艱難的2020年

艱難的2020年已經過去了，2020年我們也迎來了很多突破。最近達摩院釋出了2021年十大科技趨勢的報告，今天就來盤點一下2021年有可能會走入我們生活的黑科技。

趨勢一 以氮化鎵、碳化矽為代表的第三代半導體迎來應用大爆發

第三代半導體材料

所謂第三代半導體啊，就是指材料的更新換代。最初的第一代就是矽和鍺。到第二代，就是砷化鎵，磷化鎵，再到如今的第三代新型半導體材料主要就是氮化鎵、碳化矽，氧化鋅和金剛石等。

這些材料之所以稱作第三代，是因為這些半導體材料具備耐高壓，耐高溫，大功率等等這些優勢。

第三代半導體現在主要有這幾個應用方向，第一是光電子、半導體照明、可見光通訊等領域都有用得到；第二是電力電子，在新能源汽車、軌道交通等領域也都有相應的應用。第三是微波射頻，就是指用於遙感、雷達、衛星通訊以及移動基站。

2020年，市面上出現了很多以氮化鎵為基礎的手機快衝頭，一些新能源汽車也開始使用了碳化矽的功率器件來增加電能的轉化效率。相信第三代半導體的快速的發展會給今後的生活帶來更多的便利。

趨勢二 後“量子霸權”時代，量子糾錯和實用優勢成為了核心命題

2019年，谷歌的量子計算機叫懸鈴木在量子線路取樣問題上，實現了量子霸權。

2020年，我國的量子原型機“九章”也問世了，在玻色子取樣問題上呢，也實現了量子霸權，這些都是量子計算機領域的重要突破。

量子計算機要想真正的走入我們的生活，恐怕還需要很漫長的一段路。因為要想使一臺量子計算機具備通用性，單單說整合更多的量子位元是不夠的，我們還需要更多的糾錯位元或者透過其他方法來實現高精度，同時也需要更多的量子演算法的加持。

趨勢三 碳基技術突破加速了柔性電子的發展，電路板可以打太極了。

所謂柔性電子指的是，我們把電子器件做在柔性材料或是可延展的基板上的技術。比如摺疊屏手機，不管怎麼折手機螢幕，它還是亮的，還是通電的狀態，這就是柔性電子技術。

為什麼碳基技術的突破會加速柔性電子的發展呢？因為，有一種材料是很好的柔性電子材料，就是石墨烯。

石墨烯就是一個碳原子厚度的二維網格材料，它的電子遷移率特別特別的高，電阻率又極低，是目前世界上最薄也是最堅硬的奈米材料，因此作為柔性電子材料那是再好不過了，而把石墨烯捲成卷，就成了碳奈米管。這兩種材料都很好，但是大面積製備卻特別困難，之前實驗室製備的石墨烯都特別小，但是近年來碳機材料的製備取得了突破性的進展。

2020年，研究人員在8英寸的基底上成功製備了高純度、高密度的半導體陣列碳奈米管材料。它的材料純度可以達到99.9999%,突破了碳米管積體電路關鍵的材料瓶頸，並且同步開發了全自動的提純和組裝裝置，具備了量產的技術積累。

另外，現在我們利用化學氣象沉澱法也可以製備出大面積的石墨烯了，並且也具備了優異的電學效能。這都意味著碳基積體電路已經初步具備了工業化的基礎，碳基時代即將要到來。

趨勢四 AI提升藥物及疫苗研發效率。

新冠疫情大大推動了藥物研發和智慧計算的交叉融合。

根據《nature》的一份資料報告顯示，一款新藥，它的平均研發成本是26億美元，要耗時十年，成功率不到10%，而一款新藥從研發到最後的上市，是需要很多個步驟的。

主要有藥物發現、臨床前研究，臨床研究以及審批與上市四個階段，其中，藥物發現，是非常重要的環節，決定了一次研發的具體的目標，這個環節又分為了疾病的選擇、靶點的發現和化合物的合成，其中僅僅是化合物合成，一種藥品就需要對5000-1萬種化合物進行篩選，最後，僅有五種左右會進入到研究階段。

相當於說我們需要對龐大的資料進行甄別和篩選，由於工程量巨大，藥品研發到臨床前研究階段一般就需要耗時3-6年左右的時間。

然而我們透過將AI與藥物篩選相結合，利用虛擬藥物篩選，模擬計算篩選出藥物的高機率結構就可以大幅度減少化合物篩選的時間消耗。而且，AI的幫助還不僅僅是對新藥的發現，我們透過匹配發掘疾病和現有藥物時間資料的關聯性，老藥新用也能快速在其他適應證上給出有效的證明。因此，高效的演算法再加上雲計算強大的優勢，相信很快會帶來巨大的經濟價值和社會效益。

趨勢五 腦機介面幫助人類超越生物學極限，推動精準康復服務。

2020年8月，艾隆馬斯克釋出了腦機介面，記憶儲存、記憶植入，似乎離我們已經是不遠了。它的技術方向，大體可以分為麼兩類：嵌入式和非嵌入式。

馬斯克走的是嵌入的方式，把晶片植入到我們的大腦皮層，它的優勢是獲取的腦電波會更加的精準，腦機介面它最大的突破是用在人類增強領域。

比如，我們透過人工耳蝸來幫助聽障人士恢復聽力，透過機械的假肢來幫助殘障人士來恢復運動，透過腦電波來控制機械臂的運動。

我們可以大膽預測未來，我們最先進入的是類似電影《阿利塔》描繪的場景，人類與機器相互共存，透過各種機器來為我們的生活提供便利。

趨勢六 資料處理實現自治與自我進化

簡單說就是，透過機器學習來實現動態系統引數的調整和系統最佳化，從而降低整體的運維的成本。

這項趨勢，看起來離我們普通老百姓很遙遠，但其實不是。比如，我們用到某些app的時候，肯定不希望出現經常的卡頓、報錯、閃退等等，這就是人工智慧和機器學習為我們社會帶來的好處。

趨勢七 IT技術全鏈路雲原生化，讓使用者專注於快速應用構建

雲原生化是意思呢？簡單說，雲原生就是指容器化、微服務、持續交付等技術的疊加，雲原生架構是充分利用了雲計算的分散式、可拓展性等特性可以更高效的應用和管理硬體和資源，從而來降低計算成本，提升技術服務，大幅度降低了雲計算的使用門檻等。

趨勢八 農業邁入資料智慧時代

農業是第一級產業，也是我們人類最大最重要的經濟活動之一。預計到2050年，世界人口總量有望接近百億，人口的不斷攀升，對糧食的需求也會不斷的擴大，因此，我們如何擴大糧食的產能，提高糧食生產的效率，很重要的途徑是讓科技走進農業。

前面的很多趨勢都可以應用到農業當中，比如說像物聯網、人工智慧、雲計算、大資料等。這些新一代的科學技術和農業產業的深度結合，一定是未來的發展趨勢，也必將會帶來革命性的發展，無論從農作物的產量農業、勞動力的成本效率上都會有大幅度的提升。

趨勢九 工業網際網路從單點智慧走向全域性智慧

現在，我們有很多智慧工廠、機器人組裝，這些都是數字時代的象徵。在機器、演算法的輔助下，智慧工業不僅僅可以提高產能、增加效率，還可以更好地促進我們經濟的發展。

趨勢十 智慧運營中心成為未來城市的標配

這一點說的是智慧城市，所謂智慧運營中心，指的是現在很多業務我們都可以線上去辦理了，很多城市也推出了“最多跑一次”，“一網通辦”等創新實踐。

2021年開始，北京也要實行線上購房交易了。透過無紙化辦公，線上辦公可以為業務的辦理帶來很多方便，大大提升了辦事效率。

不僅如此，智慧城市運營中心最重要的功能，是將城市作為有機整體進行整體治理，這就意味著將從根本上把城市作為統一的巨系統，從而避免用傳統的中心化思路去逐一解決單個問題，而是利用城市的數字化、智慧化釋放出來的數字生產力，從更高的緯度去解決問題、治理城市，來幫助政府更好的實現多目標的平衡。