讓全世界沸騰的那些科技巨變，中國榜上有名

在2016年發生了許多或會對人類未來生活產生深遠影響的重大科技事件，其中有全新技術的出現，有現有技術的突破性進展，還有成熟技術的商品化。本文選取將會對人們生活產生重大影響的科技大事，作為對過去一年中所發生的科技巨變的總結，以及對未來科技變革發展方向的展望。

量子通信/計算

2016年8月16日，中國在酒泉衛星發射中心用長征二號丁（CZ-2D）運載火箭，成功將世界首顆量子科學實驗衛星「墨子」號發射升空。這標誌著中國將有可能成為世界上首個實現衛星和地面之間量子通信的國家。

所謂量子通信，是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型通訊方式。使用量子通信有兩大好處。首先是信息量大。人類目前所用的數字化信息都是基於0和1，即通過組成011010這樣的序列來表達信息，顯然只有0和1這兩個變化量並不夠用。而量子態能夠產生比0和1更多的選擇可能，因而在組成序列時可供選擇的方式會多出很多，從而幫助在更短的序列中傳輸更多的信息。

第二點是保密性好。根據物理學的量子力學理論，處於量子糾纏態的兩個粒子（可以簡單理解為有相互關聯性的兩個粒子），改變其中一個的狀態，另外一個會瞬間根據前一個狀態的改變而改變，以保證整體狀態符合量子力學規律。根據這條原理，如果傳輸的量子信息是處於糾纏態的，一個在發送者手裡，另一個在接受者手裡。當有人試圖監聽信息，也就是對發往接受者手裡的量子態進行干擾，那麼發送者立刻會知曉，同時，信息的內容也會因為干擾而變化，這樣監聽者得到的將是完全無用的信息。

然而中國並不是在量子信息領域唯一的領跑者。大洋彼岸的科技巨頭美國同樣也對量子信息技術投入巨大財力物力，並且率先在量子計算機領域取得突破。同樣在2016年8月，美國馬里蘭大學科學家宣布，他們成功研發出可以編程的量子計算機，這一突破意味著未來研製量子計算機將不再是紙上談兵。

如上所述，量子態遠多於目前廣泛應用的0和1兩種狀態，並且得益於量子效應，量子態的計算可以同步完成，而不必像傳統計算機那樣逐個處理信息。這一特性在美國研製出的量子計算機上得到了完美體現，科學家在實驗過程中發現，一些數學運算用量子計算機可以一步完成，而用普通計算機則需要分成多步。在數據量日益增大的今天，計算機晶元物理尺寸幾乎已經達到極限，而運算速度能否滿足處理大數據的需求也逐漸被人們所擔心，這時候出現的量子計算機無疑將重新打開人們想像力的大門，並給人們帶來無窮的希望。

電波供電技術

當今社會人們最離不開的，那一定是手機。事實上，移動網路的快速發展，使人們可以通過移動網路進行日常生活中的大部分活動，包括獲得資訊、娛樂、社交、學習等。至於說能夠阻止人們沉溺於網路的，那一定是手機電池。這一問題也會在不久的將來得到全面解決。

美國華盛頓大學的研究者最近公布一項新的技術，即讓電子設備通過吸收周邊電視、收音機、手機或者WiFi信號獲得能量，並給自身產生信號。這一技術不同於無線充電技術，無線充電技術本身依然需要電池，但這一技術可以讓無線設備完全不需要電源。

而其工作原理也與傳統無線設備不一樣。首先，傳統無線設備自身通過電源供電而發射信號，此項新技術自身不發射信號，這就節省了極大的能源需求。其次，所謂的發出信號，其實是反射周邊無線設備的信號，並進行一些修改，使其成為自身的信號。最後，這項技術能夠把吸收到的周邊信號的一部分轉換成電能，用以提供改變信號所需的能量。這樣做的最大優勢就是只需要很少的能源，將周圍的信號進行反射和改動就可以了，而從周圍信號中吸收的能源完全能滿足需求。於是這些設備基本就和永動機一樣，只要周圍有其他信號源，它們就能夠讓自身得以運行，而完全不需要所謂的電池結構單元。

目前華盛頓大學的研究者已經將初級產品商業化了，他們製作的設備能夠吸收和反射周圍的WiFi信號，併產生傳播距離達30米的可穿牆新WiFi信號。研究人員表示，這種新的WiFi發射器的耗電只是普通WiFi發射器的萬分之一。如果這一技術完全成熟，那麼現在已經逐步走出實驗室的電子皮膚等新一代電子設備將有更廣闊的應用前景，更不用說手機了。

光基因方法

納米技術、人工智慧、基因改造、量子世界?還有什麼是我們不能做到的嗎？當然還有，就在每一個人身上—大腦。

是的，即使經過了幾次工業革命，即使我們正在使出量子的力量，我們還是不能完全理解自己的大腦，它是如何工作的？它的工作原理是什麼？長期以來，科學家通過給大腦貼上電極片來觀察不同區域對不同信號的反應，以及大腦工作時的電信號究竟是怎樣的，並積累大量的數據。然而，這些努力到目前為止，並沒有讓人類獲得對大腦理解的質的飛躍，我們仍然沒法細緻記錄每一個腦神經的每一次生物電釋放，更由於時間上的微小差異會帶來完全不同的結果，而無法區別此刻的釋放和下一個微秒，即十萬分之一秒後的釋放。

感謝光基因方法的出現，這個集合了基因技術和化學技術的新方法，能夠將對不同顏色光產生不同反應的蛋白質通過基因技術植入到大腦中，這樣通過控制不同的光照，理想情況下我們可以控制單個神經的生物電釋放，當然，也能夠控制釋放的時間。雖然聽上去很笨拙，好像和給一座森林裡的每一片葉子都做上標記，然後嘗試了解和模擬風吹過森林時的嗚嗚聲是怎麼產生的一樣，但至少人們正在這個方向上進行努力，或許最終能藉助超級計算機及其他方法獲得一些收穫。

通過這樣的努力，即使仍然不能完全了解大腦，我們還是可以把這項技術應用到別的地方，比如心臟，這個相對老實並且運動規律比較穩定、對我們又很重要的器官。

新的一年已開始，過去的故事卻還沒有完全講完。很多激動人心的技術並沒有在這「十大」中體現，並非它們不重要，只是暫時還不夠刺激而已。或者它們本身還未成熟，比如，單人飛行器、新型鋰電池、電子皮膚材料、新功能薄膜、飛艇WiFi，以及最重要的腦控設備。在欣賞激動人心的科技成果之後，最適合作總結的還是那一句老話：人類，最難認識的是自己。