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11项信息新技术（下）（110316）
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11项信息新技术（下）（110316）
闵应骅
6. 云计算(Cloud Computing)
18年前，因特网刚刚兴起，可以搜索目录，用FTP传文件。到1993年，图形化的浏览器和超级连接出现了。进入21世纪，博客、tweet和社会网络吸引着上亿的用户，得到了社会各方面的广泛应用，像云一样密布天空。但云里面却是阳光一片。云计算让你的桌上电脑想放在那里就在那里。宽带连接无处不在，数据中心到处都有，个人的物理存储将会消失。计算任务可以在别人的服务器上进行，很便宜甚至不花钱。就像你在一台大型主机上，但这台主机是面向所有人，而不是只有有限的几个终端。一个广泛采用的软件要求在各个机器上独此一份的软件更可靠、更安全。用户不再需要到某个网站上下载软件，并运行和安装。10个服务器运行1000小时的花费和1000个服务器运行10小时相同。云计算使计算像用电一样，不管电是怎么发的、怎么传的，只管用好了。Amazon和Google已经积累了许多数字资产，提供了许多服务。一般来说，现在的服务器只运用了它们能力的1/10。而基于虚拟机的云计算可以更有效地发挥这些服务器的能力。斯坦福的学生们在实现了虚拟机以后，就在一个邮件上加载多个虚拟机，运行几个操作系统。于是，他们的数据中心原来要500个服务器，现在只需要20个了。运行虚拟机还可以让不同公司的服务器互换。虚拟机并不会运行得慢，而且容忍各种不同CPU体系结构。云计算的功能在扩展，但是，云计算中的信息安全却的确是个大问题。因为我们这世界还不太平。
7. 无人驾驶飞机(Drone Aircraft)
遥控车辆在1898年就有了，而且用于战争。此后，用无线电的遥控船、遥控飞机都出现了。到如今，无人驾驶飞机已经用于勘测、侦察、援救，或者作为射击训练目标的一种军用飞行器。它带上激光器可以照明目标，或者摧毁目标，甚至还可以带导弹。它可以小到一个战士就能携带，用手可以操纵。也可以是小孩的玩具。这种无人驾驶飞机技术上的主要困难首先是供电电池，其次是陀螺仪、加速表、风速传感器和可靠的GPS接收器，以及恶劣天气的识别、安全起飞、安全降落、操作员的培训等方面，许多公司都做得各有特色。这种飞行器将在民用方面起到作用，譬如快速邮件服务、管线测量、森林保护搬运、法律实施等许多方面。近代通信和自动控制技术将使无人驾驶飞机在空中翱翔，为人类服务。
8. 深空探测车(Planetary Rover)
关于空间探测，许多国家都做过努力。近期，深空探测车企图回答最深刻的科学问题：“Are we alone?”。到火星上发现、设计、构造、发射和降落的探测车是当前最有挑战性的深空探测任务。我们已有的基础包括自治机器人、远程传感和材料工程。美国和欧盟都在致力于火星探测。美国的火星科学实验室设计了一个火星探测器，称为Curiosity（如后图所示），计划将在今年发射，基本上像宝马车那么大，重900公斤，带核供电装置和空前复杂的仪器，包括检测有机分子的分析系统。目的是确定火星上是否存在生命的条件，而且是否能保持；如果是，找到一个样本。我注意到，在他们过去空间探测的基础上，美国好几家公司和康奈尔大学都分别提出方案和做实验，经过比较，最后由NASA统一管理。这种方式对于纯粹探索性的科学研究是较少风险的。
9. 灵活交流输电(Fexible AC Transmission)
交流输电长期以来是用网格，把交流电在任何时候送到任何地方。但是，环境变化、温度变化，甚至偶然事件可能中断供电。而且，各发电厂电力输出也可能瞬间中断。所以，灵活交流输电就是要提供供电系统的实时控制。近十年来，国际各大电气公司，像GE，ABB已经使灵活交流输电商业化。但是，情况变化是复杂的。首先，在供电高峰期的无功功率可能引发供电事故。其次，风力发电一般不够稳定。所有这些原因导致了聪明的灵活交流输电。进一步改进灵活交流输电的有效性，以及推广这种技术的应用成为当今的重要任务。灵活交流输电生产商要集成能量有效的碳化硅半导体开关在高压情况下工作。但它本身又要求降温。对于未来的网格，功率电子学是关键技术。
10.数码摄影(Digital Photography)
过去摄影要底片，现在的数码摄影不需要了。一系列的发明，包括数码相机、成像、保存、传送，显示，使摄影起了革命性的变化。但是，JPEG文件一般都很大，要求很高的网络带宽，而且，文件中的许多数字是可以容忍差错的。不同数码相机照出来的图像文件应该可以互通、互操作。我们知道，图像质量与显示技术很有关系，三维图像，以及照片的历史性保存都是需要研究的问题。而且，摄影是一种艺术，它应该与艺术家的思想有关，这就对数码摄影提出了更高的要求。
11. D类音响(Class-D Audio)
D类功率放大器在高级音响设备中是关键，可它是一个模拟电路，其频率响应一直在改进中。它能不能做得像智能手机一样，装在兜里？D类芯片能不能做到微功率，而达到大功率的效果？D类功率放大器的价格一直是个大问题。一个A/B类的放大器芯片也许只要几美分，而D类功率放大器芯片现在要几百美元。所以，降低价格很有必要。现在的iPod,MP3,或智能手机都是用微功率芯片，每通道输出小于100微瓦，每个芯片也就几美分。而D类功率放大器最大要高达2000瓦。
这篇文章很长，有37页，而且许多都不在我的专业范围之内，许多理解可能有错，欢迎指正。
看完这11项新技术，有的读者可能有疑问：为什么没有超级计算机？奥巴马总统在国情咨文中都谈到了超级计算机。我想，超级计算机的主要问题是应用。现在看到的，非用超级计算机不可的应用领域还不多，市场就不大，经济效益就不可能太好。另一个问题可能是：为什么没有物联网？自从去年温总理在政府工作报告中提到物联网以后，物联网在中国很热。但是，物联网在工业界还没有形成产业，前景还不明朗。而这里提到的这11项都已形成产业，但等待革命性的变化。
https://blog.sciencenet.cn/blog-290937-422971.html
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闵应骅
6. 云计算(Cloud Computing)
18年前，因特网刚刚兴起，可以搜索目录，用FTP传文件。到1993年，图形化的浏览器和超级连接出现了。进入21世纪，博客、tweet和社会网络吸引着上亿的用户，得到了社会各方面的广泛应用，像云一样密布天空。但云里面却是阳光一片。云计算让你的桌上电脑想放在那里就在那里。宽带连接无处不在，数据中心到处都有，个人的物理存储将会消失。计算任务可以在别人的服务器上进行，很便宜甚至不花钱。就像你在一台大型主机上，但这台主机是面向所有人，而不是只有有限的几个终端。一个广泛采用的软件要求在各个机器上独此一份的软件更可靠、更安全。用户不再需要到某个网站上下载软件，并运行和安装。10个服务器运行1000小时的花费和1000个服务器运行10小时相同。云计算使计算像用电一样，不管电是怎么发的、怎么传的，只管用好了。Amazon和Google已经积累了许多数字资产，提供了许多服务。一般来说，现在的服务器只运用了它们能力的1/10。而基于虚拟机的云计算可以更有效地发挥这些服务器的能力。斯坦福的学生们在实现了虚拟机以后，就在一个邮件上加载多个虚拟机，运行几个操作系统。于是，他们的数据中心原来要500个服务器，现在只需要20个了。运行虚拟机还可以让不同公司的服务器互换。虚拟机并不会运行得慢，而且容忍各种不同CPU体系结构。云计算的功能在扩展，但是，云计算中的信息安全却的确是个大问题。因为我们这世界还不太平。
7. 无人驾驶飞机(Drone Aircraft)
遥控车辆在1898年就有了，而且用于战争。此后，用无线电的遥控船、遥控飞机都出现了。到如今，无人驾驶飞机已经用于勘测、侦察、援救，或者作为射击训练目标的一种军用飞行器。它带上激光器可以照明目标，或者摧毁目标，甚至还可以带导弹。它可以小到一个战士就能携带，用手可以操纵。也可以是小孩的玩具。这种无人驾驶飞机技术上的主要困难首先是供电电池，其次是陀螺仪、加速表、风速传感器和可靠的GPS接收器，以及恶劣天气的识别、安全起飞、安全降落、操作员的培训等方面，许多公司都做得各有特色。这种飞行器将在民用方面起到作用，譬如快速邮件服务、管线测量、森林保护搬运、法律实施等许多方面。近代通信和自动控制技术将使无人驾驶飞机在空中翱翔，为人类服务。
8. 深空探测车(Planetary Rover)
关于空间探测，许多国家都做过努力。近期，深空探测车企图回答最深刻的科学问题：“Are we alone?”。到火星上发现、设计、构造、发射和降落的探测车是当前最有挑战性的深空探测任务。我们已有的基础包括自治机器人、远程传感和材料工程。美国和欧盟都在致力于火星探测。美国的火星科学实验室设计了一个火星探测器，称为Curiosity（如后图所示），计划将在今年发射，基本上像宝马车那么大，重900公斤，带核供电装置和空前复杂的仪器，包括检测有机分子的分析系统。目的是确定火星上是否存在生命的条件，而且是否能保持；如果是，找到一个样本。我注意到，在他们过去空间探测的基础上，美国好几家公司和康奈尔大学都分别提出方案和做实验，经过比较，最后由NASA统一管理。这种方式对于纯粹探索性的科学研究是较少风险的。
9. 灵活交流输电(Fexible AC Transmission)
交流输电长期以来是用网格，把交流电在任何时候送到任何地方。但是，环境变化、温度变化，甚至偶然事件可能中断供电。而且，各发电厂电力输出也可能瞬间中断。所以，灵活交流输电就是要提供供电系统的实时控制。近十年来，国际各大电气公司，像GE，ABB已经使灵活交流输电商业化。但是，情况变化是复杂的。首先，在供电高峰期的无功功率可能引发供电事故。其次，风力发电一般不够稳定。所有这些原因导致了聪明的灵活交流输电。进一步改进灵活交流输电的有效性，以及推广这种技术的应用成为当今的重要任务。灵活交流输电生产商要集成能量有效的碳化硅半导体开关在高压情况下工作。但它本身又要求降温。对于未来的网格，功率电子学是关键技术。
10.数码摄影(Digital Photography)
过去摄影要底片，现在的数码摄影不需要了。一系列的发明，包括数码相机、成像、保存、传送，显示，使摄影起了革命性的变化。但是，JPEG文件一般都很大，要求很高的网络带宽，而且，文件中的许多数字是可以容忍差错的。不同数码相机照出来的图像文件应该可以互通、互操作。我们知道，图像质量与显示技术很有关系，三维图像，以及照片的历史性保存都是需要研究的问题。而且，摄影是一种艺术，它应该与艺术家的思想有关，这就对数码摄影提出了更高的要求。
11. D类音响(Class-D Audio)
D类功率放大器在高级音响设备中是关键，可它是一个模拟电路，其频率响应一直在改进中。它能不能做得像智能手机一样，装在兜里？D类芯片能不能做到微功率，而达到大功率的效果？D类功率放大器的价格一直是个大问题。一个A/B类的放大器芯片也许只要几美分，而D类功率放大器芯片现在要几百美元。所以，降低价格很有必要。现在的iPod,MP3,或智能手机都是用微功率芯片，每通道输出小于100微瓦，每个芯片也就几美分。而D类功率放大器最大要高达2000瓦。
这篇文章很长，有37页，而且许多都不在我的专业范围之内，许多理解可能有错，欢迎指正。
看完这11项新技术，有的读者可能有疑问：为什么没有超级计算机？奥巴马总统在国情咨文中都谈到了超级计算机。我想，超级计算机的主要问题是应用。现在看到的，非用超级计算机不可的应用领域还不多，市场就不大，经济效益就不可能太好。另一个问题可能是：为什么没有物联网？自从去年温总理在政府工作报告中提到物联网以后，物联网在中国很热。但是，物联网在工业界还没有形成产业，前景还不明朗。而这里提到的这11项都已形成产业，但等待革命性的变化。
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