刘晓云

　　根据普华永道今年公布的全球CEO年度调研，对于问题“未来五年里，什么因素最有可能塑造行业利益相关者的业务期望”，CEO们明确表态，指出科技进步是目前最有影响力的因素。当“科技进步”占据如此重要的位置，那么哪些科技会对企业造成最重大的影响？我们该从何处着手探索新兴科技？我们该投资哪项技术携手科学家促成科技成果转化？

　　为普及前沿科技和新兴科技的宣传，推动科技创新和科技成果的转化，促进资本、科研人员、科技成果的融合发展，本刊新增“未来科技”栏目，与“科技投资”栏目相辅，为前段问题开辟答疑解惑的平台窗口。“未来科技”涉及未来二十年在科技、装备制造、农业、环保、交通、能源、人才、文化和教育等领域，将对中国经济、社会和民生等各方面产生深远影响、也会给国际社会带来重大机遇的前沿科技和超越现实的科学技术；旨在探索研发着眼于未来的、能够重塑人类生活、工业生产、商业消费模式乃至全球经济革命性进步的技术。

　　中国科学院院长白春礼院士在分析国内外科技发展态势时指出：“在若干重要科技领域，外部技术变革和内在矛盾正在推动一些基本科学问题的突破，而其结果可能会深刻影响人类的生产和生活方式，深刻影响社会发展的进程，深刻影响国家的国际竞争地位。我们必须及时分析科技发展的态势，把握新一轮科技革命的战略机遇，大幅提升我国科技创新与产业化能力。”

　　当前，我国正在研究的绝大部分技术，都是在别人已经研发成功的基础上进行跟踪、模仿并力求超越，但对于处在萌芽状态的探索性的、有可能带来重大变革的技术却关注很少。与此同时，我国高层次科技人才的培养也往往落后于产业需求，难以满足当前产业变革急需的交叉复合型人才。由此导致我国技术创新原创力不强的问题持续存在，关键领域很多核心技术受制于人，许多重要产业的制造装备、制造工艺和基础材料水平落后。为实现我国科技水平“弯道超车”、从跟跑到领跑的跨越，迫切需要围绕未来可能产生的变革性技术进行前沿探索，迫切需要围绕未来技术提前布局培养具有前瞻交叉思维的复合型科技人才，为我国产业结构调整、经济转型升级过程中国民经济发展、国家安全的重大问题提供支撑，进而加速科学发现、引领产业发展。中国科学院副院长、国科大校长丁仲礼院士认为，未来技术同现有技术的边界很难划分，不是从学科的角度去布局，而要从材料领域、信息领域、能源领域和生命科学领域的核心关键问题出发，充分考虑领域之间的相互交叉融合设立研究方向；每一个未来技术方向应该有不同的技术路线，每一条技术路线，都需要年富力强、思维活跃、符合未来技术定位，而且愿意从事未来技术研究与教学、能够与学生共同研究共同成长的老师去探索。

“未来科技”栏目将邀请国内和国际著名科学家、科技企业家讲授前沿科技未来发展趋势，为掌握未来科技动向的企业家和具有独立创新精神的未来科学家提供培养交流平台，从“科技创新”和“社会责任”角度，共同探讨“如何更加高效地利用能源、资源和科技，打造绿色、智慧、可持续发展的城市”。同时以中国科学院和中国科学院大学为主要载体，以构建未来科技创新体系为强大支撑，充分发挥本刊高端科普宣传作用和所拥有的顶级科学家资源优势，秉持开放合作理念，推动科技和经济结合，通过‘政、产、学、研、用’等各方面的深入合作，构建区域协同创新共同体，实现创新链与产业链有效嫁接，增强企业创新能力，加强科技创新合作，为建设世界科技强国、国家生态文明建设和可持续发展做出贡献。

未来二十年改变世界的重大科技趋势（摘自ATOS【2016科技趋势报告】）：

1、3D打印

3D打印也可被称为叠加制造技术，是一种制造方法，将用CAD(计算机辅助设计)程序创建的虚拟3D对象做成实物。可打印的实物尺寸范围很广，小至纳米级别，大至建筑物般大小。打造物体零件过程中，3D打印机可使用各种添加流程，对材料进行层层叠加，而后整个物体才会被创造出来。

2、5G

5G 代表下一代通信网络与服务。不再是传统通信技术的演进版本，5G将会是一种新的通信方式，以满足未来的应用和场景的需求；传统的 4G LTE 技术将继续并行演进。预计将减少约2毫秒的网络延迟并将提升1000倍的无线容量，而后可为移动视频流、视频会议等应用提供所需容量，最多节省90%的能源，为70多亿人提供服务的7万多亿台无线设备通过5G连接物联网，真正趋近万物互联。

3、先进的数据可视化

在复杂数据集中，可视化呈现技术（dataviz）是一种更自然地理解模型和关系的方式之一。这些数据集之间的交互（比如操纵数据，改变视角等），通过更深层地探索数据，发现大量变量之间隐含的联系和相关性等。先进的 dataviz 技术不但可对快速演变的数据集进行可视化和探索，还可以不局限于 2D 屏幕，通过增强现实，或现实环境，甚至是沉浸式洞穴以提供 3D 的呈现形式。

4、先进的机器人技术

因为人工智能和计算机视觉（应用在软件或硬件中的人工视觉计算机系统，能够对如图像和视频等视觉数据进行认知、处理和理解）方面的进展，机器人领域得以蓬勃发展。机器人互联性也在不断提升，能够成为物联网的一部分与周围环境及其他智能机器进行交互。

5、自动驾驶汽车

　　自动驾驶汽车是车辆运输和机器人功能交集产生的新兴领域，其中包括采用人工智能的环境传感器，环境意识和自主决策。自驾车辆能够依靠这些技术自己开车，同时识别、响应周围环境。这个领域的主要参与者包括相互之间既竞争又合作的汽车和技术公司，分别从技术以及传统汽车制造两个出发点向无人驾驶方向演进。

6、生物计算机

　　生物计算机，使用例如DNA和蛋白质等生物材料，来执行包括储存、检索和处理数据在内的计算机计算任务。它们利用生命功能，依靠纳米生物技术，去设计提供计算功能的生物分子系统。生物计算机将被广泛应用于演绎生命过程，基于我们DNA编码的生物分子之间的复杂生物分子互动；提供分析细菌和病毒的先进生物模板，推动其它生物力学技术的发展，且是目前所知道的唯一自我复制计算技术；执行需要极端平行的计算，通过数十亿分子彼此同时互动来实现；解决无法在多项式时间内确定解决的问题；提供作为长期储存信息机制的可能性等。

7、区块链

　　区块链是分布式数据库的一种形式，使用密码技术以确保档案按顺序储存并且防止篡改。公共、私人或社区的区块链提供由单个实体维护和集中控制总账的替代方法。这样做的时候，它们建立一个允许信任建立的对等网络(peer-to-peer network) 新模型，而不需要委托第三方。

8、云服务集成

新的计算连续体（continuum）会是一个异构环境，它建立在去中心化和各种不同计算实体和资源拓扑结构的联合基础上。包括多个云（以及云联合）模型，这些模型具有他们不同的、去中心的自主管理以及混合云模型，这些混合云模型横跨内部和外部云服务、或公私以及社区提供商的边界。云服务集成（CSI）为集成这些不同的、以云为基础的元素提供了灵活手段，为横贯IT领域的商业过程提供支持。计算工作量被部署于跨多个云环境中，提供最优的配送模式。

9、分布式社交网络

分布式社交网络（DSN）是指由社交网络倡议开发的、以一种联合和分布式的模式运营的社交网络平台。关键的社交网络功能（如个人信息共享、通信、关系管理和内容分享）是通过新兴的开放标准和协议实现的。尽管 DSN和中心化的社交网络可能具有相似的应用场景，但它们更加重视私人和对个人数据的控制。

10、百亿亿次超级计算

百亿亿次超级计算机是指每秒至少能执行100 亿亿（10^18）次计算（exaFLOPS）的高性能计算（HPC）系统，这超过了今天的千万亿次超级计算机速度的一千倍。它将在解决 21世纪的新挑战上提供重要的推动力，满足各个领域（尤其是产业界、学术界和科学界）对越来越高的强大计算系统的需求，并可使其可利用认知计算来解决涉及到不断增长的数据量的问题。

11、沉浸式体验

沉浸式体验是指用户的注意力完全被吸引，让用户与真实世界断开并在模拟的空间中失去自己的体验。沉浸式体验技术涵盖多个种类的帮助体验更为沉浸化的设备，并通过这些设备来让该技术对用户更无形。这些设备包括3D显示器--创造深度感的显示设备；触觉设备--添加触摸的感觉；全息用户界面--基于激光的立体显示，用户可在其中与全息图像交互；虚拟现实（VR）--真实世界环境的数字模拟。

12、万物联网

万物联网是一个无所不在的通信网络，它有效的从几十亿的现实物体和物理活动中捕捉、管理并传递数据，将人、过程、地点和其他事物包含进来对物联网进行延伸；空间分布式的传感器和执行器（节点）组成的网络，每一个节点都有一个接收器和控制器用于在网络环境上进行通信，从而探测和检测时间（传感器）或者激发动作（执行器）；每一个节点都有一个独一无二的标签，以及不需要人人或人机互动，只通过网络进行数据交换的能力。传感器和执行器有多种尺寸和价格，一些甚至只有用显微镜才可以看到，此类微型设备可以植入许多不同物体中，并应用到不同环境中，像边远地区的恶劣环境中。感应器可能包含以下功能，如 GPS、无线射频识别（RFID）、Wi-Fi 联网接入，一些甚至还具有探测其它节点的准确地点的能力，比如心脏监控植入、农畜物芯片转发器、沿海水域的电子蛤，嵌入感应器的汽车或能够帮助消防队员展开搜救的现场操作设备。

13、IPv6

IP（互联网协议）是当下网络的主要通信协议，如因特网。为了取代IPv4，在20 世纪 90 年代设计出了IPv6(互联网协议版本 6) 。IPv6 包含了一些新特征，如地址分配，网络重新编号和自动配置。它通过提供支持给组播，并更有效率地管理移动数据流量来解决 IPv4 的缺点，同时IPv6 可以嵌入一些配置和发现机制从而加入到 IPv4 的标准网络。IPv6的实施与推广，在以下几个方面将极大促进互联网创新：实时联网--随着自动化汽车、远程遥控手术、工业自动化、视频直播和网络语音传输（voice over IP）的需求增长，IPV6 能够突破 IPv4 在这些领域应用案例中所暴露出来的人工瓶颈；移动性--以 5G 与 IPv6 的组合为决定性要素，为路由层面提供无限的覆盖范围；物联网--提供近乎无限的（IP）地址；创新平台--相比 IPv4，IPv6 运行得更好，配置更加简单易用。

14、自然用户界面

自然用户界面（NUI）是设计用来让人机交互感觉尽可能自然的系统，其所包含的广泛的技术让用户可以利用日常行为、直观的操作和他们自然能力控制交互式应用。其中可能包括触觉、视觉、语音、运动和更高级的认知功能，比如表情、感知和回忆。一些自然用户界面依赖于媒介设备，而其它更先进的系统对用户来说要么不显眼，甚至是不可见的，其最终目标是让人机界面近乎消失。比如增强现实--在自然生活之上增加一个额外的智能层；虚拟现实--提供真实或想象的环境的沉浸式数字表征；混合现实--融合真实和虚拟世界以生成物理和数字目标共存和实时交互的环境；神经接口--基于大脑产生的神经活动，提供大脑和外部设备之间的直接通信路径；虚拟视网膜显示器--直接在视网膜上播放影像，有效增强现实世界；身体监测--读取比手势更进一步的肢体语言；触觉--模仿身体感觉的数字反馈；自适应接口/情感跟踪--根据变化的背景或用户需求改变布局和元素；关系意识（relational awareness）--作为用户代理的设备了解用户与其他人处于何种关系；功能可见性--提供实际物体的数字表征，让用户可以利用所有他们所知道的如何使用该物体的知识；3D显示器--创造深度感的显示设备；全息用户界面--基于激光的立体显示，用户可在其中与全息图像交互；物理控制--其中物理输入被转换成数字输出。

15、量子计算

量子计算机是利用量子力学现象（比如叠加与纠缠），对数据进行运算的计算系统。量子计算的基本元素是量子比特（量子的叠加态，可以同时有多个值），相比最优的经典计算方案，其主要优点在于能够以成倍快于前者的速度执行一些量子算法。这些算法正在迅速发展，未来有一天或能打破当前组合分析的一些技术限制。量子计算应用范围广泛，如解密、运筹学、优化、仿真（结合齐次多项式模型）和大数据分析（神经网络）等。

16、无线供电

　　无线供电描述了不需要实体线路，而通过电磁场替代的电力传输方式。现有两种电力传输方式：利用电磁感应和电容性充电的近场充电（NFC）；利用电磁装置辐射电磁波的远场或辐射充电。