Čínská high-tech: 10 trendů v příštích 10 letech
Autor tohoto článku Tian Feng (Tchien Feng) je technologický expert sídlící v Pekingu, který pozorně sleduje hraniční technologie.
Hlavní průlomy ve vědeckých, inženýrských a průmyslových výzvách jsou hnací silou trvalého rozvoje lidské společnosti.
Svět prochází stoletými změnami a lidstvo trpí přírodními katastrofami, jako jsou povodně, sucha a hurikány, a také globálními výzvami, jako jsou antiglobalizační narušení obchodu, problémy se zaměstnaností a stárnutí populace. Pouze nepřetržitý proud vědeckých a technologických inovací může přinést naději a směr pro další přežití a rozvoj lidstva.
Na základě vědeckých a technologických objevů, kterých Čína dosáhla v roce 2021, můžeme nahlédnout do hlavních vývojových trendů čínské vědy a techniky v příštím desetiletí.
1. Simulátor Země pro předpovídání budoucích krizí
Země má historii 4,6 miliardy let, zatímco lidstvo má jen krátkou historii, asi 6 milionů let. Vědci zkoumají použití „digitálního dvojčete Země“ k simulaci minulosti a současnosti planety, aby mohli předpovídat budoucí cesty přírodního světa a lidských civilizací.
Loni v červnu představil Institut fyziky atmosféry v rámci Čínské akademie věd (CAS) první takový vědecký projekt v Číně s názvem Earth System Science Numerical Simulator Facility neboli „EarthLab“.
Dokáže simulovat fyzikální, chemický a biologický vývoj zemské atmosféry, hydrosféry, kryosféry, litosféry a biosféry prostřednictvím technologií, včetně vysoce výkonných počítačů, vysoce přesné simulace životního prostředí a velkých dat, aby poskytl vědeckou podporu pro problémy, jako jsou prevence a zmírňování přírodních katastrof a boj proti změnám klimatu.
Země, včetně USA a Japonska, již takové simulátory Země postavily, a čínský „EarthLab“ je srovnatelný s iniciativou Evropské unie „Destination Earth“. Projekt je stále v raném vývojovém období a jeho modernizace bude trvat více než deset let.
2. 3D tisk pro znovuobjevení zpracovatelského průmyslu
Snímek: Technologie 3D tisku bude použita k výrobě široké škály produktů. /CFP
V rámci cílů průmyslového rozvoje Číny na příštích tři až pět let je aditivní výroba, známá také jako 3D tisk, klíčovou technologií ve strategii vývoje vysoce kvalitních obráběcích strojů a robotů s počítačovým numerickým řízením (CNC).
Raketa Dlouhý pochod-5B vypuštěná v květnu 2020 nesla 3D tiskárnu a poprvé byly ve vesmíru vytisknuty 3D tiskem kompozitní díly vyztužené vlákny. V roce 2021 společnost Čínská korporace leteckého a kosmického průmyslu (China Aerospace Science and Industry Corporation) úspěšně vytiskla letecké produkty se složitými strukturami, což výrazně snížilo hmotnost letadel.
V dohledné budoucnosti bude technologie 3D tisku využívána k výrobě produktů od něčeho tak malého, jako jsou umělé zuby, až po ty velké, jako jsou mezihvězdné rakety, a znovuobjeví celý zpracovatelský průmysl pro maximální nákladovou efektivitu a efektivitu výroby.
3. Kosmické snímací sítě k nahlédnutí hluboko do vesmíru
Snímek: Sférický radioteleskop s aperturou 500 metrů v okrese Pingtang (Pching-tchang) v čínské provincii Guizhou (Kuej-čou); 4. února 2021. /CFP
Rozvoj vesmírné turistiky doprovází vznik kosmických snímacích sítí.
Například čínský pětisetmetrový sférický radioteleskop (FAST), přezdívaný „Nebeské oko“, objevil stovky pulsarů v naší Sluneční soustavě až po okraj galaxie, čímž položil experimentální základ pro budoucí zřízení „mezihvězdných hodin“ (pulsarové časovací pole) a „mezihvězdné navigace“ (pulsarový navigační systém). FAST je také schopen detekovat gravitační vlny a komunikační signály z mimozemských civilizací (pokud existují).
Čínský FAST je otevřen pro globální vědce od dubna 2021. Každý rok generuje 15 petabajtů velkých dat (rychlostí 2 gigabajty za sekundu). Umělé inteligenci (AI) trvá pouhé tři dny, než zpracuje celoroční data k automatické identifikaci pulsarů s výrazně vyšší účinností a mnohem větší přesností.
V nadcházejících desetiletích Čína a další země po celém světě vybudují více „očí“, aby se mohly dívat hluboko do vesmíru, a vypustí další sondy do hlubokého vesmíru, aby vytvořily snímací sítě napříč vesmírem. S masivními daty shromážděnými snímacími sítěmi mohou vědci dokonce postavit „digitální dvojče Sluneční soustavy“ a „digitální dvojče galaxie“, a tak se dozvědět více o skutečném vesmíru.
4. Fotonické čipy pro posílení „kvantové výpočetní převahy“
V roce 2019 byly fotonické čipy použity v čínském prototypu fotonického kvantového počítače „Jiuzhang (Tiou-čang)“. Jiuzhang (se 76 detekovanými fotony) dokáže zpracovat specifické problémy 100 bilionkrát rychleji než nejvýkonnější superpočítač světa. Aktualizovaná verze, Jiuzhang 2.0 (se 113 detekovanými fotony), která byla odhalena v roce 2021, je 100krát rychlejší než Jiuzhang a je programovatelná.
V prosinci 2021 Čína představila svůj fotonický čip druhé generace, který se vyznačuje ultra nízkou latencí, vysokou propustností a vysokou energetickou účinností.
Během příští dekády budou fotonické čipy postupně aplikovány v oblastech, jako je autonomní řízení, AR brýle, kvantitativní obchodování, AI superpočítačová datová centra a roboti.
5. AI pro revoluci ve vědeckém výzkumu
Ve vědeckém výzkumu je to často poslední klíč, který otevírá dveře. Umělá inteligence s masivním výpočetním výkonem může výzkumníkům pomoci otestovat všechny možné klíče, než dojde ke skutečnému průlomu.
Konvenční výzkum se do značné míry opírá o manuální práci, přichází s vysokou nejistotou a je obvykle časově náročný. „AI Infrastructure“ (AI datové centrum + výzkumná platforma) může vyřešit tyto problémy, provádět základní výzkum v oblastech, jako je nová energie, nové potraviny, nové materiály a nové léky, a osvobodit cenné výzkumné síly od únavné práce opakovaných experimentů.
6. AR brýle a „éra všudypřítomných obrazovek“
Snímek: Lidé vstoupí do „éry všudypřítomných obrazovek“ s brýlemi pro AR (rozšířenou realitu). /CFP
V příštích pěti letech přestanou být mobilní telefony pro lidi nutností, protože vstoupíme do „éry všudypřítomných obrazovek“ s brýlemi pro rozšířenou realitu (AR), ve kterých jsou obrazovky všude a vše se může vzájemně ovlivňovat. V metaversu, do kterého vstoupíme prostřednictvím AR brýlí, budou aplikace nové generace, jako je prostorové skenování a vyhledávače, dvojčata digitálních továren, nemocnice a komunity a také digitální lidští asistenti.
7. „Umělé Slunce“ je příslibem neomezené čisté energie
Do 200 let budou vyčerpány světové zásoby ropy a zemního plynu. Emise uhlíku z fosilních energií již způsobují časté katastrofy extrémního počasí po celém světě. Různé země proto investují obrovské částky do čistých energií, jako je větrná energie, fotovoltaika, jaderná energie a vodní energie.
Téměř všechny energie nalezené na Zemi pocházejí ze Slunce a vědci vyvíjejí „umělá Slunce“ (řízené reaktory pro jadernou fúzi) jako konečné energetické řešení. Zařízení navržené tak, aby umožnilo řízené jaderné fúze, se nazývá tokamak, a využívá silné magnetické pole k omezení horké plazmy do tvaru torusu (anuloid).
Čínský experimentální pokročilý supravodivý tokamak (EAST) v Hefei (Che-fej), hlavním městě východočínské provincie Anhui (An-chuej), právě vytvořil nový světový rekord poté, co běžel při teplotě 70 milionů stupňů Celsia po dobu 1.056 sekund (přes 17 minut) a položil „pevný vědecký a experimentální základ pro provoz fúzního reaktoru,“ řekl vědec odpovědný za experiment.
V budoucnu bude energie jaderné fúze pohánět i cesty lidstva na dlouhé vzdálenosti do vesmíru.
8. Od oxidu uhličitého k umělé potravě
Údaje ze Světového potravinového programu OSN ukázaly, že 2,37 miliardy lidí na celém světě nemělo v roce 2020 dostatek jídla.
V září 2021 čínští vědci jako první na světě vyvinuli umělou metodu syntézy škrobu z oxidu uhličitého (CO2). Nový přístup Tianjinského (Tchien-ťin) institutu průmyslové biotechnologie Čínské akademie věd umožňuje změnit výrobu škrobu z tradičního zemědělského pěstování na průmyslovou výrobu, což nabízí novou možnost výroby umělých potravin v budoucnu. A tento nový přístup také pomůže dosáhnout uhlíkové neutrality a bojovat proti globálnímu oteplování.
9. Nová energetická vozidla a výroba na zelené vodíkové palivo
Snímek: V budoucnu bude více aut, lodí a letadel na vodíkové palivo. /CFP
Dopravní průmysl je třetím největším zdrojem emisí skleníkových plynů na světě a nový energetický přechod dopravních prostředků je životně důležitý pro dosažení cíle uhlíkové neutrality.
V blízké budoucnosti budou nejen auta, ale také lodě a letadla poháněna řadou nových energií, jako je elektřina, vodík a zemní plyn. Mezi nimi má vodíkový palivový článek výhody dlouhého dojezdu a krátké doby doplňování paliva.
10. Všudypřítomná výpočetní technika
Po více než deseti letech vývoje špičkových technologií se o práci ve fyzickém světě mohou postarat roboti vybavení čipy jako „mozky“, senzory místo „očí“ a „nosů“, robotickýma rukama a algoritmy se správnou etikou, zatímco mysl lidí se může volně toulat v metaversu.
Obecně platí, že Čína se v příštím desetiletí stane globálním centrem vědy a techniky, hotspotem talentů a vývozcem špičkových technologií.
Tá