也会随之不断提高。  

 

  • 未来人类将掌握“心灵控制” 


未来,脑机接口的发展有望实现部分丧失的感知能力再次获得。比如让盲人 重新恢复视觉;还可以将非人类感知能力转变为人类感知能力,这其实是非 常逆天的,比如对于超声波的感知能力(就像从蝙蝠身上获取这个能力一 样),甚至是心灵控制,用自己的大脑操纵其他生物完成复杂任务,就像让人类拥有了超能力。


植入式脑机接口将可以让残疾人控制机械手的三维运动实现精确运动。植入 式脑机接口在大脑皮质区植入微小芯片,以收集大脑的生物电流(电信号), 并破译这种信息,转换成计算机指令,指挥机械手或腿,帮助残疾人行动和 完成动作,如拿勺子吃饭。 


脑机接口将全面增强人类现有能力。去年 DARPA启动的一项颅内芯片研究项 目 Targeted Neuroplasticity Training,该项目的论文中提到,DARPA将利用“颅内 芯片”来帮助人提升学习能力、逻辑运算和记忆力。其实未来的增强远不及 此,脑机接口让人类能够在身上安装各种延伸的机械装臵,让人成为运动能 力超强的生物,通过增强感知能力,人类不再是夜盲的生物,甚至让人通过 不断地更换身体机械零件从而得到永生。 

 


基因测序:人类生命能力的巨大提升  


分析测定基因全序列,预防治疗疾病 基因测序是一种新型基因检测技术,能够从血液或唾液中分析测定基因全序 列,预测罹患多种疾病的可能性,个体的行为特征及行为合理。基因测序技 术能锁定个人病变基因,提前预防和治疗。 


基因测序技术的快速发展促使诊断技术更加贴合临床需求,是该技术逐渐被 接受的最主要的推动力。诊断技术的升级使得诊断精确度更高,检验周期缩 短,检验更加趋向于疾病本质, 这些都促使诊断技术更加贴合临床应用需求。



潜在发展空间巨大,医疗行业的爆发重点 HGP 计划引领基因测序技术快速增长。目前,美国、中国、德国、英国、法 国等 HGP(人类基因 组计划)参与国家拥有的测序仪位居全球前列,这些国 家拥有的测序仪数量约占据全球 测序仪总数量的 85%。从绝对市场容量上看, 北美和欧洲是全球基因测序最主要的市场, 以中国、日本为主要发展驱动力 的亚洲增长潜力巨大,复合年增长率高达 40%。 

NGS 是分子诊断增速最快的细分领域。基因测序技术作为精准医疗的基础性 工具,对精准医疗的深入开展具有支撑作用。 据中国产业信息网数据,NGS 预 计未来几年增速约为 18%左右,是分子诊断领域增速 最快的细分子领域之一, 成长空间巨大。 


全球基因测序市场空间广阔,市场规模将超 300亿美元。数据显示,全球基因 测序市场规模呈逐年增长的趋势,2007年全球基因测序市场规模为7.9亿美元, 到 2014年市场规模为 54.5亿美元,预计 2018年全球基因测序市场规模将超过 110亿美元,年复合增长率为 21.1%。  

 



  • 未来医疗行业必备检查手段


人类基因组数据库将整合到临床上,锁定致癌基因,有效预防和治疗癌症。 随着基因组产生的数据越来越庞大,研究人员、医生、甚至消费者都将能更 好地了解癌症发生及治疗手段。基因编辑工具、可穿戴设备以及药物基因组 学产生的数据流、消费者驱动的基因组学均以提高人口健康为目标。通过数 据分析,医学界将能够利用大量的 DNA 数据来实现精准治疗,最终改善数百 万人的生活。


基因测序技术的发展可有效控制其成本,未来直接面向消费的基因检测将越 来越多。虽然医生越来越多地参与到基因检测中,消费者的主观意识也越来 越发挥作用,但市场中也出现越来越多的 DTC 公司。未来,越来越多的公司将提供直接面向消费者的基因检测服务,让消费者能够探讨基因组成,预防遗传疾病。例如,23andMe 公司提供了包括 65 份在线报告的检测服务,囊括了祖源检测、人格特质检测(口感、气味、秃顶)以及携带者筛查(囊性纤 维化、镰状细胞性贫血、遗传性耳聋)。对于携带者筛查,该公司推荐遗传 顾问以帮助消费者更好地了解基因检测及其结果。 


先进的基因编辑技术CRISPR-Cas9可治疗遗传疾病。精确而便宜的CRISPR-Cas9 技术,是一种革命性的基因编辑技术,目前已经传遍全球生物技术实验室和生 物技术创业界。从创造更好的农业食物到纠正人类基因组中的特定突变,它有 着巨大的潜力。CRISPR技术使科学家能够在实验室中精准和有效率地进行基因 组编辑。利用这种技术,科学家已经在实验室中创造出了具有针对性的猴子, 并阻止了 HIV 感染人体细胞。中国科学家宣布,他们已经将该技术应用到无法 存活的人体胚胎中,正努力挖掘CRISPR治疗遗传病的潜力。  

 


量子技术:理论物理不仅仅是“理论” 


结合量子理论的应用技术 微型电脑的芯片上有一个东西,这个东西小到要用显微镜才能看见,却拥有 电脑的计算能力,而且可以通过光和声音移动,这就是量子技术。量子技术 领域目前存在量子通信和量子计算两个极具发展前景的子领域。 

量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子 通信主要基于量子纠缠态的理论,使用量子隐形传态(传输)的方式实现信 息传递。根据实验验证,具有纠缠态的两个粒子无论相距多远,只要一个发 生变化,另外一个也会瞬间发生变化,利用这个特性便可实现光量子通信。 


量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模 式。量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠 加状态,从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜 力。普通计算机中的 2位寄存器在某一时间仅能存储 4个二进制数,而量子计 算机中的 2位量子位寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态。随着量子比特 数目的增加,对于 n个量子比特而言,量子信息可以处于 2种可能状态的叠加, 配合量子力学演化的并行性,可以展现比传统计算机更快的处理速度。  


  • 市场初步成熟,应用前景广阔


目前量子通信领域理论和实现方法已取得突破性进展,我国在理论和实践上 均走在世界前列。我国政府和相关管理部门对发展自主量子科学技术十分重 视,为量子通信技术基础和工程化研究提供了有力的政策和财力支持。以上 为我们加快实用化量子通信技术研究,占领信息技术前沿领域制高点,实现 通信装备的跨越发展提供了千载难逢的历史机遇。 


短期来看,国内量子通信市场规模在 100-130亿元左右;长期来看,市场规模 将超过千亿,前景十分广阔。目前,量子通信运用较为成熟的领域为金融、 国防、政务。在金融领域,工行于 2015年 2月成功应用量子通信技术实现了 北京分行电子档案信息在同城间的加密传输,成为量子通信在国内银行业首 次成功应用的标志。预计到 2020年,国内量子通信市场规模达到 210亿元。


 


  • 通信方式绝对安全,计算能力指数型提升


量子通信具有传统通信方式所不具备的绝对安全特性,不但在国家安全、金 融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景,而且逐渐走进人们的日常生 活。未来,有望建立广域严格安全通信专网,在广域通信密钥生成与分发系 统的支撑下,在广域网范围内,任意两用户之间可以实现量子密钥逐比特加 密通信,从而构成具有严格安全性能的广域通信网络。


量子计算将使当前计算能力实现指数级的提升,量子位数越多,功能越强大。 “RSA”是目前最有影响力的公钥加密算法,它能够抵抗到目前为止已知的绝 大多数密码攻击。


对于密级较高的1024位二进制 RSA密码,用当前最强大的计算机进行破解,需要 300 万年的时间,如果未来能研发出 1024量子比特的量子计算机,则只需几天的时间就可以破解。  


(完)



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