盤點(diǎn)2016年最火爆的十大科技概念

　　在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，一年對于科技行業(yè)已是不短的歲月！在即將過去的2016年里，人工智能、虛擬現(xiàn)實、量子計算、5G通信……紛紛出現(xiàn)在人們生活中。下面就讓我們一起去看看2016年最火爆的10大科技概念吧！

　　人工智能：IT領(lǐng)域的技術(shù)革命

　　2016年，出現(xiàn)頻率最多的關(guān)鍵詞非人工智能莫屬。因為在這一年，有太多本以為還不會出現(xiàn)的科技，卻因人工智能而一一實現(xiàn)了。

　　不得不提的就是今年3月發(fā)生的大事件：谷歌AlphaGo打敗人類圍棋世界冠軍李世石。圍棋一直被視為人工智能技術(shù)難以攀登的一座高峰，世紀(jì)人機(jī)大戰(zhàn)的結(jié)果告訴我們，AlphaGo達(dá)到的里程碑比人工智能專家預(yù)期的還要提早了10年。

　　我們時常接觸的Siri和類似的語音助手也是很好的例子。今年6月的蘋果開發(fā)者大會WWDC上，蘋果宣布在iOS10開放了Siri的接口，這意味著用戶終于可以通過Siri來調(diào)用第三方App來做事情了。語音識別就好比“機(jī)器的聽覺系統(tǒng)”，讓機(jī)器通過識別和理解，把語音信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的文本或命令。國內(nèi)的科大訊飛、思必馳等廠商都在研發(fā)語音識別新策略、新算法，人類與語音的自然交互漸行漸近。

　　類腦計算被認(rèn)為是人工智能的突破口，類腦智能就是以計算建模為手段，受腦神經(jīng)機(jī)理和認(rèn)知行為機(jī)理啟發(fā)，并通過軟硬件協(xié)同實現(xiàn)的機(jī)器智能。中國工程院院士、指揮自動化和人工智能專家李德毅告訴《中國科學(xué)報》記者，開發(fā)出像人類大腦一樣聰明且具有學(xué)習(xí)能力的機(jī)器人是人工智能的目標(biāo)，但解開腦科學(xué)仍屬于世界級難題。一旦探索生物腦和電子腦并且形成“雜交優(yōu)勢”，將來的前景會勢不可擋。

　　量子計算：研制已到關(guān)鍵期

　　如今，全球正在掀起一場“量子技術(shù)熱”，而一個主流共識是，量子計算和量子計算機(jī)是量子信息技術(shù)領(lǐng)域最重要的方向。

　　中國科學(xué)院院士、中科院國家數(shù)學(xué)與交叉科學(xué)中心主任郭雷在中國科學(xué)院學(xué)部“科學(xué)與技術(shù)前沿”論壇上強(qiáng)調(diào)了量子計算機(jī)的戰(zhàn)略地位：“量子計算機(jī)的研制已經(jīng)列入世界高新技術(shù)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，成為科技強(qiáng)國崛起的重中之重。量子計算機(jī)必將掀起一場劃時代革命，一旦人類掌握這種運(yùn)算工具，人類文明將會發(fā)展到一個嶄新時代。”

　　如果研制出真正的通用量子計算機(jī)，那么它的誕生的確對經(jīng)典計算機(jī)有壓倒性優(yōu)勢。特別是在超并行計算能力方面，量子計算機(jī)大幅優(yōu)于經(jīng)典計算機(jī)。例如，求一個300位數(shù)的質(zhì)因數(shù)，目前最好的經(jīng)典計算機(jī)可能需要上千年的時間來完成，而量子計算機(jī)理論上可以在幾小時甚至幾分鐘內(nèi)完成。特別是在核爆模擬、密碼破譯、材料和微納制造等領(lǐng)域，量子計算具有突出優(yōu)勢，是新概念高性能計算領(lǐng)域公認(rèn)的發(fā)展趨勢。

　　“如果把經(jīng)典超級計算機(jī)比作常規(guī)導(dǎo)彈，量子計算機(jī)就好比核彈頭。”中國科學(xué)院院士、中科院量子信息重點(diǎn)實驗室主任郭光燦形象地說。不過，中國在量子計算機(jī)方面的研究才剛剛起步。

　　“量子計算機(jī)已經(jīng)從開始大家懷疑的‘能不能做出來’到了‘早晚能做出來’的階段，而且快則10年、15年就會實現(xiàn)。因此，量子計算機(jī)研制已經(jīng)到了一個關(guān)鍵時期。”郭光燦說。

　　5G：通信產(chǎn)業(yè)的再一次變革

　　在近日舉辦的廣州中國移動全球合作伙伴大會上傳來好消息，由于中國移動的大力推動，5G網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)商用的節(jié)點(diǎn)要比原計劃提前三到四年的時間。

　　據(jù)悉，中國移動已經(jīng)在技術(shù)研發(fā)、企業(yè)合作、標(biāo)準(zhǔn)制定等方面取得了突破性的進(jìn)展，5G網(wǎng)絡(luò)有望于2020年正式進(jìn)入商用階段，與韓國、日本、美國等發(fā)達(dá)國家同步。5G網(wǎng)絡(luò)的腳步已經(jīng)越來越近，距離落地應(yīng)用的最后時刻已為時不遠(yuǎn)。

　　5G網(wǎng)絡(luò)作為第五代移動通信網(wǎng)絡(luò)，其最高理論傳輸速度可達(dá)每秒數(shù)十Gb，這比4G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度快數(shù)百倍，整部超高畫質(zhì)電影可在1秒之內(nèi)下載完成。據(jù)了解，5G技術(shù)研發(fā)試驗將在2016—2018年進(jìn)行，分為5G關(guān)鍵技術(shù)試驗、5G技術(shù)方案驗證和5G系統(tǒng)驗證三個階段實施，最終到2018年完成5G系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)性能測試和5G典型業(yè)務(wù)演示。

　　“從4G到5G，同樣有兩個非常重要的標(biāo)志性的技術(shù)更新，一是絕對速率變快了；二是新一代應(yīng)用也會隨之產(chǎn)生。”美國高通公司工程技術(shù)副總裁范明熙對《中國科學(xué)報》記者介紹，5G技術(shù)的應(yīng)用將直接推動移動物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生，“基于移動物聯(lián)網(wǎng)有兩套非常重要的技術(shù)。一個是低時延，比如工業(yè)控制和車載網(wǎng)，對安全性要求很高，要有可靠性的業(yè)務(wù)控制和關(guān)鍵技術(shù)服務(wù)。二是大規(guī)模海量物聯(lián)網(wǎng)，這里需要有各種連接，同時每個終端存在的壽命會很長，如何既降低功耗，又能把許多不同的需求放在統(tǒng)一的平臺上，這是5G將會帶來的改變。”

　　E級超算：超算的“下一頂皇冠”

　　人類對宇宙探索的好奇心以及對問題規(guī)模和精度的追求，決定了人們對超級計算能力的需求“不會止步”。在百P超算實現(xiàn)之后，E級超算，也就是百億億次超級計算機(jī)，將成為世界各國爭奪的“下一頂皇冠”。

　　爭奪近在眼前。“神威·太湖之光”成為世界最快超級計算機(jī)后，美國、日本、歐洲等國先后制定了自己的E級超算研發(fā)計劃，并將相應(yīng)計劃的完成時間表設(shè)定在了2020—2022年。中國也將百億億次超級計算機(jī)及相關(guān)技術(shù)的研究寫入了國家“十三五”規(guī)劃，同時也希望在2020年左右實現(xiàn)。

　　不過，百億億次超級計算機(jī)的建造難度并不僅僅在于速度的提升。中科院計算所研究員、中國計算機(jī)學(xué)會高性能計算專委會秘書長張云泉介紹說，研發(fā)E級超算實際上面臨著編程墻、功耗墻、可靠性墻和存儲墻幾個“大墻”的圍堵，如何越過這幾堵墻，面臨很大的挑戰(zhàn)。

　　在“神威·太湖之光”以自主芯片和操作系統(tǒng)獲得接近十億億次的計算速度之后，中國看到了自主研發(fā)E級超算的希望和曙光。在國家“十三五”高性能計算專項課題中，我國公示出了三個分別由中科曙光、國防科技大學(xué)以及江南計算技術(shù)研究所牽頭的E級超算的原型系統(tǒng)研制項目。

　　張云泉認(rèn)為，“神威·太湖之光”的成功已經(jīng)為我國向E級超算邁進(jìn)打下了一個堅實的基礎(chǔ)，只要做好人才、資源、經(jīng)費(fèi)和材料的儲備，沖擊E級超算指日可待。

　　區(qū)塊鏈：金融科技新藍(lán)圖

　　“區(qū)塊鏈技術(shù)”被譽(yù)為是將會顛覆傳統(tǒng)金融模式的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，2016年，它成為科技界和金融圈里最時髦的名詞。央行行長周小川在今年2月表示，區(qū)塊鏈技術(shù)用于數(shù)字貨幣在考慮范圍內(nèi)，這被認(rèn)為是國內(nèi)區(qū)塊鏈產(chǎn)業(yè)的“時機(jī)”到了。

　　從本質(zhì)上說，區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N交易協(xié)議，它之所以讓人遐想無限，是因為其作為新型的底層信息技術(shù)，具備數(shù)據(jù)公開透明、信息安全程度高、可追述性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢，有望改變互聯(lián)網(wǎng)治理模式，推動互聯(lián)網(wǎng)成為新型信用基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)價值的有效傳遞。

　　北京航空航天大學(xué)計算機(jī)學(xué)院教授蔡維德對《中國科學(xué)報》記者表示，目前區(qū)塊鏈技術(shù)主要指通過特殊的算法、加密手段保證網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)庫的一致性、安全性及可維護(hù)性�！督�(jīng)濟(jì)學(xué)人》則對區(qū)塊鏈做了更為形象的比喻：它是“一臺創(chuàng)造信任的機(jī)器”，讓人們在互不信任并沒有中立中央機(jī)構(gòu)的情況下，能夠做到互相協(xié)作。

　　為了積極引導(dǎo)我國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展，10月18日，在工業(yè)和信息化部信息化和軟件服務(wù)業(yè)司及國標(biāo)委的指導(dǎo)下，《中國區(qū)塊鏈技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展白皮書（2016）》正式亮相，區(qū)塊鏈技術(shù)迎來了第一個官方指導(dǎo)文件�！栋灼�書》認(rèn)為，區(qū)塊鏈典型的應(yīng)用包括金融服務(wù)、供應(yīng)鏈管理、文化娛樂、智能制造、社會公益、教育就業(yè)6個場景。

　　然而，不論從技術(shù)成熟度還是市場接受能力來看，區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展仍是任重而道遠(yuǎn)。

　　虛擬現(xiàn)實：科技界的璀璨新星

　　2016年，科技界的新寵——虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）熱得發(fā)燙，PokemonGo風(fēng)靡全球、國家發(fā)展改革委提出將專項建VR/AR國家工程實驗室、國家主席習(xí)近平在G20峰會上強(qiáng)調(diào)發(fā)展VR技術(shù)、京東戰(zhàn)略布局VR購物、百度VR瀏覽器上線……

　　VR指借助計算機(jī)及先進(jìn)的傳感器技術(shù)創(chuàng)造的一種嶄新的人機(jī)交互形式，是一種多源信息融合的交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，使用戶沉浸到該環(huán)境中，包括模擬環(huán)境、多感知傳導(dǎo)、自然技能等各方面，多用于游戲、旅游、體育、環(huán)保等領(lǐng)域。

　　在游戲領(lǐng)域，用戶可以通過VR技術(shù)體驗驚悚的恐怖游戲，足不出戶看遍世間鬼屋，也可以跟自己敬仰的球星同臺競技。通過虛擬現(xiàn)實，用戶還可以在家零距離觀看偶像的演唱會。

　　不過，大部分人對VR的觀念仍局限在“魔鏡”“頭盔”“眼鏡”等游戲或影音產(chǎn)品上，實際上VR在現(xiàn)代科技領(lǐng)域中的應(yīng)用不只于此。面對工業(yè)應(yīng)用，VR也展開了“懷抱”，其能夠貫穿于整個工業(yè)生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)，包括初期的市場研究、造型開發(fā)、工程開發(fā)以及市場開發(fā)階段。

　　9月29日，國內(nèi)VR企業(yè)迎來“大日子”：虛擬現(xiàn)實產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正式成立。工業(yè)和信息化部總工程師張峰表示，VR已經(jīng)處于產(chǎn)業(yè)爆發(fā)的前夕，世界主要國家和地區(qū)已經(jīng)將VR提升到戰(zhàn)略高度，積極布局謀求主動。我國必須要把握戰(zhàn)略窗口機(jī)遇期，以VR帶來的廣闊前景為契機(jī)，一手抓產(chǎn)業(yè)發(fā)展，一手抓安全保障，實現(xiàn)VR產(chǎn)業(yè)快速健康發(fā)展。

　　智能傳感器：以硬件與環(huán)境交互

　　隨著智能化時代的到來，傳感器作為智能設(shè)備的基礎(chǔ)，在工業(yè)、食品、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。這意味著，信息時代的發(fā)展進(jìn)度將取決于傳感器的技術(shù)創(chuàng)新。

　　2016年，傳感器領(lǐng)域“黑科技”不斷涌現(xiàn)。中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所超聲研究團(tuán)隊就發(fā)明了一種新型聲子晶體高精度微量液體傳感器。進(jìn)一步的理論設(shè)計和聲子晶體傳感器實驗證實，該狹縫聲子晶體系統(tǒng)可用于對微量液體的聲速和密度進(jìn)行同時傳感，且當(dāng)液體聲速和密度變化趨勢相反時，該傳感器靈敏度最高；中科院蘇州納米所陳韋研究團(tuán)隊發(fā)明出一種基于離子壓電效應(yīng)的可穿戴離子型無源力學(xué)傳感器，并且實現(xiàn)了對于人體多尺度多維活動的實時監(jiān)測。

　　隨著MEMS、激光技術(shù)、高科技材料等的技術(shù)進(jìn)步，傳感器的研發(fā)呈現(xiàn)多樣化的趨勢，有的利用生物材料模擬人類皮膚，創(chuàng)新傳感器的觸覺；有的利用MEMS技術(shù)研發(fā)微型智能化傳感器，從而有利于復(fù)雜系統(tǒng)的集成；有的利用高精度的激光技術(shù)創(chuàng)造激光雷達(dá)，從而利于系統(tǒng)實時感知周邊障礙物與環(huán)境等。

　　“傳感器是設(shè)備感受外界環(huán)境的重要硬件，決定了裝備與外界環(huán)境交互的能力，是設(shè)備智能化的硬件基礎(chǔ)，尤其在很多智能設(shè)備中，傳感器決定著設(shè)備的核心能力。”中國工程院院士、清華大學(xué)副校長尤政表示，“傳感器的創(chuàng)新發(fā)展是國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略下信息化發(fā)展的關(guān)鍵。”

　　基因編輯：基因革命的第二波熱潮

　　4月21日，《自然》雜志在線發(fā)表了哈爾濱工業(yè)大學(xué)生命學(xué)院教授黃志偉的研究論文。該研究在國際上首次揭示了世界上最新發(fā)現(xiàn)的基因編輯系統(tǒng)CRISPR-Cpf1識別crRNA以及剪切pre-crRNA機(jī)制。該發(fā)現(xiàn)將實現(xiàn)對DNA的目的基因進(jìn)行“關(guān)閉”“恢復(fù)”和“切換”等精準(zhǔn)操作，將人類戰(zhàn)勝癌癥等疑難疾病夢想向前推進(jìn)一大步。

　　黃志偉團(tuán)隊通過結(jié)構(gòu)生物學(xué)和生化研究手段首次揭示了CRISPR-Cpf1系統(tǒng)的關(guān)鍵工作機(jī)理，對認(rèn)識細(xì)菌如何通過CRISPR系統(tǒng)抵抗病毒入侵的分子機(jī)理具有重要科學(xué)意義。該系統(tǒng)與原有基因編輯技術(shù)有兩點(diǎn)不同，即剪輯機(jī)制不一樣，識別位點(diǎn)不一樣，對日后優(yōu)化該基因編輯系統(tǒng)意義重大。據(jù)悉，Cpf1也是目前解析的世界上唯一一個具有核酸序列特異性且同時具有DNase和RNase活性的核酸酶。

　　同樣是基因編輯技術(shù)，河北科技大學(xué)副教授韓春雨領(lǐng)銜的NgAgo基因編輯技術(shù)因無法重復(fù)而備受質(zhì)疑。11月15日，國內(nèi)外20名學(xué)者共同署名，在由高等教育出版社、北京生科院和中國生物物理學(xué)會聯(lián)合創(chuàng)辦的國內(nèi)期刊Protein Cell以Letter形式在線發(fā)表了題為“Questions about NgAgo”的質(zhì)疑文章。此舉又將基因編輯的關(guān)注度推向了又一個高峰。

　　總之，隨著生物技術(shù)突破性的變革及科學(xué)家們不斷的努力，新的基因編輯技術(shù)不斷涌現(xiàn)出來，一系列基因治療的應(yīng)用領(lǐng)域，如艾滋病、血液病、腫瘤及其他多種遺傳性疾病，都展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。

　　第三代測序：精準(zhǔn)醫(yī)療的入口

　　精準(zhǔn)醫(yī)療主要包括精準(zhǔn)診斷和精準(zhǔn)治療兩部分。作為精準(zhǔn)診斷的關(guān)鍵，基因測序已成為當(dāng)仁不讓的精準(zhǔn)醫(yī)療的入口。2016年，科學(xué)家們首次利用第三代測序技術(shù)成功確定了二代測序未能檢測到的致病性大片段缺失突變，最終確診了一種罕見遺傳病。

　　第三代測序技術(shù)是指單分子測序技術(shù)，DNA測序時不需要經(jīng)過PCR擴(kuò)增，實現(xiàn)了對每一條DNA分子的單獨(dú)測序。南方科技大學(xué)副教授、深圳市瀚�；�因生物科技有限公司創(chuàng)始人兼CEO賀建奎告訴《中國科學(xué)報》記者，相比第二代測序，第三代測序技術(shù)在臨床上的應(yīng)用有明顯優(yōu)勢：不需PCR擴(kuò)增，可直接對單個分子進(jìn)行測序；樣品制備簡單，測序成本進(jìn)一步降低；可直接讀取RNA的序列和包括甲基化在內(nèi)的DNA修飾。這些優(yōu)勢可以大大改善臨床基因測序的成本、速度和質(zhì)量。

　　目前，單分子測序平臺可以廣泛應(yīng)用于無創(chuàng)產(chǎn)前診斷、腫瘤早期無創(chuàng)診斷、胚胎植入前遺傳學(xué)篩查、病原體檢測和遺傳病基因變異檢測等。此外，對于諸如埃博拉病毒等重大暴發(fā)性傳染病的應(yīng)用領(lǐng)域，第三代或第四代（納米孔分子測序）測序技術(shù)的應(yīng)用，更是能夠第一時間讓病毒現(xiàn)出原形，從而為重大傳染病防控提供科學(xué)依據(jù)。

　　第三代基因測序極大地改善了基因測序的成本、速度和質(zhì)量，這項技術(shù)得到了行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的高度評價。盡管第三代測序技術(shù)優(yōu)勢多多，但并不意味著單分子測序無所不能，也并非毫無瑕疵。賀建奎告訴記者，目前第三代測序并不能取代二代測序，而是作為對其的一種補(bǔ)充，共同發(fā)展。

　　細(xì)胞重編程：返老還童有望成真

　　美國和西班牙兩國科學(xué)家12月15日在美國《細(xì)胞》雜志上發(fā)布報告說，借助一種叫細(xì)胞重編程的技術(shù)，他們成功逆轉(zhuǎn)小鼠的一些衰老癥狀，并將其中患早衰癥的小鼠壽命延長了30%。

　　細(xì)胞重編程是通過引入4種轉(zhuǎn)錄因子，將成體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。誘導(dǎo)多能干細(xì)胞具有與胚胎干細(xì)胞一樣的分化為各類細(xì)胞的能力。細(xì)胞重編程用途廣泛，其中一項就是被用來逆轉(zhuǎn)衰老，但此前研究中的實驗小鼠不是早死，就是患癌。

　　為避免早衰或患癌等副作用，研究人員本次使用了部分重編程技術(shù)。細(xì)胞重編程一般需用2~3周時間，才能讓成體細(xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞，但他們只利用上述轉(zhuǎn)錄因子重編程2~4天，因此獲得的并不是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞。實驗顯示，經(jīng)過這種方法處理后，成體皮膚細(xì)胞仍然還是皮膚細(xì)胞，但細(xì)胞中的衰老跡象卻減輕了。

　　同樣是利用細(xì)胞重編程技術(shù)，此前，中國科學(xué)院生物物理研究所劉光慧實驗室與美國國立衛(wèi)生研究院國家癌癥研究所Tom Misteli研究組合作，通過篩選具有逆轉(zhuǎn)人類細(xì)胞衰老潛能的基因，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)錄因子NRF2介導(dǎo)的細(xì)胞抗氧化通路的紊亂是導(dǎo)致細(xì)胞衰老的驅(qū)動力。

　　此外，上述研究人員還通過篩選具有激活NRF2通路功能的小分子化合物，發(fā)現(xiàn)一種用于治療脂肪肝的NRF2激動劑奧替普拉可以延緩間充質(zhì)干細(xì)胞衰老的進(jìn)程，并提高其體內(nèi)活性。該研究成果于6月2日發(fā)表在Cell雜志上。

　　以上就是2016年最火爆的10大科技概念，在新的一年里這些高新科技能否一一實現(xiàn)呢？我們將拭目以待！