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《美智库建议制定新制度框架应对第四次工业革命冲击》

  • 来源专题：科技政策与战略动态监测服务
  • 编译者： 金瑛
  • 发布时间：2019-05-02

  • 2019年3月8日，美国智库“战略与国际研究中心”（CSIS）和RTI International共同发布研究报告《重振创新进程——对弹性制度的需求》（Rebooting the Innovation Agenda—The Need for Resilient Institutions）。该报告分析了第四次工业革命对市场、政治、社会产生的颠覆性影响，指出面对新工业革命带来的挑战，原有的公共治理制度已不合时宜，为适应新的“非公共部门驱动、以知识为基础、创新引领的经济”发展的需求，必须建立新的更具弹性的制度框架。

  • 原文来源：https://csis-prod.s3.amazonaws.com/s3fs-public/publication/190308_Runde%20et%20al_InnovationAgenda_WEB_v2_0.pdf
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相关报告

  • 《量子计算：第四次工业革命的引擎》
    • 来源专题：中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：姜山
    • 发布时间：2018-01-10
    • 本报记者 翟冬冬 经典计算机需要100年才能破译的密码，量子计算机用1秒钟就能搞定。 也正是看到了这样的“洪荒之力”，各大巨头开始入局量子计算。2017年底，IBM称已成功研制出50个量子比特的量子计算处理器样机。据报道，谷歌正在研究49个量子比特的芯片，英特尔、微软也加大了对量子计算的投入。 我国科学家也加快了研发步伐，中国科学技术大学潘建伟与陆朝阳课题组于2017年成功研制出世界首台超越早期传统计算机的量子计算机。 “量子计算力”正缓缓袭来。 “量子计算将成为第四次工业革命的引擎。”近日，中国科学院物理研究所研究员、北京凝聚态国家实验室常务副主任和首席科学家丁洪在接受科技日报记者采访时表示，就像1947年诞生的三极管一样，量子计算或成为下一代颠覆性技术。 “不明觉厉”的量子计算到底是什么呢？ 突破传统计算瓶颈 从1970年到2005年，计算机的发展正如摩尔定律预测的一样，每隔18个月，集成电路上可容纳的元器件数目约增加一倍，计算机的计算性能也提升一倍。 “但2005年以后这种趋势就开始放缓。”丁洪介绍，目前晶体管已进入了纳米尺度时代，摩尔定律逐渐失效。 计算机发展的瓶颈主要有两个。首先，随着晶体管体积不断缩小，计算机可容纳的元器件数量越来越多，产生的热量也随之增多。其次，随着元器件体积变小，电子会穿过元器件，发生量子隧穿效应，这导致了经典计算机的比特开始变得不稳定。 什么是隧穿效应？丁洪打了一个比方。“就像穿墙术一样。在宏观世界，跳高运动员如遇到障碍，可以自己跳过去。但在量子世界，不需要这么高超的技巧。遇到障碍，可以穿过去。只不过，物质本身要足够小，障碍要足够薄。”他说。 量子计算机的出现，巧妙地解决了计算机发展的瓶颈问题。丁洪说，从原理来看，量子计算机是可逆计算机，不会丢失信息。经典计算机则是不可逆计算机，不可逆计算过程中每个比特的操作都会有热损耗。 “但量子计算机不会取代经典计算机。”丁洪说，两者的应用对象不同，互为补充，它们的关系就像白炽灯和激光一样。白炽灯和激光都能发光，具有相关性，但我们并不用激光替代白炽灯去照明，量子计算机也是如此的。 颠覆常识的量子世界 量子物理看似高冷，却早已走进我们的生活，像手机、计算机、LED等都用到了量子物理相关技术。“原子、光子、电子都是量子。”丁洪说，量子是构成物质的基本单元，是能量的最基本携带者。量子叠加和量子纠缠是量子物理区别于经典物理的地方。 什么是量子叠加？丁洪举了个例子，在经典物理中，从宏观角度来看，任何物质的“态”都是确定的。比如，将一本书放在桌子上，不是正面就是反面。在量子世界中，书却可以是正面的也可以是反面的，成为一个不确定的叠加态。 同样，电子自旋也有叠加态。电子的自旋，方向可能是向上，也可能是向下。它的叠加态就是一半向上一半向下，是不确定的。 过去，人们一直没发现其中的问题，直到提出“薛定谔的猫”这一实验。薛定谔提出设计一个实验，在笼子里放一只猫，里面放置一个毒气瓶。装置里有一个开关，用电子的自旋状态去控制。如果它自旋向上就会将开关打开，放出毒气毒死猫；如果自旋向下，猫就是安全的。 那么问题来了，如果电子处于叠加态，猫是死是活？答案是：猫一半是活的，一半是死的。 量子纠缠则更为玄妙。两个纠缠的粒子，不管距离多远，对其中一个粒子进行观测就会即时影响到其它粒子。“量子纠缠就像在量子世界打了一个虫洞。”说到如何理解量子纠缠，丁洪用电影《星际穿越》中的虫洞打了个比方。 拥有指数级计算能力 中国科学院郭光灿院士曾这样解释量子计算机的计算能力。他说，量子比特可以制备两个逻辑态0和1的相干叠加态，换句话讲，它可以同时存储0和1。考虑一个N个物理比特的存储器，若它是经典存储器，则它只能存储2N个可能数据当中的某一个；若它是量子存储器，则它可同时存储2N个数据。而且随着N的增加，其存储信息的能力将呈指数级上升。 关于指数级增长的威力，丁洪讲了一个故事。在古代印度，一位老人带着他发明的国际象棋去见国王。国王非常高兴，决定赏赐他东西。老人却表示，国王无法满足自己的要求。老人的愿望是什么？ 在棋盘的第一格上放1粒小麦，第二格上放2粒小麦，第三格上放4粒，第四格上放8粒……一直到第六十四格为止。结果却发现，这是个天文数字。 为了开发量子计算机强大的并行计算能力，上世纪90年代科学家们提出了无序数据库搜索和大数因子分解两种算法。 发展势头迅猛 量子计算不仅可应用于人工智能领域，提升机器学习效率，还能应对复杂情况，如实现天气的精准预测。生活中的诸多不便如交通拥堵，也能依靠其算法解决。 “（量子计算）发展非常迅速。”丁洪说，以前普遍认为量子计算机是三、五十年之后才能出现的。按照现在的发展速度，可能三五年后就会出现。 目前谷歌、微软、英特尔、IBM、阿里巴巴等国际巨头都积极参与到量子计算机的研究中。2017年12月13日，IBM宣布将与三星、摩根大通和巴克莱银行等12家主要公司合作，共同开发商用量子计算。 为加速进入量子计算机阵营，各国政府也是“不惜血本”。2013年到2015年的财政预算显示，欧盟在该领域的投入达48亿元，美国投入31.5亿元用于量子计算机的研发，我国也投入19亿元推进量子领域的发展。目前我国正在筹建量子信息科学国家实验室，一期建设用地810亩，一期总投资70亿元。
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  • 《第四次工业革命的十大技术趋势》
    • 来源专题：科技大数据监测服务平台
    • 编译者：zhoujie
    • 发布时间：2020-05-15
    • 在当下世界，技术创新速度变得飞快，影响范围也愈发广泛，技术正改变我们的工作、企业以及社会的运作方式，快速追踪数字化的转型是当前的全球大流行趋势。本文将深入探讨推动第四次工业革命的十大技术趋势，这些趋势将定义下一个十年。 文︱Bernard Marr 01 人工智能和机器学习 简介：人工智能(AI)和机器学习是指机器学习和智能行动的能力，这意味着它们可以根据从数据中学到的知识来做出决定、执行任务，甚至是预测未来的结果。 我相信人工智能将改变我们的世界和生活方式。从谷歌搜索到亚马逊的产品推荐，以及在Netflix和Spotify中获得个性化的建议，还有在欺诈性信用卡使用的安全流程中，人工智能已在我们的日常生活中体现。人工智能和机器学习也是发展其他技术趋势的基础。人工智能赋予机器执行各种类人程序的能力，比如看(面部识别)、写(聊天机器人)和说话(Alexa)。随着机器智能行动的能力越来越强，人工智能将渗透到我们生活的方方面面。 02 物联网(IoT) 简介：物联网(IoT)是指越来越多的日常设备连接到互联网，并收集和传输数据。 大部分人接触到的第一个智能设备是智能手机，但现在随着智能手表、电视、冰箱等设备的出现，一切都开始变得智能化。如今全球已有200亿台智能设备，预计很快就会增长到至少2000亿台。这些智能设备负责处理爆炸性增长的数据，并正在迅速改变我们的世界和生活方式。机器之间相互连接以及共享信息的能力是物联网的关键部分。 03 大数据 简介：简单来说，“大数据”指的是在日益数字化的时代中，产生的数据量呈指数级增长。 我们的世界正被大量的数据所覆盖，这比以往任何时候都要多。拥有的数据越多，我们就越容易获得新的见解，甚至还能预测未来会发生什么。通过使用智能算法分析大量数据，或许能发现以前未知的模式和关系。当你了解了数据点之间的关系时，你就能更好地预测未来的结果，做出更明智的决定，公司也能从中获益。 04 区块链 简介：从简单的角度讲，区块链是一种具有高度安全性的数据库，是一种存储信息的方式。 在当今的数字时代下，数据的存储、认证和保护对许多组织来说是一个严峻的问题。区块链是一个分布式的共享账本和数据库，它为解决这一问题提供了一种实用且超级安全的解决方案。因此，对于银行、保险等行业来说，区块链是一种越来越有吸引力的工具。它将改变银行的运作方式以及我们保存财产的方式。 05 云计算和边缘计算 简介：云计算是指通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后，通过多部服务器组成的系统进行实时处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。边缘计算是指在智能手机等设备上处理数据。 亚马逊，谷歌和微软等云服务提供商允许公司将所有重要的IT基础架构托管在云中，而不是在组织的数字墙中，从而降低了维护和操作单个系统、软件和数据的开销成本。边缘计算位于规模的另一端，它是在业务操作的第一线上进行的。边缘设备不是将相机、扫描仪、手持终端或传感器收集的每条信息都发送到云上进行处理，而是在数据收集的源头就自行进行部分或全部数据的处理。 06 机器人 & 协作机器人 简介：如今的机器人可以被定义为智能机器，它们能够理解和响应当前环境，并自动执行常规或复杂的任务。 在这个数据驱动的时代，智能和自主行动的能力定义了机器人，并将它们与其他机器区分开来。协作机器人(collaborative robots，简称cobots)拥有最新一代的机器人系统，旨在与人类一起作为同事进行工作。协作机器人能够提高人类的工作效率，并能安全、轻松地与人类员工进行互动。 07 自动驾驶汽车 简介：自动驾驶汽车（无论是汽车，卡车，轮船还是其他车辆）是一种能够感知周围发生的事情，并能在无人参与的情况下运行的汽车。 每个主流的汽车制造商都在自动驾驶技术上投入了大量资金，自动驾驶可能会改变我们城市的面貌，比如减少污染，大大改善人们的日常通勤等等。 08 5G网络 简介：5G是第五代蜂窝网络技术，它将给我们带来更快、更稳定的无线网络，以及能够连接越来越多设备的能力，它可以实现更丰富、更多样化的数据流。 网络技术是数字化社会和智能世界的支柱。随着带宽和覆盖范围的增加，从电子邮件到网页浏览，基于位置的服务以及流媒体视频和游戏，越来越多的不可能变成可能。我们不断地在自身、使用的应用程序、设备以及云服务之间来回发送实时数据流，5G网络不仅能为我们提供更快的速度，还将能在一个地理区域内连接更多的设备。 09 基因组学和基因编辑 简介：基因组学是生物学的一个跨学科领域，专注于研究和操纵生物体DNA和基因组。基因编辑是使基因工程能够改变生物体的DNA和遗传结构的一种技术。 自从2003年首次对人类基因组进行精确测序以来，功能日益强大的计算机和先进软件工具帮助了我们进一步了解人类基因组。如今，生物技术已经发展到可以改变细胞内的DNA编码并影响其后代（通过细胞分裂繁殖）特征的程度。 10 量子计算 简介：量子计算利用了在亚原子级运行时观察到的特殊现象，其中包括量子纠缠、量子隧穿以及量子粒子同时以一种以上状态存在的能力。 量子计算将彻底重新定义计算机，并有可能使未来计算能力比今天的超级计算机要强上数百万或数万亿倍。尽管在不久的将来，我们可能只需要传统的二进制计算，不过快速量子计算仍会在各个领域有着广泛的应用，例如人工智能领域、解码复杂的结构比如说基因组信息。
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