IBM对未来五年五大创新趋势的预测，目前的表现如何？

IBM今天发布了今年的5in5技术预测（未来五年的五大创新趋势）今年的预测重点是加快新材料的发现，以实现更可持续的未来。从促进健康和清洁的能源生产，到提高可持续性，支持气候行动和负责任的生产，我们需要加快研究进程，更快地找到有用的材料，以解决联合国可持续发展目标中所包含的现代社会的紧迫问题。在研究人员和合作伙伴的共同努力下，我们希望在未来五年内在实现这一目标方面取得重大进展。从IBM 研究院5in5预测的成功经验来看，我们有充分的理由保持乐观。以下是最新的示例，重点介绍了在实现过去5in5预测方面取得的进展，并深入了解IBM对开发创新解决方案的长期承诺，这些解决方案可以作为IBM产品和服务实施，也可以与合作伙伴共享，以帮助他们实现商业化或进一步增长。IBM Research在2017年预测，到2022年，我们将使用机器学习算法和软件来组织有关物理世界的信息，使我们能够查看和理解数十亿设备收集的大量复杂数据。

IBM科学家Shiaoyuan Shao（左）和Conrad Albrect（右）正在使用IBM PAIRS Geoscope IBM科学家Shiaoyuan（左）和Conrad Albrect（右）展示了一种名为IBM PAIRS Geoscope的实验性“Macroscope”产品。在这种情况下，宏观是一个软件和算法系统，旨在整合地球上所有的复杂数据，并分析它们在空间和时间上的意义。PAIRS是一种独特的以云为中心的地理空间信息和分析服务，可加速发现新见解的过程。工业界已成功地将“宏观镜像”应用于特定的用例，如商品贸易和电力业务中的植被管理。今年，IBM的研究人员们使用PA，实现了冠状病毒以及应答的宏观。例如，PAIRS对2020年3月中旬以来纽约市夜间光线强度的研究表明，由于商业活动和交通量的减少，夜间光线明显变暗，这可能提供早期的市场情报信号。自疫情爆发以来，有关新型冠状病毒的其他询问表明，世界主要人口中心的二氧化碳排放量急剧下降。IBM对2018年的预测之一是，在未来五年内，小型自主人工智能显微镜将在云中联网并部署在全球范围内，以持续监测对人类生存至关重要的水的状况。自这一预测以来，IBM的研究人员一直致力于开发一个端到端系统，该系统集成了人工智能驱动的半自动显微镜，以监测浮游生物，并帮助研究人员将浮游生物的行为与环境健康联系起来。

作为IBM研究员和发明家汤姆·齐默尔曼和美国国家科学基金会NSF资助的探索科学项目的一部分，他发表了投稿期刊，包括论文《科学报告》和《bioRxiv》，这些论文更详细地描述了他们开发的系统。人工智能可以在没有外部监督的情况下识别浮游生物，并根据它们的形态、形状和行为对其进行分类。该技术还可以自动识别异常浮游生物的特征，并根据新信息对自己进行再训练，为科学家们提供从数据中获得的最新见解。该工具、异常检测器以及自动化装置的整合，可以分析水样，形成能够报告水样中栖息微生物的综合系统。此外，研究人员继续致力于开发低成本、低功耗的设备，这些设备可以集成到自主水下滑翔机中，通过收集样本和在云中共享数据来创建可扩展的解决方案。在另一个关于人工智能和海洋保护的独立项目中，IBM与海洋研究机构Promare合作，于今年9月宣布完成五月花自主船。由人工智能和太阳能驱动的自动五月花船于1620年从普利茅斯横渡大西洋抵达马萨诸塞州普利茅斯，这是五月花号离开英国的400周年纪念日。该船将使用类似于“电子舌头”的人工智能传感器在海上停留很长时间，以帮助收集有关微塑料污染等海洋威胁的关键数据。2018年，新合作伙伴在防伪加密锚上合作，我们预测，在未来五年内，加密锚和区块链技术将确保产品的真实性。

IBM研究人员的密码锚原型IBM研究公司目前正在与密码锚供应商合作，以使其更接近三层系统的商业化目标。其中一家供应商是奥地利Authentic Vision公司，该公司开发了一种独特的全息指纹技术，只能产生一次。该公司的移动应用程序可以在任何配备计算机视觉技术的智能手机上使用，可以读取全息指纹，并立即验证产品的真实性。Authentic Vision使用下一代中空箔材料来揭示安全标签的篡改情况，并允许用户使用智能手机自动验证实体产品的真实性。IBM Research还与加密锚供应商tesa scribos合作，tesa ValiGate产品具有防伪产品识别技术和防伪自动认证，以避免人为错误。该技术将使实体产品和区块链双胞胎能够安全、自动地进行通信，从而为消费者和品牌所有者带来实实在在的好处。在格子加密技术达到标准的两年前，IBM预测，到2023年，现有的安全措施将无法应对新的网络攻击方法。这是因为最终，具有数百万量子位的容错通用量子计算机将能够快速筛选出密码组合的概率，甚至可以破解最强大的通用加密算法，而这种基本的安全方法将不再适用。2019年8月，IBM宣布将在2020年之前在IBM公共云上提供量子安全加密服务，并提供IBM Security的量子风险评估，旨在帮助客户评估量子世界中的风险。此外，IBM的密码学家已经朝着商业化迈出了重要的一步，他们构建了世界上第一个用于量子计算安全的企业级磁带的原型。

IBM研究员Cecelia Boschini正在研究一个复杂的数学问题，该问题可用于在网格加密中隐藏数据，以防止黑客发现基于网格的加密是IBM量子安全策略的关键部分。格加密将数据隐藏在称为格的复杂代数结构中。解决这些数学问题的困难对密码学家来说是非常有用的，因为即使量子计算机足够强大，可以破解当今的一些加密技术，他们也可以利用这些困难来保护信息。美国国家标准与技术研究所NIST国家标准与技术研究所最新的量子安全加密标准候选名单包括CRYSTALS等基于晶格的加密技术。基于网格的加密技术也是另一种加密技术的基础，称为完全同态加密（FHE Fully Homomorphic Encryption），该技术允许对数据执行计算，而无需查看敏感数据或暴露给黑客。2020年7月，IBM Research发布了适用于Mac、iOS和Linux的新FHE工具包，并在面向IBM Z和x86架构的多个Linux版本中引入了FHE。今年早些时候，IBM与巴西的Banco Bradesco SA合作进行了一项对数据进行同态加密的实验，发现在没有加密的情况下也能进行同样准确的预测，而且性能也很好。因此，许多公司，如银行和保险公司，可以安全地将执行预测的任务外包给不受信任的环境，而不必担心敏感数据泄露的风险。对2018年的另一个预测是，在未来五年内，量子计算的影响将超越实验室，并被新的专家和开发人员广泛使用，以解决曾经被认为无法解决的问题。同年，IBM的研究人员使用浅层量子电路来证明量子计算机在解决某些数学问题时比经典计算机更好。扩大IBM Q Network的全球学术和商业影响力，宣布与葡萄牙米尼奥大学建立伙伴关系在慕尼黑慕尼黑大学和葡萄牙北部蒙彼利埃大学建立IBM Q中心; IBM Q中心在日本庆应义塾大学的第一个行业成员JSR、三菱UFJ金融集团、瑞穗金融集团、三菱化学Mizuho金融集团、三菱化学三菱化学公司宣布了三菱化学公司。此外，IBM Quantum在硬件和软件堆栈方面都取得了重大进展，其第四代20量子位设备的平均精度比上一个版本提高了一倍，并发布了新的Qiskit元素Aqua用于化学和模拟Aer。第二年，IBM推出了IBM Q System One，这是世界上第一个量子计算集成系统。客户端部署的先进IBM Q System One将使超导量子计算机首次在实验室外运行。2020年7月，IBM Quantum通过Qiskit Optimization模块过渡到无摩擦量子开发体验。该模块可以使用IBM Decision Optimization CPLEX建模工具DOcplex对优化问题进行简单而高效的建模。新模块使程序员能够看到广阔的应用市场，一旦量子系统达到所需的供应规模，量子优化将对未来产生重大影响。

图：IBM 量子技术扩展蓝图一览表，摆脱目前嘈杂的小型设备，顺利进入百万级以上量子比特设备时代的未来可能并不遥远。在2020年IBM量子峰会上，IBM公布了量子技术路线图，展示了具有量子优势的未来大规模全栈量子计算系统。IBM的科学家们目前正在开发一种高性能量子计算系统，目标是在2023年底前推出一款具有超过1000个量子比特的量子处理器，称为IBM Quantum Condor。这种量子优势的清晰愿景预计将在未来十年内实现。IBM在2019年预测，Volcat和其他塑料回收技术将在未来五年内在全球得到广泛采用，以解决全球塑料废物问题。Volcat是IBM研究院使用挥发性催化剂的选择性消化技术。例如，当这项技术被广泛应用时，消费者在杂货店购买了一瓶苏打水或一盒草莓后，就不必担心塑料包装了。这是因为塑料包装被重复使用，并被放回货架上，而不是流入海洋。

IBM Research的VolCat化学回收工艺可用于将这种绿色消费后的废物转化为纯PET单体，即世界上最常用的塑料聚合物。今年，IBM Research将开始下一阶段的工作，以推进其革命性VolCat塑料回收工艺的商业化。VolCat使用良性有机催化剂，选择性地将最常见的家用塑料聚对苯二甲酸乙酯PET分解成单体组分。纯化后的单体可以很容易地重新聚合成新的PET。IBM Research将与行业合作伙伴合作，设计、建造和运营一个试点工厂，以验证VolCat工艺的可扩展性和经济性。如果试点成功，该过程将扩展到世界各地的制造工厂。目前，试点工作面临的最大挑战是将IBM的公斤级研发流程应用到更大规模的运营环境中。要做到这一点，我们需要确保VolCat能够持续且经济高效地处理含有各种杂质的大量塑料废物。如果这项技术获得成功，制造商将能够从分解产生的单体中生产塑料、纤维或薄膜，而不必使用石油化学物质来制造新的塑料。著。