当前前沿科学或技术有哪些方面?

当前前沿科学或技术有哪些方面?,第1张

当前前沿科学或技术有:反隐身技术、基因技术、脑科学、生命科学、谷歌支持的“延长人类寿命计划”、空气屏幕、直接投影到视网膜、透明手机、VR技术,纳米材料等技术、

反隐身技术,是研究如何使隐身措施的效果降低甚至失效的技术。隐身技术实质上就是尽量降低飞机的雷达、红外、激光、电视、目视及声学特性,使敌方各种探测设备很难发现、探测和跟踪,降低敌方的精确制导武器的作战效果,从而提高飞机的生存能力。

雷达隐身是首先发展和使用的隐身技术,因此反雷达隐身也是当前重点发展的反隐身技术。现代战场上的侦察探测系统主要是雷达、红外、电子、可见光、声波等探测系统,因此武器的隐身技术除了传统的雷达隐身和红外隐身外,还有光学隐身、等离子体隐身等。

前沿科技热点:

1、量子信息处理

量子信息处理,其基本思想是以原子、电子、光子层次微观世界的粒子的存在状态及相互作用规律来编码和处理信息,借助量子叠加和量子纠缠等独特物理现象,以经典理论无法实现的方式获取、传输和处理信息。量子信息处理技术主要包括量子计算和量子通信。

量子计算包含处理器、编码和软件算法等关键技术。近年来,这些技术发展较快,但仍面临量子比特数量少、相干时间短、出错率高等诸多挑战,目前处于技术研究和原理样机研制验证的关键阶段,超过经典计算的性能优势尚未得到充分证明。

量子通信与现有通信技术不同,可以实现量子态信息的传输,主要分量子隐形传态(Quantum Teleportation,QT)和量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)两类。

基于QT的量子通信和量子互联网仍将是未来量子信息技术领域的前沿研究特点。QKD从理论协议到器件系统初步成熟,目前已进入产业化应用的初级阶段。

2、第三代半导体

国际上一般将禁带宽度(Eg)大于或等于2.3电子伏特(eV)的半导体材料称为第三代半导体。常见的第三代半导体材料包括碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、金刚石、氧化锌、氮化铝等。

第三代半导体材料具有高禁带宽度、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等特点,其器件具有高频、大功率、低损耗、耐高压、耐高温、抗辐射能力强等优势。

关键技术点包括:大尺寸、低缺陷衬底、外延制备技术硅基GaN外延技术高质量SiC厚外延技术高可靠封装技术。

技术发展的竞争态势表现为:产业链(衬底、外延片、器件、模组、下游应用等)各环节主要由美欧日主导全球SiC市场由美国、欧洲、日本等垄断GaN市场由日本厂商主导,住友电工、三菱化学及住友化学3家企业占据超过85%的市场份额。

第三代半导体材料的应用前景十分广阔,主要应用领域包括半导体照明、电力电子器件、激光器和探测器以及水制氢、生物传感器等。

3、增强分析

增强分析是将人工智能技术赋能商业智能,具体而言,是将机器学习技术和自然语言处理技术应用在BI领域的数据与分析中。增强分析增强了人类智力和情境感知,改变了数据管理、分析和商业智能的方法,改变了数据科学的面貌和机器学习/人工智能模型的开发利用。

与传统的人工数据挖掘相比,增强分析采用一系列的算法和集成学习技术,向用户解释可执行的结果,降低了丢失重要数据结论的风险。

高德纳咨询公司预测,未来2~5年,增强分析将成为BI市场的主导趋势。采用了增强分析技术生成的机器学习模型正在被越来越多地植入企业的应用程序中,帮助人力资源、金融、销售、市场、售后服务、采购和资产管理部门的员工进行商业决策与执行。

4、人工智能芯片

人工智能芯片通常是指针对人工智能算法做了特殊加速设计的芯片。人工智能芯片按技术架构分为图像处理单元(GPU)、半定制化的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、全定制化专用集成电路(ASIC)、神经拟态芯片按功能分为训练环节芯片、推断环节芯片按应用场景分为服务器端(云端)、移动端(终端)。

目前,GPU已经发展到较为成熟的阶段。谷歌、脸书、微软、推特和百度等公司都在使用GPU分析图片、视频和音频文件,以改进搜索和图像标签等应用功能。很多汽车厂商也在使用GPU发展无人驾驶。

虽然人工智能芯片技术发展较快,但是其在现阶段还处于产业化早期。各企业之间的水平有差距,但基本还处于同一起跑线,只有那些技术有重大突破、能够先一步产业化的企业才能引领行业的发展。

OLED技术近来发展火热,大都是因为其有替代其他平板显示的趋势,其实OLED作为照明光源有其独特优势。

OLED照明发光原理是有机材料在电场作用下发光,有机发光层每层厚度都只有薄薄的几十纳米。“这是真正接近太阳光的白光,而且还没有太阳光中的紫外光、红外光。”据悉,白炽灯泡会产生红外线,节能荧光灯会产生紫外线,而OLED光源则完全没有。此外,OLED照明为连续光谱,可以使用直流电。这样的自然光,其光线也更柔和,几乎不会伤害人的视力。

OLED照明既不需要将灯丝加热到上千摄氏度发光,也不需要用汞蒸气产生紫外线激发荧光粉发光。因为没有电能量的多次转换过程,OLED照明要比现在的节能灯还OFweek半导体照明网要节约大约60%至70%的电能。不仅如此,OLED照明还可以按照客户的要求,把“灯泡”制造成任何几何图案,甚至可以直接做成墙壁的一部分,彻底改变目前照明光源的形状。

据了解,OLED照明也正是目前世界领域的一项前沿技术,飞利浦、欧司朗等跨国企业都在开展OLED照明技术的研究并致力於产业化。未来,这一技术有望形成另一个千亿产值的巨大产业。国内的OLED照明市场,预计到2020年将达到几百亿元的规模。

具可调色温/高演色性OLED优势明显 在人体健康方面,不同于省电灯泡,OLED不含汞,且无紫外线,而荧光灯利用汞蒸气形成紫外线,再以紫外线激发荧光体发光,发光二极管(LED)也有部分是用紫外线激发出可见光,再形成白光,紫外线若有外露,将对人眼产生伤害。且OLED只需几颗小型电池,或是一颗9伏特方型电池,就可驱动发光,因其电压低,可安全随身携带。

2009年,台湾清大发表类太阳光OLED,其色温从2,000~8,000K,涵盖3,000K的早晨、5,500K的中午阳光及2,500K的落日阳光 。太阳在日出、日落与白天所发出的不同光色与色温,除给予人不同的氛围感受之外,更能调节人类与生物的生理时钟与节奏。低亮度和色温的光线,并不妨碍能抑制肿瘤的退黑激素分泌。

无论是LED、白炽灯泡或荧光灯管,都有眩光问题,其中以LED最严重,而OLED为自然平面光源,无光线集中刺眼的问题,适用于室内或车内之照明,且不会闪烁,亦可作为护眼灯具。另一方面,LED或荧光灯管,都有尖起的光色问题,当中以荧光灯最明显,但是OLED光色柔缓,较接近自然光。此外,白炽灯泡将95%的电用来产生热与红外光,因此为热光,相对的,因OLED光谱可调控,几乎不放射红外光,故又称为冷光。同时,点型光源的LED有严重高热问题,会导致组件发光效率下降、封装胶材劣化与使用寿命减短等,而OLED为薄片状,较容易散热。

特殊照明市场是OLED率先发力点

以目前的成本价格来说,OLED要直接打入一般照明市场是不容易的。但OLED有它独特的优点,最先打入的应该是特殊照明市场。比如说,OLED发出的光没有紫外线,红外线很少,连蓝光的比例都占得很少,这种光是真正可以保护眼睛的。在目前的中国,儿童在进入青年之前绝大多数都已需要佩戴眼镜,如能采用OLED做阅读灯,应该有助于上述情形的改善。OLED的光质对古文物的保护也很适合,在国内逐渐了解历史文物的价值而广建的博物馆中,OLED照明应是最好的选项。此外是高端照明市场,OLED是光质很好的面光源,加上它轻、薄的形状,可以组成独特艺术成品,达到其它灯具做不OFweek半导体照明网到的效果。国外大厂如飞利浦、欧司朗都有这方面的展示。我们相信新市场的开发都是渐进的,从特殊市场开始,进入高端照明市场,等到量大得可以支持量产,就可以进入上述的良性循环,进而普及进入一般照明市场。

中国市场潜力大

OLED照明在中国发展有独特的优势。在技术上,我们目前是处于领先的,在市场上,不论是近期的特殊照明市场,还是中期的高端照明市场,中国都远大于任何其他国家。因为OLED是一种新灯具,推广后最适合的是新建筑市场,而世界一半以上的新建筑在中国。在政策上,中国已面临资源和环境的双重约束,影响到未来的可持续发展。中国已成为电能消费第一大国,在积极探索再生能源的同时,节能减排成为减少能源消耗最直接、有效的途径。

国家政策将大力度扶持

有机发光二极管(OLED)将为节能及人眼与生理安全的最佳照明方案,OLED照明技术十几项优异特质,为人类史上最好的照明光源。在不伤害眼睛与身体的前提之下,节能照明为必要的选择,但适合白天工作使用的照明,不一定同样适合用于夜晚休息。近来的医学发现,夜间点灯对眼睛不一定好,尤其是近30年,夜晚大量使用电子照明设备以来,特别是照射强白光或蓝光,对人体健康方面,造成快速攀升的乳癌和结肠癌等现象,已引起先进国家注意。

在欧盟带领下,许多国家已明文列出逐年禁用白炽灯泡的时间表,由于白炽灯泡每瓦能源仅产生15流明的亮度,将逐渐进入历史白炽灯泡问世至今 130年,相对于蜡烛,算是相当短的一段时间。而60年前诞生的荧光灯管,其能量效率如今虽可达每瓦60~90流明亮度,但除节省能源外,其他诸多缺点及可能衍生的问题亦值得关注。

不过,在白炽灯泡被政策性强迫淘汰前,仍未看到更完善的灯源技术产生。白炽灯泡照明技术虽然较耗电、会产生高热,却也有光谱连续较温和、不闪烁且护眼的优点。而现阶段荧光灯虽然省电,但因含汞、含紫外线、光谱断续尖起与闪烁等问题,而即将被淘汰。

现在因不良照明而产生的问题逐一浮现,如何加速健康且节能的照明技术与产品实用研发的脚步,是科学家面临的挑战。以下将比较现有电子照明技术,并简述OLED照明兼顾节能、健康和优质的特性。鉴于照明产业对能耗的重要性,自1996年开始,政府就对各种节能照明进行补贴,相信随着对OLED照明的逐步深入了解,政府也会对OLED照明加大扶持力度。同时,国家正积极推动经济转型,而OLED照明是一个真正创新的新产业,有望建立世界领先的地位。


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