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面向未来的100项颠覆性技术创新.pdf
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面向未来的 100 项颠覆性技术创新
在研发和创新相关政策规划时,及时了解掌握能够对全球科技和经济发展具
有 重 大 影 响 的 技 术 突 破 显 得 尤 为 重 要 。 欧 盟 委 员 会 ( EUROPEAN
COMMISSION)发布《面向未来的 100 项重大创新突破》(100 Radical Innovation
Breakthroughs for the future)报告,为所有关心科学、技术和创新决策的人们提
供了战略资源。该报告通过对最新科学技术文献的大规模文本挖掘,结合专家的
咨询评论,筛选了 100 项可能对全球经济产生重大影响的颠覆性技术,为欧盟未
来研究与创新政策的可能优先事项提供参考。本文就其主要内容进行摘编。
一、人工智能和机器人
(Artificial Intelligence and Robots)
1. 增强现实(Augmented Reality)
增强现实(AR)指将计算机生成的图像(甚至声音)
叠加在我们对现实世界的感知上。从技术角度来看,AR
是一个巨大的挑战,因为用户可以利用它从多角度理解三
维环境。实现 AR 的基础是虚拟投影与现实世界的集成。
AR 的专业应用是交互式手册,为操作机器的人提供现场指
导。最新的研究领域是人类医学。医生们在手术过程中使
用 AR 技术,将大大减少在手术室的时间。已有研究证明,
AR 可以帮助截肢患者,通过向患者展示自己运动的虚拟实
时模型来改进康复方案,使他们能够自我纠正。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86891732/bg2.jpg)
2. 室内自动耕作(Automated Indoor Farming)
在具有高放射性地区,人们总担心传统种植的产品可
能含有放射性沉降物;在缺乏水资源和沙漠地区可能会给
蔬菜种植带来挑战。因此,在室内进行工厂化养殖得到推
广。室内自动耕作在人工智能系统的指导下,机器可以执
行传统的农业任务,如育苗、再植和收获,也包括畜牧业。
从长远来看,农业可能会完全自动化,首先在缺乏人力资
源和极端条件的地区实现,然后推广至全球。这可能对食
品文化、可持续性、社会结构以及就业等领域产生颠覆性
影响。
3. 区块链(Blockchain)
区块链是一种允许互不相识的人组织网络来保存可信
记录的技术。区块链也是比特币等加密货币的核心技术。
区块链可能会通过建设去中心化网络,为所有可能的交易
提供一个中立和公平的结果。企业将区块链技术视为提高
自身业务可追溯性的机会。区块链技术可以保存不可变记
录,没有任何麻烦或感染的风险,网络上的任何人都可以
随时对其进行验证,可以用来增加工作的透明度。公共团
体和企业认为区块链是未来诚信经营的基础设施。
4. 聊天机器人(Chatbots)
聊天机器人是一种通过书面文字或现场音频与人进行
实时对话的计算机程序。传统上,聊天机器人遵循一组预
定义的规则和脚本,查找特定的单词并为预定义的问题提
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86891732/bg3.jpg)
供预定义的答案,这种模式通常会导致用户体验不佳。较
新的聊天机器人由人工智能技术提供动力,使得它们在用
户输入方面更加灵活,并模糊了聊天机器人与 Siri、Cortana
或
Google Assistant
等虚拟助手之间的界限。
随着聊天机器人在理解和响应用户问题方面越来越
好,它可能会不断进化并成为主流。未来的聊天机器人可
能会带来丰富的会话用户界面,使用户可以自然地与计算
机、智能手机和机器人等进行交互。
5. 计算创造力(Computational Creativity)
计算机能够创造出原创性的艺术、创意和解决方案,
它们看起来像在大型艺术博览会上出现的作品一样。制作
这些作品的半自主人工智能系统由设计师支持,但通过没
有先入为主的限制和使用较高的处理能力来确定新的途
径、新的解决方案和新的想法。
人工智能在未来将扮演越来越重要的角色,除了完成
机械任务外,还可以增强人类的探索和解决问题的能力。
下一个前沿领域是使用复杂的机器学习技术设计全新的策
略,这些策略迄今仍在挑战人类的想象力。
6. 无人驾驶(Driverless)
无人驾驶技术广泛应用的主要障碍之一是传感器的相
对成本和复杂性,因此需要花费大量的精力来寻找感知世
界的新方法。从界面设计的角度来看,无人驾驶车辆出人
意料的复杂,创造完全自主无人驾驶汽车的进程仍在继续。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86891732/bg4.jpg)
然而,尽管有大量的跨国资源致力于开发这项技术,但其
前景并不像许多人最初认为的那样可观。从长远来看,无
人驾驶成为常态社会将发生范式转变,拥有私家车可能不
再对很多人有吸引力,无论是陆运、空运还是海运,运输
都将成为一种商品。很难想象某个行业不会受到无人驾驶
汽车的影响,因此政府应该保障立法与技术的和谐发展。
7. 外骨骼(Exoskeleton)
外骨骼是一种体外的人造结构,为了补偿或增强自然
的身体能力而设计。它被放置在人的身体上,作为一个增
强放大器,增强或恢复人的机械性能。外骨骼最成熟的应
用是医学领域,它们将帮助患者从瘫痪、多发性硬化症、
脑瘫和其他使人衰弱的疾病中康复。外骨骼可能会逐渐被
老年人广泛使用。新的工业设备可能更接近骨骼,从而提
升了人体意识和身体动作的整合度。但在不久的将来,可
能只能看到提供有限援助/支持的轻型军事外骨骼装备。
8. 高光谱成像(Hyperspectral Imaging)
高光谱成像在安全、国防、环境监测和农业等领域有
着广泛的应用前景。传统的数码摄影只捕捉三种波长的光,
从蓝色到绿色再到红色,高光谱成像可以在数百个波长上
产生图像。这些图像可以用来确定在任何被成像的场景中
发现的物质,有点像远距离的光谱学。
高光谱成像能够提供比常规成像系统更详细的数据,
目前仍处于起步阶段。高光谱机器视觉应用存在一些限制,
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86891732/bg5.jpg)
关键因素是传输速度,受高光谱数据固有的大数据量的限
制,成本和信息处理方法也是高光谱成像的应用障碍,但
是将最新的高光谱成像引擎技术和机器学习算法结合起来
有望解决这些问题。
9. 语音识别(Speech Recognition)
第一个商业上成功的语音识别技术可以追溯到 1990
年,但随着计算能力和新算法的发展语音识别取得了惊人
的进步。研究人员制造了一种用于自动语音识别的低功耗
专用芯片,其功耗效率是手机多功能芯片的 100 倍。新的
语音处理器支持立体声 AEC(声学回声消除)和远场线性
麦克风阵列,它专为支持语音的智能电视、条形音箱、机
顶盒和数字媒体而设计。即使在复杂的声学环境中,也可
以从整个房间准确捕获命令,以供基于云的语音识别系统
进行处理。
语音识别和会话平台有望成为十大战略技术趋势之
一,语音搜索将占到所有搜索中的 50%。从长远看,这种
转变使人们能够与周围的智能连接设备进行交互。随着人
工智能和自然语言处理技术变得越来越复杂,即使人们的
语音命令中没有明确的说明,设备也将能够理解用户,然
后预测其意图。
10. 群体智能(Swarm Intelligence)
群体智能是指各种对象的集体行为,每个对象都执行
一些简单的功能,并在这个过程中与其他对象进行交互。
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