阿里巴巴达摩院发布2021年十大科技趋势

达摩院（DAMO Academy）是阿里巴巴于2017年10月11日宣布成立的全球研究院。 达摩院是一家致力于 探索 科技 未知，以人类愿景为驱动力的研究院，是阿里在全球多点设立的科研机构，立足基础科学、颠覆性技术和应用技术的研究。

一：以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体，迎来应用大爆发。

第三代半导体氮化镓、碳化硅经，主要用于工业充电、5G高频器件、可再生能源和储能领域的电源。随着新能源产业的逐步爆发，第三代半导体也会迎来爆发式增长。

二：后“量子霸权”时代，量子纠错和实用优势成为核心命题。

中国科学家构建世界首台光量子计算机“九章”，开启量子计算新时代。这是继去年谷歌发布其量子计算机后，该领域的一大突破。

达摩院量子实验室完成第一个可控量子比特研发工作，实现从0到1「量子芯片」的制备突破。让量子芯片拥有实在的物理载体。达摩院量子实验室将聚焦高精度量子比特的研发工作，这是通往通用量子计算机的关键一步

三：碳基技术突破，加速柔性电子发展。

碳基材料，包括零维的富勒烯、一维的碳纳米管、二维的石墨烯、三维的石墨及金刚石等，其中，碳纳米管和石墨烯凭借优异的电性能、透光性和延展性，被认为是柔性电子的“天选”材料。部分厂家已声明开发出柔性屏幕，相信不久柔性屏将成为手机的下一个爆发口。

四：AI提升药物及疫苗研发效率。

AI（Artificial Intelligence）就是人工智能，它是研究人的智能的，并且进行模拟和延伸的新兴科学技术。AI技术的研究领域包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。AI的目的就是希望让计算机能像人类一样进行学习和思考。AI与疫苗、药物临床研究进行结合，可以减少重复劳动与时间消耗，提升研发效率，极大地推动医疗服务和药物的普惠化。

五：脑机接口，帮助人类超越生物学极限。

今年马斯克的脑机接口公司Neuralink展示了一头植入Neuralink设备的猪，名为Gertrude。它在两个月前被植入Neuralink设备，目前状态良好。这一事件将脑机接口推上了风口，脑机接口虽然离实用化还有很远，但作为新一代人机交互和人机混合智能的关键核心技术，脑机接口对神经工程的发展起到了重要的制程推动作用。

六：数据处理实现“自治与自我进化”。

目前已经进入大数据时代，越来越多的人加入大数据分析这个行业，对大数据进行分析，通过分析获取很多智能的，深入的，有价值的信息。大数据的属性，数量，速度，多样性等呈现出不断增长的复杂性，所以大数据的分析方法在大数据领域就显得尤为重要。以智能化方法，实现数据管理系统自动优化，是未来数据处理发展的必然选择。人工智能和机器学习手段，正逐渐被广泛应用于智能化的冷热数据分层、异常检测、智能建模、资源调动、参数调优、压测生成、索引推荐等领域。实现数据处理的“自治与自我进化”，将有效降低数据计算、处理、存储、运维的管理成本。

七：云原生重塑IT技术体系。

云计算已经进入下半场，如何把云计算与不同的业务场景深度结合？如何让技术真正作用于企业？如何节省企业IT部署成本？

突破传统IT的开发环境，云原生架构充分利用云计算的分布式、可扩展和灵活的特性，更高效地应用和管理异构硬件和环境下的各类云计算资源。阿里巴巴已成立专门的云原生部门来研究和发展这项技术。

八：农业迈入数据智能时代。

以物联网、人工智能、云计算等为代表的数字技术，正与农业产业深度融合，打通农业产业的全链路流程。农业将告别“靠天”吃饭，进入智慧农业时代。

九：工业互联网，从单点智能走向全局智能。

目前的工业智能仍以解决碎片化需求为主， 汽车 、消费电子、品牌服饰、钢铁、水泥、化工等具备良好信息化基础的制造业，工业互联网将贯穿供应链、生产、资产、物流、销售等各环节，实现企业生产决策闭环的全局智能化应用。

十：智慧运营中心成为未来城市标配。

城市化进程的加快，使城市被赋予了前所未有的经济、政治和技术的权利，城市被无可避免地推到了世界舞台的中心，发挥着主导作用。与此同时，城市也面临着环境污染、交通堵塞、能源紧缺、住房不足、失业、疾病等方面的挑战。在新环境下，如何解决城市发展所带来的诸多问题，实现可持续发展成为城市规划建设的重要命题。在此背景下，“智慧城市”成为解决城市问题的一条可行道路，智慧城市是指利用各种信息技术或创新概念，将城市的系统和服务打通、集成，以提升资源运用的效率，优化城市管理和服务，以及改善市民生活质量。 其利用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的关键信息，对民生等需求做出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活。智慧城市建设的大提速将带动地方经济的快速发展，也将带动卫星导航、物联网、智能交通、智能电网、云计算、软件服务等多行业的快速发展，为相关行业带来新的发展契机。我国智慧城市发展进入规模推广阶段，国家鼓励开展应用模式创新，推进智慧城市建设。

随着各地智慧城市的建设与推进，智慧城市的数据管理分析等成为一大难题，智慧运营中心将统一城市系统、并提供整体智慧治理能力，进而成为未来城市的数字基础设施。

和概念来源于网络

子号应该可以算作通讯卫星当中的一种。只是，和传统的通讯卫星直接传递信息不同， 墨子号的工作不是传递信息本身，而是分配“密钥”——解码加密信息的“钥匙”。
这把密钥的加密性能，比历史上人类使用过的所有密码本、阿兰·图灵造计算机想要破译的 Enigma 密码、Touch-ID， “两步验证”甚至 PGP 系统还要高，可以说不在一个级别上。
以往的密码/密钥，要么是固定的，要么非固定但按照一定的逻辑变化，从而有迹可循，让人们可以使用计算机技术或通过社会工程学来破译。量子密码的安全型提到了前所未有的新高度，几乎无法破解。
它利用了量子科学无比浪漫的基本原理：
两颗纠缠的光子被拆散之后，无论相距多远总会心灵感应，一个形态发生变化，另一个会像镜子一样同步变化。
光子组成了密钥，墨子号就是向地面发射光子的卫星——一颗量子密钥分发卫星。
举个例子，打仗，A 地长官向 B 地前线部队发送军令。墨子号可以将许多组每组两颗纠缠态光子拆开，发射给 A 和 B 两地。当 A 地“观测”这些光子，就像用手去触摸了它们一样，会让这些光子发生形态变化。同时，发射到 B 地的光子也会产生一模一样变化。把这些光子的形态，按照固定顺序记录下来，就变成了一组密钥。A 地按照这个密钥加密发送的信息，B 地手里已经拿到了解码的密钥，能够顺利解密信息。
怎么保证信息不被第三方破译呢？需要用到量子科学的两条基本特性：“量子态不可克隆”原理，和“海格堡测不准”原理。
不可克隆：世界上就算有长相一模一样的人，也绝对没有第三颗一模一样的光子。只有 A 和 B 知晓目标光子的状态，世界上也没有能够完美克隆目标光子状态的机器。不完美克隆是可以的——然而并没有什么用，因为复原出来的密钥早已千差万别。
测不准：A 摸了光子，改变了光子的状态并记录下来。谁要是再摸，有很大可能状态又变了。理论上，如果第三方想要截取密钥，必须先截获光子，再去观测它，结果光子就变化了。结果 B 要么没收到光子，要么收到光子摸完去跟 A 校验，发现怎么不一样啊，就明白了，咱们被人监听了。这其实没关系，两边一对发现密钥失守，这条军令大不了咱们不发了，请墨子号给咱们再发一个新密钥吧，确认没问题再传递信息。
就算有人能一直截获光子，充其量也是掌握了保险箱的钥匙而已——箱子里可以什么东西都没有嘛。
上面是对太空量子加密通讯的一个非常粗浅的解释，在专业人士看来不一定完全准确，但应该足够让你明白墨子号是干什么，怎么干的。
但这一切仍是个理论可行，还未在真实世界里验证过的尖端设想。
墨子号的意义
陆地上的量子通讯，倒是已经得到了验证。
包括中国和美国在内的一些国家，早就建立了陆基的量子通讯线路，也就是发射、传输和接收全都在陆地上，通过光纤传输。在中国，“京沪保密线”（北京-济南-合肥-上海量子通讯干线）已经落成，使用了中国量子科学泰斗人物，中科大潘建伟教授研发的中继器，能够顺利将光子传送数百公里的距离。
然而，光纤并非一种良好的光子传播介质。实验室里最好的光纤能承载带宽高达数十 Tbps 的光信号，也能让你在中国的家里用 4k 清晰度观看几秒前里约奥运赛场上的画面，却无法在量子通讯的范畴里完好无损地传播一个光子。效果已经买过了量子加密最低的门槛，但还不够好——你可以理解为，就算导电性能最好的导体也会自带电阻。
事实上，光纤不完美，地面空气也不完美。这让不完美不成活的量子科学家们很是苦恼：视野必须转向太空！
奥地利量子科学家，维也纳大学教授安东·蔡林格（Anton Zeilinger），在量子科学领域比潘建伟教授资历更高，也是潘的导师。他早在 2001 年跟欧洲航天局（ESA）提出要搞量子卫星，遗憾的是经费一直批下不来。
后来中国方面提出并确定了量子卫星计划，蔡林格博士现在同潘建伟教授一起在“墨子号”项目组工作。
最近 ESA 转过神来，决定把自己不输给中国的技术利用起来，也搞一颗量子卫星发到太空里。知乎用户“宋祁朋”介绍，在前面提到的量子通讯具体实现技术上，中欧（主要是法国）之间是两种不同技术并行发展。很难说谁更厉害，但合作起来肯定是棒棒的。
墨子号是科学家的第一次机会，能够去验证前面说的那一大段复杂而又酷炫的技术，究竟只是说说，还是真的能用。更别提卫星发上去了，机器能不能正常运转仍有待“观测”——当然，科学家负责最坏的打算，我们负责最好的期待。
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