数字化与量子科技有什么联系?

数字化与量子科技有什么联系?,第1张

量子是现代物理的重要概念,指的是一个物理量所存在的最小的、不可分割的基本单位,和以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。量子科技本身,是数字科技的核心内容之一,是推动数字经济时代的核心力量。
经济观察报 王晓明/文 中共中央政治局10月16日下午就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习,这是继大数据、人工智能、区块链之后,中共中央政治局对前沿科技领域的又一次重点学习。量子科技本身,是数字科技的核心内容之一,是推动数字经济时代的核心力量。
什么是量子量子是现代物理的重要概念,指的是一个物理量所存在的最小的、不可分割的基本单位,和以牛顿力学为代表的经典物理有根本的区别。
一时间量子科技成为热词,网上还出现了大量针对“量子科学”、“量子通信”关键词的搜索和解读,这三个词不要混淆。“量子科学”指的是量子在科学上的效应,是一种量子信息的学科系统;“量子通信“则是量子在通信领域的应用,即给通信进行加密以保证安全性,尽管通信是量子科技的一个非常重要的应用,但不能将量子通信等同于量子科技本身。
与科学界的一些改良性技术相比,量子科技具有颠覆性作用,它颠覆的是目前占据主流地位的电子计算,即传统、主流的计算机还是以电子作为基本的载体,以冯·诺依曼结构为主的计算机,同时主流计算机的电子元器件——芯片,也是基于电子,按照摩尔定律的经济规律来发展,让计算机芯片的工艺制成从14纳米、7纳米发展到5纳米。
但问题在于,当下摩尔定律正逼近物理极限,所以科技领域亟需出现一些颠覆性技术,将量子作为基本计算单位,革新以电子作为基本单位的计算架构。
本次中央政治局学习提到的“把握好大趋势”中的“趋势”,即是全世界整个信息技术的基础正在发生变化,正在进入一个新的计算架构和基础能力突破的分界点上,需要提前重新构建一个新体系,体系的构建涉及到基础理论、基础材料、基础工艺及器件装备,并形成量子科技的广泛应用,最终改变整个数字科技。国家一旦掌握这种技术,将从计算能力上取得一个较大的突破,并对社会发展形成一个革命性的影响。在这一点上,国内国外的起点基本是一样的,全球共同进入“无人区”。也正因如此,量子科技也是各国的战略必争之地。
由此可见,在当下形势下,发展量子科技具有很大的战略意义。
量子科技的在全球仍然以企业为主力军,以产学研的形式进行开发。国际上比较典型的企业是,IBM、谷歌,谷歌在2019年打造了第一台量子计算机,仅用200秒完成一个计算,而采用传统计算机需要约10000年时间。
中国在量子科技的研究上,和欧美国家是齐头并进的,至少不属于落后地位。应该看到,该技术在全球获得了一定突破,但并不处于成熟的发展阶段,所以中国还有很大机遇去牵头主导这一场竞争。在中国,量子科技仍然是以企业主导的格局,来自中国的全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”、中国的首条量子保密通信骨干网,都是企业为主、产学研合作的成果,其中部分项目的主导方国盾量子企业,是由中科院孵化形成的。腾讯公司专门成立量子计算实验室,除了聚焦在信息处理中的应用,如量子算法对机器学习的帮助;还在积极探索对于一些小系统,小分子的更多经典计算或模拟的方法,并在制药、材料、化学等行业领域进行应用。
归根结底,量子科技的本质意义有两点,一是提高信息通信的安全性;二是提升算力。目前来看,量子计算可以广泛应用到很多行业领域
量子科技是数字科技系统中的重要力量。纵观中共中央政治局提出的学习重点,无论是量子科技,还是大数据、人工智能、区块链,均是数字科技的核心内容,均是推动数字经济时代的核心力量。
数字科技是利用物理世界的数据,建构与物理世界形成映射关系的数字世界,并借助算力和算法来生产有用的信息和知识,以指导和优化物理世界中经济和社会运行的科学技术。
数字科技是新一代信息技术的迭代升级。随着数字化进程的不断推进,“新一代信息技术”包含的内涵大大拓宽,云计算、大数据、移动互联、物联网、人工智能、区块链等新技术层出不穷,量子计算、脑机接口等技术领域已突破传统信息技术领域范畴,并将有可能改变整个信息计算体系。
从全球主要国家和龙头企业的数字科技创新实践来看,数字科技也已逐步成为各国新的创新和竞争角逐热点。一方面,各大数字科技巨头聚焦数字技术和数字科技化,如谷歌的AI、量子计算、知识自动化引擎技术;微软和亚马逊的云计算和AI;达索、PTC、西门子、ESI等公司的数字孪生突破;苹果基于处理器创新的封闭数字科技生态。
另一方面,数字科技巨头的创新又离不开数据科学和科技数字化,比如谷歌Waymo无人驾驶,需要不断将数字科技与汽车的相关学科、技术、产业进行不断融合,实现从数据到领域知识的价值实现。
从经济发展的角度来看,数字科技将劳动者由人变成了“人+机器”,劳动者可以呈现指数增长;将生产资料变成了“工农业用品+数据”,数据从有形到无形,且没有数量限制;将劳动资料变成了“工农业设备+计算力驱动的数字科技设备”,呈现指数增长,生产力得到了空前的解放,人类社会快速进入数字时代。可以说,数字科技从近期看指向数字经济,从远期看指向知识文明。
从促进创新的角度来看,数字科技驱动网络协同创新模式。工业时代,创新过程就是从基础研究到应用研究再到产业发展“链式创新”的单向线性过程。数字科技需要面向物理世界和数字世界的互动融合,一方面需要解决实际应用、面向用户需求、开发全新市场的场景式研发与创新,从用户需求出发对科学研究形成逆向牵引,另一方面各类基础学科、基础技术领域的各项基础和应用创新寻求突破。每个创新主体都是庞大网络体系中的节点之一,都会参与到新科学新技术新产品的开发应用全过程,创新产业化周期大大缩短。
所以,在生产要素和创新模式改变的作用下,数字科技最终将重塑全球经济竞争格局。在数字经济发展初期,数字化引发的是服务业进入到更复杂的工业、能源和交通等传统领域,但随着数字科技的发展现在更多的是通过数据处理、仿真建模、机器学习等改变从数据-信息-知识的整个流程,并推动进入知识自动化阶段,使得数据进入到价值创造的体系中。这种力量决定了数字科技将会重塑全球经济和产业格局,也必然是大国和企业竞争的战略制高点。

数千年来,人类一直依靠天生的直觉来认识自然界运行的原理。虽然这种方式让我们在很多方面误入歧途,譬如,曾一度坚信地球是平的。但从总体上来说,我们所得到的真理和知识,远远大过谬误。正是在这种虽缓慢、成效却十分积极的积累过程中,人们逐渐摸索总结出了运动定律、热力学原理等知识,自身所处的世界才变得不再那么神秘。于是,直觉的价值,更加得到肯定。但这一切,截止到量子力学的出现。
量子起源

这是被爱因斯坦和玻尔用“上帝跟宇宙玩掷骰子”来形容的学科,也是研究“极度微观领域物质”的物理学分支,它带来了许许多多令人震惊不已的结论——科学家们发现,电子的行为同时带有波和粒子的双重特征(波粒二象性),但仅仅是加入了人类的观察活动,就足以立刻改变它们的特性;此外还有相隔千里的粒子可以瞬间联系(量子纠缠):不确定的光子可以同时去向两个方向(海森堡测不准原理);更别提那只理论假设的猫既死了又活着(薛定谔的猫)……

诸如以上,这些研究结果往往是颠覆性的,因为它们基本与人们习惯的逻辑思维相违背。以至于爱因斯坦不得不感叹道:“量子力学越是取得成功,它自身就越显得荒诞。”

到现在,与一个世纪之前人类刚刚涉足量子领域的时候相比,爱因斯坦的观点似乎得到了更为广泛的共鸣。量子力学越是在数理上不断得到完美评分,就越显得我们的本能直觉竟如此粗陋不堪。人们不得不承认,虽然它依然看起来奇异而陌生,但量子力学在过去的一百年里,已经为人类带来了太多革命性的发明创造。正像詹姆斯·卡卡廖斯在《量子力学的奇妙故事》一书的引言中所述:“量子力学在哪?你不正沉浸于其中吗。”

陌生的量子,不陌生的晶体管

美国《探索》杂志在线版给出的真实世界中量子力学的一大应用,就是人们早已不陌生的晶体管。

1945年的秋天,美国军方成功制造出世界上第一台真空管计算机ENIAC。据当时的记载,这台庞然大物总重量超过30吨,占地面积接近一个小型住宅,总花费高达100万美元。如此巨额的投入,注定了真空管这种能源和空间消耗大户,在计算机的发展史中只能是一个过客。因为彼时,贝尔实验室的科学家们已在加紧研制足以替代真空管的新发明——晶体管。

晶体管的优势在于它能够同时扮演电子信号放大器和转换器的角色。这几乎是所有现代电子设备最基本的功能需求。但晶体管的出现,首先必须要感谢的就是量子力学。

正是在量子力学基础研究领域获得的突破,斯坦福大学的研究者尤金·瓦格纳及其学生弗里德里希·塞茨得以在1930年发现半导体的性质——同时作为导体和绝缘体而存在。在晶体管上加电压能实现门的功能,控制管中电流的导通或者截止,利用这个原理便能实现信息编码,以至于编写一种1和0的语言来 *** 作它们。

此后的10年中,贝尔实验室的科学家制作和改良了世界首枚晶体管。1954年,美国军方成功制造出世界首台晶体管计算机TRIDAC。与之前动辄楼房般臃肿的不靠谱的真空管计算机前辈们相比,TRIDAC只有3立方英尺大,功率不过100瓦。今天,英特尔和AMD的尖端芯片上,已经能够摆放数十亿个微处理器。而这一切都必须归功于量子力学。

量子干涉“搞定”能量回收

无论怎样心怀尊敬,对于我们来说,都不太容易能把量子力学代表的理论和它带来的成果联系在一起,因为他们听起来就是完全不相干的两件事。而“能量回收”就是个例子。

每次驾车出行,人们都会不可避免地做一件负面的事情——浪费能量。因为在发动机点燃燃料以产生推动车身前进的驱动力同时,相当一部分能量以热量的形式散失,或者直白地说,浪费在空气当中。对于这种情况,美国亚利桑那大学的研究人员试图借助量子力学中的量子干涉原理来解决这一问题。

量子干涉描述了同一个量子系统若干个不同态叠加成一个纯态的情况,这听起来让人完全不知所谓,但研究人员利用它研制了一种分子温差电材料,能够有效地将热量转化为电能。更重要的是,这种材料的厚度仅仅只有百万分之一英尺,在其发挥功效时,不需要再额外安装其他外部运动部件,也不会产生任何污染。研究团队表示,如果用这种材料将汽车的排气系统包裹起来的话,车辆因此将获得足以点亮200只100瓦灯泡的电能——尽管理论让人茫然,但这数字可是清晰可见的。

该团队因此对新型材料的前途充满信心,确定在其他存在热量损失的领域,该材料同样能够发挥作用,将热能转变为电能,比如光伏太阳能板。而我们只需知道,这都是量子干涉“搞定”的。

不确定的量子,极其确定的时钟

作为普通人,一般是不会介意自己的手表快了半分钟,还是慢了十几秒。但是,如果是像美国海军气象天文台那样为一个国家的时间负责,那么这半分半秒的误差都是不被允许的。好在这些重要的组织单位都能够依靠原子钟来保持时间的精准无误。这些原子钟比之前所有存在过的钟表都要精确。其中最强悍的是一台铯原子钟,能够在2000万年之后,依然保持误差不超过1秒。

看到这种精确的能让人紊乱的钟表后,你也许会疑惑难道真的有什么人或者什么场合会用到它们?答案是肯定的,确实有人需要。比如航天工程师在计算宇宙飞船的飞行轨迹时,必须清楚地了解目的地的位置。不管是恒星还是小行星,它们都时刻处在运动当中。同时距离也是必须考虑的因素。一旦将来我们飞出了所在星系的范围,留给误差的边际范围将会越来越小。

那么,量子力学又与这些有什么关系呢?对于这些极度精准的原子钟来说,导致误差产生的最大敌人,是量子噪声。它们能够消减原子钟测量原子振动的能力。现在,来自德国大学的两位研究人员已经开发出,通过调整铯原子的能量层级来抑制量子噪声程度的方法。它们目前正在试图将这一方法应用到所有原子钟上去。毕竟科技越发达,对准时的要求就越高。

量子密码之战无不胜

斯巴达人一向以战斗中的勇敢与凶猛闻名于世,但是人们并不能因此而轻视他们在谋略方面的才干。为了防止敌人事先得知自己的军事行动,斯巴达人使用一种被称作密码棒的东西来为机密信息加密和解密。他们先将一张羊皮纸裹在一根柱状物上,然后在上面书写信息,最后再将羊皮纸取下。借助这种方式,斯巴达的军官能够发出一条敌人看起来语无伦次的命令。而己方人员只需再次将羊皮纸裹在同等尺寸的柱状物上,就能够阅读真正的命令。

斯巴达人朴素的技巧,仅仅是密码学漫长历史的开端。如今,依靠微观物质一些奇异特性的量子密码学,已经公开宣称自己无解。它是一种利用量子纠缠效应、基于单光子偏振态的全新信息传输方式。其安全之处在于,每当有人闯入传输网络,光子束就会出现紊乱,每个结点的探测器就会指出错误等级的增加,从而发出受袭警报;发送与接收双方也会随机选取键值的子集进行比较,全部匹配才认为没有人窃听。换句话说,黑客无法闯入一个量子系统同时不留下干扰痕迹,因为仅仅尝试解码这一举动,就会导致量子密码系统改变自己的状态。相应的,即便有黑客成功拦截获得了一组密码信息的解码钥匙,那他在完成这一举动的同一时刻,也导致了密钥的变化。因而当合法的信息接收者检查钥匙时,就会轻易发现端倪,进而更换新的密钥。

量子密码的出现一直被视为“绝对安全”的回归,不过,天下没有不透风的墙。拥有1000多年前那部维京时代海盗史的挪威人,已经打破了量子密码无解的神话。借助误导读取密码信息的设备,他们在不尝试解码的条件下,就获得了信息。但他们承认,这只是利用了现存技术上的一个漏洞,在量子密码术完善后即可趋避。

随机数发生器:上帝的“量子骰子”

所谓的随机数发生器,并不是老派肥皂剧中那些奇幻神秘的玩意。它们借助量子力学,能够召唤出真正的随机数。不过,科学家们为什么要不辞劳苦地深入量子世界来寻找随机数,而不是简单轻松地抛下硬币、掷个骰子?答案在于:真正的随机性只存在于量子层级。实际上只要科学家们收集到关于掷骰子的足够信息,那么他们便能够提前对结果做出预测。这对于轮盘赌博、甚至计算机得出的开奖结果等等,统统有效。

然而,在量子世界,所有的一切都是绝对无法预测的。马克斯·普朗克大学光学物理研究所的研究人员正是借助这一不可预知性,制作出了“量子骰子”。他们先是通过在真空中制造波动来产生出量子噪声,然后测量噪声所产生的随机层级,借此获得可以用于信息加密、天气预演等工作的真正随机数字。值得一提的是,这种骰子被安装在固态芯片上,能够胜任多种不同的使用需求。

我们与激光险些失之交臂

与量子力学的经历相似,激光在早期曾经也被认为是“理论上的巨人,实际应用上的侏儒”。但今天,无论是家用CD播放器,还是“导d防御系统”,激光已经在当代人类的社会生活中,占据了核心地位。不过,如果不是量子力学,我们与激光的故事,很可能是以“擦身而过”而收场。

激光器的原理,是先冲击围绕原子旋转的电子,令其在重回低能量级别时迸发出光子。这些光子随后又会引发周围的原子发生同样的变化,即发射出光子。最终,在激光器的引导下,这些光子形成稳定的集中束流,即我们所看到的激光。当然,人们能够知晓这些,离不开理论物理学家马克斯·普朗克及其发现的量子力学原理。普朗克指出,原子的能量级别不是连续的,而是分散、不连贯的。当原子发射出能量时,是以在离散值上被称作量子的最小基本单位进行的。激光器工作的原理,实际上就是激发一个特定量子散发能量。

专门挑战极端的超精密温度计

如果用普通的医用温度计,去测量比绝对零度低百分之一的温度,这支温度计的下场可想而知。那么如何去对付这样的极端温度呢?耶鲁大学的研究人员发明了一支可以对付这些情况的神奇温度计。它不仅能在极端环境中保持坚挺,更能够提供无比精确的数值。

为制作这种温度计,研究团队必须重新梳理温度计的设计思路。比如获得精确数值的方式。幸运的是,在追寻精确的过程中,科学家们借助量子隧道得到了自己想要的答案。就像钻入山体内部而不是在其表面爬上爬下,粒子在穿越势垒的过程中,产生出了量子噪声。使用研究团队的量子温度计去测量这些噪声,便能够精确地得出实验物体的温度。

虽然这种温度计对于普通人的日常生活并没有太大的意义,但是在科学实验室,尤其是那些需要极低温度环境的材料实验室它就可以大展身手了。现在,研究者们还在努力通过各种手段提高该温度计的精确性,并期望随着它应用范围的拓展,更极端的科研环境都可以从中受益。

量子能量转能加载驻波技术

量子能量转能加载驻波技术。主要的原理是依托高科技量子能量舱。产品在进入舱体后经过“声、光、电、磁”等物理介入方式,进行能量植入。

并且,在物质的分子层面进行驻波植入,也不会改变物质原有的分子结构和属性。量子植入后的产品在理论上无半衰期,目前实验室中现有的量子产品已经过了17年,依然保持着饱和的量子能量。

人人都爱量子计算机

在1965年发表的一篇论文中,英特尔公司的联合创始人戈登·摩尔对计算机技术的未来发展,做了一些粗陋但却意义深远的预测。其中最重要的一条便是日后著名的摩尔定律:每平方英尺集成电路上晶体管的数量,每18个月便会翻两倍。这一定律对计算机技术的发展产生了深远影响,但是现在,摩尔定律似乎走到了尽头,因为到2020年,硅芯片将会达到自身的物理极限,而随着晶体管体积的不断缩小,它们将开始遵循量子世界的各种规律。

和量子世界的规律“抱有敌意”相比,顺应量子时代或许才是人们最好的选择。今天,那些从事量子计算机研究的科学家做的正是这件事情。相比传统计算机,量子计算机具有无可比拟的巨大优势:并行处理。借助并行处理的能力,量子计算机能够同时处理多重任务,而不是像传统计算机那样还要分出轻重缓急。量子计算机的这一特性,注定它在未来将以指数级的速度超越传统计算机。

不过,在量子计算成为现实之前,科学家们还需要克服一些艰难挑战。比如,量子计算机使用的是比传统比特存储能力高出许多的量子比特,但是不幸的是,量子比特非常难以创造出来,因为这需要多种粒子共同组成网络。直到现在,科学家只能够一次性将12种粒子缠连起来。而量子计算机若要实现商业化应用,至少需要将这个数字增加数十倍甚至上百倍。

远距传输从科幻到现实

科幻片,尤其是太空题材的,最爱远距传输:偌大的一个人,在一个地方神秘消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方瞬间出现。

远距离传输就是量子态隐形传输,是在无比奇特的量子世界里,量子呈现的“纠缠”运动状态。该状态的光子如同有“心电感应”,能使需要传输的量子态“超时空穿越”,在一个地方神秘消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方瞬间出现。在“超时空穿越”中它传输的不再是经典信息,而是量子态携带的量子信息,这些量子信息是未来量子通信网络的组成要素。

此前,IBM团队的6名工程师证明,远距传输完全可以实现,至少从理论上来讲是这样。但必须注意的是,“原对象”在此过程中将消失——因为远距传输可不是“传真机”,你原来那份“文件”是会被它销毁的。其貌似“复制”原物体的过程,实际也是对原物体的一种改变。

2009年,美国马里兰州立大学联合量子研究所的科学家进行的“量子信息处理”的实验中,成功地实现了从一个原子到1米外的一个容器里的另一个原子的量子隐形传输。尽管在实验中是一个原子转变成另一个原子,由第二个原子扮演起第一个原子的角色,与“原物传送”的概念不同,但原子对原子的传输,却对于研制超密超快的量子计算机和量子通信具有重大意义。

没错,远距传输并不仅在传输物体这一目标上才有价值,在达到这一目的之前,通往“圣域”的各项研究也被证明在其他多重领域大有作为。而所有的量子力学研究,甚至人类所有的科学活动,亦同此理。

想知道什么是真正的瞬时通信吗

量子力学在过去的岁月里为人们带来的成就弥足珍贵,但科学家们有理由相信,其在未来会奉献的更多。

现在,当你在手机、短信、邮件以及MSN、飞信等等诸如此类的通信工具之间徜徉时,可能以为自己已经被所谓的“瞬时通信”覆盖。实际上,你发出的声音、文字、图像都需要一点时间才能达到目的地,或长或短而已。现在的人们日常所能用到的通信方式,所需时间都极其短,但在很远的未来,人和人之间的交流不会只限于大洲与大洲之间,而可能需要横跨星系,这就使通信时间大大的增加——譬如说,在今年8月6日,“好奇”号火星车登陆火星,传回的信号到达地球就有十几分钟的延迟。但这还只是在太阳系中地球和火星的距离,如果将距离延伸的更远,那么科学家们认为,只有量子力学才有能力真正实现“即时”的通信,无论距离多远。

使瞬时通信成为现实的关键,在于被称为量子纠缠的量子力学现象——爱因斯坦称其为“幽灵般的远距作用”,指处于纠缠态的两个粒子即使距离遥远,也保持着特别的关联性,对一个粒子的 *** 作会影响到另一个粒子。简单来说就是,当其中一个粒子被测量或者观测到,另一个粒子也随之在瞬间发生相应的状态改变。这种仿佛“心电感应”般的一致行动,已超出了经典物理学规则的解释范畴,因此才被爱因斯坦视作鬼魅。但利用量子纠缠,我们可以 *** 纵其中一个粒子引起对应粒子的即时、相应变化,从而完成收发“宇宙邮件”的动作。

现在人们的生活水平越来越高,经济条件越来越来好,人们也越来越追求高品质消费,而随之出现的便是一批又一批的“高科技”产品。带有“量子”、“负离子”、“太赫兹”等字样的产品不知道大家有没有听说过,量子xx的产品在近几年得到许多消费者的关注,这些量子产品普遍宣称相似的作用和功能,比如改善疾病、增强免疫力、促进血液循环。面对层出不穷的所谓“量子产品”,各大专家纷纷解释打假,下面给大家介绍下量子科技, 什么是量子技术?市面上的 量子产品可靠吗?
对现代物理而言,量子是一个非常重要的概念,而量子科技是基于量子力学原理,结合工程学中的控制论,计算机科学,电子学方法等来实现对量子系统有效控制。中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士、中国科学院量子信息重点实验室主任郭光灿院士、科大国盾量子技术股份有限公司副总工程师唐世彪等专家均表示, 由于量子技术的应用非常复杂,量子科技目前也只是主要应用在量子通信、量子计算以及量子精密测量等领域。对于市面上的量子鞋、量子仓、量子水等打着量子名号的来蹭量子科技热度的产品,专家表示当前所有打着“量子 + 日用品”旗号的,一般都是炒作概念、招摇撞骗。

量子技术在过去二十年取得很大的进步,量子技术的前景应用非常好,但真正应用到百姓生活可能还要数年。对“量子产品”打假已经不是一两次了,未来还可能会出现其他的“高科技”产品,建议广大消费者保持理性,不要轻信商家单方面的宣传,主动去了解产品的知识,提升自身辨别真伪的能力。

斌哥与你一道,盘点2021物联网十大热词,共创2022新未来

物联网的2021年,极不容易的一年。年初,做IoT平台toB业务的涂鸦巨亏上市;年末,做IoT共享出行toC业务的滴滴美国退市。大半年,ofo押金没退多少,还花样作死;一整年,围绕芯片,停产、断供、涨价、囤货、断货,多少做IoT集成的亟待续命。

物联网的2021年,极不平凡的一年。疫情常态化的背后,是5G远程医疗/云监工、非接触式防控/时空伴随者报备、无人驾驶/配送/零售等物联网技术与场景支撑。中美贸易战的核心,是5G/6G等国际标准话语权、数字经济运作规则制定权、数字产业全球占地圈地、新型类OS平台与杀手级应用生态扶植等云大物智链孪下的新 科技 +新应用+新模式之争。

斌哥这就带大家梳理一下,十大热词下的物联网2021年。
一、非接触式防疫

年初到年末,疫情常态化,大伙儿时刻备战、时刻战役。在防疫过程,甚于物联网的非接触式技术,功劳不小。

非接触式通道,把 健康 码、红外测温、身份核验、自助消杀等集成,3-5秒结束全流程。

非接触式物流,可通过无人货车、AGV+机械臂自助卸货,通过机械臂自助消杀,实现货物无人运货、配货的全流程。

这些非接触式场景,均需要物联网的端(温湿度/机械臂/AGV/货车定位等采集)、管(4G/5G/Wifi等)、云(各类应用)能力。
二、5G远程医疗/云监工

从去年起,移动成功落地“5G远程医疗”在武汉火神山医院及多家医院,采集现场视频、环境与患者状态数据,助力一线医务人员将本地医疗数据共享远程专家,实现专家远程诊断。

医生远程问诊,而线上的伙伴们远程观看火神山、雷神山医院直播,为此云监工一词也成了去年年底的网络热词。
三、自动驾驶+网联车

2021的自动驾驶又在坎坷中,前进了一步。

特斯拉的纠纷不断,数据采集风险曝光。蔚小理们、传统车企与BATH等造车大厂缺芯得厉害,交付压力颇大,但他们都在努力创新中。阿里丰富了小蛮驴的无人配送场景,小鹏出了无人马玩具、无人飞行器,华为在不断积极调整车联网战略。
四、Cat1/NB-IoT+5G标准

7月9日,国际电信联盟ITU会议将我国的NB-IoT写入5G技术标准,为此NB-IoT正式纳入5G标准,这是我国在国际领先的标准制定组织的又一话语权的体现。

同样是ITU标准,Cat1作为4G通信LTE网络用户终端的标准,充分发挥其低成本、低功耗、较低时延、较广范围、较高速率优势,已在近两年得到爆发性的增长。
五、无源物联网

无源就是无电源/能量来源的物联网。物联网碎片得很,场景很碎片,所需要采集的传感器种类、功耗需求、区域位置均很多样、分散,为此,可自己获取能源的传感器、物联网装置就非常重要。当然,太阳能、动力转换都可以作为无源的来源。今年快速进步的新型无源,则是通过电磁/辐射转换来实现。比现有的RFID功耗更低,应用场景更广,当然市场价值更大。
六、卫星物联网

目前,物联网仅在陆地覆盖20%,海洋5%,天/太空基本为0,卫星物联网就是通过卫星,把卫星变成基站,要与未来的6G、量子通信等,补足剩余的网络覆盖,与传输速度与带宽的持续提升。
七、双碳+碳追踪

实现国家的双碳战略,碳追踪是关键环节。碳追踪是啥,就是监测碳排放,搞明白碳从哪儿排放的,怎么排放的,排放多少。有碳追踪才能有更好的对碳排放、回收、交易管理。而监测碳排放,用的是物联网的各种传感、传输、云与数据分析能力。
八、数字虚拟人+数字孪生+元宇宙

这几个一并来。物联网的动作捕捉、表情采集,将实体人(虚拟人替身)与数字虚拟人联结;物联网的端管云,将数字孪生的设备、产线、车间、工厂、园区、街道、城市等物体、场景实体与数字体联结;而数字虚拟人+数字孪生就是融合人+物的CPS世界,将人与物与元宇宙的雏形联结。

年初数字孪生(数孪)当道;年中元宇宙火爆(斌哥翻了下朋友圈,在8月初受邀写《元宇宙》一书的荐语,随后元宇宙大爆发);年末数字虚拟人喷发,表面看得热闹,而物联网便是其技术的里子。
九、物联网安全

年中的滴滴退市事件,可谓物联网安全/网络安全的里程碑式事件。滴滴通过物联网技术,数采近10亿用户,多年的、全国绝大多数的位置、语音信息。这些海量的数据如果没有牢牢掌握在国人手中,国家数据谈何安全。 同样的,越是物联网平台类公司,越是要在保障其平台与生态的物联网数据安全上,慎之又慎、如履薄冰。
十、芯片荒

最后讲芯片荒,因为部分芯片现在还荒着呢。车联网的雷达、动态控制、影像芯片,物联网/5G场景通用的USB、网卡、模拟芯片,价格暴涨10倍、50倍,甚至100倍。天灾、人祸,已道不清。

芯片这事,不被掐脖子的话,还得国产当自强,国人当团结。
2022年的物联网,斌哥期望有三:

一、杀手级应用不再搁又搁。物联网杀手级应用一直在说,却一直耽搁。斌哥希望,2022年产业互联网杀手级应用真正涌现,特别是在与垂直产业结合的5G、工业互联网、车联网三个方向。

二、新技术概念不再割又割。年初起,不知多少吃瓜群众,在股市K线上、投资圈内、传销窝里,被区块链、量子技术、数字孪生、数字货币、NFT、虚拟数字人、元宇宙……割韭菜。斌哥希望,来年物联网与VR/AR、区块链进一步融合,进一步夯实数字孪生底座,支撑元宇宙框架搭建,促进电商30(虚拟直播)、数字虚拟人、产业数孪的真正落地。

三、半导体芯片不再鸽又鸽。最后,由衷希望2022年,现在还囤着芯片的,有一定利润,就抓紧出吧,见好就收。切记:吃相=死相。
罗胖在今年的跨年《时间的朋友》为百度5G云代驾(通过5G远程 *** 控无人车,实现代驾)代言,期待5G云代驾能成为新一年的杀手级应用。
来自专栏

量子技术是什么,哪些产品的原理来自量子技术?在最近几年的物理界里量子技术是被人们讨论最多的话题,在物理学科领域里接触的是最多的,所以量子技术是属于一个物理界的难题,同时也是一个最受欢迎的主题。因为它处于微观世界,所以可以把它当作一种物质,也可以看成一种单位。说实话小编也不知道什么是量子技术,所以就去了解了一下,接下来和大家分享一下小编了解到的量子技术。量子技术其实是在微观世界下对微观粒子进行的一些具体细微的 *** 作。人们对微观世界是有最基本的认识,就是认为它是一个非常小的世界,但说不上来到底有多小。

但是量子就会回答我们这个问题,我们知道分子和原子已经非常的小了,但是仍然有比分子和原子小的物质或者单位,那就是量子。科学家们认为在微观世界没有质量才是小到极限,分子和原子虽然已经比较小了,但是在微观的世界里它们还是会有一定的重量的,所以他们不是最小的物质或单位。而当最小的物质可以组成一定量的物质时,就把它当作最小的物质和单位,科学家们就称它为量子。那么量子到底可以拿来干什么呢?

我们也许都通过量子通信,很多人会认为量子都是那么小的物质了,它怎么用来通信呢?不仅量子在很早就被人们提出来,连量子通信都很早就被人们给提出来了,在上世纪八九十年代,科学家们就提出利用量子技术来打造一套非常精细的通信系统,于是人类的微观世界的研究就再一次地落在了量子通信上。

科学家们利用量子来创立了一套相对于所有通信都安全的通信密码,
通过一次又一次的严格的加密方式来实现以点对点方式来确保安通信的相对安全。小编相信大家都看过那种间谍剧或地下党电视剧等等,他们最大的工作就是把打探到的敌军消息穿回给组织,但是有的人就在这个卧底过程中因为传递信息的不安全性而失去了性命,所以无论是在当初还是在现在,保证通信的安全是十分的重要。

因为量子非常地微观,所以利用量子的细小可以把通信密码进行最微观的加密,在这一些密码上添加不同属性的量子,这样在进行量子通信时,核实密码时就可以利用量子的特性使具有相同通信的量子进行匹配,这样就可以统一密码,确保了通信的安全性。当然了这么微观的位置或单位肯定会被不少的领域所利用,在医学上就是一个代表。量子医学是现在医学重要研制和开发的一个重要领域。

因为量子非常的微小,所以它是物理界的一个难题,而医学更是会涉及到物理学,所以量子技术在医学上也会有高效的利用。量子医学是在量子力学的基础上发展而来的,它利用了量子的电子波动和辐射,能量等等的形式对病来机体进行综合、系统、全面、发展性地预防、调节、诊断、治疗、康复。从量子在医学领域的作用我们就可以看出量子医学是多么的重要。

量子技术是还在不断地发展中,今天的量子还是一个不成熟的科学技术,尽管它提出是找的,但是因为涉及到微观世界,所有这种技术的开发是非常的困难和没有下手之处。如果在未来的某一天量子技术完全发展成熟了,那么量子这个观念肯定会来未来的每一个学科里都会有涉及,并且承担着重要的作用。量子大家都听过,量子是什么?它的原理及运用你知道吗?

中国量子芯片的应用领域包括量子科学研究、量子安全通信、量子传感、量子计算机等。它们可以用于生物医学成像、保密通信、语音识别、增强现实/虚拟现实、系统设计、人工智能等。中国量子芯片的应用领域包括量子科学研究、量子安全通信、量子传感、量子计算机等。它们可以用于生物医学成像、保密通信、语音识别、增强现实/虚拟现实、系统设计、人工智能等。

用手机拍一下

就能知道

牛奶是否变质?

户外PM25指数是多少?

自己身体是否 健康 ?

这就是中关村示范区前沿技术企业

研发的微型光谱仪

通过对量子点纳米材料的创新应用

他们将实验室里昂贵且庞大的科学仪器

放在了手机镜头上

使得这项神奇的功能

即将成为现实


关于芯视界: 芯视界(北京) 科技 有限公司是一家来自中关村示范区的高新 科技 企业。成立至今,芯视界通过不断的技术革新和应用 探索 ,开启以“量子点光谱传感技术”解码万物的新时代;实现对物质的智能化实时实地检测、鉴别和监控。在科研、环保、工业、农业、医疗、食品、教育、航空航天等多个领域,重塑人们的生产和生活方式。未来芯视界将继续推动科学探测、物联网、大数据、AI、深度学习等技术在物质识别、智能探测领域的深入应用,展现 科技 的无限可能。


发现:一双神奇的眼睛


肉眼看上去完全一样的两杯牛奶,要如何分辨他们的营养价值呢?


其实很简单,只要用光谱仪照一下就可以了。在光谱仪的“眼睛”里,这两杯牛奶显示的“颜色”(光波)可能完全不同。


这是因为不同质量和成分的牛奶对光波的反射率不同,所以在光谱仪的视角里两杯牛奶会呈现出不同的光谱图。利用光谱的手段可以快速便捷地分析牛奶中蛋白质、脂肪含量等营养信息。未来,再结合人体的 健康 指征,还能帮助我们选择适合自身体质的牛奶品类。


光谱仪能拥有如此神奇的“眼睛”,在于它对光波的解析与识别。光波是由原子内部运动电子产生的,因此不同的物质发射的光波也不同,这就好像是与生俱来的身份z,是辨别物质最简单也最准确的方式。通常人眼可以分辨的光波范围被称为可见光,而物质时时刻刻所发出的光波中,大多数并不能被人眼分辨,光谱仪却是一双可以分辨所有光波的神奇“眼睛”。


光谱仪作为将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器,可以通过对光信息的抓取,以照相底片显影,或电脑化自动显示数值的仪器进行显示和分析,探知物质的成分、含量等信息。这种技术被广泛地应用于空气污染、水污染、食品卫生、金属工业等的检测中。


既然光谱仪这么神奇,功能又非常实用,那为什么在日常生活中没能普及呢?原来,传统的光谱仪受光栅分光的物理原理限制,体积就像一台桌上打印机,无法随意搬动,且价格在几十万上下。


有没有什么方法能将光谱仪小型化又经济实惠呢?芯视界(北京) 科技 有限公司创始人鲍捷将量子点与光谱仪相结合, 探索 出了一条光谱仪微型化、传感化的新路子。


创新:重构光谱仪结构


纳米材料及纳米技术的研究与应用,是鲍捷从本科时期就开始研究的领域。


最初,鲍捷主要在做量子点在太阳能电池、光检测器领域的应用工作。他发现,调节量子点大小可以很方便地调节其颜色,这种不同于其他材料的突出特性却并没有在实际应用中得到充分利用。




神奇的量子点: 量子点是指由半导体材料制成,形态一般为球形或类球形,稳定直径在2~20 nm的纳米粒子。由于量子点非常微小,通常被制成溶液形态,从本质上来说,它其实就是一种可在微小范围内进行调控的光敏半导体晶体。不同大小的量子点所呈现的颜色不同,同时也对应着不同的光学特性,正是基于这一特性,它成了用来辨别物质颜色或光谱的绝佳材选。


既然量子点在紫外区域可以有这样的响应,那么在全波长范围内,是不是也会有这样的响应?根据这个原理,充分利用量子点的可调节性,就可以做成一个光谱仪。经过调查,鲍捷发现这是一条前人从未走过的道路,所以他便将量子点纳米技术和光谱方法进行结合,开始了量子点光谱仪的研究。


时间回到2013年,鲍捷带领团队采用新型量子点纳米材料和纳米技术,制作出了手机摄像头大小的光谱传感器。随后,他们将这一成果公布在了《自然》学术杂志上。经过实验检验,采用量子点光谱传感器技术的新型光谱仪在分辨率、使用范围和效率方面与现有设备性能一致。证明了他们将量子点纳米技术和光谱方法结合,对光谱仪的结构、算法进行重新定义和设计的可行性。



光谱仪终于变小了。鲍捷及其团队自主研发的量子点光谱传感器技术,可以将传统实验室里庞大昂贵的光谱仪成千倍缩小到几毫米平方的尺寸。随着芯片、传感器大规模量产,其价格也可以从原来几十万、几百万降至消费级水平,光谱仪这种只属于科学试验级的重要仪器,有了走入寻常百姓家的希望。


应用:水环境大数据监测溯源


经济的快速发展,城市人口的增多,工业化进程的加快,大量的生活废水、工业污水对环境构成了很大的威胁。对污水进行溯源分析,可以有效了解污水排放的情况并对其进行监控,避免污水源的扩散。


2019年底,北京市水务局在全北京36条大小河流、100个监测点部署了无人化、自动化、快速高效的水质监测微型终端,对入河排水口、闸口、考核断面等多种典型位置开展实时动态监控。


而这些实时监控的核心,是芯视界结合实际应用需求,基于量子点光谱传感技术而研发的水环境实时监测智能终端。它可实现水质实时、原位、在线监测,具有超低功耗、小巧灵活、安装简便、无需试剂、无二次污染等优势。将量子点光谱传感技术的首个产业化成果落地在环保领域,也是芯视界践行 科技 企业 社会 责任的初心。


相比站房式监测和人工采样需要数小时甚至数天才能出具检测结果,水环境实时监测智能终端从数据采集到输出可在几秒钟内完成,真正实现快速高效作业。从数据采集-传输-分析-计算-自动告警-反馈-记录,整个流程依靠芯视界的智能大数据算法自动完成。



此外,芯视界的“河长助手-海淀区河湖水质监测系统”,现已纳入到海淀区“城市大脑”管理平台中,对全海淀100多个水质监测点进行动态监控。在海淀区河道管理所的监测大屏上可以看到,一旦发现有人偷排污水,系统就会第一时间报警提示,并同步至海淀区水务局相关工作人员手机APP上,提醒相关工作人员迅速反应,抓住试图破坏环境的元凶。



今年3月初的一天,海淀区水务局工作人员就在手机上看到有河段报警,显示有污染。按照以往的经验,这个地方的水质应该是很好的。于是工作人员到现场查看,根据报警的位置最终找到是某处井盖错位,导致了水质变化。如果还是以前的工作模式,就很难如此快速地发现问题。


这仅仅是芯视界量子点光谱传感技术在环保领域的一次牛刀小试。



其实,量子点光谱传感器技术不仅可以帮我们检测水质质量,它还可以搭载到卫星上,进行太空 探索 ,可以做成胶囊吞服,无痛苦完成胃镜检测,甚至可以搭载到无人机上,看看哪片土壤的农作物上缺乏微量元素……未来,芯视界将用其独有的量子点光谱传感器技术,开启光谱信息化时代的大门。

目前国内将无人机和量子技术相结合的企业有:1大疆企业名称:深圳市大疆创新科技有限公司(DJ-Innovations,简称DJl),成立时间:2006年企业简介:大疆致力于为无人机工业、行业用户以及专业航拍应用提供性能强、体验佳的革命性智能飞控产品和解决方案。2极飞科技企业名称:广州极飞科技有限公司成立时间:2007年,主要应用范围:通过研究无人机、物联网、云计算和人工智能技术,不断为人类简化生产方式,让农业变得更智能、更高效、更环保。致力于智能农业技术的研发与推广,是世界领先的无人机研发制造公司、农业自动化设备运营商。代表产品;:极飞农业P202017款植保无人机系统;3亿航智能企业名称:广州亿航智能技术有限公司成立时间:2014年企业介绍:亿航智能为各个行业领域客户提供简易、智能、安全、高效的飞行器产品和解决方案,包括自动驾驶飞行器、智慧城市指挥调度中心、行业应用网联无人机、无人机自动化集群编队、无人机物流配送等。


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/10439805.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023-05-08
下一篇 2023-05-08

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存