编者按：2020年，新冠疫情给全球公共卫生和经济带来毁灭性冲击的同时，也在一定程度上加速了科学技术进步。后疫情时代的科技创新正焕发出前所未有的新活力：多项科技创新渐露头角——数字世界与物理世界的进一步融合，推动世界持续向好发展。一元复始之际，德国商报(Handelsblatt)联合多位专家深入市场调研，挖掘出17项具有巨大发展潜力的产品及技术。本篇为系列报道的上篇，重点介绍其中八项科技创新技术，具体分析其发展现状及未来前景。本文为浙外德国研究中心“科技视窗”栏目第3篇(总第61篇)。
后疫情时代，科技创新迸发强劲活力
2008年金融危机爆发以来，尽管人类在云计算、人工智能等领域取得众多科技突破，但就德国和其他重要工业化国家而言，实际生产力并未得到明显提升。针对这一问题，德国商报(Handelsblatt)携手多位专家，在重点考察众多公司研发部门、研究所以及大学实验室之后，成功挖掘出具有巨大发展潜力的多项产品及技术。长达十多年的生产力僵局可能将在2021年及未来几年被打破。有专家指出，目前，将这些创新技术转为实际生产力只是时间问题。
保持如此乐观态度的一个重要原因是：新冠疫情在给全球公共卫生和经济带来巨大冲击的同时，也进一步加速了科学技术的进步。美国未来学家艾米·韦伯(Amy Webb)表示：“一定程度上而言，新冠疫情已然加速不同规模企业的数字化转型进程。”
疫情之下，新技术不断实现蜕变，民众生活也悄然发生巨大改变。新型超级芯片使得电脑、智能手机运行更为流畅，蛋白质结构的智能破译惠及众多医患群体，量子计算机从实验室走向实际应用，卫星技术助力服务更为广阔、高速的互联网新领域，自动驾驶汽车成为现实，提供多语种实时翻译的智能耳机即将问世，手机成为便利的支付工具，3D打印开始进入大规模生产线……被疫情按下加速键的智能时代，发展之快、变化之巨令人惊喜。
2021年最具潜力的17项科技创新(上篇)
1. 半导体：新型超级芯片
美国苹果公司研发的M1芯片 图片来源：Bloomberg(彭博新闻社)
以苹果公司为例，该企业一直以来都是芯片业的最大需求商。出于自身发展战略考虑，苹果目前正计划转型成为全球领先的半导体生产商之一。近年来，苹果基于自身研发的手机芯片，进一步推出适用于苹果电脑的M1处理器(CPU)。作为电脑的核心部件，该款处理器共搭载八个内核。其中，四个高性能内核，主要服务于视频编辑等复杂指令；四个高能效内核，则主要服务于网页浏览等简单操作。
苹果公司软件工程主管克雷格·费德里吉(Craig Federighi)强调，“配备新型芯片后，应用程序的启动速度将倍增，复杂程序的运行也将更为流畅。”此外，在观看视频的情况下，电池续航时间可达18小时。2020年秋季，苹果已推出三款配备M1处理器的电脑，并计划在新的一年持续推出功能更为强大的苹果电脑。据芯片业知情人士透露，苹果目前已在着手研发搭载32个高性能内核的处理器。
2. 医学：破解蛋白质折叠难题
蛋白质解码图 图片来源：“深度思考”人工智能公司(Deepmind)
科技巨头谷歌(Google)旗下子公司Deep Mind近日取得一项巨大科技成果。在其 AlphaFold *研究项目中，该公司成功研发出一种能够预测蛋白质折叠结构的人工智能(AI)。
*AlphaFold是Google旗下DeepMind开发的一款人工智能程序，它能够预测蛋白质结构。蛋白质通过卷曲折叠构成不同的三维结构，而结构决定蛋白质的具体功能。
蛋白质折叠问题作为生物学的重大挑战，已困扰生物学家50余年。这一难题的成功解决，可以帮助生物学家更好地了解基因序列与蛋白质结构之间的关系，从而更为准确地预测药物治疗的具体疗效。目前，AlphaFold算法已成功通过17万多条已被解码的蛋白质数据检测训练。该算法可帮助医疗保健行业提高疾病诊断效率，在进一步提高药物研发有效性的同时，确保治疗方法更具人性化。
3. 量子计算机：从实验走向实践
量子计算机 图片来源：Regetti公司
经过数十年研究，量子计算机逐渐走出实验室，开始走向市场。越来越多的公司已计划将其运用于实际生产中，例如欧洲能源公司(Eon)和大众集团。量子计算机可以解决传统计算机难以处理的系统优化问题，例如众多变量中，最佳组合的推导与预测。
量子计算机有两种类型：其一是量子门，能解决各种优化问题，但错误率仍然较高。其二是量子退火机(一种桥接技术)，目前相关研发部门正积极寻求技术突破。量子退火机只能解决特定优化问题，但性能优越、数据处理效果显著。
Eon公司采用的是加拿大量子计算公司(D-Wave)研发的量子退火机。近日，Eon公司再次提交了一项新型量子算法专利申请，该算法可有效实现供热节能。Eon公司希望将这一量子算法的优化潜力继续提高15%。同时，大众集团也正积极研发基于量子定位技术的新型导航系统。目前，量子材料的发展与应用仍处起步阶段，但可展望的是，其在2021年及之后的几年内将会取得重大突破——能耗少但存储容量大的高性能量子芯片有望问世。
4. 卫星：太空互联网
星际卫星 图片来源：美国太空探索技术公司（Space X）
星链(Starlink)计划是由美国太空探索技术公司Space X推出的卫星项目。Space X公司希望在太空中搭建一个由42000多颗卫星组成的卫星网络，目前已有约1000颗卫星被成功投放。普通通信卫星的轨道高度大多在35000千米以上，而星链项目中的卫星则投放至地球上空550千米处的近地轨道，因此它们发送、传输信号时几乎不会出现延迟。星链项目致力于为整个地球(包括世界偏远地区)提供高速低成本的互联网服务。Space X公司目前已从国际电信联盟(ITU)、德国联邦网络管理局取得相关频段的使用权。
5. 自动驾驶初体验
全新奔驰S级系列自动驾驶功能 图片来源：路透社(Reuters)
高度自动化驾驶预计将在2021年取得重大进展。电动汽车生产商特斯拉以及老牌汽车生产商戴姆勒、宝马和奥迪，将首次推出其研发的3级自动驾驶功能。3级自动驾驶系统可在一定程度上解放司机双手，避免其疲劳驾驶。
与此同时，有关自动驾驶的相关法律框架也已基本建立。2020年6月底，联合国欧洲经济委员会(UNECE)对国际道路交通法规展开具体修订。相关条例规定，2021年1月22日起，3级自动驾驶车辆允许上道行驶。
6. 实时翻译耳机
多语种实时翻译耳机 图片来源：同声智能传译公司Timekettler
早在上世纪70年代末，英国作家道格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)在其创作的科幻小说经典《银河系漫游指南》中，就设想了一种通用翻译器：特殊的鱼——Babelfish，使用者将其插入耳朵就能理解世界上任何一门语言。而在不久的将来，这个科幻设想即将成为现实。目前，已有几家技术企业正就此积极制定产品的上市方案。经过多轮改进，该产品已掌握多种算法，例如语音和文本识别。同时，5G网络通讯以及先进的耳机设计也将助力“Babelfish”更快投入大众市场。
7. 手机智能付款
通讯软件Whatsapp中的付款功能 图片来源：法新社(AFP)
在中国，支付宝、微信支付已然成为日常生活不可或缺的一部分。与之相反，世界上仍有大量国家和地区还未普及智能支付。为进一步改善这一局面，2020年11月初，脸书(Facebook)旗下WhatsApp首次在印度推出支付功能，即WhatsApp用户之间可以互相汇款。截至目前，WhatsApp已累计拥有4亿印度用户。全球范围内，WhatsApp用户也已超过20亿。
8. 3D打印
3D打印的头盔 图片来源：塑料技术供应商裕克施乐(OECHSLER AG)
美式橄榄球头盔品牌(Riddell)最新推出的一款头盔，引起社会广泛关注。该头盔内壳由多种复杂格形结构制成，需要数千根粗细不同的棍棒相互连接，难度系数极高。尽管如此，从原型设计到产品交付，裕克施乐公司(Oechsler)借助现代3D打印技术，以创纪录的完工速度，实现了最短时间内批量生产高新技术产品的壮举，同时也为行业生产效率的进一步提升创造无限可能。
得益于技术的飞速进步，3D打印正广泛应用于各行各业。根据2020年世界著名咨询公司(Wohlers)发布的市场调研报告，3D打印已不再局限于原型构造，未来将呈量产趋势不断发展。在此基础上，3D打印产业市场规模也将大幅增长，预计将从此前的160亿美元增至408亿美元。
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“【科技视窗】专家研判：
后疫情时代德国科技创新的17大‘新趋势’（下篇）”
本文编译自德国商报相关报道：
德国商报(Handelsblatt)1月8日报道：2021年度最有前途的17种科技趋势
https://www.handelsblatt.com/technik/forschung-innovation/medizin-mobilitaet-it-das-sind-die-17-aussichtsreichsten-tech-trends-des-jahres/26776970.html?ticket=ST-318110-YXecwNis0bgRKneiuYvb-ap6
供稿 | 蒋红秀
排版 | 高锡涛
编辑 | 郑葵
初审 | 程静
终审 | 吴卫东 咸佩心