2021年五大科技趋势深度剖析

1. 2021年五大科技趋势深度剖析

一、Open RAN
  
 自从蜂窝式网络首次被数字化并展开2G通讯以来，其发展迅速，并且每一代技术的复杂性都在发生变化。近年来，行动网络的资料数据量不断地增加，并大量支援各类新业务与应用场景，使得接下来的5G系统必须考虑更大的行动数据量与设备连接性。
  
 无线接取网络（Radio Access Network；RAN）的设置，除了必须考量关键性能指标要求、网络商业营运能力，还有具备持续演进能力等三大因素之外，全球电信营运业者也希望有机会与第三方设备供应商合作，来推动界面的开放性并走向标准化的制订，如此才有机会进一步降低设备成本。因此，5G无线接取网络的基础架构必须走向开放化、虚拟化、灵活性以及与节能等趋势。
  
 在早期，电信营运商若有基地台建置需求，都必须向传统电信设备商（例如Ericsson、Nokia、中兴、华为等）购买基地台设备。这些营运商总是可以透过一个固定的电信设备供应商来提供其核心网络设备，尽管有效提升了整体的性能，但代价则是降低了来自不同供应商的RAN设备之间的互操作性。结果，使用这样的解决方案很难将无线电和基频元件供应商整合在一起。
  
 到了接下来的第五代行动通讯系统（5G NR），将开始导入O-RAN（Open Radio Access Network）网络系统。透过O-RAN这样的开放架构，未来营运商可跳过传统电信设备商，直接向硬设备业者（如广达、中磊这类厂商）采购电信设备，除了有利于创建高灵活性的下一代无线网络，台湾资通讯厂商更有机会切入此传统封闭的电信设备系统，建构出一套新的商业模式。
  
 O-RAN架构以智能和开放的原则为基础，是在具有嵌入式AI驱动的无线电控制的开放式硬件和云端，构建虚拟化的RAN。O-RAN联盟正在将无线电接取网络产业转变成为开放、智能、虚拟化和完全可互操作的RAN架构。O-RAN标准透过更快的创新，可实现更具竞争力和灵活性的RAN供应商生态系统，而基于O-RAN的行动网络更能有效提高RAN部署和运营的效率。
  
 二、AI加速
  
 当前防疫所需的非接触性应用、未来新常态的远距应用，以及实现永续发展的自动化应用，成了数位转型策略的重要引子—人工智能（AI）技术则是主药，从分析大数据的云端平台，到实时决策的边缘终端，凡是数据所在，都会看到AI更显著地牵引着各大产业质变的动向。
  
 国际数据信息（IDC）2020年推出的报告预测，全球在AI系统上的支出将加速成长，2019~2024年间的年复合成长率（CAGR）可高达20.1%。因为对企业而言，要在数位转型的过程中维持竞争力，人工智能技术占了部份。
  
 疫情刺激市场快速转型，AI猛地从产业部署的蓝图要塞上，跃然化为战场主将，改善实际应用的效率，并推动新兴的产业合作模式，将是后疫情时代的发展重点。2021年AI将会加速发展，但如何加速？答案或许可见于两大面向。
  
 其一，产业将会加速分工，链接从资料中心到装置终端的开发资源。2020年NVIDIA与Arm的并购案就能当作这项趋势的楔子。
  
 累积多年的GPU研发与应用资源，NVIDA对云端AI运算的核心技术可说是势在必得，未来若成功将Arm在行动运算上的广泛布局纳入麾下，就能在智慧应用普及化的庞大运算架构中，更快速地实现高度整合且易于弹性部署的AI解决方案。
  
 虽说在商业上，这是在整并业务与开发资源，但就技术发展而言，却是在深化集中式与分散式资料管理的分工模式。AI是改变未来 科技 开发与应用的首要关口，要加速AI落地，更细致的产业分工，会是这条转型之路起点上的一小步。
  
 其二，AI应用将会加速，确切地说，产业将更积极建立AI应用的规则性，这不仅能确立问责AI的机制，实现负责任、可信、可靠的智慧运算（responsible AI），对加速技术普及来说，也至关重要。
  
 AI应用涉及更复杂的软硬件整合，从算法的智财权界定、开发规则制定甚至是标准化，到通用或客制专用硬件的开发模式创新，最后是在大小规模装置上，处理推论与做出决策时的资料可溯性与合法性问题，这些目前都还存在不少潜在疑虑。
  
 2020年我们看到了由G7成员国提出的AI全球伙伴关系（Global Partnership on AI；GPAI）成立，业界亦有微软、国际标准化组织（ISO）等跨域共组的AI Global非营利组织，还有前身为MLPerf的开放工程联盟（MLCommons）集结了更多的产业要角，共同推动机器学习技术的开发与应用。
  
 正是有了产业共识，才能延续并稳定这波AI成长的动能，而在2021年，这些针对AI应用的跨国跨界协商与规则订立将会持续。
  
 三、工业数位转型
  
 2020疫战，不仅改变了人们的生活日常，更极速地驱动了数位转型及发展。这场全球化的疫情已从根本改变了人们的生活方式，并史无前例地加速了数位生活转型。从一般生活层面、企业端，到制造业，都正经历着一波数位转型的革命。事实上，数位转型早在疫情之前，各企业早就已经开始陆续布局，然而疫情的突然到来，让各企业原本的数位转型加速进行，一波快速数位转型的革命，正如火如荼的开展。然而所有的企业都一样，在数位转型的路上，总是遇到重重的关卡与挑战，需要进一步克服。
  
 事实上，不管任何企业，数位转型都是一段漫长的旅程，例如正在工业4.0的框架下，加速迈向智慧化的制造业也不例外。制造业涵盖多项设备，正以智慧工厂为目标，并朝向「自主化」的趋势发展。目前制造业转型面临的痛点，包含产线设备效能有限，无法因应新兴的与复杂的工作负载；过去部署的设备与新购入的设备整合不易，缺乏实时反应；以及设备、系统的安全性等。
  
 为了解决上述痛点，成功的智慧化解决方案可由四个面向切入，分别是：效能、实时处理能力、资安与功能性安全。这“四大要件”在IIoT的部署中，扮演重要角色，将直接影响各式工业的发展，从工厂自动化、现有工厂设备的整合，到作业负载的整合，以及机器人的应用等。在智能化工厂的自主化发展趋势中，下列几点需要特别注意：
  
  可扩展的计算能力，以省电的方式解决不同的工作负载；
  
  结合安全性与实时性，避免系统故障或网络受损的潜在风险；
  
  随着系统复杂性增加，来自多个传感器（如：视觉、雷达及光达）的传感器融合（Sensor fusion）讯息必须结合机器学习，得出准确及可行的信息；
  
  所有硬件皆须透过整体性的规模设计，以运行自主系统所需的复杂工作负载，并同时具备高效能以进行商业部署。
  
 四、第三代半导体：SiC & GaN
  
 第一代半导体是硅（Si），第二代是砷化镓（GaAs），目前市场所谈的第三代，则是碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）。
  
 第三代半导体有什么不同？其最主要的特点，就是在“宽能隙（Wide Band Gap）”上。能隙是一个基础的物理学原理，主要用来研究电子运动的现象，其所产生的效用就是导电性的差异。能隙越宽，电子越不容易越过，当然也就越能承受高电压的系统应用。
  
 所以跟传统的硅材料相比，使用宽能隙材料的半导体产品，就展现出对于大功率系统和较高温的环境有良好的适性，并实现了更好的能源转换效率，以及更高的稳定度与可靠性。
  
 而基于先天材料上的体质优势，采用宽能隙材料的半导体元件，并不需要太多其他的辅助设计，例如散热等，因此也有助于减少装置的体积，达成轻量化的系统。
  
 上述这些特色正好符合了当前产业趋势的需要，例如电动车、再生能源、工业4.0、5G等，这些应用的最大特色就是采用高功率的电路设计，也因此使用宽能隙材料的元件就受到市场的青睐。
  
 目前全球主要的电源元件供应商都已陆续布局了碳化硅和氮化镓的方案与产能，尤其是这类元件的材料制作的成本较高，产能十分有限，现在几乎已成了兵家必争之物。一线的大厂更是透过策略联盟，或者收购的方式，来确保自家的产能。
  
 像是英飞凌（Infineon）除了与Cree达成SiC晶圆长期供货战略协定外，近期也与GT Advanced Technologies(GTAT)签署碳化硅(SiC)晶棒供货协议；意法半导体则收购了瑞典SiC晶圆制造商Norstel AB，不久前也与罗姆集团旗下的SiCrystal GmbH，签署了长期供应SiC晶圆的协定。
  
 台湾的晶圆供应商环球晶，日前则公告了将收购Siltronic AG，以强化在GaN和SiC的制造能量；世界先进经过了多年的研发后，目前已逐步量产了GaN的产品。
  
 依据半导体市场研究机构Yole的分析报告，采用SiC电源元件的装置，在2021年将有25%的年成长率；2023年则将达到44%；2025年则会进一步增加至50%的年成长。
  
 五、数位信息医疗照护
  
 在2020年新冠疫情重创全球经济态势之际，防疫 科技 和医疗照护产业相关的人力、技术及产品的需求都很迫切，也让个人智能 健康 照护与数位照护服务系统的成效倍受瞩目，例如其中的医用辅助软件、生理侦测系统及远距问诊等设备促进个人 健康 质量及管理的产品，正促进数位信息医疗发展。

2. 「2021年终盘点」科技有哪些突破及进展

  2021年在节日的气氛中和Omicron变种病毒的阴影下即将过去。回顾这一年来 科技 领域发展情况，人类有哪些科学技术取得突破和进展？ 
   以下是我们从过去这一年里重要且颇受读者喜爱的 科技 新闻中选出的十篇文章，依发表时间顺序做一个简要回顾。
     新证据为恐龙灭绝原因调查结案  
       关于导致恐龙灭绝原因的说法以前有几种，比如一系列的火山喷发，小行星撞击地球等全球性灾难事件。2月24日发表在《科学》（Science）子刊《科学进展》（Science Advances）上的新研究，终于给这项调查结了案。 
    这份研究说，从目前为止收集的所有证据来看，可以断定恐龙的灭绝是6,600万年前一颗小行星撞上地球导致的。研究估计，在撞击后长达20年间，地球上75%的生物逐渐饿死、灭绝，其中包括恐龙。 
     新研究揭庞贝城居民真正死因  
       公元79年，意大利维苏威火山（Vesuvius）喷发，导致庞贝城内约2,000人遇难。在后来挖掘的庞贝城（Pompeii）遗址看到，很多人死亡时还保持着日常生活的姿势。这让这场灾难显得很神秘，说明这些人在意外的状态下，而且是很短的时间内全部遇难。 
    3月2日发表于《自然》（Nature）子刊《科学报告》（Scientific Reports）上一份研究揭示，庞贝城的居民是在仅17分钟时间之内，被浓密的火山灰呛死，而不是像以前猜测的被岩浆“活埋”，或是被高温空气烫死。 
     量子纠缠走向宏观：“测不准原理”被打破  
       以前科学家只在微观世界中观测到量子纠缠现象——两个粒子隔空保持同步的神奇状态。5月7日发表于《科学》（Science）期刊的一份研究报告说，在宏观尺度上也观测到这种现象，并发现它打破了量子力学上经典的测不准原理（uncertainty principle，又译作不确定性原理）。 
    研究人员使用两面只有10微米左右的铝制鼓面，用微波光子使它们的鼓膜振动，发现它们能够保持量子纠缠的同步状态。以前的研究受限于“测不准原理”，无法对纠缠的物体进行精确测量，只能通过推测得到估计值，而这份研究第一次打破了这个原理，对纠缠状态下的物体进行了测量。 
     火星地表存在超常数量放射性元素  
       基于火星上固定式探测器洞察号（InSight）收集的数据进行分析，7月23日发表在《科学》（Science）期刊的一份研究揭示，火星地壳层辐射性比以前所知的强得多。研究者表示，火星地壳层所含的核放射性元素是以前通过卫星探测值的13 20倍。 
    这项研究发现与美国等离子物理学家约翰‧勃兰登堡（John Brandenburg）提出的理论相符。勃兰登堡2015年展示的研究称，有证据显示，火星上在远古时期曾发生过巨大的核爆炸。其规模之大，完全有可能彻底改变火星的气候环境，导致火星变成现在荒芜的样子。 
     植物并非逐渐“进化” 两次突变间隔2.5亿年  
       按照进化论，地球上的植物是逐步地从苔藓那样最简单的植物发展到陆地植物、再到会开花的植物，复杂度不断增加。可是由斯坦福大学引领的一项研究发现，地球上植物的发展出现了两次跳跃，之间间隔长达2.5亿年。这么长的时期内，植物并没有“进化”的动作。这份研究9月17日发表于《科学》（Science）期刊。 
    研究人员描绘在泥盆纪（Devonian）初期，即距今大约4.2亿年 3.6亿年前的时期，陆地上的植物经历了第一波繁荣潮。当时地球陆地上没有树木，只有草丛，能长到20英尺高、形似树墩的菌类植物可能是当时最高的植物。这之后，植物的发展停滞了。直到白垩纪（Cretaceous）晚期，即距今1亿年 6,600万年前，地球上突然出现了大量会开花的复杂植物，生态环境才比较接近现在人们看到的样子。 
     太阳系内发现一个分隔带  
       10月15日发表在《科学》（Science）子刊《科学进展》（Science Advances）上的一份研究发现，大约在45亿年前太阳系形成的初期，太阳周围浓厚的尘埃盘内有一圈明显空隙。这终于能解释为什么来自太阳系的陨石总是明显地来自两个地带——正是这圈空隙把太阳系分成了距离太阳远近不同的外围和内围两块地界。 
    地球上发现的陨石里面，一类来自较靠近太阳的区域，另一类则来自距离太阳较远的区域。这份研究发现，在太阳系形成初期，距离太阳较远区域的磁场却强过距离太阳较近的区域。这意味着，太阳系外围区域行星的吸积能力比内围的行星更强。木星这颗巨大的气体行星就位于太阳系的外围区域。 
     地球处于一个巨大磁场隧道中  
       12月10日发表于《天体物理学期刊》（The Astrophysical Journal）的一份研究发现，我们所在的地球和整个太阳系，位于一个巨大的磁场隧道里面。这个隧道长度大约是一千光年。 
    研究人员发现，这个隧道有一定弧度。带电粒子和磁场组成了一条条又长又细的像绳索一样的结构，充斥在隧道内。研究特别提到，原来以为不相干的两个大型天体结构——“北银极支”（North Polar Spur）和“扇区”（Fan Region）原来都是这个隧道的一部分，平行地位于地球的两侧。 
     370万年前至少有两种史前人类  
       很长时间以来，科学家都认为1974年科学家发现的一具远古时期人类的骨骸（后被命名为Lucy）是唯一一种远古时期的人类。然而12月1日发表于《自然》（Nature）杂志的一份研究，对几个原以为是熊留下的脚印化石重新分析后发现，它们其实是史前人类留下的，而且与Lucy不是同一种人。这些脚印来自的年代与Lucy生活的年代类似。 
    这项发现意味着，370万年前同时生活在地球上的人类不只一种。研究者表示，从化石遗址上的各种线索来看，那个地区在那段史前时期有着完整的非洲自然环境，不仅至少有两种人，还有鸟类、羚羊、鬣狗等各种动物。 
     地球上半数水资源或来自太阳风  
       11月29日发表于《自然‧天文学》（Nature Astronomy）期刊的一份研究发现，原来太阳风内带电的粒子遇到太空尘埃会变成水！这项发现终于解开了科学家以前对于地球上水的来源这个谜团。 
    科学家以前只知道坠入地球的陨石为地球带来了水分，可是陨石水分内所含的重水的比例比地球上的高。研究人员计算显示，如果把来自尘埃辐射产生的水资源和来自陨石的水资源按照50:50的比例混合，所得到的水资源内氘和氢同位素的比例，正好和地球上的水相同。由此，研究人员认为地球上至少一半的水来自太阳风与尘埃的互动。 
     NASA探测器首次进入太阳大气层  
       美国宇航局（NASA）发出的帕克太阳探测器（Parker Solar Probe）每次飞掠太阳都距离太阳更近一些，今年第十次飞掠太阳，也是第一次进入了太阳的大气层。探测器发回了首次在日冕层“伪流”内穿梭的 视频 ，NASA称这犹如飞进“风暴之眼”。这一次，NASA也发现日冕层的表面不是光滑的球面，而是凹凸不平，有很多皱折。 

3. 2021-02-02 我理解的互联网行业

说到互联网行业，很多人的脑海中第一闪过的是电商、手游、程序员、大数据等等，可能每个人，每个行业对互联网的理解都不同。下面我闲谈一下我对互联网行业的理解。
   说到互联网行业，我首先想到的是几个互联网行业的人物——摩尔、香农等。最首先想到的是摩尔提出的摩尔定律，摩尔预测集成电路上可容纳的晶体管数目，每18个月会增加一倍。这样的预测让现在的互联网得以快速发展，当然互联网的发展如此之快，不仅凭借晶体管的数目，还有安迪比尔定律等等。再有一个就是香农对数据传输所提出的那三大定理，造就了现在互联网行业的发展速度相比于其他行业都发展更快，信息传输所消耗的能量越来越小。
   那么，如果一个传统行业，或者说非互联网行业，如何搭上互联网行业这发展的快车呢？一方面是做学科融合，用互联网行业的技术融入传统行业中去，给传统行业穿上一双“轮滑鞋”，使得我们的传统行业在如今的发展中跟上互联网行业的脚步；另一方面是互联网行业推陈出新，找到一条可以取代传统行业的道路，将传统行业排挤出现有地位，使得互联网行业占据传统行业的地位。
   是不是现如今所有行业，如果不搭上互联网行业，就没有发展了呢？我看未必，互联网行业虽然发展势头迅猛，但是仔细想想它还只是在它自己的领域中不断发展，或者说它创造了很多领域。对于传统行业，精髓照样还是传统的样子，无论如何，都仅仅是把外面套了一层互联网的膜。