2017年世界科技在诸多领域取得了一系列重要进展和突破。在这些眼花缭乱的科技成就中，孕育着未来经济发展可能所必需的新知识、新要素和新动能，蕴藏着人们对更加美好的未来的憧憬与渴盼。

理解宇宙：引力波、暗物质与深空探测拓展人类认知

人类对物质世界认识有多深，人类才有可能走多远。科技革命首先是科学革命带来了新的世界观、新的科学范式，赋予人们前所未有的想象和实践新空间。

首次进行引力波多信使观测。与之前观测到的引力波来源于两个黑洞合并不同的是，这次观测到的引力波来自两个中子星的合并。包括中国紫金山天文台、南极昆仑站的望远镜、“慧眼”天文卫星在内的全球70台地面及空间望远镜，首次实现多信使观测。2017年物理学诺奖也授予了引力波。

首次观察到“系外来客”。一颗被命名为2017U1的小行星，被认为是人类首次观测到的来自太阳系之外的天体。这颗长约400米、宽高约40米的细长天体呈现红色，意味着它已经漂泊很久，受到不只一颗恒星的辐射。

或首次观察到暗物质。中国“悟空”号卫星深空近两年以来，对宇宙射线的探测累积的数据，经过处理，发现存在1.4万亿电子伏特的新粒子。这很可能是人们长久以来期盼的“暗物质”。当然，也很可能是一种新的天文现象。

“卡西尼号”使命完结，上演太阳系中最伟大“谢幕”。美国宇航局和欧空局、意大利航天局共同进行的土星探测项目“卡西尼-惠更斯”号于北京时间9月15日19点55分落下帷幕。20年的探测历程，积累了巨量数据，对土星系卫星是否存在生命有了更加可靠直接的证据。土卫六“泰坦”，尤其是土卫二“恩戈拉多斯”存在着孕育生命的所有友好条件。为避免可能携带地球（微）生物而“污染”了这些卫星，人们选择让卡西尼号与土星融为一体。

人工智能：新一轮爆发增长周期的来临

人工智能（AI）无疑是2017年最大的科技热点。一年内，从算法到芯片，从提升到应用，人们见证了AI进入全面爆发新周期。很多人开始坚定认为AI的“寒冬”将彻底结束，未来AI将逐步演化为新经济的核心“发动机”。

算法程序演进取得了阶段性重大突破。2017年，从人们见证了从AlphaGo到AlphaGoZero，从围棋到所有棋类都横扫人类冠军。棋士柯杰在听闻“自学成才”的AlphaGoZero以100:0击败了曾经击败他的AlphaGo的时候，在微博上写下了这段话：“对于AlphaGo的自我进化来讲……人类太多余了。”从深度学习、强化学习到神经网络，从谷歌AlphaGo到微软五代小冰，人工智能取得显著进展。在强化学习中，程序通过自我对弈，自主收集数据，摈弃人类棋谱，更新算法。谷歌推出TensorFlow Lite，在移动设备上部署人工智能。Facebook发布的开源深度学习框架Caffe2，集成了诸多新算法和新模型。中国的科大讯飞、阿里、腾讯和百度等在强化学习、深度学习等方面也颇具建树，其中科大讯飞在人机对话系统、智能客服系统、机器辅助驾驶、机器人控制等方向，都已有应用研究。

人工智能芯片开始呈现“百舸争流”局面。CPU、GPU、TPU、NPU等在各厂商支持下面向AI加快提升性能、促进应用。Research and Markets和TechNavio 的分析师预测，全球AI芯片市场在2017~2021年，年均增速将高达54%。谷歌发布了第二代TPU，增加了训练功能。微软推出基于FPGA的视觉芯片A-eye，让摄像头具有视觉理解能力。英特尔陆续收购了多家公司，拿下了FPGA等多种技术，并与Facebook联合开发AI芯片。英伟达的GPU依然占据着70%的份额，其中的客户就包括特斯拉。不过，特斯拉已宣布与AMD联合研发AI芯片，并将致力于形成知识产权的自有AI芯片。华为麒麟970集成了寒武纪的AI芯片，高通骁龙845号称其AI平台已迭代到第三代，苹果A11也集成了机器学习。国内寒武纪、地平线、深鉴、Kneron、鲲云科技等人工智能芯片公司相继获得融资。人工智能芯片的开发和应用，极大地促进着移动互联网、物联网和工业互联网的发展。2017年对移动互联网而言，将可被称为“智能觉醒元年”，成为智能手机的“智能”真正开端。

人工智能的应用持续拓展。斯坦福大学采用深度卷积神经网络，通过大量训练发展出模式识别的AI，用以分析图片并诊断疾病，使皮肤癌的诊断准确率大幅提高。NASA利用谷歌开发的AI进行分析，找出了2545光年外开普勒-90恒星的第8颗行星。iPhone8和iPhoneX的发布，让人脸识别应用进入一个新阶段。智能语音交互的重要载体——智能音箱受追捧，谷歌、亚马逊、微软、苹果等都推出了智能音箱产品，索尼、松下、三星、阿里、京东、小米、联想等也在不遗余力地布局。据Counterpoint估计，美国市场高达1400万台，而到2022年中国市场将达2200万台。

机器人：快速应用部署中不断提升智能化水平

随着中国机器人部署加快，世界范围内机器人应用快速拓展，技术创新力度也更大。从工业到服务业，从办公室到家居，机器人都在快速渗透之中。

协作化正成为工业机器人发展新趋势。机器人替代人类同伴从事3D性工作（Dirty肮脏的、Dangerous危险的、Dry枯燥的），同时，人机协作能够带来更高效率，这样，现场无人化与人机深度协作正成为未来制造与服务的新场景。随着智能水平和功能丰富提升，机器人正从生产线的笼子里“走出”，与人类伙伴协作工作。协作机器人近年来得到快速发展。与之相关的柔软性材料、更方便与人类交互的技术得到开发应用。可扩展模块化、仿生化、与其他技术融合化将是协作机器人的发展方向。此外，小型装配机器人备受关注。诸如四轴SCARA（应用于装配作业的机器人手臂）机器人和六轴机器人等，能够实现一机多用。

商业和服务机器人正涌入家庭和日常生活。前台接待机器人、财务机器人等推出并开始应用，智能商业服务生态正在加速形成。仓储物流机器人在电商巨头的引领下得到快速发展。京东首个全流程智能无人仓在上海亮相，苏宁建成的国内最大机器人仓库群在上海奉贤正式运行，菜鸟网络在广东惠阳发布了超级机器人旗舰仓。清洁扫地、日常照料、性爱伴侣等多种多样机器人正快速进入到人们的生活之中。类人美女机器人索菲亚成为世界上第一个被授予公民身份的机器人。她的最大亮点在于仿真表情，可以模拟62种面部表情。不过，有人认为她的智能可能并不比Siri高多少。

量子科学：量子计算与量子通信开始取得突破性进展

量子科学诞生半个多世纪，尽管扩大了人们的认知，但其实质应用依然不够。2017年，在量子计算与量子通信方面取得了一系列显著进展，这将为人们未来获得超越摩尔定律的更高更强计算能力、为人工智能的发展奠定重要基础。

量子计算正在获取重大突破。IBM成功开发出了世界首台50位量子比特的原型机，并把相干时间从之前的50微秒提升到目前的90微秒。量子比特越多，处理能力越强；相干时间越长，量子计算机越稳定、越成熟。50个量子比特是一个极为关键的门槛，跨越这个门槛，就能达到“量子霸权”（quantum supremacy）。中国科学家潘建伟团队通过高精度脉冲控制和全局纠缠操作，研发出10比特超导量子线路样品，成功实现了超导量子比特的多体纯纠缠，并通过层析测量方法完整地刻画了10比特量子态。澳大利亚与荷兰科学家研究人员重新构思了常用的“硅”微处理器，设计出全球首款硅量子计算机芯片，该芯片可通过最标准的工艺和元件进行制造。德国与美国物理学家开发出了一种基于硅双量子位系统的稳定的量子门，即量子计算机的基本切换系统。瑞典和奥地利物理学家研制出了单量子比特里德伯（Rydberg）门，这是囚禁里德伯量子计算机的首个基本元件。这种新型量子计算不受频谱拥挤问题影响，可能会成为更强的量子计算机。日本推出首台量子计算原型机，主要利用光的特性来实现高速计算。

量子通信扎实地迈向实用。作为世界首颗量子科学实验卫星，“墨子”号实现了千公里级星地10kbps速率双向量子纠缠分发和量子力学非定域性检验，比地面同距离光纤量子通信水平提高了15个数量级以上。世界首条量子通信干线“京沪干线”开通，长度达2000公里，可实现天地一体化通信。

网络通信新基石：5G、物联网、工业互联网酝酿发力

从桌面互联网到移动互联网，人们见证了信息产业从新兴到支柱的宏大历史，接下去，物联网、工业互联网等将可能接棒开跑。而其中，大数据、5G、云计算、边缘计算等应是重要助力。

全球首个5G标准发布，技术演进及规模商用将加速。该标准较原计划提前了6个月，作为一个过渡标准，主要涉及新空口（NR）非独立建网（NSA）方面，这为2019年5G大规模试验和商用部署奠定了基础。低成本、低能耗、低延迟、高可靠性的5G网络可支持长时间、大规模连接需求的物联网应用，能响应工业制造、医疗仪器、交通运输等多个垂直领域的差异化服务需求，可保障信息延时在1ms内，能够满足无人驾驶的安全需要。

NB-IoT、LoRa、eMTC等技术在相互竞合中快速发展。NB-IoT（窄带物联网）由华为、高通和Neul联合提出，具有覆盖广且深、低功耗、低成本、大连接等优势，主要依赖于运营商进行协议对接。LoRa是一个更灵活的自主网络，在全球免费频段运行（即非授权频段），两者应该可以互补。AT&T、Verizon、KPN、西班牙电信等4大洲9家主流运营商宣布支持LTE-M，强势推进eMTC，在一定程度上对NB-IoT具有替代性。在消费物联网领域，蓝牙技术联盟（SIG）正式推出SIG Mesh标准，蓝牙BT技术开始全面支持Mesh网络。

各大厂商投入巨资以求获取未来竞争优势。2017年，SAP投入20亿欧元，形成SAP Leonardo 物联网产品组合。IBM正式启动全新Watson 物联网总部，成立业内首个认知联合实验室，建设物联网生态系统。ABB集团以近20亿美元收购奥地利工业自动化企业贝加莱（B&R），加速转型工业互联网。思科升级基于云的物联网平台Jasper，发布Kinetic平台，能获取设备上的数万亿兆字节数据。戴尔宣布成立物联网事业部，3年投资10亿美元用于发展物联网。中国电信首次建成全球规模最大的NB-IoT商用网络、发布全球首个NB-IoT套餐。中国移动数百亿级NB-IoT招标、10亿元巨资投入模组补贴。ofo、摩拜齐做NB-IoT智能锁，共享单车成单一连接规模最大的物联网应用。阿里云发布Link物联网平台，将实现链接100亿物联网设备的智联网。全球最大的物联网网络将在中国诞生。

勒索病毒爆发，物联网安全受重视。史上最严重的网络攻击，勒索病毒威胁全球，僵尸物联网成为人们担心的安全问题。大量廉价的摄像头、监视器以及其他物联网产品，往往没有采取任何安全措施，黑客可以轻易地控制它们，僵尸网络规模及威力也会借此增长，这些设备只有在被拔掉电源后才会真正的安全。确保物联网时代的网络安全已经成为重要议题。

治愈癌症：液体活检、免疫/基因治疗、肿瘤疫苗带来新希望

人们更多地从生命的本源出发去寻求对抗恶性肿瘤的力量,科学家不断深入揭示生命过程，不断寻找和开发适用的工具。

不断进步的液体活检为癌症早期筛查提供有效助力。约翰?霍普金斯大学科学家研发一种新型液体活检技术，可以准确检测出早期胰腺癌中的肿瘤特异性DNA和蛋白质生物标志物。荷兰科学家通过检测循环血小板（也称为血栓细胞）吸收的肿瘤RNA来诊断非小细胞肺癌，诊断准确率接近90%。加拿大多伦多大学的研究人员利用非侵入性液体活检方法发现了前列腺癌生物标记物，能够在手术前帮助鉴定侵袭性前列腺癌。

肿瘤免疫治疗取得里程碑式突破。免疫药物疗法PD-1/PD-L1进展加快。截止5月份，已有两个针对PD-1的药物，三个针对PD-L1的药物通过FDA的批准，在美国以及其它国家上市了。免疫细胞治疗获批成为癌症治疗的一个里程碑。美国FDA先后批准了两个细胞治疗产品，诺华公司的CTL019（tisagenlecleucel-T）和Kite Pharma的Yescarta。前者主要用于治疗复发性或难治性儿童、青少年B-细胞急性淋巴细胞白血病，为世界首款获批的CAR-T疗法。后者主要用于治疗在接受至少两种其它治疗方案后无响应或复发性的成人大B细胞淋巴瘤患者及特定类型非霍奇金淋巴瘤患者。尽管期间因出现死亡病例被叫停之后重启的曲折，但免疫检查点单抗药物与CAR-T细胞免疫治疗正在被人们给予治愈肿瘤的巨大期望。年末，FDA批准了第一种用于遗传疾病的基因疗法Luxturna，它能够治疗一种遗传性失明，由费城生物科技初创公司Spark Therapeutics研发，但目前这种治疗方法的价格或高达100万美元。

个性化肿瘤疫苗在临床治疗上取得的重大突破。美国Dana－Farber癌症中心和德国美因茨大学的两个研究团队在《Nature》上报告他们的进展，他们使用不同的方法制造了针对每个患者的个体化疫苗，在晚期黑素瘤患者身上的初步试验取得了良好的疗效。

“操纵”生命：基因编辑、细胞图谱、换头术、体外子宫开辟健康新境界

探求生命奥妙，提高生命质量，延续健康寿命，增强人体机能，已经成为近年来生命科学与生物技术、医药研发的重要追求。

“人类细胞图谱”开始绘制。人类细胞图谱（Human Cell Atlas，HCA）计划具有比人类基因组计划更为远大的目标：表征一切人体细胞，覆盖所有组织和器官，描绘健康人体的微观参考图。在协调HCA项目中，28名来自五大洲的有影响力的专家组成了一个委员会，通过会议吸引了超过500名领域内的科学家参与。扎克伯格夫妇也参与到这项计划中来。

利用天然和人工混合碱基首次创造出新的活体生命。几乎所有的生物都使用相同的遗传密码，这就是4种碱基：腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T）。2014年，美国罗姆斯伯格等人培养出了包含两种非天然碱基（X和Y）的大肠杆菌菌株。2017年，他们培养出了一个包含天然和人工DNA的活体生命。这个新生命体能合成全新的蛋白质。利用4种碱基所代表的密码子，DNA能编码出构成天然蛋白质的20种氨基酸；而6种碱基则能编码生成多达152种新的氨基酸。研究人员希望这些氨基酸能成为研发新型药物的基础。

基因编辑取得多项进展，“终止键”被发现。全球首例人体内基因编辑试验成功。美国Sangamo Therapeutics公司把基因编辑工具输送到亨特氏综合征病人的肝脏细胞中，把有缺陷的基因替换成正常基因，这是人类历史上首次在人体内开展的基因编辑试验，可能推动基因疗法时代的全面到来。著名的基因编辑专家、CRSIPR-Cas9系统的共同发现者Jennifer Doudna和她的同事发现了两个可以终止基因编辑过程的蛋白质，意味着在未来的终止基因编辑过程中可能得到广泛应用。年度进展还包括，CRISPR在增强CAR-T细胞、实现肿瘤的超强杀灭，针对器官的跨物种移植，以及针对血友病、杜氏营养不良症、眼部疾病或是甲状腺素运载蛋白淀粉样变性治疗等方面。

 一些有争议的医疗技术得到实践。世界首例“换头术”在中国完成。手术是在两具遗体上实施，总共持续了18个小时，成功连接了切断的脊椎、神经、组织和血管。“手术”由意大利神经学家塞尔焦·卡纳韦罗实施，哈尔滨医科大学教授任晓平参与指导。尽管争议迭起，但也确实为活体移植提供了重要基础。被称为“人造子宫”的“生物袋”系统已经成功运用在小羊羔身上，科学家研发出了一种，未来可帮助早产儿在子宫外存活。

未来交通：智能驾驶、飞行汽车、超高速列车等正奠定全球化的新基础

对全球化影响最为直接的领域就是交通与信息技术。随着智能互联网和能源互联网的扩展，人们对高速交通技术提出了新的要求，交通运输领域已经处于重大变革的前夜。

自动驾驶技术日臻成熟，智能网联汽车不断推出。从传统汽车制造商到半导体、IT与软件企业，都纷纷投入到清洁能源（氢燃料电池和锂电池等）与自动驾驶关键技术研发、集成与测试上。智能汽车主要通过环境感知、定位测绘、认知规划和控制执行等模块实现智能化：环境感知主要采用摄像头以及超声波、毫米波、激光雷达等多种传感器技术；定位测绘采用V2X通信和导航芯片进行定位和地图构建；认知规划的核心是算法和处理芯片；控制执行主要采用电源管理芯片和功率器件技术提高电气化程度。动力方面，高性能插电混合系统、整车能耗、动力电池单体能量密度、驱动电机本体功率密度等方面都在快速演进。较为引人注意的是蔚来汽车正式推出了高性能智能电动7座SUV ES8，百公里加速4.4秒，创业公司造车加速。谷歌自动驾驶汽车已经在美国多个州行驶了超过两百万英里。Otto、沃尔沃、戴勒姆和皮特比尔特（Peterbilt）都开始研发自己的自动驾驶货车技术，百度与福田发布了首款自动驾驶货车。百度推出“阿波罗（Apollo）计划”，向所有合作伙伴免费开放无人驾驶能力。

飞行汽车逐步迈向实用化。斯洛伐克汽车公司发布了AeroMobil4.0版本，搭载一台2.0L四缸涡轮增压发动机，拥有数字电子控制单元（FADEC），预计2020年交付。空客公司去年新成立的“Urban Air Mobility”(城市空中交通)部门，今年推出了可与飞行模块（螺旋桨）或地面模块（四轮行驶机构）分别适配连接的Pop.Up概念飞行汽车。由谷歌联合创始人拉里·佩奇支持的硅谷创业企业Kitty Hawk正式成立，将发布消费级电动飞行汽车。重磅消息来自吉利公司收购美国Terrafugia飞行汽车公司。Terrafugia由5位麻省理工大学毕业生于2006年创办，计划于2019年推出首款飞行汽车。

超高速列车加快从设想到实验。马斯克投资参股的HTT公司采用了“泡沫策略”（bubble strategy）设计思路，当乘客上车后，“胶囊”便自动套入“管道”外壳中，实现封闭车舱环境，目前正在建造世界首个超级环胶囊车厢，将于2018年完工。成品长30米，直径2.7米，重20吨，乘客容量28到40人，速度最高达1200公里/小时以上。美国另一家HyperloopOne公司已对超级高铁系统进行“第二阶段”速度测试，最高速度已达192英里/小时（约合310公里/小时）。中航科工集团宣布正在开展高速飞行列车的研制，2020年前完成关键技术突破，2023年前研制出最大运行时速1000公里的列车。

“人人”太空：新型空天穿梭器与“重返月球”将开启廉价航天时代

美国总统特朗普签署太空政策指令，宣布美国宇航员将重返月球，并最终前往火星。美国“重返月球”，使得航天科技备受瞩目。2017年，美国航天共进行了29次发射，俄罗斯进行了20次发射，中国差不多也有近20次。

火箭和飞船的回收再利用得到突破性进展。美国太空探索技术公司（SpaceX）堪称2017年最繁忙的航天公司，共进行了18次成功发射。不仅实现了“二手”火箭的再次发射，还实现了“二手”飞船为国际空间站送去补给。为私人太空公司创造了记录。明年，SpaceX将发射“猎鹰重型”火箭，是将3具“猎鹰9”型火箭第一节推进器连接，并在中间一具加上“猎鹰9”第二节推进器组合而成，一共拥有27个引擎。

一箭多星创记录。印度使用极轨卫星运载火箭一次性将多达104颗卫星发射上太空，刷新了世界纪录。

中国航天取得多方面进展。尽管出现了一次失败和一次部分失败，但中国航天2017年发射任务还是相当丰富和比较成功的，其中包括了与天宫二号成功对接的天舟一号，以及瞄准全球组网的北斗导航卫星等。受SpaceX成功的激励，航天科技创业在中国开始受追捧。未来10年，应会有若干中国航天科技创业公司活跃在世界航天舞台上。

超新材料：低维材料快速发展，时间晶体、量子金属、金属氢从理论来到现实

材料科学与工程技术是各学科的重要基础。2017年，面向智能、健康、能源、海洋等领域的新材料、超材料快速发展，低维材料引人注目，一些理论上推测的物质材料得到首次合成。

低维材料持续得到关注。石墨烯技术方面的新进展有：可用于制造晶体管和电子设备的还原型氧化石墨烯转化技术、能够将石墨烯氧化物转变为不可燃的、纸状石墨烯膜且可大规模生产的技术、能让石墨烯减少皱纹且能消除已出现的皱纹的新型制备技术、用乙烯生产单层石墨烯的新方法等。石墨烯在集成电路和电池技术中的应用虽然时有报道，但实质性的突破进展尚未出现。其他的二维材料，如黑磷、氮化硼的、二硫化钼、硅烯、锗烯、硼墨烯等也不同程度地开发研究中。一维材料“大纤维”受到关注，智能、超能、绿色特征凸显，开始催生许多全新的纤维品种。

首次合成时间晶体。2012年，物理学家Frank Wilczek首次提出时间晶体的概念。这种奇怪的时间晶体是由相互作用的原子组成，它们永远都不会达到热平衡状态，不断地在时间空间上进行重复。今年，美国科学家发表的成果称，创造出了这种时间晶体。时间晶体打开了一个全新的非平衡相物质世界，未来将可用于开发量子计算机。

首次合成量子金属。由俄罗斯与日本科学家利用以多晶硅为衬底的双层铊原子结构，合成了世界上首例量子金属（或称玻色金属），即在转变为绝缘体或超导体的同时，仍可保持正常的金属态的材料。

首次获得金属氢。哈佛大学科学家利用495千兆帕斯卡的高压下（大约相当于488万个大气压）制成了世界首个金属氢，金属氢对室温超导将可能非常有价值。不过，由于失误，这块金属氢样本不到一个月就消失了。

金融科技：区块链、比特币等在曲折中向前演进

云计算、大数据、人工智能等已经在金融业务中得到实际应用，开启了技术改进金融的全新时代，直接导致了金融科技（FinTech）的兴起。国际证监会组织（IOSCO）认为金融科技是指“有可能改变金融服务行业的新兴科技和创新商业模式”。2017年，ICO（首次货币发行）、比特币等都受到了监管的约束，这些又使得人们对于背后的区块链技术产生了浓厚兴趣。

区块链等相关技术受到越来越多行业的追捧。新技术在金融领域的应用，已经广泛地深入到金融各个体系中，大数据、云计算、人工智能、区块链等，对支付、货币市场、IPO发行市场、保险市场等正产生着广泛而重要的影响。新技术提升了金融领域服务水平，降低了成本，甚至创造出新模式、新服务和新产品。大数据在新金融领域的应用，主要集中在分析客户的信用状况、检查欺诈风险和实时估计用户的信用额度等。区块链技术在金融部门的实际应用，主要包括数字货币、支付结算、安全交易、反洗钱和内部管理等。竞争激烈的区块链平台也将逐渐整合以实现价值，促使商业应用扩散至金融以外领域。区块链以其具备公开透明、无法篡改、方便追溯等技术特点被率先引入物联网领域。为物联网提供大数据记录存储，安全和身份验证以及数据微交易等。未来能够为物联网提供“零交易费用”、“无线扩展”、“离线交易”的数据交易市场环境。区块链技术在网络安全、学术教育、物联网、供应链管理、版权、云存储、能源管理、档案管理等领域也在快速拓展应用。

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