影響未來的六大“黑科技”，你知道是什么嗎？

希慕阿巴阿巴

縱觀人類的歷史長河，社會和經(jīng)濟的飛躍發(fā)展都離不開先進科學(xué)技術(shù)的推動。從蒸汽機到電力，再到信息技術(shù)及數(shù)字化，科學(xué)技術(shù)的進步在三次工業(yè)革命中都起到了至關(guān)重要的作用。
事實上，在這些科學(xué)技術(shù)被人類熟知以前，往往被賦予了某種神秘色彩。諸如兩千年前的水利工程都江堰、維多利亞時期的九大發(fā)明等，即使在當(dāng)下，被稱作為“黑科技”也絲毫不為過。
“黑科技”一詞，最初源于日本動漫《全金屬狂潮》，指超越人類認知范圍或現(xiàn)有科技水平的科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新及其產(chǎn)品，且具備隱形性、突破性、超越性和開拓性等特點中的一點。本文就列舉能夠影響未來并可能顛覆世界的六大“黑科技”，并探究其將為未來各行各業(yè)帶來怎樣的變革。
3D打?。焊淖兩a(chǎn)制造的方式和模式

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3D打印，并非傳統(tǒng)的打印技術(shù)，而是包含快速成型和增材制造等技術(shù)特點，同時也離不開數(shù)字技術(shù)的支撐。因此，它是一項多技術(shù)的綜合體。簡單而言，就是借助數(shù)字技術(shù)進行3D建模，并以此為依據(jù)，通過逐層構(gòu)造的方式，將粉末狀金屬或塑料等可粘合材料塑造成物體。
從中可知，3D打印與傳統(tǒng)打印機這樣的辦公設(shè)備完全不同，更偏重于生產(chǎn)制造、產(chǎn)品設(shè)計，是一種更前沿的制造技術(shù)和解決方案，將顛覆所有涉及制造的行業(yè)和領(lǐng)域。借助數(shù)字建模技術(shù)可以實現(xiàn)零部件的快速復(fù)制，以縮短生產(chǎn)周期并減低誤差，大大提高效率，減少人工等成本，徹底改變傳統(tǒng)制造業(yè)。
同時，對于消費者來說，3D打印有利于個性化定制。廠商只需要提供數(shù)字模型，供用戶選擇提交后，直接生產(chǎn)并交付到用戶手上。全過程完全自動化，高效且便捷。因此，作為一種創(chuàng)新的制造技術(shù)，3D打印也能夠助推新的商業(yè)模式落地，即M2C（Manufacturers to Consumer），能夠讓廠商直接面對消費者，不僅滿足其個性化需求，更能提高效率，減少成本，保障產(chǎn)品品質(zhì)和用戶滿意度。
目前，3D打印已經(jīng)應(yīng)用在工業(yè)、航空、建筑、醫(yī)藥等傳統(tǒng)行業(yè)。例如，俄羅斯國家技術(shù)集團最近宣布將使用3D打印技術(shù)制造飛機零部件；意大利建筑師則建成了全球首座3D打印生態(tài)可持續(xù)房屋，為受災(zāi)害的人們帶去福音；早在2017年，蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院用3D打印技術(shù)打造了一個柔性的硅膠心臟；此外，用3D打印設(shè)計并制造假牙的案例，早已屢見不鮮。
VR/AR/MR/XR：讓虛擬世界和現(xiàn)實世界
無縫融合

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VR（虛擬現(xiàn)實）與AR（增強現(xiàn)實）兩大技術(shù)相輔相成。簡單而言，VR是構(gòu)建一個虛擬場景，帶給人沉浸式的新體驗；AR則是在原有場景中疊加相關(guān)信息，同樣增強體驗和交互性。而MR（混合現(xiàn)實）是VR和AR的融合，在虛擬場景的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)信息的疊加和增強，為體驗者打造身臨其境的全新體驗。VR、AR和MR三大技術(shù)又被通稱為XR（擴展現(xiàn)實），在三大視覺交互技術(shù)融合的同時，讓虛擬世界與現(xiàn)實世界實現(xiàn)無縫連接和轉(zhuǎn)換，大大提升沉浸感。
相比之下，VR的應(yīng)用最早，也最廣泛，在游戲和視頻中相當(dāng)常見。其中不得不提的是VR眼鏡或VR頭盔，谷歌、三星、索尼、華為等電子消費廠商都推出了相應(yīng)的產(chǎn)品，為用戶帶來更好的視覺和游戲體驗。同時，VR在商用領(lǐng)域的應(yīng)用也有大量案例。例如，將VR技術(shù)用在模擬飛機、駕校培訓(xùn)等領(lǐng)域，通過營造逼真的場景和交互，讓學(xué)員能夠快速適應(yīng)并投入到實操中，避免不必要的風(fēng)險。
AR的應(yīng)用也分為兩大類，首先是消費端，智能手機上大量休閑娛樂工具都打造了AR技術(shù)。一個典型的例子就是攝像應(yīng)用，通過AR技術(shù)，在自拍的過程中疊加可愛、搞笑的特效，增添樂趣。日本人氣游戲《Pokemon Go》將高精地圖與AR技術(shù)相結(jié)合，引導(dǎo)人們走出去發(fā)現(xiàn)未知的世界。此外，支付寶春節(jié)掃福字集?？ǖ鹊龋彩堑湫偷腁R應(yīng)用。
另一方面，AR也可被應(yīng)用在航空、造船等領(lǐng)域的檢修場景中，工程師帶上特制的裝備，通過AR疊加提示，有助于快速發(fā)現(xiàn)并解決問題，顯著提升效率。微軟的HoloLens是最典型的工業(yè)化AR頭戴式設(shè)備，同時還融合了VR技術(shù)，成為一款更先進的MR設(shè)備。此外，公開信息顯示，蘋果也在研發(fā)MR相關(guān)的頭戴設(shè)備，配合蘋果其他設(shè)備，為用戶提供更好的體驗。
此外，目前“元宇宙”概念異常火爆，被認為是下一代互聯(lián)網(wǎng)的代名詞，旨在打造一個逼真的虛擬場景甚至虛擬世界，而VR/AR/MR/XR正是虛擬場景和交互技術(shù)的融合體，因此業(yè)界普遍將其稱為元宇宙的入口和基礎(chǔ)技術(shù)。Facebook為了擁抱元宇宙，直接將公司名字改為“Meta”。然而，未來元宇宙究竟能否改變互聯(lián)網(wǎng)，依舊是未知數(shù)，但VR/AR/MR/XR正在為各行各業(yè)帶來非凡的新體驗。
機器人：將人類從重復(fù)勞動中解放出來
機器人，源于捷克作家卡雷爾·凱佩克（Karel Capek）的科幻劇本《羅薩姆的萬能機器人》。該劇本將機器人稱為“Robot”，即捷克語的“奴隸”，即表示作為人類的輔助，幫助人類完成工作的工具。現(xiàn)在，機器人一般被認為需要具備感知、決策、執(zhí)行等基本特征，輔助人類完成危險、重復(fù)的工作，提升效率，降低人力成本，讓人類可以將更多精力投入到更具創(chuàng)意的工作中。
隨著人工智能等新一代信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，無論是“第一個獲得國家公民身份的機器人”索菲亞，還是會“跑酷”的波士頓動力機器狗Spot，機器人已經(jīng)在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、服務(wù)業(yè)、建筑業(yè)、軍事等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
機器人的定義和分類相當(dāng)復(fù)雜，主要分為服務(wù)機器人、工業(yè)機器人、特種機器人。其中，服務(wù)機器人主要為人提供服務(wù)，包括家用機器人和商用機器人兩大類。例如，現(xiàn)在家庭中流行的陪伴型機器人，其具備了計算機視覺、語音識別、自然語言等人工智能技術(shù)，猶如一個“機器人保姆”，起到陪伴兒童和老人的作用；現(xiàn)在的餐廳、酒店、醫(yī)院、商場都會有服務(wù)機器人的身影，可為顧客提供指引、查詢等服務(wù)。此外，還有清潔機器人、物流機器人、配送機器人等，讓生活更便捷。
與服務(wù)機器人不同的是，工業(yè)機器人和特種機器人更注重專業(yè)性。工業(yè)機器人包括焊接、搬運、裝配、噴涂等多個工業(yè)場景，輔助人實現(xiàn)效率的提升。特種機器人則面向警用、特殊環(huán)境、農(nóng)業(yè)及安防等領(lǐng)域，以實現(xiàn)替代人力的目的。
如今，在“用工荒”的大背景下，機器人也開始進入建筑行業(yè)。目前，建筑機器人不僅能帶來效率的提升，還能降低人力成本，并促進農(nóng)民工向技術(shù)工發(fā)展，推動建筑行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。但是，在建筑機器人這一賽道上，大部分企業(yè)仍處于研發(fā)和測試階段，推出的產(chǎn)品較少，而且未能形成系統(tǒng)化、規(guī)?；牟季?。同時，目前建筑機器人的難點在于導(dǎo)航系統(tǒng)，影響機器人的定位感知、識別及移動的精度。
自動駕駛：讓AI機器人取代駕駛者

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自動駕駛，亦被稱作“無人駕駛”，是一門交叉學(xué)科，集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、多等級輔助駕駛等功能于一體，并融合計算機、現(xiàn)代傳感、信息融合、通訊、人工智能、人機交互及自動控制等新型技術(shù)。通俗來講，自動駕駛就是為了解放駕駛者，實現(xiàn)車輛的自動駕駛，也就是一種車輛的高級自動化控制技術(shù)。同時，隨著人工智能發(fā)展的日益深入，自動駕駛也已成為其重要的應(yīng)用場景之一，車輛也越來越趨于機器人化。
事實上，受到計算機智能、基礎(chǔ)設(shè)施、互聯(lián)通信等各種因素的制約，自動駕駛的落地一直是一道難題，亟待攻破。美國國家公路管理局（NHTSA）和美國汽車工程師學(xué)會（SAE）將自動駕駛分為L0-L5級。目前，市面上的自動駕駛主要處于L2-L3之間，即部分自動化和有條件自動化。典型的例子就是特斯拉，盡管其新能源汽車一直在全球熱銷，但其交通事故和安全問題頻出。究其原因就是自動駕駛?cè)圆唤∪?，因此業(yè)界對自動駕駛是否能落地產(chǎn)生了懷疑。
另一方面，以谷歌旗下Waymo為代表的自動駕駛初創(chuàng)企業(yè)一直在不斷的通過道路測試，向自動駕駛的目標(biāo)邁進。例如，美國加州的道路測試就吸引了全球的企業(yè)參與，并推出Robotaxi（自動駕駛出租車）的試運營。中國在北京、上海、廣州等多個城市，也開放了自動駕駛路測，目的也是推動其落地，搶抓紅利。但是，這些路測嘗試均處于封閉場景或特定區(qū)域，難以擴大和普及。尤其在路況復(fù)雜的道路和場景中，自動駕駛車輛依舊難逃安全問題的困擾。
然而，不少廠商開始嘗試“降維落地”的方式，先從封閉場景著手，例如礦場、園區(qū)、停車場等。從而催生出采礦車、RobotBus、物流配送車、掃地車以及自動泊車技術(shù)等解決方案和技術(shù)，逐步推進商業(yè)化落地。所以，目前自動駕駛?cè)圆荒芊Q作為“無人駕駛”，而應(yīng)稱為“自動輔助駕駛”或“輔助駕駛”。無論如何，其目的原本就是輔助駕駛者，帶來更輕松、更安全的駕駛體驗。
腦機接口：挖掘人腦的無限潛力

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腦機接口，同樣是一個交叉和跨學(xué)科的研究領(lǐng)域，涉及神經(jīng)科學(xué)、認知科學(xué)、心理學(xué)、影像醫(yī)學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、材料科學(xué)、電子工廠、型號處理與模式識別、人工智能等學(xué)科。簡而言之，就是指將人腦或動物大腦與外部設(shè)備相連，實現(xiàn)信息的交換，甚至被稱作為“意念控制”。
一直以來，腦機接口都存在于科幻電影中，但科學(xué)家通過多年的動物實驗，已經(jīng)具備了一定的經(jīng)驗，相關(guān)方案也越來越成熟，證明了其可行性。目前，腦機接口的嘗試主要用于恢復(fù)聽覺損傷及視覺和肢體部分的運動能力。
但從腦機接口的功能來看，除了監(jiān)測（監(jiān)測人體意識和狀態(tài)）、替代（替代損傷和疾病而喪失的自然輸出）、改善及恢復(fù)（改善某種疾病的癥狀或恢復(fù)某種功能）之外，還包括增強（為健康人增加或擴展某種機能）、補充（補充和增加大腦控制方式，實現(xiàn)多模態(tài)控制）等用途。從中可知，腦機接口不僅面向醫(yī)療健康，還將涉及娛樂、智能家居和軍事等領(lǐng)域，帶來更大的想象空間。去年8月29日，埃隆·馬斯克的腦機接口Neuralink公司展示了大腦被植入腦機接口設(shè)備的小豬，實時讀取其腦部活動信號的新技術(shù)，震驚業(yè)界。
另一方面，在腦機接口技術(shù)發(fā)展的同時，其相關(guān)的倫理、道德問題依舊存在，更受到動物保護組織的關(guān)注。同時，還有另一種聲音，即一旦有人通過腦機接口實現(xiàn)對人的控制，尤其是該技術(shù)被黑客利用的話，結(jié)果不堪設(shè)想。不過，腦機接口對于醫(yī)療健康等行業(yè)，依舊具有積極的意義，值得人類不斷地嘗試。
量子計算：顛覆傳統(tǒng)通用計算機的計算方式

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“遇事不決，量子力學(xué)”這句網(wǎng)絡(luò)流行語，生動地表達了量子計算的重要地位和前景。量子計算，是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進行計算的新型計算模式。相比傳統(tǒng)通用計算機來說，量子計算由于量子力學(xué)疊加性的存在，效率和處理問題的速度更高，尤其面對海量數(shù)據(jù)，量子計算將發(fā)揮出巨大的作用。
在互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展之下，數(shù)據(jù)爆炸已經(jīng)成為不爭的事實。如何利用海量數(shù)據(jù)，成為人們無法回避的課題。盡管大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等新一代信息科技的不斷涌現(xiàn)，但算力提升的遲緩，依舊無法對海量數(shù)據(jù)實施快速處理、分析和挖掘。
2016年，AlphaGo以4:1擊敗了李世石，宣告計算機智力已經(jīng)可以超越人類智力。但其背后離不開神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等人工智能算法的助力，更重要的是計算機算力的突破。但是，盡管目前芯片的發(fā)展已經(jīng)突破了摩爾定律，但算力依舊難有質(zhì)的飛躍。而如今，量子計算則帶來了新的可能和更廣闊的空間。
2019年9月，谷歌宣布其研發(fā)的量子計算機成功在3分20秒時間內(nèi)完成了傳統(tǒng)計算機需1萬年時間處理的問題，聲稱為全球首次實現(xiàn)“量子霸權(quán)”。這就意味著量子計算在特定測試案例上，已經(jīng)超越了所有傳統(tǒng)通用計算機的計算能力，成為重要的里程碑。今年10月，中科院超導(dǎo)量子計算研究團隊構(gòu)建了66比特可編程超導(dǎo)量子計算原型機“祖沖之二號”，其比目前最快的超級計算機快一千萬倍，也足以證明量子計算所具備的強大算力，將對未來計算帶來巨大變革。
當(dāng)今世界，科技正在深刻地影響著人類社會，并融入到我們生活和工作的方方面面。尤其在疫情的催生下，新技術(shù)、新模式、新業(yè)態(tài)層出不窮，讓世界各國對科技的重視程度達到了全新的高度，大量“黑科技”也開始走進我們的視野。
可以預(yù)見的是，包括“黑科技”在內(nèi)的前沿科技的不斷推陳出新，都有一個鮮明的特征，就是必須立足于某個行業(yè)或垂直領(lǐng)域，以改變這個行業(yè)為終極目標(biāo)。例如，3D打印改變了我們的生產(chǎn)制造的方式；VR/AR/MR/XR正不斷創(chuàng)造出人機交互的新模式；機器人將人類從重體力勞動和危險作業(yè)中解放出來；自動駕駛顛覆人們的出行和交通方式；腦機接口幫助人類充分挖掘大腦的潛能；量子計算徹底改變計算方式，助力各行各業(yè)獲得突破性的發(fā)展。
毋庸置疑的是，“黑科技”始終在推動人類社會進步邁向新的高度。

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