驾虚御实开新局——2021年世界科技发展回顾·数字技术

　　莫斯科国立心理与教育大学开发出一种独特的系统，可以在“凝视”下用“意念”来控制计算机。该系统建立在读取大脑磁场的原理之上，能帮助残疾人使用计算机。现在残疾人越来越多地通过“凝视”来控制计算机，“视力控制”功能甚至已包含在某些操作系统的标准特殊功能中。为此，在这些操作系统中使用了眼动仪，其借助摄像机确定用户瞳孔的位置，并计算操作发生在屏幕上的位置，屏幕区域的凝视延迟取代了“点击”鼠标。但该项技术尚无法区分有意“凝视”和无意“凝视”。而俄罗斯新研发的技术是眼动追踪技术和另一种用于帮助残疾人的技术的混合体——脑机接口。通过区分执行某些智力活动时产生的大脑信号，脑机接口允许用“意念的力量”向计算机发出命令。

　　俄罗斯2021年在人工智能（AI）领域的一大亮点是开发出以假乱真的人形机器人。俄最大的自动服务机器人制造商Promobot公司为人形机器人研制出“活生生”的眼睛、柔软的皮肤和头发，使人形机器人拥有了逼真的外观，可以假乱真。机器人的皮肤由硅胶制成，这是目前机器人使用寿命、环保性、耐久性、弹性和质量方面的最佳解决方案。在混合硅胶中加入染料，可使皮肤具有用户所希望的颜色。每款机器人的肤色都各有特色，而头发和眉毛用天然头发制成。为使人形机器人看起来尽可能逼真，同时其外表不会使人害怕，科研人员还为机器人装了塑料牙。研究人形机器人的一项主要任务是创建一个界面，人们可以通过该界面在情绪、情商层面与机器人进行沟通，以便进行面部和表情识别。

　　另外，俄罗斯政府还规定，自2021年4月1日起在俄销售的智能手机、电脑和智能电视需要预安装俄罗斯应用程序清单。

　　技术突破让人工智能的能力与日俱增。华盛顿大学、伦斯勒理工学院和哈佛大学研究人员描述了一种升级版的阿尔法折叠系统，会“构想”出具有稳定结构的新蛋白质。马里兰大学、Adobe公司和中国字节跳动AI实验室研究人员联合创建出PaintBot算法，对梵高等艺术大师的作品进行了细致研究，并学会了复制他们的作品。麻省理工学院团队研发的一个机器学习模型，准确识别出了1980年到2014年间20项具有重大影响的生物技术中的19项，可用于预测科学文献中已发表研究的未来影响力。埃隆·马斯克表示，希望2022年能在人类身上使用脑机接术公司Neuralink的微芯片装置——该装置目前正等待美国食品药品监督管理局（FDA）的批准。

　　首个可自我繁殖机器人问世，成为2021年人工智能领域的“高光时刻”。佛蒙特大学和塔夫茨大学的研究团队创造出迄今第一个可自我繁殖的机器人——Xenobots3.0，未来或可为外伤、先天缺陷、癌症、衰老等方面提供更直接、更个性化的药物治疗。

　　在计算机技术领域，斯坦福大学研究人员发明了一种制造技术，可在柔性材料上生长出不到100纳米的原子级薄晶体管，有助于设备小型化。科学家还找到一种新方法，将储备池计算的速度提高了33万—100万倍，而所需的计算资源和数据输入却大大减少，有助于解决一些最困难的信息处理问题。此外，美国国家可再生能源实验室研制出一种新型突触型光电晶体管，有望使计算机在处理视觉信息时更像人脑，可用作自动驾驶车辆等的传感器。

　　2021年，法国公布了“人工智能国家战略”第二阶段计划：五年内拨款22亿欧元用于人工智能，用于实现三个主要目标：一是提升国家技术能力；二是使法国成为嵌入式和可信人工智能领域的领导者；三是加快人工智能在经济中的部署。

　　此外，法国国家大型计算中心（GENCI）通过为超级计算机Jean Zay增加新硬件，将其为人工智能和高性能计算研究提供的计算能力增强了一倍。自2019年Jean Zay投入使用以来，已为700多个人工智能项目提供了服务，包括自动语言处理、计算机视觉、决策支持、智慧城市研究、健康和医学（如抗击新冠肺炎和癌症）、神经科学、机器人技术、社会科学、化学、粒子物理学、天体物理学和气候学等。

　　另外，作为“2030投资计划”的一部分，法国将投资8亿欧元发展机器人产业，其中4亿资金用于制造结合人工智能技术的机器人。

　　2021年，法国还着重借助区块链开发数字货币。法兰西银行积极探索央行数字货币（CBDC），对此展开多轮测试，包括金融机构之间的跨国清算，并完成了基于区块链的CBDC在法国债务市场的重要试验。在此基础上，法国还在积极推动欧洲央行加速“数字欧元”计划的发展。

　　在大数据和云计算方面，为开发欧洲云服务制定通用规则的Gaia-X项目在2021年取得一定进展，成员组织从20多个增加到320多个，在欧洲建立了数十个国家中心，并成立了几个委员会开展拟定技术和政策规则的工作。但项目成员对基本规则有分歧，导致他们迟迟无法就数据存储方面的基本规则达成一致意见，项目推进困难重重，距离重获欧洲数据控制权的目标还很遥远。

　　在人工智能方面，德国人工智能研究中心（DFKI）在日本大阪设立第一家海外实验室。罗伯特·科赫研究所（RKI）成立了公共卫生研究人工智能中心，加强公共卫生跨学科领域的合作。亥姆霍兹德累斯顿罗森多夫研究中心使用离子辐射操纵纳米盘中的振荡磁涡，首次在多个频率上发送和接收信号，为人工智能的小型化应用开辟了新的可能性。弗劳恩霍夫智能分析及信息系统研究所（IAIS）提出可信赖的人工智能守则，根据“公平、可靠、自主性和可控性、透明、安全、数据保护”六项原则来对人工智能进行系统验证。

　　在信息安全方面，德国启动信息技术安全研发框架计划，到2026年将投入3.5亿欧元资助信息技术安全领域的研发工作，以扩大在该领域的技术主权。德国还启动首个6G技术研究倡议，资助金额达到2亿欧元。

　　在数字经济方面，德国成立了北德仿真实验室，以工业规模测试创新的能源技术，加快从技术开发到市场推广的步伐。德国大众等汽车企业大力投资汽车相关的数字技术。卡尔斯鲁厄理工学院与工业伙伴一起围绕“软件定义汽车”，为未来的汽车及其数据的有效利用开发新的方法和流程，包括面向未来汽车架构的全新数字孪生、车辆软件的安全性和可靠性、5G 测试跑道、自动驾驶测试场、驾驶模拟器测试等。此外，新冠危机还促使德国中小学加速了“数字化教与学计划”的实施。

　　英国也非常注重人工智能领域的发展。人工智能委员会2021年1月发布了《人工智能路线图》报告，以帮助英国政府制定人工智能战略方向。该报告重点关注四个方面：研究、开发与创新；技能与多样性；数据、基础架构和公共信任、国家及跨部门的运用。人工智能委员会认识到，英国需要国家人工智能战略，确定优先级并设定时间表，使英国成为最适合人工智能发展的国家之一。此外，英国政府与IBM公司6月宣布了一项为期5年、价值2.1亿英镑的人工智能和量子计算合作研究计划。

　　英国数字化、文化、媒体和体育部（DCMS）7月启动了未来RAN竞赛（FRANC）计划，投入3000万英镑以激励5G开放无线接入网的创新。英国希望借此提高5G技术的安全性和韧性，其目标是集中力量寻找提高能源效率的方法，并解决与频谱资源管理、先进软件平台和系统集成有关的问题，同时带来社会和经济效益。

　　在科技创新方面，格拉斯哥大学开发出一种新算法，可使用反射的声波或电磁波创建三维图像。该技术可通过任何配备有麦克风、扬声器或无线电天线的设备生成图像。伦敦大学学院（UCL）的科学家研制出一种机器拇指——“第三根拇指”，并让志愿者试用这个机器拇指。结果发现，试用者可以使用这个外来拇指有效地执行复杂和灵巧的任务，包括与两个真正的拇指一起用积木搭建一个塔等。试用者认为，随着使用频率和使用时间的增加，“第三根拇指”越来越像他们身体的一部分。

　　2021年，日本科学家开始研发现代“读脑术”。AI将大脑听到或想象的声音传递给对方。想说的话只要浮现在脑海中即可传递给对方。日本科学家认为，到2030年这种经由人工智能的对话和写作可能会成为日常。日本东京工业大学开发出了将电极佩戴到头部测量脑电波，再现听到或想到的声音的方法。在一个简单的实验中，AI以约80%的精度复原了受试者的声音。大脑会随着神经细胞的活动产生电和磁，脑血管的血流等也会随之发生变化。利用脑电波仪和磁共振成像装置（MRI）等捕捉这种变化，调查活跃的大脑区域等的研究仍正在进行中。

　　日本理化学研究所将利用全球最强的超级计算机“富岳”的全部计算能力开发人工智能，用于新材料开发和自动驾驶。计算能力掌握着人工智能竞争的未来。科学家们正在研究如何让超级计算机学习海量数据开发人工智能，以实现新药开发、材料开发和自动驾驶汽车等划时代技术。理化学研究所还计划利用“富岳”的全部计算能力实现技术创新，预定2022年度利用“富岳”开发全球最大的人工智能系统。“富岳”拥有16万个中央处理器（CPU），用于人工智能时，每秒可进行约2Exa（1Exa为100京，1京为1万亿的1万倍）次计算。该研究所计划利用全部的CPU，在新药开发、材料开发和自动驾驶等各领域实现划时代的人工智能系统。

　　2021年，韩国信息与通信技术（ICT）发展得如火如荼，韩国科学技术信息通信部统计显示，11月，韩国ICT出口额达到214.9亿美元，同比增长30%，也是自2020年6月以来连续18个月实现同比增长。

　　ICT基础进一步坚实。韩国网络安全水平在国际电信联盟第4版《全球网络安全指数》调查报告中排名上升到第4位。韩国科学技术院主导的一项6G共同研究成功完成了太赫兹频段的波束成型演示。此外，韩国知识产权局的数据显示，韩国虚拟现实领域数字全息技术专利申请排名全球第二。

　　加大半导体领域的发展也是韩国政府2021年的“重头戏”。5月，政府完成了《韩国半导体发展战略》，计划推动半导体企业共同建立集生产、原材料、设备和零部件供应等一体的产业集群，在2030年前构建全球最大规模的半导体制造基地。

　　而且，韩国科学技术信息通信部宣布将投入约800亿韩元（约合4.6亿人民币）支持云技术和服务的开发，还发布了《ICT标准化战略图2021》，包括5G通信、物联网、人工智能等17项重点技术和275项重点标准化项目。

　　在人工智能领域，韩国研究人员研发出模仿人类大脑突触结构的“神经形态”半导体，能够以类似于人类思维过程的方式处理信息，并以超低功耗执行人工智能技术。

　　作为著名的“创业之国”，以色列涌现出诸多领军型人工智能企业，这些企业掌握着水平先进、商业潜力巨大的智能技术。2021年4月，CB Insights发布“全球100家最具前途的人工智能企业榜单”，人口不到千万的以色列竟有11家企业入选，这些企业将人工智能技术创新性地用于农业、汽车、医疗、网络安全、线上零售、水资源管理等领域，其中多家企业估值超过10亿美元。

　　不过，以色列并不满足于智能企业界的繁荣。以政府计划投资16亿美元，通过建设超级计算机（人工智能技术发展的重要基础设施）、加强培养人工智能专业人才、建立适用于人工智能发展的监管措施等方式，进一步推动该国人工智能技术的研究和发展。

　　此外，2021年，以色列数字货币政策正在酝酿根本性转向。2017年，以色列银行曾成立专门委员会审查数字货币，并称不会在“不久的将来”发行数字货币。2021年5月，以色列银行发布报告称，尽管尚未决定是否打算发行数字货币，但其决定加快学习、研究和准备，以期在未来可能发行数字货币。以色列银行称，数字货币可以为以色列经济带来各种好处。以色列银行正在准备一项数字货币发行计划，以便在未来发行数字货币的好处大于成本和潜在风险的情况下，将其付诸实施。据悉，以色列银行正在实验将“以太坊”区块链技术用于数字货币。

　　乌克兰对实现数字技术和数字经济充满期待，将之视为扭转经济结构、推动社会转型的关键。2021年乌克兰IT产业发展迅猛，年度IT技术和服务出口增长了35%，IT公司数量增长了22%。

　　与此同时，市场对IT人才的需求也与日俱增，乌克兰政府副总理兼数字化转型部部长米哈伊尔·费多罗夫预计，到2030年乌克兰IT行业至少需要50万—60万专业人才。为顺应这一趋势，乌克兰数字化转型部在2021年提出了一个乌克兰IT教育改革路线个领域，目的是在职业培训、高等教育、专业高等教育以及普通中等教育等阶段推动信息技术教育全面展开。乌克兰政府希望通过一系列支持举措，使学生能够获得市场真正需要的知识和技能，在增加合格专业人才数量的同时带动GDP的增长。根据乌克兰财政部的预测，到2024年IT行业收入在GDP中的份额将会提高到170亿美元。

　　巴西是拉美地区人工智能技术领军国家之一。2021年，巴西继续推进人工智能实验室建设，同时完善国家创新网络，该创新网络由巴西科技创新部联合巴西工业研究与创新公司共同创建，旨在推动人工智能技术在各生产部门的应用，提高巴西国内公司的生产能力和竞争力。“巴西WI-FI”“北部和东北部互联”“智慧城市”等计划正在实施中，以期尽快弥补数字鸿沟，推动经济和民生进一步实现数字化。巴西科技创新部部长马科斯·庞特斯表示：“我们正在经历数字化转型，以促进巴西创新生态体系发展，未来将着力研究网络安全与国家物联网计划，同时培训相关领域的科研人员。”

　　此外，新冠疫情释放了巴西数字经济的潜力，依托智慧农业、智慧旅游、智慧物流等数字经济新业态，以及不断加大以第5代移动通信网络等为代表的新型基础设施投资力度，巴西国内网购、电子支付、远程教育、在线服务、农业数字化、电商物流配送等数字经济产业迅猛发展，数字经济成为巴西经济增长新亮点，有效促进经济发展并惠及民生。

　　《G20国家数字经济发展研究报告》显示，巴西的数字经济规模在世界上位居前列，占国内生产总值的10%―30%。随着巴西互联网覆盖率持续增长，电子商务规模逐年上升，预计到2025年，巴西电商市场将比现有规模再扩大一倍。政府正大力推动信息通信技术建设，积极向数字服务转型，努力推进物联网发展战略，重点打造智慧城市、现代医疗、绿色农业和高端制造等核心产业。