2018全球科技的78项重要进展和事件(下)

时间:2019-06-20 07:00:01 来源:宜州网 当前位置:狗万博主页_狗万流水怎么算_狗万充值好烦谈悦读 > 狗万博主页 > 手机阅读

刚刚过去的2018年,世界科技继续呈现出蓬勃的发展态势。这让人们日益坚信,我们正处于新一轮科技革命与产业变革的过程中。

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2018全球科技的78项重要进展和事件(上)


量子·智能·信息

>>>>?44.创造出一种全新的光物质形式。主攻量子计算机研究的麻省理工学院和哈佛大学联合团队,实现了三个光子构成的组之间相互作用,即粘在一起形成了此前未被观察过的一种全新光子物质。未来有可能被用于超快的量子计算以及由光组成的复杂晶体中。

结合后的光子,得到了电子质量的一部分,传播速度变慢,比常规光子速度慢10万倍

>>>>?45.实验验证量子力学打破因果序。澳大利亚昆士兰大学科学家设计了一个“量子开关”,验证出不确定的因果顺序,可能对处理量子信息有用。

>>>>?46.追逐“量子霸权”的竞赛。谷歌公布世界首款72量子比特芯片Bristlecone,错误率仅为1%,达到了实际应用要求。英特尔公司推出49量子位超导测试芯片“Tangle Lake”,计算能力相当于5000个八代i7;名字源于阿拉斯加湖泊,意指这些量子位需在极冷温度等条件工作。中科大通过调控6个光子的偏振、路径和轨道角动量3个自由度,在国际上首次实现18个光量子比特的纠缠,刷新了所有物理体系中最大纠缠态制备的世界纪录。上海交大通过“飞秒极光直写”技术制备出节点数达49×49的大规模光量子计算芯片,并成功进行了一种重要的模拟量子计算演示。中科大另一团队研发出量子计算控制系统,成功制备出半导体六量子点芯片。不少人认为,在真正可行的技术出现之前,各国科研机构和企业之间将会有一场“十年的竞赛”。

第一个49-比特原型

>>>>?47.超级计算机争夺激烈。在中国“神威·太湖”、“天河二号”保持五年第一之后,美国以“Summit”超算重新夺回世界第一,浮点运算速度峰值达每秒20亿亿次(200PFlops),性能超过“神威·太湖之光”约60%。因由需求增长,各国开始积极发展“E级超算”,中国“天河三号”原型机亮相。

中国超算走过了一条从零开始的快速跨越之路

>>>>?48. 5G之争成全球焦点,但相关标准延后。“4G改变生活,5G改变社会”。5G不仅对移动通信,而且对物联网、XR、车联网等都具有重要价值,被认为是万亿美元级别产业的基石。高通、华为、三星等都在加紧布局。华为与英特尔打通了全球首个2.6G频段5G呼叫,为大规模商用打下基础。然而,3GPP宣布后续标准工作推迟3个月,R15 Late Drop、R15 Late DropASN.1分别要到2019年3月份、6月份才能完成。这反映出5G标准之争和商用之路的复杂性。

>>>>?49.集成电路与人工智能芯片。因由“中兴事件”,芯片倍受关注。摩尔定律呈现持续放缓的趋势,集成电路制程开始挺进7nm,麒麟980成为第一个7nm手机SoC芯片,然后就是苹果A12芯片。谷歌、Facebook、阿里等纷纷入局芯片。谷歌发布人工智能芯片TPU3.0,英伟达发布了新一代GPU架构Turing(图灵),华为发布了全球首个覆盖全场景人工智能的昇腾(Ascend)系列IP和芯片。

谷歌TPU3.0

英伟达发布新一代GPU

华为发布人工智能芯片昇腾系列

>>>>?50.对抗的神经网络。两个AI系统可以通过相互对抗来创造新的图像或声音,从而有可能获得更独立的能力,理解所见的世界,但也可能会变成了一种惊人的数字造假工具。2014年,蒙特利尔大学博士生伊安·古德费罗(Ian Goodfellow)首先提出这种“生成对抗网络”(GAN)。

>>>>?51.人工智能应用不断拓展。微软的机器翻译系统首次在通用新闻的汉译英上达到了人类专业水平,实现了自然语言处理的又一里程碑突破,将机器翻译超越人类业余译者的时间,提前了整整7年。在医学和制药领域,人工智能被用于诊断读片、药物筛选、关联分析等,如英国癌症研究所开发的Revolver人工智能系统正在揭示癌症如何演化扩散、反抗治疗等。在休闲娱乐领域,字节跳动与NBA合作,向全球提供定制的NBA短视频内容,NBA将利用人工智能,增强粉丝对比赛的体验和互动。在生活中,无人超市(Amazon Go)、无人酒店(阿里未来酒店)、机器人厨师等都在持续发展。

>>>>?52.智能与协作机器人。全球机器人市场规模近300亿美元,服务机器人崛起。物流机器人、人形服务机器人、协作机器人等都得到快速发展。波士顿动力公司的人形机器人可以轻松进行“三连跳”。中国继续保持全球机器人最大市场规模,但市场主要由ABB、安川、发那科、库卡4大公司所瓜分。海康威视发布潜伏、移载、复合、叉车四大系列七大新品的移动机器人,以及基于机器视觉产品的物流读码系统等。

波士顿动力公司机器人可以进行“三连跳”

海康威视AGV-叉车系列

>>>>?53.物联网、云计算、边缘计算及网络安全。狗万博主页越来越多的智能应用发生在云端,传统防火墙在云时代将过时,下一代防火墙需要具有弹性的软硬架构。从边缘计算到边缘存储,再到内容托管,用户端的网络速度及可靠性不断提升。LTE Category M1可以为低功耗物联网设备提供全国甚至全球性的连接。Bluetooth mesh正在推动机器人、工业自动化、能源管理、智慧城市应用。雾运算通过利用区域网路中其他资源将处理和控制回路保持在本地,既不在云端,也不在边缘上,而是在设备周围的“雾”中。智慧灯具为基础的Li-Fi,已达到近10GHz的下载速度。物联网的发展,更带来了“僵尸攻击”的担心。“数据泄露(Data breaches)”“数据暴露(data exposure)”都呈现增长态势,“云泄露(Cloud leaks)”也会定期弹出。

>>>>?54.北斗开始提供全球服务。2018年完成10箭19星发射任务,创造了世界卫星导航系统建设的新纪录。北斗高精度基础产品已经输出到90多个国家和地区,国际民航组织批准北斗星基增强服务商标识号和标准时间标识号,国际搜救卫星组织将北斗纳入全球卫星搜救系统计划。



材料·制造·工程


>>>>?55.千克将由普朗克常数重新定义。由于“千克”的定义者——一块被严密保存的铂-铱合金的重量,在100多年的极度严格保存条件下,仍然丢失了50微克,这个误差对科学研究而言可能是灾难性的。今年国际计量大会上,科学家们决定将使用普朗克常数重新定义“千克”。

>>>>?56.万有引力常数达到新精度。华中科大团队测出目前国际上最精准的万有引力常数G值,吻合程度接近10-5水平。因为精度问题,很多与之相关的基础科学难题至今无法解决。

>>>>?57.“魔角”石墨烯。麻省理工学院科学家发现,当两层石墨烯以1.1度的“魔角”扭曲在一起时,会形成新的绝缘态——莫特绝缘体态,还可以实现非常规超导电性,两个系统可以通过改变扭转角度和电场来轻易调整,开创了物理学一个全新的研究领域。发表论文的第一作者是当时年仅21岁的中国物理学家曹原。

魔角石墨烯超晶格结构

>>>>?58.高温超导记录新记录-23℃。德国马普化学研究所Mikhail Eremets团队在250K(-23℃)温度下实现了氢化镧的超导性。这项成果使我们真正意义上接近了室温超导。科学家McMillan (麦克米兰)曾提出,超导转变温度可能存在上限,一般认为不会超过40K。这就是历史上着名的麦克米兰极限。

>>>>?59.首次在准晶合金中发现超导性。晶体状态一般都被认为具有超导性,人们对此已有清晰认识。在Al-Zn-Mg合金中,当Al含量降低到15%时,在保留超导性的前提下还会转变成准晶结构,而其临界温度低至0.05K。

Al-Zn-Mg准晶的电子衍射图案,该图案呈现出十二面体的博格曼型结构

>>>>?60.弯曲空间内首次实现激光束加速。美国和以色列物理学家团队在光束轨迹偏移中,发现曲面加速光束的轨迹,由光束宽度和表面曲率共同决定。这个看似“莫名奇妙”的实验,其实是突破性的,它拥有各种各样的潜在应用,其中之一就是模拟广义相对论现象,以进一步研究诸如引力透镜效应、爱因斯坦环、引力蓝移或红移等现象。此外,它还能提供了一种新技术,用于控制血管、微通道和其他弯曲环境中的纳米颗粒。

>>>>?61.在原子层面“无缝缝制”两种晶体。两个晶体之间的界面非常光滑,原子很薄。应用这种新技术,将为制造高质量新型电子产品提供可能,有助于开发出柔性LED、几个原子厚度的二维电路以及拉伸后可以变色的纤维等。

>>>>?62.3D金属打印与分布式制造。3D金属打印可以制造出重量更轻、强度更高的部件,获得传统方法难以做到的复杂形状,并对金属微结构进行更精确的控制。实现了低成本快速金属物体打印,按需打印大型复杂金属物体的能力将为制造业带来变革。

>>>>?63.中国“超级显微镜”散裂中子源投入运行。这种装置主要利用中子流能方便地穿透目标,带出信息,进而可以观察高铁轮子是否质量过关、飞机发动机是否疲劳受损等。8月份中国散裂中子源通过验收,标志着世界上已有中、美、日、英拥有该技术。中国散裂中子源总投资23亿元,国产化率超过90%。

>>>>?64.中国完成多项重要工程和战略产品。用于监测全球空间电磁场等物理现象的“张衡一号”顺利入轨,使我国成为世界上少数拥有此项技术的国家之一。松辽盆地成功实施深度为7018米的大陆科学钻探工程,这是亚洲国家实施的最深大陆科学钻井,也是国际大陆科学钻探计划(ICDP)成立22年来实施的最深钻井。第一艘国产航母进行海试。我国自主设计建造、亚洲最大最先进的自航铰吸挖泥船“天鲲号”成功海试。

第一艘国产航母成功海试

天鲲号成功海试

“天鲲号”水下作业模拟动图(来源:CGTN)

亚洲最深的科学钻井?


能源·交通·建设

>>>>?65.中国“人造太阳”首次达到1亿度。东方超环(EAST)在去年取得了稳定的101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行的新的世界纪录,今年又实现加热功率超过10兆瓦,等离子体储能增加到300千焦,等离子体中心电子温度首次达到1亿度,朝着未来聚变堆实验运行迈出了关键一步。

世界上第一个非圆截面全超导托卡马克、我国第四代核聚变实验装置东方超环(EAST)?

>>>>?66.太阳能电池效率创记录。希腊有机电子技术研发团队研发的完全卷对卷印刷聚合物基单结有机光伏电池创造了7.4%的新效率纪录。南开大学团队实现了17.3%的光电转化效率,刷新了叠层有机太阳能电池材料和器件的世界纪录。晶科能源公司高效P型单晶电池转换效率达到23.95%。美国加利福尼亚大学洛杉矶分校等机构开发出转换效率高达22.4%的双层薄膜太阳能电池。松下研发出了实用面积(100cm2以上)最高效率的晶硅太阳能电池,24.7%。牛津光伏钙钛矿硅太阳能电池的效率达到28%。汉能砷化镓薄膜单结电池效率达29.1%。德国弗朗霍夫太阳能研究所(ISE)与欧盟资助的CPVMatch项目合作,创造了太阳能电池组件光电转化效率高达41.4%的记录。

>>>>?67.新型电池技术快速发展。德国弗劳恩霍夫协会通过改变电池内部电极的形态,研制出超级电池组,能将电动汽车续航能力提高一倍,且不增加体积。美国马里兰大学、陆军研究实验室和国家标准与技术研究院研究人员组成的研究小组,将传统的锌电池技术与水电池技术相结合,开发出了容量更大、安全性更高的可充电电池。戴姆勒、英国石油公司先后投资以色列快充电池公司,该公司研发的“闪充电池(flash batteries)”,可在数分钟内充满。韩国研究团队采用常温液态的Ga/In共融化合物,成功开发出金属-空气电池(air-cell)的全新阴极材料,有望替代现有的二次电池。

>>>>?68.新型核电。美国航天局和能源部“迷你”千动力核裂变反应堆成功通过测试,一个能提供高达10千瓦的电力,4个单元就可以满足未来月球、火星及更遥远深空的前哨基地提供足够动力。全球首台核电球床模块式高温气冷堆蒸汽发生器,在哈电集团(秦皇岛)重型装备公司通过验收,拥有完全自主知识产权,为第四代核电标志性设备之一。

>>>>?69.能源区块链。区块链可以提高分布式能源的可视化和控制性,智能合约允许供应商和消费者通过创建基于价格、时间、地点和允许的能源类型等参数实现销售自动化。另一方面,区块链能为电动汽车车主提供补贴激励,使用区块链来处理所有计费、支付和身份验证问题。区块链可用于优化石油和精炼产品、天然气和液化天然气以及电力的整个交易生命周期。区块链可以为全球的碳库存和注册管理机构提高清晰度,可信度和互操作性。

>>>>?70.首架离子喷射飞机。麻省理工学院科学家利用4万伏特高压将空气中氮分子电离,驱动飞机前进。飞机翼展5米,总重量仅2.5公斤,飞行高度也只有1米左右,是人类历史上第一架由离子引擎推动的飞机。尽管距离实用化还有很长的路,但很多人相信一如115年前莱特兄弟发明飞机一样,将会带来巨大变化。

MIT离子飞机


离子飞机飞行时的延时图像

>>>>?71.新能源汽车发展加速。2018年挪威汽车总销量为14.8万辆,电动汽车销量占比为31.2%,继续强劲增长,在人均电动汽车保有量方面的全球领先地位。在中国,造车新势力蔚来、拜腾、威马、车和家等快速崛起,推出纯电动互联网汽车。氢燃料电池汽车开始发力,“加氢3分钟,续航600公里”,有人认为2018年可以被称为氢燃料电池汽车“元年”。丰田、宝马(Hydrogen7)、现代(NEXO)、本田(CLARITY)等积极推动氢燃料电池汽车发展,尤其是丰田开始大规模研发生产氢燃料电池汽车。

>>>>?72.智能驾驶。新锐厂商和传统车企都加快了对智能驾驶的研发和部署。尽管目前的技术还无法达到L5级(完全自动驾驶),基础设施也尚未智能化,但道路测试日益火爆。Waymo开展了全球首个商业自动驾驶叫车服务。Uber也在今年持续推进自动驾驶汽车的公开道路测试,不幸的是,发生了首例死亡的事件。通用凯迪拉克SuperCruise、特斯拉Autopilot、百度ApolloPilot、奔驰Drive Pilot、奥迪A8 TrafficJamPilot、日产ProPilot Assist、沃尔沃XC60 PilotAssist、蔚来ES8 NIOPilot等都在加速商业应用和深度开发。

网约无人车

>>>>?73.飞行汽车开始从梦想走进现实。在上海“进博会”上,斯洛伐克公司AeroMobil展出了4.0版本的飞行汽车产品AeroMobil。吉利的Terrafugia飞行汽车公司生产的Transition飞行汽车开启预定,最大飞行速度185km/h,续航里程800km。日本政府将联合波音、NEC、丰田支持的创业公司Cartivator、ANA控股公司、日本航空公司和Yamato控股公司等约20家公司欧美多家公司共同开发飞行汽车。德国政府支持飞行汽车企业进行测试。英国发动机制造商罗尔斯·罗伊斯公司推出电动飞行出租概念车,可容纳4、5名乘客,速度可达250英里/小时,行程能达到约500英里。

吉利旗下的Terrafugia公司推出的飞行汽车

>>>>74.世界在研最大的水陆两栖飞机成功完成水上首飞。国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600飞机,是我国首次按照中国民航适航规章要求自主研制的大型特种用途飞机。此外,第三架C919自主大型客机成功试飞。

AG600水上试飞成功

AG600水上高速滑行

>>>>?75.港珠澳大桥开通。这是建筑史上里程最长、投资最多、施工难度最大的跨海大桥,能抗16级台风、8级地震。全长55公里,是中国第一例集桥、双人工岛、隧道为一体的跨海通道。世界上最难、最长、最深的海底公路沉管隧道、世界最大规模钢桥段建造、世界最长海底隧道的生产浮运安装、两大人工岛的快速成岛等创下多项世界纪录。首创的深插钢圆筒快速筑岛技术,创造了221天完成两岛筑岛的世界工程记录。



令人不愉快的重要科技事件

>>>>?76.心肌干细胞发现者造假,31篇论文被撤稿。美国哈佛大学再生医学研究中心前主任皮耶罗·安韦萨(Piero Anversa)被认定涉嫌伪造和篡改实验数据。过去10多年里,安韦萨申请了超过5000万美元的研究经费,很多国家也进行了大量投入跟进,现在一切都没用了。如何筑牢科研诚信底线,仍需各国广泛努力。

>>>>?77.世界首例“基因编辑”婴儿出生。南科大贺建奎宣布一对双胞胎婴儿诞生,因由基因编辑,她们对艾滋病天然免疫。中国同行对此予以严厉谴责和抵制。《自然》评出的年度十大科学人物,贺建奎位列其间,不过他被称为“CRISPR rogue(基因编辑无赖)”。

>>>>?78.霍金去世。1942年1月8日出生于英国牛津,英国剑桥大学着名物理学家,现代最伟大的物理学家之一,20世纪享有国际盛誉的伟人之一。他的《时间简史》影响过很多人,以至于人们对于他取得的科学上成就有些不熟悉了。21岁患上肌萎缩侧索硬化症(ALS),但他奇迹般地存活着,ALS唯一留下的是清醒而健全的大脑。就是这样的大脑,提出了奇点定理、黑洞、霍金辐射等,写下了《时间简史》、《大设计》、《果壳之宇宙》等不朽名着。霍金曾警告人们警惕人工智能武器,他坚信外星人是存在的。在去世前一年,他和扎克伯格等人一起,启动了一项名为“突破摄星”的太空探索计划,用一个能够达到五分之一光速的“纳米飞行器”拜访另一个星系……

在《果壳之宇宙》一书前言里,霍金引用了莎士比亚剧本里哈姆雷特的话:“即使被关在果壳之中,我仍是无限宇宙之王。”

开心也好,悲伤也好,2018年已经离去。在怀念霍金、记忆2018年的同时,我们更要向着明天出发。拥抱2019、继续新科技革命与产业变革的进程吧!


作者:李万,上海市科学学研究所副所长、研究员。文中图片除标明外,均来源于网络。文章观点不代表主办机构立场。

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