2016年人类十大突破性技术与创新

2020-08-09 20:30:59 来源:W生活坊596人评论


在人类社会中,21世纪是技术性突破最快的世纪,而科技发展影响人性与政经社会,因此,现代人都必须赶上并配合对新技术的来临,才能创下更美好的生活。另外,所谓的突破性技术是指运用科技的解决方案,能够为人类解决重大问题并开启新的机会。根据麻省理工大学科技评论所公布的「2016年十大突破技术」,主要包括免疫工程、编辑植物基因、语音介面、可回收火箭、知识分享型机器人、DNA应用商店、SolarCity超级工厂、Slack通讯软体、Tesla自动驾驶、Wi-Fi取电或隔空取电等,这十项突破性技术与创新代表目前世界科技的尖端发展,反映了近年来世界科技发展的新趋势,同时也代表了未来人类发展的方向。

科技日新月异,知识创新一日千里,在人类社会中,21世纪已是技术性突破最快的世纪,在许多人还没有完全掌握现有的技术时,下一波的技术已经悄然而至,而科技发展影响人性转变与政经社会发展,因此,在现代竞争激烈的社会中,唯有赶上对新技术的来临,同时进一步了解与应用,才能为个人或团体创下更大的利基。

2001年,麻省理工科技评论开始每年公布「十大突破技术」,并预测这些突破性技术对人类生活和社会的重大影响,而MIT所定义的突破性技术是指运用科技的解决方案,能够为人类解决重大问题并开启新的机会。这些技术代表了目前世界科技的尖端发展和未来人类发展方向,也同时反映了近年来世界科技发展的新特点和新趋势。2016年2月,麻省理工大学所公布的「2016年十大突破技术」中,主要包括免疫工程、编辑植物基因、语音介面、知识分享型机器人.等。兹根据其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响等分别加以说明。

本文是新科技与新技术创新的介绍,说明内容主要取自麻省理工科技评论的十大突破技术,同时也参酌李惠钰、徐宁、曾叆.等学者专家的看法。

一、免疫工程
麻省理工学院David Baltimore和Howard Temin两位教授曾对癌癥、爱滋病和免疫反应的分子基础做了广泛的研究,主要集中在控制炎癥和免疫反应,以及一种使用基因疗法,来治疗爱滋病毒和癌癥的程序,称之为「免疫工程疗法」。

免疫工程一般是指免疫毒素和基因工程抗体的研究工作,其中,免疫毒素是一种肿瘤导向治疗方法。它利用抗肿瘤单抗与肿瘤细胞的特异性结合,将生物毒蛋白与抗体偶联,可以定向攻击肿瘤细胞,由于其对正常组织的杀伤较小,故被称为生物导弹;基因工程抗体的基本构想是指用「人源」不变区替代「鼠源」不变区段,甚至只取鼠源超变区基因片段,植入人抗基因骨架中,可以有效地减少鼠源蛋白在嵌合抗体内的含量,并成为与原抗体有相同特异性和亲和性的单链抗体。其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响如下:

1.突破技术
细胞是生命体的最小单位,在人体中的组成细胞约有60兆个,其中,杀伤性细胞毒性T细胞可被用来消灭癌症。细胞毒性T细胞也称杀手T细胞,TC细胞、胞杀T细胞、胞毒T细胞,或CD8+ T细胞,是一种白细胞,属于T细胞的一种,可以杀死癌细胞、受病毒感染的细胞,以及其他受损的细胞。

大部份的胞毒T细胞会辨识特定的抗原,而辨识的受体则称为T细胞受体。这些抗原常是由癌细胞和病毒製造的。胞内抗原会与第一型主要组织相容性複合体分子结合,并被带到细胞表面,以利于T细胞辨识,一旦被T细胞接受体辨识出特定的受体,T细胞便会摧毁该细胞。

2重要意义
在人类社会中,癌症、多发性硬化症和爱滋病毒是人类死亡的重要病因,透过免疫工程的操作与处理,都可以进行各种疾病的治疗,对人类的健康维护与寿命延长具有重大的意义。

3.主要研究者
免疫工程的主要研究单位或人员有赛莱克蒂斯、朱诺治疗、诺华等。

4.重要影响
人体内的T细胞即免疫系统中所谓的杀伤性细胞,可以识别并杀灭入侵者,而通过基因技术製造的工程化T细胞,可以识别、攻击特定的病毒细胞,且具有记忆功能,可以对病毒进行永久阻断,以达到所谓的「功能性治癒」,因此,基因工程改造的免疫细胞可以挽救癌症患者的生命。这项技术不仅限于癌症或者白血病,人类通过免疫系统工程治疗疾病,将是未来医学的一个主要方向。

二、植物基因的编辑
植物基因工程技术是指先将特定的目的基因分离,然后利用载体、媒体或其它的物理、化学方法,将分离的目的基因导入植物细胞受体,并整合到植物受体细胞的染色体上,从而获得目的基因在植物受体中的表达,最终达到改变植物性状以及快速培育植物新品种的目的。亦即利用人工方法,从不同生物中提取外源基因片段及载体DNA,经过体外切割、拼接和重组,然后把重组后的带有外源基因的载体DNA引入植物细胞,并使其在植物细胞内进行複製和表达,以达到预期的改变受体植物细胞遗传特性的目的,此种过程又称为植物基因工程。

植物基因工程技术不仅在于通过与常规育种技术的结合,在培育优质、高产和抗逆植物新品种中具有巨大潜力,而且它还是植物分子生物学基础研究的极好手段。其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响等几说明如下。

1.突破技术
经由植物基因工程技术,可以精确地编辑植物基金组成或分离,能够便宜、 精确地编辑植物基因组,不留下外源DNA,有助于植物健康的成长,对于人类的食物问题具有很大的贡献。

2.重要意义
民以食为天,食以健康为主要考量,而提高农业生产率,以满足日益增长人口的需要十分重要,因为根据联合国的预估,2050年的全球人口将接近一百亿人,必须有充足的食物以之因应,才能配合日渐增加的人口之需求。

3.主要研究者
植物基因工程技术的主要研究者有塞恩斯伯里实验室、首尔国立大学、明尼苏达大学、 遗传与发育生物学研究所等。

4.重要影响
在植物成长系统中,一个自细菌中所发现的免疫系统可能造成基因组编辑工具产生重大影响,因为在遭受如病毒或噬菌体的感染后,其原核生物例如细菌也是会生病,并对食物工业产生重大冲击,如嗜热链球菌主要是用來产生优酪乳或起士,而当嗜热链球菌受到噬菌体的感染将严重减少优酪乳与起士的产量。

2007年,杜邦公司发现了一种方法可以解决嗜热链球菌受噬菌体感染的问题,也就是基因编辑技术或CRISPR系统。2013年,陸续将CRISPR 进行改造,让此工具可以有效辨識与剪切特定的DNA序列,并成功将此技术应用于细胞、老鼠、斑马鱼、细菌、果蝇、酵母菌、线虫或农作物中进行基因组编辑工作。

基因编辑技术为改造农作物提供了精确方法,可以使它们提高产量,且更有效地抵御乾旱和疾病。唯CRISPR 作物是否将受转基因作物同样的法规监管,目前并不明确。

三、语音介面
在人类社会中,主要是依赖和谐的沟通来达到相互合作与共同生存的目的,而语音是人与人之间最自然的沟通方式,透过语音传播,人们无须借助额外的工具,便可以彼此交换各种资讯。

在资讯大量被使用的社会,电脑分析对于人类解决问题具有重大的影响,唯若要与他人进行沟通,使用语音绝对比只用眼睛更有效率。然而,人类对语言的理解是「自然而然」的,但要让电脑完全理解人类所说的每一句话的含意仍是不容易。因此,目前的对话系统仍是针对某种特定的应用领域来开发,而在使用者语音的理解上,可以设计在一个固定的应用範围内。亦即对于超出电脑系统应用範围的文句,系统可以用「无法理解的讯息」来回应使用者。

一般而言,要使机器能使用口语对话系统而像人一样对答,则电脑结构必须包含语音辨认模组、语言理解模组、交谈管理模组、语言生成模组确认、语音合成模组等不同的模组,使用者输入的语音讯号,由语音辨认模组,并转换成文字,语言理解模组藉由语法及语意分析,将文字转换成代表意念的的语意框架,交谈管理模组等,再依据这些语意框架来决定交谈流程,产生系统回应的语意框架,再传至语言生成模组,生成文字语句,最后再由语音合成模组将生成的语句转成语音回答使用者。其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响等说明如下。

1.突破技术
人类无法与电脑直接对话沟通,但可将「语音识别」和「自然语言」相结合,为人类社会已大幅使用的网路市场创造确实可用的语音介面,则因电脑使已是人类生活的一部分,而若人类能与电脑直接沟通,则可以提升行事效率,影响人类社会发展甚巨。

2.重要意义
人类与电脑的沟通主要是经由不同的指令来达成,然而,通过打字与电脑互动费时耗力,且可能无法获得有效的结果,通过语音介面的传递,便可解决人类与电脑互动讯息的问题。

3.主要研究者
以口语对话的方式来和机器沟通的语音介面技术,主要的研究单位有百度、Google、苹果、Nuance通信公司、Facebook等。

4.重要影响
在语音介面的发展技术中,语音辨识赋予机器「听」的能力;文字转语音赋予机器「说」的能力;自然语言理解赋予机器「懂」的能力;语音对话系统赋予机器「交谈」的能力。而口语对话系统提供人们使用语音与电脑进行互动,像是使用口语对机器进行天气的查询、股票查询或是交通状况等,提供使用者即时所需的资讯。

一般而言,中国是发展语音介面的理想市场,因为使用微型触控萤幕来进行汉字输入相对麻烦,唯随着语音技术方面的不断进步,语音介面变得更为实用和有效,人们可以更为便利的与身边的设备进行互动,如百度的深度语音辨识系统即包含了一个非常「大」而「深」的神经网路,它引入了数以百万计的转录语音,其在辨识汉语的语音片段方面,有时比人为辨识更为準确。

四、可回收火箭
2016年5月6日,美国猎鹰9号进行第24次发射,将通讯卫星运送至地球同步转移轨道后,第一级火箭再次成功降落于停泊在大西洋的回收驳船上。

猎鹰9号火箭是两级运载火箭,目标是实现安全可靠且低成本地进行卫星发射,以及通过飞船实现天地之间的载人和货物运输,是目前唯一实现第一级火箭完全回收的太空轨道运载火箭,也是人类史上第一次将火箭发射到太空之后还能返回地球,而火箭若可以像飞机一样重複使用,那幺进入太空的成本便可以大幅下降。

然而,若可重複发射是降低成本的要点,美国国家航空暨太空总署又为何会彻底放弃太空梭呢?主要因美国5架太空梭当中,有2架在执行任务时发生爆炸、解体,14名航员为此丧生。另外,太空梭的发射成本过高,且每次升空前,都要进行大量的翻修。而同一枚猎鹰9 号虽然一样要做翻修,但火箭的成本应远低于太空梭。其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响等如下述。

1.突破技术
可回收火箭是指火箭可以像飞机一样重複使用,可以发射有效载至轨道并安全着陆的火箭。

2.重要意义
在太空发展计划中,火箭发射若可以回收使用,则可降低飞行成本,同时可以为宇宙空间的许多新事业的发展更为方便,其突破性进展十分重要。

3.主要研研究者
火箭可以像飞机一样重複使用的研究单位主要有SpaceX、蓝源公司、联合发射联盟等。

4.重要影响
在太空事业发展中,不论是火箭或太空梭的发射,通常会在其首航的过程中发生损毁,但若人们可以令火箭垂直着陆,并且在重新添加燃料之后再行发射,可以中幅降低生产成本,同时开启另一个新航程,为人类航天事业创造了新纪元。在太空事业的版图上,蓝源公司以及太空探索技术公司均已实现了这种火箭着陆方式。因此,未来的航空技术将比过去半个世纪以来的阿波罗时代所带来的影响更大,亦比美苏的太空竞赛所须的费用更为节省,也更为安全。

五、知识分享型机器人
人类社会在进入工业4.0以后,更能感受到机器人给予人类带来生活与工作上的改变,随着机器人的发展,人们的生活将更加丰富多彩,但是知识分享型机器人的运作仍无法让人类社会完全理解并操控。

随着各种技术的快速发展,机器人技术也快速提升,特别是智慧型机器人的研发已取得了长足的进展,且智慧型机器人的功能与人类更为接近,甚至在某一方面已经胜过人类。且机器人已存在于人类社会的各行各业,如水中机器人、工业机器人、救援机器人.等,说明不同的机器人只能生存在各自的空间,亦即机器人虽已经能够胜任精确、重複性的工作,但传统製造业的机器人只能适应在精心设计好的生产线上,而不能应付一个不熟悉的或不确定的情景。

大部分机器人都只能应用在各自的领域上,很难共用人类已经创造的丰富知识,而知识分享型机器人的发展则具有相应的知识分享能力,一旦一台机器学会了一项给定的任务,那幺它便可以将数据传给其他机器人,可以加速机器人的学习和任务处理,同时,机器人可将资料上传至云端,并允许其他机器人分析和使用这些资讯。其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响等如下述。

1.突破技术
知识分享型机器人的构想是让不同的机器人与云计算平台相结合,再从云平台和其他机器人获取有关知识和技能,则可以实现机器人之间的知识共用,从而拓展每一台机器人的能力範围,并降低开发成本。因此,知识分享型机器人是指机器人可以学习任务,同时将知识传送到云端,以供其他机器人学习,因此,云机器人被视为是突破机器人大规模应用技术瓶颈的一种新的重要手段。

2.重要意义
知识分享型机器人就是机器人彼此之间进行知识共用,可以学习任务,并同时将知识传送至云端,以供其他机器人学习的机器人,因此,知识分享型机器人目的是使世界各地的研究型机器人学习如何发现和处理简单的事务,并将资料上传至云端,允许其他机器人分析和使用这些资讯,让机器人能够容易地获取其所需要的全部资讯,同时可以加快机器人的发展进程。

3.主要研究者
知识分享型机器人是指当机器人执行任务时,它们能下载资料,并寻求其他机器人的帮助,更快地在新环境下工作,其主要的研究团队主要有Brain of Things公司、布朗大学、加利福尼亚大学伯克利分校、德国达姆施塔特工业大学等,如布朗大学的计算机科学系的教授斯蒂芬妮•泰勒斯即希望能建立一个资料库,让机器人能够很容易地获取它们所需要的全部资料。

4.重要影响
现代的人类生活在一个机器人与人类开始进行合作的时代,机器人的无限潜力可以为世界创造价值、改善人类生活,而人类虽然无法预知未来,但如果机器人能够独立解决更多的问题,并互相分享这些内容,则发展知识分享型机器人时,一方面方便于世界各地的研究型机器人学习如何发现和处理简单的物品,帮助机器人更容易使用和分析此类资讯,同时也让人类做事更为方便;另一方面推动整个机器人行业的发展,可以进一步实现资源的优化配置与共用的目的。

另外,知识分享型机器人也将会给人类带来恐惧,因为无论人工智慧如何强大,都是用来帮助人类的工具,但要学会合理的使用机器人,并为人类做更好的服务。

六、DNA应用商店
一般而言,DNA应用商店的发展,主要源于流动应用程式简称mobile app、apps,或手机应用程式、行动应用程式、手机app等的大量使用,且是指设计给智慧型手机、平板电脑和其他流动装置上运行的应用程式,并且拥有一套独立的操作系统。2016年,DNA应用商店大规模发展,新的DNA测序商业模式让线上获取基因资讯成为可能,而要想让消费者重视他们的基因组成,最好就是为遗传信息创造一个庞大的DNA应用商店。

行动装置使用者可透过无线网路连上流动软体应用程式商店,免费或付费地下载使用流动软体应用程式。如应用模式如药明康得所发布的康码,使用者只须提供2ml唾液,即能通过当前最先进的全基因组测序及其解读,获得一份权威的健康报告,并通过配套的App全面了解并掌握自己的身体「密码」,而华大基因与阿里云也在携手打造DNA商店,使用者可以在BGI Online上访问自己的资料,获取标準分析结果,也可定制个性化的资料分析方案,并与其他授权使用者分享资料和成果。

2015年,美国基因测序公司Illumina投资的Helix公司,其主要目的是让基因测序进入互联网的主流,希望促进与各类App应用的合作,使DNA资料能反复被运用。2016年,新的DNA测序商业模式让线上获取基因资讯成为可能,而要想让消费者对他们的基因组感兴趣,最好的方法就是为遗传信息创造一个庞大的DNA应用商店。其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响等如下述。

1.突破技术
2016年,视觉革命、生命科学、资料创业等三个行业形成爆发性增长,也是生命科学产业发生重大变化的一年。基因正在和精准医疗形成交叉,人体正在变得资料化。生命科学领域资料爆炸式的增长,同时也对海量资料的计算、存储和分析也提出新的挑战。另外,新的DNA测序商业模式,也让线上获取基因资料成为可能。

2.重要意义
在DNA应用商店中,充分说明了人的大部分特徵都是由基因组决定的,其中也包括罹患特定疾病的可能性。因此,DNA应用商店要进入大众市场,必须先让普通消费者参与,因为对于健康人群而言,基因组并不是那幺重要,但对病患而言,基因组的内容则为其所重视。价格过高是阻碍消费者的重要因素,因此,企业要加快技术商品化及产业化的过程,只有降低成本与售价,才能让更多消费者情愿并有能力为基因测序支付费用。

3.主要研究者
由于基因组中保存着我们个人的健康风险、身体特徵和血缘关係等资讯,很多科技公司对基因组的价值十分重视。唯目前基因测序一般由实验室在医院完成,或由国家所运作,相关的大众市场仍较为少见。其主要的研究单位或人员有
海力克斯、伊卢米纳、Veritas Geneticst等。

4.重要影响
随着基因组资讯相关资料爆发性增长,提供基因测序服务的企业需要具备强大的基因资料库平台。然而,资料存储平台造价较高,后期维护成本较大,且资料计算较为複杂,对技术有着较高要求,而使DNA商店的发展面临重大挑战。
但若企业可以通过与一些云计算、大资料公司合作,应可大幅降低成本。对于科研院所、医疗机构及中小型基因行业创业公司而言,只要拥有基因资料,不必自建和维护昂贵而複杂的计算、存储平台。因此,DNA应用商店通常与云计算公司合作,这也是一种必然趋势。

DNA应用商店能够推动基因检测的商业化进程,让人们以较低的成本和便捷的方式了解自己的健康风险,从而做好人类健康的管理服务。

七、SolarCity的超级工厂
太阳能公司SolarCity收购太阳能面板制造商Silevo,并建造“gigafactory”超级工厂,用于生产电动汽车的太阳能电池。
SolarCity超级工厂是由马斯克的表兄弟Lyndon Rive和Peter Rive创立,总部设在美国加利福尼亚州圣马特奥,目前是美国最大的屋顶太阳能系统开发和安装商之一。其最主要目的是製造更高效率的面板,并降低其成本,从而降低太阳能电力的总成本。该工厂每年将生产足够的太阳能面板,未来的工厂将制造可以产生10GW峰值功率的面板。2017年,将大规模生产且属低价电动车的第三代车型扩产助力,并在2020 年做到35亿瓦小时的电池年产量,其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响等如下述。

1.突破技术
太阳能公司SolarCity建造gigafactory超级工厂,用于生产电动汽车的太阳能电池,通过一种简化而低成本的製造过程,可以生产出高效的太阳能电池板。

2.重要意义
SolarCity兴建世界上最大的工厂,每年生产足够的太阳能面板,可以装备大约20万户家庭,未来的工厂将制造可以产生更大的效率面板,亦即太阳能产业需要更便宜与更高效的技术,来提高其相对于化石燃料的竞争力。

3.主要研究者
高效能且低成本的太阳能面板研究及製造的单位主要有SolarCity、中圣集团、松下集团等。

4.重要影响
SolarCity的电池板採用了一种新型材料组合,通过简化且低成本的製程,生产出转换效率为22%的太阳能电池板。SolarCity在水牛河附近的工业园区内,正在筹建北美最大的太阳能电池生产工厂,并于2016年全面投入生产。该工厂的产能为每天10,000个太阳能电池板,每年可以实现太阳能发电一千兆瓦。SolarCity超级工厂只需要少于一般设备三分之一的电池板,便可以产生与之相等的电量,超级太阳能电池电能面板的产生,对于未来人类的能源使用将产生重大的影响。

八、Slack通信软体
现代人类社会中,比较知名并常用的即时通讯软体有Whatsapp、Wechat、Line、Facebook Messenger等,这些软体已经与我们的生活密不可分,唯在工作上并非完全适用,其最大的问题是公事私事混在一起,亦有可能会漏掉重要讯息;适合在工作上使用的软体则有HipChat、Slack等,其中又以Slack较常被使用。

Slack 是一个帮你架设「团队内部通讯平台」的免费服务,可以在Slack 中架设自己公司部门内的独立通讯系统,而如果和不同团队合作时,可以在不同团队之间的Slack 通讯平台做快速切换,能帮助团队之间的沟通变得更加有条理,同时具有简单即时、有趣、有效率、有弹性的特性。2015年,Slack通讯平台服务不仅在国外盛行,在台湾也有一些创业团队使用Slack 来做公司内部的讯息管理,而Slack若与LINE 或Facebook 或Email等来做比较,更能达到有效率的管理团队沟通的目的。

一般而言,Slack 与LINE 的主要差别在于Slack是「团队沟通平台」,LINE是「即时通讯软体」。在Slack的应用上,沟通可以被管理,并转化为有效率的工作流程,而「沟通」和「通讯」的不同,在于前者强调深入的理解,后者着重讯息的传递。

实务上,在团队的即时通讯中,如何可以公私分流?如何分别轻重缓急的讨论?如何更完整深入的发表讯息?怎幺事后管理与回顾所有讯息?怎幺清楚的在对话中交派任务?这些问题,Slack 比LINE 有更好的解决方法,因此,截至2016年,Slack 的搜寻、过滤与回顾历史讯息的功能更强于一般的通讯软体。其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响等如下。

1.突破技术
在通讯平台上,Slack 可以减少实体会议与繁多的邮件,不同的频道或群组里可以随时展开会议,甚至让成员在任何时间加入讨论。Slack的便捷易用,使得通信软体逐渐取代电子邮件,成为新的工作协同工具。

2.重要意义
在整个Slack 通讯平台中,可以让团队的沟通开诚布公,促进交流互动。且Slack 上的分流机制,又让每个人可以决定自己要专注的讨论,让沟通不会干扰工作。

3.主要研究者
在许多工作场所中,同侪之间的偶然相遇和意想不到的同事对话,可能会催生新的想法,同时可以提升生产率,即所谓的「饮水机效应」,而Slack通讯平台的主要研究单位有Slack、Quip、Hipchat、微软等。

4.重要影响
在讯息沟通平台上,Slack上的沟通讯息可以分流、管理,也能方便的过滤,除了过滤出指名给自己的讯息外,还能过滤出整个沟通平台上交换的档案,或是直接查看最近在每个不同频道里新增的对话,而不必逐一打开每一个频道查看。另外,Slack 的讯息搜寻功能强大,可以一次搜寻所有频道与群组中的内容,还可以支援搜寻讯息中插入的Word、PDF等文件档案内文,让找出资料更为方便。同时,可以在网页版、Android App、iPhone App、Windows 与Mac 中安装软体使用,跨平台而且即时同步,且其它平台也都能满足团队沟通分流的需求。

由于Slack具有相对较强的沟功能,故广为专案管理团队所喜爱。因此,在通讯平台中,Slack的办公室内部通讯系统,被称为是世界上有史以来增长速度最快的工作场所软体。自2013年推出以来,在不到3年的时间里,每日用户数就已经超过了200万。市场上也存在其他一些类似于Slack的「Facebook版办公软体套件」,但其被使用情形远不如Slack。

九、特斯拉自动驾驶
自动驾驶汽车不需要人为操作即能感测其环境及导航,因此,自动驾驶汽车又称为无人驾驶汽车、电脑驾驶汽车或轮式移动机器人,是自动化载具的一种,具有传统汽车的运输能力。

自动驾驶汽车仍未全面商用化,大多数均为原型机及展示系统,因此,自动驾驶汽车能透过测测输入的资料,更新其地图资讯,让交通工具可以持续追蹤其位置,即使条件改变,或汽车驶进了未知的环境内;亦即自动驾驶汽车能以雷达、GPS 及电脑视觉等技术感测其环境,而先进的控制系统能将感测资料转换成适当的导航道路,以及障碍与相关标誌。

2015年10月,美国电动车公司特斯拉所生产的特斯拉电动车纳入了自动驾驶功能,包括召唤、自动驾驶与自动停车的装置。其中,召唤是指把特斯拉召唤出来,也就是电动车「自己从车库出来」,唯其指定位置的距离仍不能超过12公尺。

另外,自动驾驶是指事先设定与前车距离、行驶速度两项参数,让特斯拉自动沿着道路标线前进。特斯拉透过前方雷达与前装摄影镜头,以及12个远距超音波侦测器,来感知周围约4.8 公尺内的车况。如切换车道时,若是範围内有来车,特斯拉就会发出警示音提醒驾驶;因此,自动驾驶必须考量到需要长时间驾驶的情境。特斯拉同时也有数位控制剎车功能,在车道上,若有来车突然切进来,就会自动剎车。同时,特斯拉能够侦测停车格周围,按照指令自动路边停车、倒车入库。唯特斯拉的自动驾驶只是「半自动驾驶」的概念,并不代表驾驶人可以离开座位,驾驶人还是得定时将双手放置在方向盘上,以便可以随时应付紧急情况发生。

2017年,美国电动车公司特斯拉公司设计并製造豪华电动车,目前生产Model S 轿车及Model X 跨界运动休旅车,预计2018年的平价车款「Model 3」可以问世,用以满足市场需求。其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响等如下。

1.突破技术
自动驾驶汽车不需要人为操作即能感测其环境及导航,利用雷达、GPS 及电脑视觉等技术感测其环境,让汽车可以在各种环境下安全自驾。

2.重要意义
美国电动车公司特斯拉所生产的特斯拉电动车纳入了自动驾驶、召唤、自动停车等功能,而自动驾驶的装置可以让全球中,每天因为人为误操作引发的车祸减低到最小。

3.主要竞争者
自动车的主要研发单位有特斯拉、Volvo、Mercedes、Google、优步、Nissan、福特、丰田、通用等。

4.重要影响
2018年,在自动驾驶车的发展上,全自动驾驶汽车应已具备技术上的可行性,如在特斯拉自动驾驶中,使用Model S 的驾驶系统每天可以蒐集100万英里的道路资料,可以帮助Tesla 建立「高精度地图」,为更精準的自动驾驶铺路。亦即Tesla自动驾驶系统具有机器学习能力。唯特斯拉自动驾驶与「解放驾驶双手」还有段距离,加入新的功能,电动车迈向更聪明的时代,让「开车移动」成为一种享受。

十、Wi-Fi取电或隔空取电
在电讯科技发展的过程中,随着生活中的个人电脑、手机、数码位相机、掌上游戏机PSP等电子设备越来越多,各种不同的线缆以及需要事先布置好的插座装置愈多,也带来了与日俱增的困扰,虽然红外线、射频、蓝牙等无线资料传输方式可以减少线缆数量,但由于最基本的电力能源供应仍基于有线传输,因此,传输线的整理仍是重大问题。而科技的迅速发展则让无线电力传输研究有了重大突破,为电子设备无线充电也已成为可能,真正实现了「无线」的意义,主要缘于特斯拉线圈的发现与应用。

1891年,美籍科学家尼古拉·特斯拉发明特斯拉线圈,这是一种使用共振原理运作的变压器,主要用来生产超高电压但低电流、高频率的交流电力。特斯拉线圈由两组或三组耦合的共振电路所组成,这种装置可以产生频率很高但电流极小的无线高压电流,对人体不会产生生理影响,主要是利用磁场产生电能原理,故称之为Wi-Fi取电,或隔空取电,或无线充电。

无线充电技术的推行为人类带来了更为方便的应用,唯在实现了无线充电后,必须考量如何进行频率管理的问题,同时需要对目前大部分的通讯设备或装置设备进行改造,使其拥有一个能够接受电磁波的装置,因此,人类在技术的研究过程中,需要仔细权衡其中的利弊得失,让科技嘉惠人类。其突破性技术、重要意义、主要研究者,以及其重要影响等如下。

1.突破技术
通讯平台必须使用大量的传输设备,而新型无线装置,能够利用周边的无线电信号,为自身供电并进行通信,可以避免使用大量传输设备的困扰。

2.重要意义
在无线的通讯平台中,网路设备将摆脱电池和电源线的束缚,开拓大量新机器的应用。

3.主要研究者
隔空取电的主要研究团队主要有华盛顿大学、德州仪器公司、马萨诸塞大学安赫斯特分校等。

4.重要影响
在隔空取电的研究上,开发此项技术的华盛顿大学已证明微弱的无线电信号,确实能满足一个网路装置的电能需求,如一种名为无源Wi-Fi的技术正由衍生公司商业化。无源Wi-Fi通过后向散射Wi-Fi信号,让无电池装置与传统设备连接。无源Wi-Fi的功耗只是当前Wi-Fi晶片组的万分之一,是一些採用蓝牙LE和ZigBee通信标準的小型连接设备功耗的千分之一,唯其覆盖範围更远,且小型无源Wi-Fi设备製造成本极为低廉,对于人类在Wi-Fi取电或隔空取电上的发展十分重要。

总之,人类为了追求更高的生活品质,科技发展会不断的进步,因此,未来应仍会有更好的突破性科技与创新之产生,然而,可以预期的是人类未来的科技发展,应会以前述的技术与创新为基础,再创人类新机。

参考文献
李惠钰,DNA应用商店开张,约吗?《中国科学报》
徐宁,从亿万工厂到可再生能源产业生态圈,36氪。
曾叆,2016未来商务,未来就是现在!体验特斯拉自动驾驶,《数位时代》
谢明瑞,大数据分析-以柯P现象为例,国家政策研究基金会
谢明瑞,大数据分析-大数据与破坏性创新,国家政策研究基金会
麻省理工科技评论,十大突破技术,
MIT Technology Review.
维基百科。


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