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云栖科技评论第57期:技术拓展科学边界 科学激发技术创新

简介: 伴随着“FAST”等天文学大装置的出现,天文学的发展已经成为真正的大科学,是真正的大尺度、大数据、大计算科学,由此产生的众多天文学发现,刺激了人类科学技术的进步,带动了多个领域的技术发展,为人类在宇宙中找到自己的哲学定位刷新了认知。

【卷首语】技术拓展科学边界 科学激发技术创新

  每一次,当宇宙深空中哪怕最微弱的无线电波,射向贵州黔南州一块叫做“大窝凼”的洼地,人类离探知宇宙起源、形态与演变的真相就更进一步。在这里,坐落着被称为“FAST”的全球最大的500米口径球面射电望远镜;在这里,人类将视野,从地球延伸至宇宙星辰;更是在这里,科学家们正在努力解答那些看似无尽的追问——宇宙到底有多大?它如何诞生?人类是否是孤独的生命?时间又是否有起点和终点?

  伴随着“FAST”等天文学大装置的出现,天文学的发展已经成为真正的大科学,是真正的大尺度、大数据、大计算科学,由此产生的众多天文学发现,刺激了人类科学技术的进步,带动了多个领域的技术发展,为人类在宇宙中找到自己的哲学定位刷新了认知。

  在这一过程中,新技术与大科学的深度融合正清晰地展现在我们面前。 以本周所收录的国家天文台和阿里云的合作为例,双方在联合研究中心、虚拟天文台、天文科普教育、天文大数据挖掘等方面的合作取得了许多切实的成果,同时,在LAMOST郭守敬天文望远镜上,基于阿里云所提供的云计算、大数据与人工智能能力的脉冲星计时阵引力波探测、海量恒星近二十种元素丰度、基于LAMOST和GAIA的移动星群研究等多个课题也正在开展。

  在未来可以想见,“FAST”望远镜高达上百PB的观测数据处理将借助同样的能力实现天文学研究的突破,未来每一个超大规模的天文望远镜都需要配备同样级别的大数据处理平台;不仅如此,通过云端的虚拟天文台的建立,向全球天文学家、爱好者和公众,展现了一个前所未有的、包括了10亿个天体的天文科普平台。

  无论是科研还是科普,新技术与大科学的大交叉都产生了奇妙而又惊人的化学反应,展现了互联网大数据人工智能与科学界的大融合所激发出的无尽想象力。

  不止是在天文学领域,新技术与大科学的深度融合发生在每一个科学研究领域,物理、化学、生物、医疗、地理等等科研领域每天都在发生类似的事情,产生同样具有深远意义的“化学反应”:例如,在云计算所提供的强大算力和人工智能所实现的新方法的作用下,蛋白质结构及折叠构造数据库正在以超过过去数百倍的速度建立。

  新技术与大科学的深度融合正成为人类了解自身、了解世界、了解宇宙的关键,正因如此,我们应当更加清晰地认识新技术与大科学之间的融合共生、互相促进的关系。

  首先,新技术正在拓展科学边界,在云计算、大数据、人工智能的背后,是强大的算力、优秀的算法和开放的平台,它们提高了科学研究的速度、降低了科学研究的难度,以“人机混合模式”创新了科学研究的方式方法,极大减轻繁重的计算和验证工作,为科学研究留出更多思考与创见的“脑力”,让科学研究的边界可以像宇宙一样无限拓展;

  其次,大科学能够刺激新技术的升级,不断深入的科学研究对新一代数据技术提出了更大的挑战,为云计算,大数据,人工智能带来新的课题,同样以天文学为例,探测 137 亿光年之外宇宙的“FAST”投入正式观测后,每天晚上产生的数据就达到 50TB,而到2025年,全球天文观测相关的数据量为每年250亿TB。为了支持如此大规模的科学研究问题,技术必须不断的创新、迭代,甚至颠覆自我;

  最后需要指出的是,推动新技术与大科学的深度融合,不仅仅是在帮助人类加快探索、改造世界的速度,为人类带来理解世界的全新视角;在某种意义上,这也是为人类自身、为人类所生存的地球,争取宝贵的时间,毕竟,人类的生命只有一次,我们所生活的地球,也没有备份。

1、阿根廷将安装4000台比特币ATM机

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【新闻摘要】 据Bitcoinist消息,阿根廷共和国中央银行(BCRA)放宽了该国有关自动取款机的规定,新规定将允许获得授权的机构设立的数字货币ATM实现法定货币与数字货币之间的转换。按照规划,新规的首批参与者Odyssey集团可在阿根廷安装4000台数字货币ATM,而在此之前,Odyssey集团去年就已在阿根廷安装了200台数字货币ATM,允许BTC、ETH、LTC等多种数字货币之间相互转换(但不允许法币与数字货币之间的交易)。数字货币ATM与普通的银行ATM机功能不同,数字货币ATM可以与互联网相连,实现线下的数字货币交易及法币与数字货币的交易。

【小云评论】最近几个月全球数字货币ATM的安装量激增,以比特币ATM(仅可以支持比特币的数字货币ATM)为例,截止2018年2月,全球共安装了2177台比特币ATM,而据2017年1月的统计数据显示,这一数字仅为954台。但在数字货币ATM数量激增、覆盖率提升的同时,相关监管措施并没有跟上数字货币ATM机在全球范围内的增长速度。在英国,毒贩正在利用数字货币ATM藏匿、转换他们的犯罪收入,而不必担心惊动执法机构,数字货币ATM或许是一个诱人的商业金矿,但是脱离合理、成熟的监管措施,无序状态下的数字货币ATM前路堪忧。

2、美国“迷你”核裂变反应堆测试成功

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【新闻摘要】 美国国家航空航天局(NASA)5月2日成功展示了名为“使用斯特灵技术的千动力反应堆”(KRUSTY)的新核反应堆动力系统,该反应堆是一个小巧轻便的核裂变系统,该系统可为前往月球、火星及更遥远深空的载人飞行任务提供动力,据估算,该反应堆可提供高达10千瓦的电力,因此4个千动力单元就能为建造一个前哨基地提供足够的动力。该反应堆自2017年11月至今一直在NNSA的内华达国家安全区进行测试,最近刚刚进行完28小时全功率测试,在整个测试过程中,团队模拟了功率降低、发动机故障和热管失效等情况,表明系统可继续运行并成功处理了多次故障。

【小云评论】安全、高效、充足和容易获得的能源,不仅是未来机器人、超大型设备或是宇宙深空探索的关键,更关乎人类的可持续发展问题,而在人类所掌握的多种能源技术中,核能是唯一一种可以在短时间内迸发出巨大能量的能源来源方式,但是,核能长期在污染废料、小型化等领域受到质疑。NASA所设计出的这一新的小型核裂变反应堆对合理利用核能给出了新的启示:在遵循一般物理规律的前提下,不断尝试、深入研究,往往都会在被判定为不可能的事情上取得意想不到结果,同时,作为普适的技术,核能有着广泛的利用价值,切不可彻底否定。

3、英特尔处理器中再次出现严重威胁漏洞

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【新闻摘要】 德国IT网站C'T 报道称,英特尔处理器中被发现了8个新的硬件漏洞,这些漏洞与今年早些时候爆出的“幽灵”(Spectre)属于同一类型的漏洞,目前被命名为“Spectre New Generation”(新一代幽灵漏洞)。英特尔方面认为,这8个漏洞中的4个有严重威胁,其余的则属于中等威胁程度,并且正在为这些漏洞开发相应的补丁。而据C'T 报道称,这其中有一个新漏洞比原来的幽灵漏洞更加严重,因为它可以用来绕过虚拟机隔离,从云主机系统中窃取密码和数字密钥等敏感数据。

【小云评论】即使提供了漏洞补丁,英特尔处理器今年出现的漏洞问题仍然难以消除其负面影响。首先,是漏洞频发,而且威胁等级严重,这对企业的安全信心是极大的打击;其次,即使使用了微码补丁,系统的不稳定、性能的下降都对企业业务应用造成了影响,带来了持续的运营隐忧,对于许多企业的IT部门来说,这已经成为了沉重的负担和“不知何时引爆的定时炸弹”。就此而言,将传统的、物理的IT基础设施,迁移到云服务商所提供的云基础设施,依赖后者强大的安全运维能力和庞大的(按需付费的)计算力,是一种更好的解决问题的方案。

4、高盛做市交易员仅剩3人 IT专家暴增

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【新闻摘要】 据证券时报报道,许多华尔街交易员都在担心他们的职位很可能在未来被机器代替,其实这样的事情已经在高盛发生了,据高盛总裁David Solomon的表态显示,高盛原有做市交易员约500人,但在交易业务中引进新技术能够更高效地服务客户,因此目前只剩下了3个传统意义上的做市交易员。对新技术的看重也开始改变高盛的员工构成,现在高盛已经拥有9000余名IT工程师。

【小云评论】除了做市交易员,在投资顾问领域,以数字技术为基础的智能投顾也在逐渐代替原本收费高昂的投资顾问,并预计在未来3~5年成为主流,在金融领域,以“算力”取代“人力”正在成为趋势。但这并不意味着在工作机会上未来科技会是人类雇员的敌人,生产力的提升将会创造更大的经济价值,实现经济繁荣,每个人都将从中受益,特别是税收的提升可以让政府有更为充裕的资金培训生产力较低或身处简单生产方式中的人,从而进入更高收入的行业。此外,在教育、养老、医护等领域,仍然存在着较大的人力缺口,而这些行业所需要的更多是人类的理解力和同理心。

5、中国团队构建国际领先的光量子计算机

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【新闻摘要】 5月3日,中国科学院量子信息和量子科技创新研究院在上海举行新闻发布会,中国科学技术大学潘建伟教授及其同事陆朝阳、朱晓波等,联合浙江大学王浩华教授研究组,成功构建了世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机。该团队利用自主发展的综合性能国际最优的量子点单光子源,通过电控可编程的光量子线路,构建了针对多光子“玻色取样”任务的光量子计算原型机。实验测试表明,该原型机的“玻色取样”速度比国际同行之前类似的所有实验加快至少24000倍。

【小云评论】量子计算是中国在前沿科技实现“换道超车”的重大机遇,与现有的冯?诺依曼体系经典计算机相比,量子计算机可以在更短的时间内解决复杂问题,化学合成、药物开发、气候变化以及金融模型等领域都会受益于此。需要指出的是,与很多人仍然认为的“量子计算离商用还很遥远”不同,包括英特尔在内的多家企业都认为,量子计算的商用很可能在5-7年的时间内到来,这并不是一个漫长遥远的时间。因此,量子计算领域需要更进一步的政策、财力和人力的支持,并且需要从现在开始,就与有志于投身于此的企业开展深入、广泛的商业应用可能性验证合作,而不是仅仅把量子计算局限在“象牙塔”中。

6、埃隆·马斯克称特斯拉Y型车将带来“制造业革命”

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【新闻摘要】 在5月4日召开的特斯拉公司电话会议上,CEO埃隆?马斯克表示,特斯拉的目标是在2020年将新款的Y型车投入生产,同时,这一车型将不会在美国弗里蒙特的工厂生产,具体生产厂址将在今年年底再行宣布。针对未来的Y型车,埃隆?马斯克表示,这是一款面向快速简单制造的Y型架构,并将带来一场“制造革命”。特斯拉将设计实施一条专门针对Y型车的完全不同的、更为自动化的生产线。

【小云评论】今年年初,特斯拉遭遇了严重的产能危机,Model 3的产量迟迟无法达到预计目标,这导致特斯拉陷入了较为严重的经济问题和车辆交付延迟,Model Y的生产制造过程必须避免出现类似的情况,因此埃隆?马斯克必须为新车型的生产制定出新的、更加自动化的、更加高效的生产方式。特斯拉的遭遇也对中国制造业敲响了警钟:成就领先产品的关键不仅仅是产品的设计,是否拥有与之配套的数字化、自动化的生产线同样至关重要,而且,高质量的生产力对产品的质量管理、成本控制都会产生积极有效的影响。

7、争夺“太空Wi-Fi”控制权或成大国博弈焦点

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【新闻摘要】 近年来,世界各航天大国纷纷把卫星互联网视为战略发展项目。美国曾提出推动地面移动通信与卫星通信的无缝衔接,加快新一代空天地一体化通信网络系统建设的构想,并于2016年宣布开展小卫星的研发。澳大利亚也于2016年12月发布“超高速宽带基础设施”立法草案,其中就包含了为卫星宽带网络提供长期资金支持。2017年初,英国发布《卫星和空间科学领域空间频谱战略报告》,计划进一步放宽非同步轨道卫星的频谱使用,提高卫星通信频谱的利用率。与此同时,以太空探索技术公司(SpaceX)、OneWeb等为代表的新兴商业卫星公司也加紧太空布局,抢占发展先机,争相构建卫星互联网。

【小云评论】就在5月4日,继SpaceX、OneWeb之后,Facebook在2017年成立的子公司PointView提交了其发射试验卫星的计划,成为又一家进入到“太空Wi-Fi”竞赛中的美国公司,这一领域的大国和大企业玩家日渐增多。从积极的一面来看,考虑到世界上尚有一半人口无法使用互联网,建立全球性的卫星通信系统是弥补“数字鸿沟”、开展应急救援的重要解决方案,但也应当注意到,太空中可被人类利用的轨道、频谱等资源也十分有限。国外研究机构与商业资本之所以对“卫星互联网”表现出极大兴趣,背后的动机是想利用“太空WiFi”逐步取代路由器光纤骨干网,进而争夺互联网的控制权。

8、MIT提出改善I型糖尿病治疗的可植入设备

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【新闻摘要】 MIT的研究专家与Beta-O2 科技公司合作,研发并测试了一种为专门胰岛细胞提供氧气的可植入设备,该设备将胰岛细胞包裹在约 600 微米厚的藻朊酸盐薄膜中。薄膜将能阻止外侧的免疫细胞及大分子蛋白质进入,同时保证胰岛素、营养及氧气能够穿透。在薄膜下方便是约 5 毫米厚的气体小室,其中盛满空气,包括氮气、二氧化碳和额外添加的氧气。这一设备可以为I 型糖尿病病人移植的胰岛细胞吸收足够量的氧气,从而不再需要移植大量组织来保持胰岛细胞存活并行使功能,并且能减少激发免疫应答的发生率。

【小云评论】很幸运,我们正身处于前沿科技快速发展的时代,通过在生物医疗领域的应用,许多疾病的治疗得到了改善和突破,病人也看到了康复甚至挽救生命的希望,但值得注意的是,MIT和Beta-O2合作的这一新设备也展现了前沿科技能够获得实践应用和社会普惠的一个重要前提:新设备基于对疾病治疗手段的深刻洞察,也依赖于材料科学(薄膜技术)、工程科学(设备小型化)等多个领域技术的交叉融合。这正是全球科技展露出的发展趋势之一:前沿科技之间的交叉融合将产生意想不到的效果,形成巨大的颠覆性作用,而其中的一些关键技术(比如人工智能)将成为被交叉融合最多的相关项。

9、四大汽车厂商合作打造全球最大区块链研究联盟

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【新闻摘要】 宝马、福特、通用和雷诺四大汽车厂商日前合作建立全球最大的区块链研究联盟,并将其命名为MOBI(即移动出行开放区块链倡议),除了作为主要发起者的四大车厂,这个联盟还有其他三十多位成员,其中包括汽车零部件制造商博世和采埃孚,咨询公司埃森哲,IBM 和区块链产业集群(Consensys 和 Hyperledger)等。与其他区块链研究项目不同,MOBI的研究重点不是专注于推出一种特殊类型的分布式账本,而是搭建通用标准和 API 来支持车辆间的支付和数据分享,以疏通通向全新移动出行生态的道路。

【小云评论】搞数字货币不等于区块链,区块链更不是为了搞数字货币而诞生的,是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式,它所建立的共识机制,实现了不同节点之间建立信任、获取权益的新方法。MOBI的建立,展现了区块链真正的价值潜力,它在车辆通讯、识别和支付(汽车钱包)上能够产生重要的作用,而基于区块链的汽车行驶(及路网状况)数据,将可以被更为安全、可信的应用于自动驾驶领域。不仅如此,MOBI更展现了传统行业在面对前沿技术时的合作可能,针对极具挑战性或具有行业变革能力的技术,聚集发力比各自为战更为重要。

10、大数据助力国家天文台的科研与科普

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【新闻摘要】 近日,在位于北京怀柔的太阳观测中心,中国科学院国家天文台和阿里云分享了双方合作一年多以来的成果和进展。据国家天文台研究员崔辰州表示,“天文学的研究需要借助大数据,以‘中国天眼’(FAST)为例,它为天文学研究提供了先进的仪器设备,同时每秒产生的原始数据高达38GB,天文学研究需要借助大数据等前沿科技提高科研水平。”国家天文台与阿里云合作建立的虚拟天文台,已经成为了一个集数据、云计算还有公众教育的网络门户,它既为世界天文学家打造了一个网络化的科学研究环境,也为公众和学校提供了一个天文科普平台。

【小云评论】天文学所研究的是人类在历史上长期存在的根本追问:宇宙有多大?世界如何创生?生命从何而来?时间又是否有起点?可在另一面,天文学却面临着两个重要发展难题:首先,天文学是典型的大数据学科,天文观测所产生的庞大数据量无法靠人工处理,急需技术赋能;其次,无论是从从业的人数来讲,还是对社会经济产生的影响来讲,天文学都无法与数理化等基础学科相比,天文学需要更强有力的支持进行科学推广和教育科普。国家天文台和阿里云在联合研究中心、虚拟天文台、天文科普教育、天文大数据挖掘等方面展开的合作,不只是为天文学,更为所有面临相似困境的基础科学研究,带来了希望的曙光。

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