人工智能、虚拟现实、量子计算、5G通信...2016年不了解这些话背后的技术，“朋友圈”是没法混下去的。今天，《技术经济周刊》编辑部整理了2016年我们报道过的10大前沿头条，一起回顾一下2016年“火”了一整年的炫酷科技。
人工智能:IT领域的技术革命
2016年，出现频率最高的关键词是人工智能。因为在这一年里，有太多我们以为还不会出现的技术，却因为人工智能而一一实现了。
不得不提今年3月发生的大事件:谷歌AlphaGo击败人类围棋世界冠军李世石。围棋一直被认为是人工智能技术难以攀登的高峰。世纪人机大战的结果告诉我们，AlphaGo比人工智能专家预期的要早10年到达里程碑。
我们经常接触的Siri以及类似的语音助手也是很好的例子。在今年6月的苹果开发者大会WWDC上，苹果宣布在iOS 10中开放Siri的接口，这意味着用户终于可以通过Siri调用第三方app来做事了。语音识别就好比“机器的听觉系统”，让机器通过识别和理解，将语音信号转换成相应的文本或命令。科大讯飞和Spirits等国内制造商正在开发语音识别的新策略和算法，人类和语音之间的自然交互正逐渐接近。
类脑计算被认为是人工智能的突破。类脑智能是机器智能，受脑神经机制和认知行为机制的启发，通过硬件和软件的配合来实现。中国工程院院士、指挥自动化与人工智能专家李德意告诉《中国科学报》记者，人工智能的目标是研制出像人脑一样聪明、具有学习能力的机器人，但解决脑科学仍是世界级难题。一旦探索出生物脑和电子脑，形成“杂交优势”，未来前景将是铺天盖地。
量子计算:发展到了关键时期。
如今，全球掀起了一股“量子技术热”，一个主流共识是，量子计算和量子计算机是量子信息技术领域最重要的方向。
中科院院士、中科院国家数学与交叉科学中心主任郭磊在中科院“科技前沿”论坛上强调了量子计算机的战略地位:“发展量子计算机已被列为世界高技术的战略制高点，成为科技强国崛起的重中之重。量子计算机必将掀起一场划时代的革命。一旦人类掌握了这种计算工具，人类文明将发展到一个新的时代。”
如果研制出真正的通用量子计算机，它的诞生确实会比经典计算机有压倒性的优势。特别是在超并行计算能力上，量子计算机比经典计算机强很多。比如求300位数的质因数，目前最好的经典计算机可能需要上千年才能完成，而量子计算机理论上几个小时甚至几分钟就能完成。特别是在核爆炸模拟、密码破译、材料和微/纳米制造等领域，量子计算优势突出，是新概念高性能计算领域公认的发展趋势。
“如果把经典的超级计算机比作常规导弹，量子计算机就像核弹头。”中科院院士、中科院量子信息重点实验室主任郭光灿形象地说。然而，中国对量子计算机的研究才刚刚起步。
“量子计算机已经从一开始大家都怀疑的‘能不能造’到‘迟早’，10年、15年就能实现。因此，量子计算机的发展已经到了一个关键时期。”郭光灿说。
5G:通信行业的又一次革命
近日召开的广州中国移动全球合作伙伴大会上有好消息。由于中国移动的大力推动，5G网络的商用节点将比原计划提前三到四年。
据悉，中国移动在技术研发、企业合作、标准制定等方面取得突破性进展。5G网络预计2020年正式进入商用阶段，与韩国、日本、美国等发达国家同步。5G网络的脚步越来越近，离落地应用的最后时刻也不远了。
作为第五代移动通信网络，5G网络最高理论传输速度可达每秒数十Gb，比4G网络传输速度快数百倍。整部超高清电影可以在一秒内下载完毕。据了解，5G技术RD测试将于2016-2018年进行，分5G关键技术测试、5G技术方案验证和5G系统验证三个阶段实施。最终在2018年前完成5G系统的组网技术性能测试和5G典型业务演示。
“从4G到5G，还有两个非常重要的标志性技术更新。一是绝对速率变快；其次，新一代的应用程序将会随之而来。”美国高通工程技术副总裁范明希告诉《中国科学报》，5G技术的应用将直接推动移动物联网的出现。“基于移动物联网有两套非常重要的技术。一类是低时延，如工业控制、车载网络等，需要高安全性、可靠的业务控制和关键技术服务。第二个是海量的物联网，需要各种连接，每个终端都会有很长的寿命。如何降低功耗，把很多不同的需求放到一个统一的平台上，这是5G将带来的改变。”
e级超级计算:超级计算的“下一个王冠”
人类对宇宙探索的好奇心，对问题规模和精度的追求，决定了人们对超级计算能力的需求“不会停止”。100-p超算实现后，E级超算，即百亿亿次超算，将成为世界各国争夺的“下一个王冠”。
竞争就在眼前。“太湖之光神威”成为世界上最快的超级计算机后，美、日、欧等国相继制定了各自的E级超级计算机RD计划，并设定了2020-2022年相应计划的完成时间表。中国也将百亿亿次超级计算机及相关技术的研究写入国家“十三五”规划，也希望在2020年左右实现。
然而，建造千万亿次超级计算机的难度不仅仅在于速度的提高。中科院计算所研究员、中国计算机联合会高性能计算委员会秘书长张云泉表示，E级超算的研发实际上是被几堵“大墙”包围的，比如编程墙、功耗墙、可靠性墙、存储墙。如何越过这些墙是一个巨大的挑战。
在“太湖之光”以自主芯片和操作系统实现近十亿次运算速度后，中国看到了自主研发E级超级计算机的希望和曙光。在国家“十三五”高性能计算专项中，我国公布了由曙光、国防科技大学、江南计算技术研究院牵头的三个E级超算原型系统研制项目。
张云泉认为，“太湖之光神威”的成功为我国迈向E级超算奠定了坚实的基础。只要做好人才、资源、资金、物资的储备，E级超算的冲击指日可待。
区块链:金融科技的新蓝图
“区块链技术”被誉为将颠覆传统金融模式的网络技术。2016年，它成为科技界和金融界最时髦的名词。央行行长周小川今年2月表示，正在考虑将区块链技术应用于数字货币，这被认为是国内区块链行业的“时机”。
本质上，区块链是一种交易协议。之所以富有想象力，是因为它作为一种新型的底层信息技术，具有数据公开透明、信息安全性高、可追溯性强等诸多优势。有望改变互联网治理模式，推动互联网成为新的信用基础设施，实现价值的有效传递。
北京航空航天大学计算机学院教授蔡韦德[/k0/]告诉《中国科学报》记者，区块链技术主要是指通过特殊的算法和加密手段，保证网络中数据库的一致性、安全性和可维护性。《经济学人》对区块链做了一个更形象的比喻:它是“一台创造信任的机器”，使人们能够在没有相互不信任和中立的中央组织的情况下相互合作。
为积极引导中国区块链技术与应用的发展，10月18日，在工业和信息化部信息化和软件服务业司、国家标准委的指导下，《中国区块链技术与应用发展白皮书》正式亮相，区块链技术迎来了首个官方指导性文件。根据白皮书，区块链的典型应用包括六个场景:金融服务、供应链管理、文化娱乐、智能制造、社会福利、教育和就业。
然而，无论从技术成熟度还是市场接受度来看，区块链技术的发展还有很长的路要走。
虚拟现实:科学技术中一颗璀璨的新星
2016年，科技新宠虚拟现实技术变得异常火热。PokemonGo风靡全球。国家发改委提出建设专门的VR/AR国家工程实验室。在G20峰会上，习近平主席强调了VR技术的发展、JD.COM VR购物的战略布局以及VR浏览器的推出...
虚拟现实是指借助计算机和先进的传感器技术创造的一种全新的人机交互形式。它是多源信息融合的交互式三维动态视觉场景和对物理行为的系统模拟，使用户沉浸在环境中，包括模拟环境、多感官传递、自然技能等方面。多用于游戏、旅游、体育、环保等领域。
在游戏领域，用户可以通过VR技术体验吓人的恐怖游戏，足不出户观看世界各地的鬼屋，或者与自己崇拜的明星同场竞技。通过虚拟现实，用户还可以在家零距离观看偶像演唱会。
然而，大多数人对VR的概念还仅限于“魔镜”、“头盔”、“眼镜”等游戏或影音产品。事实上，VR在现代科技领域的应用还不止于此。面向工业应用，VR也推出了“拥抱”，可以贯穿整个工业制造过程，包括市场调研初期、建模开发、工程开发、市场开发。
9月29日，国内VR企业迎来了“大日子”:虚拟现实产业联盟正式成立。工信部总工程师张峰表示，VR已经处于产业大爆发的前夜，世界主要国家和地区都将VR上升到战略高度，积极寻求布局的主动权。中国必须把握战略窗口期，以VR带来的广阔前景为契机，一手抓产业发展，一手抓安全，实现VR产业的快速健康发展。
智能传感器:通过硬件与环境交互。
随着智能时代的到来，传感器作为智能设备的基础，在工业、食品、医疗等领域发挥着越来越重要的作用。这意味着信息时代的进步将取决于传感器的技术创新。
2016年，传感器领域的“黑科技”不断涌现。中科院深圳先进技术研究院医学所超声研究团队发明了一种新型高精度声子晶体微液体传感器。声子晶体传感器的进一步理论设计和实验表明，狭缝声子晶体系统可以同时感知微量液体的声速和密度，当液体声速和密度的变化趋势相反时，传感器的灵敏度最高。中国科学院苏州纳米技术研究所陈伟研究团队发明了一种基于离子压电效应的可穿戴式离子无源机械传感器，实现了对人体多尺度、多维度活动的实时监测。
随着MEMS、激光技术、高科技材料等的技术进步。，传感器的研发呈现多元化趋势，有的用生物材料模拟人体皮肤，创新传感器的触觉；利用一些MEMS技术开发微型智能传感器，有利于复杂系统的集成。有些使用高精度激光技术来创建激光雷达，帮助系统实时感知周围的障碍物和环境。
“传感器是设备感知外界环境的重要硬件，决定了设备与外界环境交互的能力，是智能设备的硬件基础。尤其是在很多智能设备中，传感器决定了设备的核心能力。”中国工程院院士、清华大学副校长尤政表示，“在国家创新驱动发展战略下，传感器的创新发展是信息化发展的关键。”
基因编辑:基因革命的第二次浪潮
4月21日，《自然》杂志发表了哈尔滨工业大学生命学院教授黄志玮的研究论文。该研究在世界上首次揭示了全球新发现的基因编辑系统CRISPR-Cpf1识别crRNA并切割pre-crRNA的机制。这一发现将实现对DNA的靶基因进行“关闭”、“恢复”、“切换”的精准操作，将攻克癌症等疑难疾病的梦想向前推进。
黄志玮团队通过结构生物学和生物化学研究手段，首次揭示了CRISPR-Cpf1系统的关键工作机制，对理解细菌如何通过CRISPR系统抵御病毒入侵的分子机制具有重要的科学意义。该系统与原有的基因编辑技术有两点不同，即编辑机制不同和识别位点不同，这对今后优化该基因编辑系统具有重要意义。据悉，Cpf1也是世界上唯一具有核酸序列特异性和DNase、RNase活性的核酸酶。
同样的基因编辑技术，河北科技大学副教授韩春雨领衔的NgAgo基因编辑技术，因为无法重复而备受质疑。11月15日，国内外20位学者在高等教育出版社、北京生命科学院、中国生物物理学会联合创办的国内期刊《蛋白质细胞》上，以信的形式在线联名发表了题为《关于NgAgo的疑问》的质疑文章。此举将基因编辑的关注度推向了又一个高峰。
总之，随着生物技术的突破性变革和科学家的不断努力，新的基因编辑技术不断涌现，基因治疗的一系列应用领域，如艾滋病、血液病、肿瘤和其他遗传性疾病，展现出巨大的应用前景。
第三代测序:精准医疗的入口
精准医疗主要包括精准诊断和精准治疗。基因测序作为精准诊断的关键，已经成为精准医疗的入口。2016年，科学家首次利用第三代测序技术，成功确定了第二代测序无法检测到的致病性大片段缺失突变，最终诊断出一种罕见的遗传病。
第三代测序技术是指单分子测序技术，在DNA测序中不需要PCR扩增，从而实现每个DNA分子的个体测序。中国南方科技大学副教授、深圳博海基因生物科技有限公司创始人兼CEO何建奎告诉《中国科学报》记者，与第二代测序相比，第三代测序技术在临床应用上优势明显:可以直接对单个分子进行测序，无需PCR扩增；样品制备简单，测序成本进一步降低；它可以直接读取RNA和DNA修饰包括甲基化的序列。这些优势可以大大提高临床基因测序的成本、速度和质量。
目前，单分子测序平台可广泛应用于无创产前诊断、肿瘤早期无创诊断、胚胎植入前的基因筛查、病原体检测以及遗传病的基因变异检测。此外，对于埃博拉病毒等重大暴发性传染病的应用领域，第三代或第四代测序技术的应用可以使病毒在第一时间原形毕露，从而为重大传染病的防控提供科学依据。
第三代基因测序大大提高了基因测序的成本、速度和质量，这项技术在业内得到了高度评价。虽然第三代测序技术有很多优点，但这并不意味着单分子测序是万能的或完美无缺的。何建奎告诉记者，目前第三代测序还不能取代第二代测序，而是作为其补充共同发展。
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细胞重编程:返老还童有望成真
美国和西班牙科学家12月15日在美国《细胞》杂志上报告说，在一种名为细胞重编程的技术帮助下，他们成功逆转了小鼠的一些衰老症状，将患有早衰的小鼠寿命延长了30%。
细胞重编程是通过引入四种转录因子将成体细胞转化为诱导多能干细胞。诱导多能干细胞具有与胚胎干细胞相同的分化成各种类型细胞的能力。细胞重编程应用广泛，其中之一就是逆转衰老。但之前研究的实验鼠要么早死，要么得了癌症。
为了避免过早衰老或癌症等副作用，研究人员这次使用了一些重新编程技术。细胞重编程将成体细胞转化为诱导多能干细胞一般需要2 ~ 3周，但他们用上述转录因子重编程只需要2 ~ 4天，所以得不到诱导多能干细胞。实验表明，经过这种处理后，成人皮肤细胞仍然是皮肤细胞，但细胞中老化的迹象减少了。
它还使用了细胞重编程技术。此前，中国科学院生物物理研究所刘光辉实验室与美国国立卫生研究院国家癌症研究所Tom Misteli研究组合作。通过筛选具有逆转人体细胞衰老潜力的基因，发现转录因子NRF2介导的细胞抗氧化途径的紊乱是导致细胞衰老的驱动力。
此外，上述研究人员还发现，通过筛选具有激活NRF2通路功能的小分子化合物，用于治疗脂肪肝的NRF2激动剂otipula可以延缓间充质干细胞的衰老过程，提高其体内活性。这项研究成果发表在6月2日的《细胞》杂志上。
