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2021面向未来的100项颠覆性技术创新(一).pdf
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2021 面向未来的 100 项颠覆性技术创新(一)
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
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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。
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。
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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
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87649032/bg4.jpg)
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。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
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87649032/bg5.jpg)
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,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
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