2021年全球十大关键技术趋势

俄罗斯《侧面》周刊网近期发表题为《通往“黑客帝国”的正确道路:2021年技术趋势和科学发现》的文章称,工业4.0、第四次工业革命、数字经济——所有这些术语都拥有相同含义:一场技术大繁荣正呈现在我们眼前。2021年发生了太多重大科技事件,以至于无法通过一篇文章予以全部介绍。《侧面》周刊选出了几个关键趋势。

芯片引发全球风波

芯片的全球短缺成为信息技术(IT)产业的主要新闻。短缺在一定程度上由新冠病毒大流行导致——许多工厂因隔离措施被迫停工,传统物流链出现中断。但这一状况的根源可追溯到很久以前:全球芯片需求不断增长,芯片制造商数量越来越少。一些种类的处理器几乎被台积电垄断,而该公司仅使用荷兰阿斯麦控股公司生产的光刻机。

目前,台积电和阿斯麦的产能严重落后于订单需求,结果导致所有种类电子产品的供货都出现中断。汽车生产商也遭受严重损失,多家车厂被迫停产。所有这一切都进一步助长了本已严重的世界通胀。

此外,芯片竞争已上升到地缘政治高度,成为美中贸易战的新内容。有趣的是,美国高通公司今年12月刚发布一款用于笔记本电脑的5纳米中央处理器,中国华为公司数小时后便宣布它已拥有类似产品。顺便说一句,5纳米并非中央处理器规格的极限:三星公司和国际商用机器公司今年分别发布了3纳米和2纳米处理器,而且类似产品会随着时间的推移越来越多。专家认为,未来属于那些为具体任务(如构建神经网络)打造的专用芯片,纳米规格的竞赛将退居次要位置。

电子产品触底反弹

消费电子市场的发展目前直接取决于芯片短缺将持续多久。对这一时长的预测存在多种版本,从一年到几年不等。不过,即使在目前情况下,大多数电子产品的销量也高于去年。

据美国战略分析公司统计,全球智能手机的出货量在2020年下降了8%,2021年增长3%,2022年将增长5%。这种产品的发展方向仍与过去一致,其中之一便是柔性屏幕的研发。尽管配备柔性屏幕的智能手机在2019年首次推出时并未获得热烈的市场反应,但其产品线仍在逐渐扩大。现在,三星、OPPO、vivo、小米、华为和荣耀都发布了配有柔性屏幕的手机。其中,三星产品的市场份额最大,超过了70%。

顺便说一句,三星公司的智能手机不久后可能退出俄罗斯市场,原因是莫斯科仲裁法院今年10月以相关产品侵犯了瑞士Sqwin SA公司专利为由,禁止61款三星智能手机在俄境内销售。不过,此案目前尚未了结:三星对这一判决提出了异议,预计法院将于明年1月份再次开庭。

社交网络深度转型

社交网站脸书创始人马克·扎克伯格今年10月提出了“元宇宙”项目并计划在5至10年内为其吸引10亿用户。人们对“元宇宙”概念的了解始于上世纪90年代数字朋克流行的时期。“元宇宙”是一个虚拟空间,用户可借助增强现实和虚拟现实设备置身其中。此概念在《阿凡达》、《黑客帝国》和《盗梦空间》等影片中曾多次出现,但扎克伯格承诺,他将推出一些全新的东西,包括来自现实世界的虚拟朋友和事物、触觉感受以及使用“思维力量”控制情节的能力等。

人们可以轻松地猜到,“元宇宙”项目打算向用户出售虚拟物品。这种在网上“贩卖空气”的想法可能带来巨额利润。今年3月,推特创始人的第一条推文作为非同质化代币卖出了290万美元。11月,网络游戏“沙盒”的玩家以65万美元的价格转手了一艘虚拟游艇。

然而,扎克伯格的虚拟商品的成功大卖目前远非事实。现实告诉人们,新的社交网络仅凭炒作和流行热度是难以站稳脚跟的,“俱乐部会馆”应用程序2021年初曾推出一种凭邀请使用的音频会议服务。最初,公众非常期待获得邀请,但到了今年夏天,这款应用程序的新增下载量已近乎为零。

科技公司股价回调

从财务角度来看,各种科技公司的2021年并不太成功。I T产业在2020年几乎成为新冠病毒大流行的主要受益者,股价一飞冲天,但在2021年却迎来价格调整。许多初创公司的股价先前由于投机资本的涌入而被高估,典型的例子便是Z oo m视频会议服务,相关公司股价2020年上涨了3倍,但在2021年跌去一半市值。

IT产业头部企业的股价虽然继续上涨,但偶尔也会下跌。例如,多家IT巨头的股票9月底曾出现一天之内总市值蒸发2100亿美元的情况。

另一个颇为典型的趋势是,许多今年上市的技术公司的股价目前均低于首次公开募股时的价格,这些公司包括在线交易平台罗宾侠、语言学习应用Duolingo、在线教育公司课程世纪公司、支付卡发行平台Marketa、在线支付服务平台Paytm、食品送货服务商“送饭袋鼠”公司和制造替代食品的Oatly等。

与此同时,首次公开募股的积极性仍然有增无减:2020年共有450家新公司在美国证券交易所上市,2021年更是超过了1000家。但这些公司中只有290家的股价有所上涨。从各方面情况看,旨在吸引投资的炒作未能奏效。不过,与新冠疫情之前的2020年初相比,IT股仍有不小涨幅。

电动汽车加速发展

对于今年最成功的技术公司——电动汽车制造商特斯拉公司而言,市场波动没有任何影响。财务报告连续亏损、营收增长引发疑虑的时代一去不复返了。特斯拉公司从2019年开始实现稳定盈利,2021年更连续创下盈利纪录:第一季度盈利4.38亿美元,第二季度盈利11.4亿美元,第三季度盈利16.2亿美元。该公司市值今年10月突破了1万亿美元大关,把公司首席执行官埃隆·马斯克推上了世界富豪榜首。

公司大幅盈利的关键是特斯拉Model 3车型的热销。即便是在汽车工业的故乡德国,该车型的销量也排名第二位,仅次于大众“国民车”高尔夫。特斯拉的成长还得益于美国当局“绿色”新政的推动:美国总统拜登今年11月签署一项基础设施建设法案,计划花费75亿美元在全国建设充电站网络。

得益于类似计划,汽车的大规模电动化前景变得愈发清晰。美国能源部5月份在比较柴油车和电动车的能耗成本后得出结论:电动车每公里行驶能耗成本比柴油车低60%。彭博新能源财经的最新研究报告认为,电动车的平均总成本将在到2027年之前降至低于柴油车的水平。

老牌传统汽车公司开始亡羊补牢,这并不令人意外。沃尔沃公司决定在2030年前彻底转产电动车,梅赛德斯-奔驰公司也决定在2025年前实现同样目标。大众汽车公司开始在美国的广告中使用新品牌Voltswagen。它们这么做是否为时已晚?

二氧化碳变身燃料

电动车只是适应未来能源过渡的技术之一。能源过渡问题因受疫情影响而未在2020年受到太多关注,但它今年再次成为国际议程的焦点。这一现象并非毫无缘由:联合国气候峰会此前在英国格拉斯哥举行。为了强调应对气候变化的重要性,联合国在峰会前的几个月中发布了多份文件。

在这些文件当中,一份长达3949页的报告最重要。报告在总结14000项科学研究的数据后得出,全球变暖是人类活动造成的后果。该报告得到了195个国家政府的赞同,意味着它已成为正式的科学共识。

尽管格拉斯哥峰会并未作出具有划时代意义的决定,但“绿色”能源领域的重大新闻仍然层出不穷。2021年,我们在二氧化碳加工方面看到了一系列互不关联的突破。对于实现温室气体捕获的商业化运作而言,这方面的技术不可或缺。今年春天,中国科学家用水、二氧化碳和太阳能生成了液体燃料甲醇。今年秋天,美国的Twelve和Lanzatech公司在不添加碳氢化合物的情况下使用类似方法产出了塑料,这在全球尚属首次。德国人则使用类似方法制成了合成航空煤油。所有这些技术突破都可能对石化工业造成颠覆性影响。

无线电力传输

要实现能源过渡,光有这些还不够。完整的拼图中还缺少一项廉价的无线电力传输技术,毕竟太阳能和风力发电都会受地理因素限制。

人们今年在该领域已看到一些新发明。新西兰Emrod公司设计的一种天线可将电力传输到200米以外的地方。该公司计划明年初将无线电力传输距离扩大到数公里。中国科学家更进一步,计划在地球轨道上建造太阳能发电站并从那里用激光将能量传回地球。目前,中国人已成功将能量从300米高空传回地面,还开始在重庆建造用于接收太空激光的基地。

美国不打算在这一领域输给中国。今年春天,美国空军宣布将在2024年把自己的能量发射器送入地球轨道。

火星生物或非臆想

媒体今年对航天产业的报道主要集中于亚轨道太空游客的升空。但同样重要的事件也发生在距地球5500万公里的地方。人类去年向火星发射的3个探测装置已安全抵达目的地:阿联酋的“希望”号探测器留在了火星轨道,中国的祝融号和美国的“毅力”号火星车在火星表面实现了软着陆。“毅力”号已经取得了宝贵的工作成果:安装在车上的制氧仪从火星大气中提取了5克氧气。此举证明了在地球之外获取资源的可能性。

与此同时,一批科学家今年5月发表文章称,他们根据美国“好奇”号火星车所拍摄的照片推测,火星上存在生命。文章所附的照片显示,火星表面某处曾出现神秘的圆形物体。有科学家猜测这些物体是蘑菇。文章引起了巨大反响,也遭到部分科学家的批评。批评者认为,这些物体只是沙尘暴带来的石头或矿物。

但科学家11月份发现,菌类的确能在强辐射条件下茁壮成长。多位生物学家在美国生物学论文档案网发表文章称,人们在切尔诺贝利发现了一种菌类,它在太空中的生长速度比在地球上快29%。这一发现对于弄清外星生命的生存条件非常重要。这种菌类能吸收辐射,因此可在人类建立月球或火星基地时派上用场:只需用这种菌类将人类基地厚厚地“包裹”起来,就能保护内部人员免受宇宙射线的伤害。

人工智能走进社会

中国清华大学计算机系今年夏天出现了一位名叫华智冰的“女生”。其实,华智冰并非真人,而是人工智能。它将师从人类教授,其智力将在一年内达到12岁儿童的水平。

类似人工智能扮演人类“社会”角色的新闻已经屡见不鲜。在韩国,这已经成为流行文化的一部分:例如,由Sidus Studio X研发、具有年轻女孩相貌的人工智能算法Rozy已成为网红,并为自己的创造者带来了30份赞助合同。

然而,所有这些人畜无害的虚拟角色都不能反映人工智能真实的力量增长。要想了解该领域的前沿动态,还应关注DeepMind实验室和Meta实验室。

谷歌的DeepMind以其算法可在包括围棋和扑克在内的所有游戏中击败人类而闻名。它最近开发的人工智能与以往不同,可轻易适应不同科学领域的任务。其表现出的灵活性和适应能力是人类所特有的“强”智能或通用智能的萌芽。

而M e t a打造的XLS-R神经网络可识别语音并将其实时译为128种语言。它在短短一年内学习了20亿个参数,数量为先前类似型号指标的10倍。人们预计,XLS-R能在未来的“元宇宙”中实现对虚拟对象的语音控制。

在这种背景下,人们对人工智能的担忧与日俱增。1月份,德国马克斯·普朗克进化人类学研究所人与机器中心的专家公布了他们的模拟结果。研究显示,人类将无法控制他们自己造出的“强”人工智能。欧盟和俄罗斯当局今年也提议对人工智能的使用加以限制。

基因编辑投入实用

基因工程是另一个正在取得前所未有的进展的领域。人们对规律成簇间隔短回文重复系统(CRISPR)基因编辑技术寄予厚望:它有望让人类摆脱严重的遗传疾病。然而,尽管相关实验已取得成功,但基因突变在分解DNA过程中导致错误的可能性妨碍了这项技术的广泛应用。科学家目前未能将这种风险降至最低。

在此背景下,美国科洛萨尔公司通过编辑亚洲象的DNA来复活猛犸象的想法令人颇为好奇。尽管这种想法第一眼看上去十分疯狂,但著名遗传学家乔治·彻奇仍决定主持相关项目的实施,科洛萨尔公司此前也获得了相应的风险投资。猛犸象一旦顺利诞生,必将提升CRISPR基因编辑技术的可信度。

目前,前景更清晰的研究方向是培育包含人类细胞的动物。今年春天,美国索尔克生物研究所培育出了一只这样的怪物:科研人员将人类细胞植入了猕猴胚胎。转基因动物可用于器官捐献,并解决此类手术目前面临的器官严重不足问题。纽约大学兰贡医疗中心今年10月成功地将基因编辑猪的肾脏植入病人体内。美国联合治疗公司表示,准备从明年开始大规模生产这种器官。