七大领域科技创新将引领全球变革

来源:中国一带一路网 | 2020-01-03 10:44:21 | 作者:本站编辑

2019年,新一轮科技革命发展多点突破:5G元年在“科技冷战”中开启,量子信息革命加速到来,人工智能加速社会向智能化转型,区块链技术催化数字货币横空出世,太空科技军备竞赛系统布局,能源新革命进入变革前夜,生物科技野蛮生长,融合迭代……

对于正处于百年未有之大变局的当今世界,科技创新成为影响和改变未来世界发展格局的关键力量。世界主要国家纷纷加大对新兴技术的投资研发和战略布局,大国间科技竞争博弈更趋激烈。

01

5G重构全球数字基础设施

开启万物互联时代

5G为物联网更快、更广、更深的连接插上了翅膀,各大通信企业加快5G核心技术研发和测试。

华为2019年发布全球首款5G基站核心芯片“天罡”和Balong5000基带芯片5G手机。高通也发布了新一代7nm制程5G基带芯片骁龙X55。华为与中国电信完成全球首个基于3GPP标准的真实电网环境下5G网络电力切片测试。

高容量、低延时和高速连接的5G的广泛应用,将推动全球新数字基础设施建设,开启万物互联的时代。软银与谷歌合作研发无人飞行器5G空中基站,有望建成覆盖全球的通信基础设施。韩国KTSAT公司宣布成功完成全球首次5G卫星传输。

▲ 2019年1月,华为公司正式发布业界首款5G基站核心芯片——天罡。(图片来源:凤凰科技)

5G新应用场景不断涌现,如:

  • 美国太阳能5G无人机“鹰30”完成首飞;

  • 韩国LG公司完成5G自动驾驶汽车测试;

  • 全球首例通过5G远程脑外科帕金森病“脑起搏器”植入手术在中国顺利完成;

  • 诺基亚借助5G自动化机器人建造未来工厂;

  • 俄罗斯建成其首座5G移动网络城市等。

全球移动设备供应商协会数据显示,到10月底全球已有超过20个国家开通5G商用服务,其中,英国、西班牙等国首次开通的5G服务部分使用了中国企业的设备,摩洛哥在中国企业成套设备帮助下成为世界首个全境覆盖5G的国家。

世界各国正加大5G战略布局。美国政府力图主导全球5G网络生态体系,依托联邦政府科学和技术政策办公室(OSTP)与无线频谱研发(WSRD)跨部门工作组在5月发布相关报告完善其《国家频谱战略》。美国联邦通信委员会批准两大移动运营商T-Mobile和Sprint合并以加速5G部署。“后5G”通信技术也在加紧布局。日本与欧洲合作研发“后5G”通信技术,力争通过“后5G”技术重获通信技术领先地位。

02

量子计算机获重大突破

量子信息时代加速到来

谷歌公司10月在《自然》杂志发表其量子计算机最新成果,宣布开发出新型54比特量子处理器Sycamore,宣称率先实现了“量子霸权”。IBM、微软和英特尔也在加紧赶超,量子计算机走向实际应用的进程缩短。

▲ IBM在2019年美国拉斯维加斯消费电子展上发布的据称可“商用”的量子电脑的模型。(图片来源:上观新闻)

量子计算关键元器件和材料竞赛同步上演:

  • 日本理化学研究所开发出混合量子比特技术。

  • 澳大利亚新南威尔士大学成功在多层硅晶体中建立量子芯片架构。

  • 英国利物浦大学、加拿大麦克马斯特大学等机构发现量子自旋液态材料。

  • 加拿大渥太华大学成功利用光量子创建出量子模拟器。

  • 英特尔推出的低温晶圆探测设备可大幅缩短量子比特数据采集时间。

量子通信技术飞速发展:

  • 美国空军研究实验室成功演示白昼自由空间量子通信。

  • 新加坡国立大学量子密钥分发技术研发取得进展。

  • 加拿大多伦多大学研制出全光子量子中继器的关键元件。

  • 欧盟委员会将与欧洲航天局共建泛欧量子通信基础设施。

  • 美国《国家量子倡议法案》加快实施,美国国家科学基金会7月推进“量子跃迁研究所”计划,加大量子技术研发攻关。

随着更多稳定量子比特数的实现及可纠错高保真度等技术的不断突破,量子信息革命加速到来。

03

人工智能广泛应用

提速智能化时代

人工智能技术在2019年保持高速发展。IBM人工智能辩论机器人实现了自我辩论。谷歌AlphaStar新AI参加《星际争霸2》对战以10:1击败职业选手,AI在战略性游戏中已开始超越人类。美国国防部高级研究项目局(DARPA)推出“知识导向的人工智能推理模式”和“基于理解的人工智能语言习得”等下一代AI技术研发。

▲ 2018年,IBM研究院首次展示了人类与智能机器之间的公开现场辩论赛。(图片来源:彭博社)

人工智能军事化应用全面拓展:

  • 美陆军在兵棋推演中已应用人工智能。

  • 美国休斯研究实验室使用人工智能辅助海军指挥决策。

  • 美空军计划将人工智能技术用于太空态势感知,并计划开发人工智能作战无人机。

  • 美国特种作战司令部拟制定新人工智能战略以探索未来战场。

各国加紧制定国家人工智能战略框架:

  • 美国总统特朗普2月签署“维护美国人工智能领导力”的行政令启动“美国人工智能倡议”。

  • 俄罗斯政府将人工智能发展战略文件纳入“俄罗斯联邦数字经济”国家发展计划。

人工智能全球治理提上日程:

  • 加拿大发布国家人工智能标准为AI治理提供国际基准。

  • G20部长级会议通过了旨在应对全球人工智能运用原则的部长声明。

  • 欧盟委员会发布人工智能道德准则拟构建AI全球监管框架。

  • 美国国防部计划制定战争人工智能道德原则,以形成全球军用人工智能规范指导方针。

全球围绕人工智能的战略竞争正成为智能社会的国际战略新焦点。

04

区块链催生全球进入新数字金融时代

▲ 6月18日,美国社交媒体巨头脸书旗下全球数字加密货币Libra官方网站正式上线。(图片来源:新浪财经)

2019年,区块链技术在贸易、金融领域的广泛应用进一步深化:

  • 瑞银、纳斯达克、巴克莱等金融巨头拟联合发行代币进行跨境交易结算。

  • VISA首次测试区块链结算支付系统。

  • IBM联手华尔街将区块链技术带到信用违约掉期(CDS)市场。

  • 全球IT解决方案和服务提供商三星SDS开发区块链服务平台Nexledger,实现B2B数字金融平台商业化。

Libra点燃全球数字货币战火,未来全球将围绕数字货币技术、标准、规则、市场等展开全方位竞争。

6月18日,美国社交媒体巨头脸书旗下全球数字加密货币Libra官方网站正式上线。Libra宣称将建立一套无国界货币的金融基础设施,引发全球高度关注。由于全球对加密货币监管路径尚不清晰,加之自身存在信任漏洞,Libra项目遭到质疑和抵制。

Libra打开了各国数字货币万花筒:

  • 全球最大加密货币交易所Binance公司计划推出Venus数字货币与Libra竞争。

  • 沃尔玛公司也申请相关专利拟推出与政府常规货币挂钩的数字货币。

  • IMF拟发行全球性数字货币IMFCoin以取代现有储备货币。

  • 12月13日,欧洲央行行长拉加德表示,欧央行应在央行数字货币领域处于领先地位,欧央行已设立央行数字货币专门委员会,将加快研究数字货币,预计在2020年中期得出结论。

05

太空竞争加剧

大国布局太空竞逐时代

多信使天文学时代到来。通过电磁波、粒子和引力波观测同一天体的方式被称作多信使天文学。这种方式为黑洞引力波、暗物质的探测带来重大科学契机。

▲ 2019年4月,全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容。(图片来源:新华网)

人类首张黑洞图像2019年4月面世。今年还是人类首次登月50周年,中国嫦娥四号在1月实现了人类探测器首次月球背面软着陆。美国SpaceX公司“星链”计划加速部署,2019年底开始向美国北部和加拿大提供“星链”网络服务。欧洲航天局发射“太空数据高速公路网络”系统第二颗卫星。

太空军备竞赛展开。美英等七国4月发表关于联合太空作战的《联盟太空作战倡议》。美国国防部7月发布下一代太空架构,力图实现威慑、空间态势感知、地面支援、作战指挥和全球监视等任务。美空军成立特别项目处,加强太空控制与太空感知装备研发。

8月29日,美国太空司令部成立并相继制订了太空战役计划,美参议院军事委员会也批准提供7240万美元资助建立太空部队。英国7月宣布新的太空计划。法国9月也宣布成立太空司令部。北约在12月北约峰会上提出将太空列为作战域,太空军事化正在加剧。


06

能源新技术酝酿大革新

人类迈向低碳时代

2019年能源领域迎来氢能冲击波。国际能源署(IEA)聚焦氢和燃料电池技术在全球清洁能源转型中的作用。美、加、日、欧等宣布启动新的氢能倡议。

▲ 2019年6月,东日本铁路公司宣布,将利用氢能驱动的燃料电池及可充电电池所开发出的混合动力列车。(图片来源:联合早报)

在氢能应用领域日本走在前列,将开发最高时速100公里的氢能驱动混合列车。日本还发布了2040年燃料电池技术目标计划。韩国发布氢能经济发展路线图欲引领全球氢燃料电池汽车和燃料电池市场发展。澳大利亚制定《2020~2030年国家氢能战略》。欧洲发布氢能路线图为2050年大规模部署氢和燃料电池奠定基础。新西兰发布国家氢能发展绿皮书,计划实现2050年零碳经济目标。

可控核聚变(人造太阳)蓄势待发。美国计划采用等离子体喷枪实现可控核聚变。美能源部宣布拨款3000万美元在托卡马克上进行磁约束聚变科学实验研究。托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器。美国国家航空航天局(NASA)开始为Mars2020火星车核动力装置提供核燃料,其便携式核反应堆将于2022年之前安置在火星。俄罗斯研制出用于下一代创新核系统的钍基核燃料。

储能技术酝酿新突破。储能技术经过多年的技术迭代,正处在突变前夜。

韩国拟进军海水电池储能市场。日本全树脂电池加入新一代电池研发竞争。日本京瓷株式会社将大规模生产低成本的新型锂电池。特斯拉称发现了比固态电池能量密度更高且更稳定的新型锂电池技术,或将改变下一阶段动力电池技术的发展路线。


07


生物科技多点突破

生命科学进入全新时代

基因编辑工具CRISPR技术进入点对点时代。

瑞士科学家开发出Cas12a酶可同时编辑多个基因的CRISPR新方法。美国科学家利用CRISPR单碱基编辑技术对细胞进行了13200次基因改造,创下基因编辑领域纪录。首例治疗癌症的CRISPR基因编辑临床治疗取得阶段性进展。

为防止基因编辑滥用带来的巨大风险,世卫组织宣布启动全球人类基因组编辑注册计划,并发表声明反对人类生殖系基因组编辑的临床应用。

▲ 2019年8月,世界卫生组织宣布启动一项针对人类基因组编辑活动的全球性注册计划。(图片来源:世界卫生组织网站)

脑机接口实现新突破。脸书发布直接从人脑解码人类语音的脑机接口。美国科技大亨埃隆·马斯克出资创办脑机接口企业Neuralink,并发布脑机芯片产品。DARPA脑机接口研究取得进展,实现用脑电波控制多架飞机。

生物信息革命初现。以色列科学家实现在1克DNA中存储超过10PB信息。微软实现全自动DNA信息存储。哈佛大学开发出利用蛋白质存储数据的新方法。美国科学家应用CRISPR创建了可编码活细胞中逻辑和记忆的DNA存储和计算系统。


回首2019年全球科技发展图景,可以看到全球正在科技创新的巨大浪潮推动下进入一个崭新时代,人类社会发展面临深刻变革。如何在深入交流形成共识和规则的基础上把握新一轮科技和产业革命机遇,应对人类面临的挑战,更好造福各国人民,是摆在全球面前的共同课题。


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