1.百萬兆級超級計算機（Exascale）開始投入使用

ExaFLOP 是每秒1,000,000,000,000,000,000(100萬兆)浮點運算，目前世界頂級的超級計算機現在已經達到了這個速度，比千萬億次浮點運算 petaFLOP 計算機提高了1000倍。

多年來，計算機的計算能力的增長呈指數增長趨勢。然而，在2010年代後半期，進展速度有所放緩。早些時候預測 exaFLOP 計算機會在2010年底到來，但是由於遇到技術和資金問題，這個時間被推遲了許久。

IBM 公佈的“峰會”，最高效能達到200petaflops的超級計算機，它在2018年6月成為世界上最快的超級計算機，這個稱號保留到2019年和2020年。一些挑戰者正蓄勢待發，其中包括中國正在開發的3臺 exaFLOP，美國開發的3臺，以及歐盟、印度、日本和臺灣開發的其它機型。這些超級計算機將在21世紀20年代初期和中期部署。

中國是第一個實現 exaFLOP 計算機“峰值”的國家，早在2018年7月22日我國的“天河3號E級原型機系統”已經在國家超級計算天津中心完成研製部署。天河3號是天河2號的繼任者。繼中國之後，接下來表現出持續 exaFLOP 表現的國家是美國和日本。

百萬兆等級運算導致了許多領域的革命性進展。例如計算能力允許比以往任何時候都更大規模、更復雜和更長時間的模擬；神經科學領域也隨著百萬兆級運算能力的提升而得到突破，因為它可以實時模擬整個人類大腦，甚至可以模擬到單個神經元的水平。隨著對現有計算機的升級，進一步提高了數量級的效能，為21世紀30年代的 zettaFLOP 超級計算機鋪平了道路。

2.中國首次火星任務探測車著落火星表面

在21世紀的前20年，中國國家航天局把重點放在了月球上。其嫦娥系列月球探測器取得了巨大成功。

中國火星探測器將由一個軌道器、著陸器和一個部署在火星表面的漫遊者組成，其科學目標是尋找現在和過去生命的證據，並評估火星的環境。它被命名為“天問一號”。

該航天器將於2020年7月由長征5號重型運載火箭發射升空，總有效載荷質量為5,000公斤。定於2021年2月進入火星軌道，地面著陸日期為2021年4月23日。著陸器將使用降落傘、制動火箭和安全氣囊實現軟著陸，軟著陸計劃將在火星的Utopia Planitia進行，這個地區已知有大量的地下水冰。

探測器由太陽能電池板提供動力，並安裝了透地雷達探測器(GPR) ，可以探測到地表以下100米的深度。它還可以對火星土壤進行化學分析，尋找生物分子和生物特徵。

軌道器和探測器一共攜帶了12個儀器。除了強大的地面雷達，探測器還包括一個多光譜相機(MSC)和一個導航和地形相機(NTC)。同時，軌道飛行器配備了一個高解析度照相機(HRC) ，可以在400公里的軌道上拍攝到解析度2米的影象。

3.美國宇航局NASA的“毅力號”漫遊者將登陸火星

2020年7月，美國國家航空航天局發射了一個無人駕駛的太空探測器“火星2020”前往火星。它攜帶著一個名為“毅力號”的漫遊者，用於搜尋遠古生命的跡象，並收集帶回樣本到地球。這項任務將包括技術演示，為未來的人類登入火星做準備。

該設計基於2012年“好奇號”的早期任務，改進了攝像頭（共23個）、改進了車輪尺寸和踏面設計，以及更重的取樣容量。探測器上還安裝了兩個麥克風，用於記錄從軌道上下降的聲音以及隨後的火星表面活動。

探測器將於2021年2月抵達火星表面，降落在赤道以北的一個隕石坑。這個直徑49公里的隕石坑被認為在遙遠的過去是一個湖，深達250米。它包含一個富含粘土的三角洲沉積物，當火星上形成山谷網路時，這個湖就已經存在，使其成為一個地質考察最佳的地點。

另外還有一架小型直升機伴隨著“毅力號”。這架名為“智慧”的太陽能無人機有兩個功能: 提前偵查和計算最佳駕駛路線，以及發現有趣的研究目標。雖然飛行高度限制在地面以上10米，每三分鐘的飛行最大水平距離可達600米。美國宇航局後來改進了這種無人機的設計，創造了更先進的版本用於未來的人類任務。

探測器上有七個科學儀器，包括一個用於收集岩石和灰塵的樣品快取系統，最多可以容納30個樣品。它的23個攝像頭提供了廣泛的檢視和觀察視角，從極端的近距離分析到遠距離全景和縮放功能。用於帶回樣本的收集船將於2026年發射，2029年進行著陸和表面操作，2031年返回地球。

4.詹姆斯·韋伯空間望遠鏡發射升空

詹姆斯·韋伯空間望遠鏡JWST是人們期待已久的老式哈勃空間望遠鏡的繼承者。它以1961年至1968年間擔任美國宇航局局長的詹姆斯 · e · 韋伯命名，是美國宇航局、歐洲航天局和加拿大航天局合作開發的。

JWST 位於地球-太陽拉格朗日點附近，軌道距離從374,000公里到1,500,000公里不等。它的目的是提供從長可見光到中紅外光波範圍內的前所未有的解析度和靈敏度。雖然哈勃空間望遠鏡有一個4.5平方英尺的主鏡，但是 JWST 的收集面積是它的6倍，達到25平方英尺。這是由18個六邊形鏡片組成的一個整體。就放大倍數而言，它的能力是哈勃望遠鏡的100倍，這使得它能夠觀測到大爆炸後2億年內的第一代恆星，當時宇宙的年齡只有現在的1.4% 。JWST到底有多強，舉個例子，如果在月球表面放置一隻大黃蜂，JWST 將能夠透過反射光和體溫來辨認這種昆蟲。JWST 有四個主要的科學目標:

•尋找宇宙大爆炸後形成的第一批恆星和星系的光；

•研究星系的形成和演化；

•瞭解恆星和行星系統的形成；

•研究行星系統和生命起源。

JWST 於1996年首次提出，當時其成本估計為5億美元，發射日期為2007年。然而，隨著時間的推移，成本開始急劇上升，進度也面臨著嚴重的延誤。到2018年，該專案迅速擴大到97億美元，預計2021年啟動。

5.NASA太空發射系統(SLS)將首次實行無人駕駛處女航

NASA太空發射系統(SLS)是“超重型運載工具”級別的一次性使用運載系統，從2011年開始研發，旨在取代退役的太空梭成為 NASA 的旗艦飛行器。

SLS 最初設計為將70公噸送入低地球軌道(LEO) ，後來大大超過了這一要求，額定有效載荷能力為95公噸。未來版本，稱為 Block 2，將有升級包括先進的助推器，具有更大的低地軌道能力超過130公噸。相比之下，1981年至2011年的早期太空梭計劃的最大有效載荷能力僅為27.5噸，約為 SLS Block 2的21% 。

SLS 將成為美國宇航局深空探索計劃的主要運載火箭，包括阿爾特彌斯計劃的載人月球飛行和隨後的載人火星任務。它還將被用於建造一個新的繞月軌道空間站。

首次無人駕駛的處女飛行發生在2021年，隨後是2022年有人駕駛的月球飛越。其他的發射包括 Block 1 Cargo 飛行，透過歐羅巴快船探測器直接到達木星的霍曼轉移軌道。月球軌道及以外的載人任務利用了 SLS 上部分可重複使用的模組，即所謂的獵戶座飛船探測器(Orion MPCV) ，它可以支援6名宇航員執行長期任務。

6.推遲的東京奧運會在2021年夏季舉行

奧運會將於2021年夏天在日本東京舉行。在日本奧委會選擇東京之前，廣島曾表示有興趣舉辦奧運會，但後來撤回了申辦計劃。東京在50年前舉辦過奧運會，它的國家奧林匹克體育場再次被用作主場館。

2013年8月，東京都知事井之直樹表示，2011年福島核事故不會對東京主辦奧運會的能力構成威脅。他說，“東京的水是安全的，我們已經在我們的網站上公佈了這些資料” ，“輻射水平與倫敦或巴黎沒有什麼不同。”後來，國際奧委會就這一問題向其成員發出了保證函。

奧運會原定於2020年7月24日至8月9日舉行，預賽將於7月22日開始。然而，2020年3月24日，國際奧委會和東京奧組委正式宣佈，由於全球範圍的2019冠狀病毒疾病流行病，2020年夏季奧運會和殘奧會將推遲到2021年，這是第一次整個奧運會被推遲。儘管改變了賽程安排，但奧運會仍然以“東京2020”的標籤和營銷口號進行公開宣傳。

東京成為第一個兩次主辦奧運會的亞洲城市。上一次是在1964年。2021年奧運會的口號是“發現未來” 。

7.乳腺癌治癒率將接近100%

在世界範圍內，乳腺癌佔所有女性癌症的近23% (不包括非黑色素瘤面板癌)。2008年，它造成了45.8萬人死亡，佔女性癌症死亡人數的13.7% 。

2011年，遺傳學的進步使研究人員鑑別出10種乳腺癌亞型，每一種都有自己獨特的基因。同年，發現三種與最常見的乳腺癌有關的基因，其中一種與腫瘤生長有關。

結合個性化基因組學，這為新一代的藥物和其他治療方法鋪平了道路，這些藥物和治療方法可以精確定製給特定的個體。在許多西方國家，5年存活率現在接近100% ，10年存活率可能在2030年代中期達到這一水平。

8.男性避孕藥將正式進入市場

本世紀初，第一批男性避孕藥可供大眾消費。男性化學避孕方法已經存在了幾十年。早期的努力集中在使用睪丸激素和合成激素來限制精子的產生，就像女性節育對卵子產生的影響一樣。然而，這些被證明有太多的負面影響，並隨後被放棄。

其他，非荷爾蒙的方法也被嘗試。其中最成功的是一種叫做 JQ1的化合物，由美國研究人員於2012年開發。這是透過靶向一種睪丸特異性蛋白質(BRDT)來實現的，BRDT 對生育能力至關重要。當給小鼠注射 brdt 抑制分子後，它們產生的精子數量開始減少，而那些產生的精子不能正常遊動。交配研究證實，JQ1確實是一種有效的男性避孕藥。更好的是，這種影響是完全可逆的，對動物的睪丸激素水平或行為沒有不良後果。這種分子對雄性後代也沒有明顯的副作用。

這種新化合物的成功以及小鼠和人 BRDT 蛋白之間強大的相似性，使得 JQ1能夠從2013年開始進行臨床試驗。經過8年時間，到2021年可以獲得藥丸形式。這是自幾個世紀前發明避孕套以來，第一種新的男性可逆避孕藥。

9.世界上第一個人造小型腎臟投入醫療使用

腎臟在人體中起著至關重要的作用: 過濾血液，排出多餘的液體和排出廢物。它們對泌尿系統、調節血壓和各種激素的產生至關重要。

腎臟疾病是多種多樣的，但長期的主要原因是糖尿病和高血壓。其中最嚴重的臨床條件是終末期腎病 ，影響全世界200萬人。在疾病的後期階段，唯一的治療選擇是透析或移植。雖然透析可以挽救生命，但它只持續很短的時間，然後必須重複這個過程。器官移植可以幫助病人恢復體力和活動能力，使他們能夠恢復更正常的活動，但是捐贈者往往不足，加上免疫系統排斥的風險。幹細胞治療方法已經開始出現，但是還沒有包括完全替代腎臟的方法。

然而，第三種選擇已經被探索出來，現在第一次成為可能: 全人工腎臟。這個想法在加州大學舊金山分校(UCSF)進行了研究，最終在2010年建立了原型模型，並在2017年開始臨床試驗。作為政府創新計劃的一部分，加快了這個特定專案的開發程序，縮短了審批所需的時間。

10.Terrafugia TF-X 飛行汽車正式問世

Terrafugia TF-X 是一款插入式混合動力傾轉旋翼飛行器，也是第一款全自動飛行汽車。他可以克服惡劣的天氣氣候。在發生緊急情況或意外情況時，也可以人工控制。TF-X 每次飛行的最大航程為800公里。它將於2021年推出，起價約為28萬美元，大多數消費者買不起。然而，本世紀後期至二十二世紀，更廉宜的飛行及懸停車輛越來越普及。