盘点影响未来的六大“黑科技”

 

纵观人类的历史长河，社会和经济的飞跃发展都离不开先进科学技术的推动。从蒸汽机到电力，再到信息技术及数字化，科学技术的进步在三次工业革命中都起到了至关重要的作用。

事实上，在这些科学技术被人类熟知以前，往往被赋予了某种神秘色彩。诸如两千年前的水利工程都江堰、维多利亚时期的九大发明等，即使在当下，被称作为“黑科技”也丝毫不为过。

“黑科技”一词，最初源于日本动漫《全金属狂潮》，指超越人类认知范围或现有科技水平的科学技术创新及其产品，且具备隐形性、突破性、超越性和开拓性等特点中的一点。本文就列举能够影响未来并可能颠覆世界的六大“黑科技”，并探究其将为未来各行各业带来怎样的变革。

3D打印：改变生产制造的方式和模式

图片来源：视觉中国

3D打印，并非传统的打印技术，而是包含快速成型和增材制造等技术特点，同时也离不开数字技术的支撑。因此，它是一项多技术的综合体。简单而言，就是借助数字技术进行3D建模，并以此为依据，通过逐层构造的方式，将粉末状金属或塑料等可粘合材料塑造成物体。

从中可知，3D打印与传统打印机这样的办公设备完全不同，更偏重于生产制造、产品设计，是一种更前沿的制造技术和解决方案，将颠覆所有涉及制造的行业和领域。借助数字建模技术可以实现零部件的快速复制，以缩短生产周期并减低误差，大大提高效率，减少人工等成本，彻底改变传统制造业。

同时，对于消费者来说，3D打印有利于个性化定制。厂商只需要提供数字模型，供用户选择提交后，直接生产并交付到用户手上。全过程完全自动化，高效且便捷。因此，作为一种创新的制造技术，3D打印也能够助推新的商业模式落地，即M2C（Manufacturers to Consumer），能够让厂商直接面对消费者，不仅满足其个性化需求，更能提高效率，减少成本，保障产品品质和用户满意度。

目前，3D打印已经应用在工业、航空、建筑、医药等传统行业。例如，俄罗斯国家技术集团最近宣布将使用3D打印技术制造飞机零部件；意大利建筑师则建成了全球首座3D打印生态可持续房屋，为受灾害的人们带去福音；早在2017年，苏黎世瑞士联邦理工学院用3D打印技术打造了一个柔性的硅胶心脏；此外，用3D打印设计并制造假牙的案例，早已屡见不鲜。

VR/AR/MR/XR：让虚拟世界和现实世界无缝融合

图片来源：视觉中国

VR（虚拟现实）与AR（增强现实）两大技术相辅相成。简单而言，VR是构建一个虚拟场景，带给人沉浸式的新体验；AR则是在原有场景中叠加相关信息，同样增强体验和交互性。而MR（混合现实）是VR和AR的融合，在虚拟场景的基础上，实现信息的叠加和增强，为体验者打造身临其境的全新体验。VR、AR和MR三大技术又被通称为XR（扩展现实），在三大视觉交互技术融合的同时，让虚拟世界与现实世界实现无缝连接和转换，大大提升沉浸感。

相比之下，VR的应用最早，也最广泛，在游戏和视频中相当常见。其中不得不提的是VR眼镜或VR头盔，谷歌、三星、索尼、华为等电子消费厂商都推出了相应的产品，为用户带来更好的视觉和游戏体验。同时，VR在商用领域的应用也有大量案例。例如，将VR技术用在模拟飞机、驾校培训等领域，通过营造逼真的场景和交互，让学员能够快速适应并投入到实操中，避免不必要的风险。

AR的应用也分为两大类，首先是消费端，智能手机上大量休闲娱乐工具都打造了AR技术。一个典型的例子就是摄像应用，通过AR技术，在自拍的过程中叠加可爱、搞笑的特效，增添乐趣。日本人气游戏《Pokemon Go》将高精地图与AR技术相结合，引导人们走出去发现未知的世界。此外，支付宝春节扫福字集福卡等等，也是典型的AR应用。

另一方面，AR也可被应用在航空、造船等领域的检修场景中，工程师带上特制的装备，通过AR叠加提示，有助于快速发现并解决问题，显著提升效率。微软的HoloLens是最典型的工业化AR头戴式设备，同时还融合了VR技术，成为一款更先进的MR设备。此外，公开信息显示，苹果也在研发MR相关的头戴设备，配合苹果其他设备，为用户提供更好的体验。

此外，目前“元宇宙”概念异常火爆，被认为是下一代互联网的代名词，旨在打造一个逼真的虚拟场景甚至虚拟世界，而VR/AR/MR/XR正是虚拟场景和交互技术的融合体，因此业界普遍将其称为元宇宙的入口和基础技术。Facebook为了拥抱元宇宙，直接将公司名字改为“Meta”。然而，未来元宇宙究竟能否改变互联网，仍然是未知数，但VR/AR/MR/XR正在为各行各业带来非凡的新体验。

机器人：将人类从重复劳动中解放出来

机器人，源于捷克作家卡雷尔·凯佩克（Karel Capek）的科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。该剧本将机器人称为“Robot”，即捷克语的“奴隶”，即表示作为人类的辅助，帮助人类完成工作的工具。现在，机器人一般被认为需要具备感知、决策、执行等基本特征，辅助人类完成危险、重复的工作，提升效率，降低人力成本，让人类可以将更多精力投入到更具创意的工作中。

随着人工智能等新一代信息技术的发展和应用，无论是“第一个获得国家公民身份的机器人”索菲亚，还是会“跑酷”的波士顿动力机器狗Spot，机器人已经在工业、医学、农业、服务业、建筑业、军事等领域被广泛应用。

机器人的定义和分类相当复杂，主要分为服务机器人、工业机器人、特种机器人。其中，服务机器人主要为人提供服务，包括家用机器人和商用机器人两大类。例如，现在家庭中流行的陪伴型机器人，其具备了计算机视觉、语音识别、自然语言等人工智能技术，犹如一个“机器人保姆”，起到陪伴儿童和老人的作用；现在的餐厅、酒店、医院、商场都会有服务机器人的身影，可为顾客提供指引、查询等服务。此外，还有清洁机器人、物流机器人、配送机器人等，让生活更便捷。

与服务机器人不同的是，工业机器人和特种机器人更注重专业性。工业机器人包括焊接、搬运、装配、喷涂等多个工业场景，辅助人实现效率的提升。特种机器人则面向警用、特殊环境、农业及安防等领域，以实现替代人力的目的。

如今，在“用工荒”的大背景下，机器人也开始进入建筑行业。目前，建筑机器人不仅能带来效率的提升，还能降低人力成本，并促进农民工向技术工发展，推动建筑行业的转型升级。但是，在建筑机器人这一赛道上，大部分企业仍处于研发和测试阶段，推出的产品较少，而且未能形成系统化、规模化的布局。同时，目前建筑机器人的难点在于导航系统，影响机器人的定位感知、识别及移动的精度。

博智林测量机器人

其中，碧桂园旗下博智林的建筑机器人依托丰富的应用场景资源和需求，其产品已覆盖大部分建筑工序，目前正应用于中国18个省份的近120个建筑项目，积极探索提供全周期的智能建造解决方案，缓解行业痛点。同时，公司已成为全球为数不多成体系地投入机器人规模化研发的企业，正推动传统建筑工地迈向智能建造时代。

自动驾驶：让AI机器人取代驾驶者

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自动驾驶，亦被称作“无人驾驶”，是一门交叉学科，集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体，并融合计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能、人机交互及自动控制等新型技术。通俗来讲，自动驾驶就是为了解放驾驶者，实现车辆的自动驾驶，也就是一种车辆的高级自动化控制技术。同时，随着人工智能发展的日益深入，自动驾驶也已成为其重要的应用场景之一，车辆也越来越趋于机器人化。

事实上，受到计算机智能、基础设施、互联通信等各种因素的制约，自动驾驶的落地一直是一道难题，亟待攻破。美国国家公路管理局（NHTSA）和美国汽车工程师学会（SAE）将自动驾驶分为L0-L5级。目前，市面上的自动驾驶主要处于L2-L3之间，即部分自动化和有条件自动化。典型的例子就是特斯拉，尽管其新能源汽车一直在全球热销，但其交通事故和安全问题频出。究其原因就是自动驾驶仍不健全，因此业界对自动驾驶是否能落地产生了怀疑。

另一方面，以谷歌旗下Waymo为代表的自动驾驶初创企业一直在不断的通过道路测试，向自动驾驶的目标迈进。例如，美国加州的道路测试就吸引了全球的企业参与，并推出Robotaxi（自动驾驶出租车）的试运营。中国在北京、上海、广州等多个城市，也开放了自动驾驶路测，目的也是推动其落地，抢抓红利。但是，这些路测尝试均处于封闭场景或特定区域，难以扩大和普及。尤其在路况复杂的道路和场景中，自动驾驶车辆依旧难逃安全问题的困扰。

然而，不少厂商开始尝试“降维落地”的方式，先从封闭场景着手，例如矿场、园区、停车场等。从而催生出采矿车、RobotBus、物流配送车、扫地车以及自动泊车技术等解决方案和技术，逐步推进商业化落地。所以，目前自动驾驶仍不能称作为“无人驾驶”，而应称为“自动辅助驾驶”或“辅助驾驶”。无论如何，其目的原本就是辅助驾驶者，带来更轻松、更安全的驾驶体验。

脑机接口：挖掘人脑的无限潜力

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脑机接口，同样是一个交叉和跨学科的研究领域，涉及神经科学、认知科学、心理学、影像医学、生物医学工程、材料科学、电子工厂、型号处理与模式识别、人工智能等学科。简而言之，就是指将人脑或动物大脑与外部设备相连，实现信息的交换，甚至被称作为“意念控制”。

一直以来，脑机接口都存在于科幻电影中，但科学家通过多年的动物实验，已经具备了一定的经验，相关方案也越来越成熟，证明了其可行性。目前，脑机接口的尝试主要用于恢复听觉损伤及视觉和肢体部分的运动能力。

但从脑机接口的功能来看，除了监测（监测人体意识和状态）、替代（替代损伤和疾病而丧失的自然输出）、改善及恢复（改善某种疾病的症状或恢复某种功能）之外，还包括增强（为健康人增加或扩展某种机能）、补充（补充和增加大脑控制方式，实现多模态控制）等用途。从中可知，脑机接口不仅面向医疗健康，还将涉及娱乐、智能家居和军事等领域，带来更大的想象空间。去年8月29日，埃隆·马斯克的脑机接口Neuralink公司展示了大脑被植入脑机接口设备的小猪，实时读取其脑部活动信号的新技术，震惊业界。

另一方面，在脑机接口技术发展的同时，其相关的伦理、道德问题依旧存在，更受到动物保护组织的关注。同时，还有另一种声音，即一旦有人通过脑机接口实现对人的控制，尤其是该技术被黑客利用的话，结果不堪设想。不过，脑机接口对于医疗健康等行业，仍然具有积极的意义，值得人类不断地尝试。

量子计算：颠覆传统通用计算机的计算方式

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“遇事不决，量子力学”这句网络流行语，生动地表达了量子计算的重要地位和前景。量子计算，是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。相比传统通用计算机来说，量子计算由于量子力学叠加性的存在，效率和处理问题的速度更高，尤其面对海量数据，量子计算将发挥出巨大的作用。

在互联网的快速发展之下，数据爆炸已经成为不争的事实。如何利用海量数据，成为人们无法回避的课题。尽管大数据、人工智能、云计算等新一代信息科技的不断涌现，但算力提升的迟缓，仍然无法对海量数据实施快速处理、分析和挖掘。

2016年，AlphaGo以4:1击败了李世石，宣告计算机智力已经可以超越人类智力。但其背后离不开神经网络、深度学习等人工智能算法的助力，更重要的是计算机算力的突破。但是，尽管目前芯片的发展已经突破了摩尔定律，但算力依旧难有质的飞跃。而如今，量子计算则带来了新的可能和更广阔的空间。

2019年9月，谷歌宣布其研发的量子计算机成功在3分20秒时间内完成了传统计算机需1万年时间处理的问题，声称为全球首次实现“量子霸权”。这就意味着量子计算在特定测试案例上，已经超越了所有传统通用计算机的计算能力，成为重要的里程碑。今年10月，中科院超导量子计算研究团队构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”，其比目前最快的超级计算机快一千万倍，也足以证明量子计算所具备的强大算力，将对未来计算带来巨大变革。

当今世界，科技正在深刻地影响着人类社会，并融入到我们生活和工作的方方面面。尤其在疫情的催生下，新技术、新模式、新业态层出不穷，让世界各国对科技的重视程度达到了全新的高度，大量“黑科技”也开始走进我们的视野。

可以预见的是，包括“黑科技”在内的前沿科技的不断推陈出新，都有一个鲜明的特征，就是必须立足于某个行业或垂直领域，以改变这个行业为终极目标。例如，3D打印改变了我们的生产制造的方式；VR/AR/MR/XR正不断创造出人机交互的新模式；机器人将人类从重体力劳动和危险作业中解放出来；自动驾驶颠覆人们的出行和交通方式；脑机接口帮助人类充分挖掘大脑的潜能；量子计算彻底改变计算方式，助力各行各业获得突破性的发展。

毋庸置疑的是，“黑科技”始终在推动人类社会进步迈向新的高度。

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