量子計(jì)算機(jī)、納米抗體、哲學(xué)新邏輯……從微小到宏大，2021年將帶來哪些技術(shù)突破？以下是近期德國《法蘭克福匯報(bào)》官網(wǎng)發(fā)布的預(yù)測。

01 行為互聯(lián)網(wǎng)

處理器通常被解釋和描述為計(jì)算機(jī)的計(jì)算大腦。如果現(xiàn)在有數(shù)十億臺(tái)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)相互連接，人們可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，這樣的連接中就像大型的人工神經(jīng)系統(tǒng)。就像自然的器官系統(tǒng)一樣，它既能夠吸收外部發(fā)展，又能夠吸收內(nèi)部變化，并對(duì)它們進(jìn)行比較和做出反應(yīng)。

以高調(diào)著稱的美國高德納咨詢公司表示，在當(dāng)前的行業(yè)發(fā)展階段，它們的專家又推出一個(gè)新的概念：行為互聯(lián)網(wǎng)。2009年，英國物理學(xué)家斯蒂芬·沃爾夫拉姆提出的“計(jì)算知識(shí)引擎”對(duì)這一概念的基本技術(shù)特征進(jìn)行了設(shè)計(jì)；心理學(xué)家格特·尼曼于2012年在芬蘭赫爾辛基大學(xué)進(jìn)一步開發(fā)了這一技術(shù)。蘋果和微軟已經(jīng)在Siri和必應(yīng)(Bing)等應(yīng)用程序都以此為基礎(chǔ)。

2021年可能是行為互聯(lián)網(wǎng)之年。該網(wǎng)絡(luò)起源于所謂的物聯(lián)網(wǎng)，即機(jī)器之間相互連通的網(wǎng)絡(luò)。但如今，大多人已經(jīng)無法理解為之設(shè)計(jì)的人工語言。從某種意義上說，這些設(shè)備完全自成一體。不僅如此，他們還具備了從不斷變化的環(huán)境中得出自己的結(jié)論并根據(jù)這些結(jié)論做出（具有開創(chuàng)性的）決策的技術(shù)能力。

任何曾經(jīng)在亞馬遜下過幾筆訂單，并在之前購買的基礎(chǔ)上看過亞馬遜算法推薦的人都知道，這些建議有多么智能。因此，機(jī)器可以通過數(shù)據(jù)評(píng)估來塑造其他機(jī)器的行為，進(jìn)而影響消費(fèi)者的行為。而由此衍生出的系統(tǒng)，需要傳統(tǒng)的自然思維者具備強(qiáng)大的神經(jīng)來應(yīng)對(duì)。

02 深入太空

可以毫不夸張地說，詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡就像太空望遠(yuǎn)鏡中的柏林勃蘭登堡機(jī)場——“爛尾工程”。美國國家航空航天局（NASA）為該項(xiàng)目進(jìn)行的第一項(xiàng)開發(fā)工作最早是在上世紀(jì)90年代進(jìn)行的，該工作將成為哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的繼任者。自1997年以來，歐洲航天局(ESA)也參與其中，加拿大航天局現(xiàn)在也加入了進(jìn)來。

該望遠(yuǎn)鏡成本為5億美元，原定于2007年發(fā)射。由于各種延誤和意外，日期不得不推遲，目前耗資已超過100億美元。但現(xiàn)在似乎可以肯定，韋伯望遠(yuǎn)鏡最終將在今年10月發(fā)射。

科學(xué)家的期望是巨大的。多年以來，許多書中都表達(dá)了進(jìn)一步了解太空的愿望，但似乎只有通過詹姆斯·韋伯望遠(yuǎn)鏡才能實(shí)現(xiàn)。韋伯望遠(yuǎn)鏡的主鏡直徑將達(dá)到6.5米，而哈勃望遠(yuǎn)鏡只有2.4米。這意味著高度靈敏的JWST將具有七倍的可用面積來收集電磁輻射。與之前的產(chǎn)品相比，它的工作范圍直至中紅外波段，讓我們得以觸及宇宙中更加深遠(yuǎn)的曾遙不可及的角落。從宇宙誕生后形成的第一批最年輕的星系到外星中生命存在的線索，韋伯望遠(yuǎn)鏡都將是我們探索宇宙的唯一希望。

03 競速無人機(jī)正在普及

今年，無人機(jī)的飛行將有所不同：對(duì)于雄心勃勃的業(yè)余愛好者來說，競速無人機(jī)將是可控操控的，也是可以被買到的。它們代替了電影般的風(fēng)景視頻，而是用于通過生動(dòng)的自由式飛行動(dòng)作來創(chuàng)建極其敏捷的視頻。

不同于以往電影般的風(fēng)景視頻，這一次，人們可以使用競速無人機(jī)生動(dòng)的自由式飛行動(dòng)作來制作極其“狂拽炫酷”的視頻。這些無人機(jī)飛行時(shí)可以更加靠近物體，其速度和加速度都設(shè)定了新的標(biāo)準(zhǔn)，可以在不到兩秒的時(shí)間內(nèi)從0加速到100 km/h。

站在地面上的飛行員可以通過視頻眼鏡觀看具有第一人稱視角（FPV）的競速無人機(jī)實(shí)時(shí)顯示的視頻圖像，幾乎沒有延遲。他不再需要像以前那樣注視著手機(jī)顯示屏，而是可以從無人機(jī)的角度體驗(yàn)飛一般的感覺，就像鳥兒一樣。所有這些已經(jīng)存在，但僅對(duì)于業(yè)余愛好者和專業(yè)人士而言，將視頻眼鏡和運(yùn)動(dòng)凸輪合二為一。所有這些都已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，但僅適用于將無人機(jī)、視頻眼鏡和運(yùn)動(dòng)攝像頭組裝在一起使用的業(yè)余愛好者和專業(yè)人士。這些自組裝的無人機(jī)一次充電通常只能飛行幾分鐘。

現(xiàn)在，技術(shù)正在越來越大眾化。視頻眼鏡、相機(jī)、遙控器和無人機(jī)可以一站式購買。盡管新型FPV無人機(jī)比傳統(tǒng)無人機(jī)速度更快，但其電池續(xù)航時(shí)間也可以超過20分鐘。今年，還將出現(xiàn)一些新的遙控器，這些遙控器不再是與操縱桿一起使用，而是可以手動(dòng)操作。使用視頻眼鏡時(shí)，還需要一個(gè)“觀察者”，即在飛行過程中觀察無人機(jī)并用FPV眼鏡警告飛行員存在危險(xiǎn)的人。還有一點(diǎn)：如果用于虛擬現(xiàn)實(shí)的視頻眼鏡還未流行開來，那么現(xiàn)在，人們可以使用新型FPV無人機(jī)體驗(yàn)虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡的“第二春”。

04 對(duì)抗病毒的納米抗體

如果在mRNA疫苗取得歷史性的成功之后，且最終能夠?qū)崿F(xiàn)人們所期望的治療上的突破，那么人們最終將如何看待對(duì)抗新型冠狀病毒的痛苦斗爭呢？

理想的做法是量身定做一種廉價(jià)的針對(duì)病毒的藥物，這種藥物可以作為鼻腔噴霧劑或糖衣藥丸，就像精確武器一樣，瞄準(zhǔn)病原體最脆弱的區(qū)域。如今，這個(gè)制藥奇跡不再是一個(gè)空想，而是一個(gè)真實(shí)的選項(xiàng)。今年，在全世界任何地方都可能實(shí)現(xiàn)。它就是，“納米抗體”。

新冠肺炎的研究中，經(jīng)典的所謂單克隆抗體已經(jīng)取得了相當(dāng)大的成功。先前，美國特朗普政府也接受了“被動(dòng)疫苗接種”（因?yàn)榭贵w是由人體自身注射而不是由人體自身產(chǎn)生的）。但人類抗體每支注射器的成本高達(dá)數(shù)萬歐元，其生產(chǎn)成本昂貴，而且在動(dòng)物細(xì)胞中繁殖的抗體產(chǎn)量很低。相比之下，納米抗體是人類抗體的一種迷你瘦身版本——更穩(wěn)定、更普遍、更易分配。此外，它們可以在酵母或細(xì)菌生物反應(yīng)器中大量生成。

上世紀(jì)八十年代末，人們在羊駝和駱駝的血清中發(fā)現(xiàn)了第一種微型抗體。同時(shí)，它們也可以人工合成，甚至可以用在洗發(fā)水中（以防皮膚問題）。他們的成效在很長一段時(shí)間內(nèi)都不盡如人意。隨著新冠藥物研究的大規(guī)模升級(jí)，生物技術(shù)納米抗體已經(jīng)被開發(fā)出來，在疫情大流行的人類臨床試驗(yàn)中，它可能很快被證明是一種全新的抗病毒物質(zhì)類別。

05 哲學(xué)的新邏輯

如今，從世界貿(mào)易到新冠病毒感染人數(shù)的記錄和分析，無論什么情況、出現(xiàn)什么樣的嚴(yán)重問題，數(shù)學(xué)總是及時(shí)且有效的。相反，哲學(xué)則負(fù)責(zé)一些思想學(xué)科，這些學(xué)科應(yīng)該可以幫助我們判斷當(dāng)事情在某處變得嚴(yán)重時(shí)到底意味著什么：倫理學(xué)是其中的一部分，還有認(rèn)識(shí)論、意識(shí)形態(tài)。

遺憾的是，如今大學(xué)里有關(guān)數(shù)學(xué)的哲學(xué)討論，在很大程度上還是停留在100多年前的數(shù)理邏輯水平。這令英國數(shù)學(xué)哲學(xué)家戴維·科菲爾德感到非常擔(dān)憂，于是他借助最新的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之一，即所謂的同倫類型論，著手開發(fā)了“哲學(xué)的新邏輯”。這種邏輯希望確保日益計(jì)算機(jī)化的數(shù)學(xué)實(shí)踐，例如，在創(chuàng)造證據(jù)時(shí)，既能與機(jī)器兼容，又能為人們所理解。

經(jīng)過幾年的準(zhǔn)備工作，到2020年，戴維·科菲爾德的《模態(tài)同倫類型理論——哲學(xué)新邏輯的前景》一書出版。但出乎意料的是，由于疫情，圍繞該書內(nèi)容的討論主要在網(wǎng)上進(jìn)行。但疫情并沒有減慢這一討論的步伐，反而加速了這一討論。

今年，這一討論還會(huì)繼續(xù)并朝著一種邏輯的方向發(fā)展，這種邏輯可能不會(huì)是純粹自動(dòng)的，也不是人類常用的方式。當(dāng)我們不再只是思考、設(shè)計(jì)和討論，而是使用和體驗(yàn)它們時(shí)，才可能會(huì)找到合適的詞語。

06 爭奪量子位

除了人工智能，量子計(jì)算機(jī)被認(rèn)為是IT領(lǐng)域的下一次革命。因?yàn)樗歉鶕?jù)量子物理學(xué)的規(guī)則計(jì)算的，所以這臺(tái)機(jī)器應(yīng)該能夠以閃電般的速度搜索大型數(shù)據(jù)庫，以極快的速度處理海量數(shù)據(jù)，并破解任何以前被認(rèn)為是安全的代碼。因此，爭奪最強(qiáng)大的量子計(jì)算機(jī)的競賽仍在繼續(xù)，這將使任何超級(jí)計(jì)算機(jī)黯然失色。

谷歌、IBM、微軟等公司在這方面投入了大量資金，歐洲的研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)也獲得了大量資金來制造量子計(jì)算機(jī)。害怕掉隊(duì)的擔(dān)心可以理解。畢竟，2019年美國谷歌公司推出的53個(gè)“懸鈴木”量子計(jì)算機(jī)和前不久問世的中國“九章”量子計(jì)算機(jī)已經(jīng)證明，它們解決特殊數(shù)學(xué)問題的速度比最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)還要快。計(jì)算機(jī)制造商IBM宣布將在2021年推出其量子計(jì)算機(jī)王牌——一臺(tái)擁有127個(gè)量子比特的計(jì)算機(jī)。但這只是初步階段，2023年，該公司的工程師們想要制造出1000量子位的計(jì)算機(jī)。其他公司也將進(jìn)一步升級(jí)他們的量子計(jì)算機(jī)。畢竟，系統(tǒng)的計(jì)算能力隨著量子位的數(shù)的增加而呈指數(shù)型增長。

然而，盡管取得了各種進(jìn)展，但到2021年，可能仍然不會(huì)有通用的容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)，即像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)那樣可自由編程的量子計(jì)算機(jī)。量子系統(tǒng)將繼續(xù)完成其最初的構(gòu)想：作為復(fù)雜的物理和化學(xué)過程的有效模擬器，這些困難的物理或化學(xué)過程很難以傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)。

07 少樣本學(xué)習(xí)

人工智能（AI）最近取得的成功令人印象深刻：為了在這場競爭中立于不敗之地，全球各個(gè)國家和公司都為之投資了數(shù)十億美元，而這也帶來了對(duì)經(jīng)濟(jì)、政治、軍事和社會(huì)的影響。

到目前為止，成功的一個(gè)基本秘訣是不斷增加資金的投入：更強(qiáng)的計(jì)算能力、更多的員工和更多的數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)了如何識(shí)別對(duì)象、如何將單詞和句子從一種語言翻譯成另一種語言，或者智能地回答問題。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的工作效率之所以如此之高，是因?yàn)樗鼈兛梢员粡V泛訓(xùn)練。

現(xiàn)在，人們正試圖開發(fā)人工智能中一個(gè)令人興奮的研究領(lǐng)域，即讓機(jī)器從從少量樣本中就可以快速學(xué)習(xí)，用“小數(shù)據(jù)”代替了“大數(shù)據(jù)”，即“少樣本學(xué)習(xí)”。例如，在德國，圖賓根人工智能科學(xué)家馬蒂亞斯·貝特格就在從事這一領(lǐng)域的研究工作。

這方面的進(jìn)步使計(jì)算機(jī)的技能進(jìn)一步接近人腦成為可能。人腦的學(xué)習(xí)技能被反復(fù)用作機(jī)器學(xué)習(xí)的參考，因?yàn)槿藗兺ǔo需從海量例子中學(xué)習(xí)東西，所以小孩子不需要看成千上萬張老虎或大象的圖片，就能在其他圖片上或在動(dòng)物園里獨(dú)立地識(shí)別大象是什么、老虎是什么。

但這并不是這個(gè)領(lǐng)域令人興奮的唯一原因。在現(xiàn)實(shí)中，并不是所有情況下都存在像在互聯(lián)網(wǎng)上的購買行為或搜索行為那樣多的海量數(shù)據(jù)。許多行業(yè)的人工智能是否會(huì)取得突破將取決于，程序能否在更少的學(xué)習(xí)樣本基礎(chǔ)上變得與人腦一樣有能力。

原文標(biāo)題：德媒預(yù)測2021年七大科技趨勢

文章出處：【微信公眾號(hào)：浙江省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責(zé)任編輯：haq