Anwendung von Halbleitermaterialien der dritten Generation, KI-gesteuerte Entwicklung von Medikamenten und Impfstoffen, automatische Optimierung von Datenverwaltungssystemen und datengestützte Landwirtschaft: der Takt der technologischen Durchbrüche wird sich beschleunigen und Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft haben.
„Technologie hat seit Anfang letzten Jahres eine entscheidende Rolle im Kampf gegen die Pandemie gespielt und sie wird unsere Gesellschaft und die Industrie weiterhin mit innovativen Produktionsmodellen und intelligenten Dienstleistungen umgestalten“, sagt Jeff Zhang, Leiter der Alibaba DAMO Academy und Präsident von Alibaba Cloud Intelligence. „Wir hoffen, dass wir gemeinsam mit den Akteuren der Wissenschaft und der Industrie die Pioniere der Forschung unterstützen können. Wir hoffen auch, dass wir Technologie für Unternehmen zugänglicher machen können, und dass wir gemeinsam die Herausforderungen der Pandemie bewältigen und das Tempo der digitalen Wirtschaft beschleunigen können.“
Im Folgenden finden Sie die Höhepunkte aus den von der DAMO Academy prognostizierten Top-10-Techniktrends für das Jahr 2021:
Trend Nr. 1: Die Anwendung von Halbleitermaterialien der dritten Generation wie GaN und SiC wird sich auf neue Branchen ausweiten
Halbleitermaterialien der dritten Generation, repräsentiert durch Galliumnitrid (GaN) und Siliziumkarbid (SiC), zeichnen sich durch hohe Temperaturbeständigkeit, hohe Durchbruchspannung, hohe Frequenz, hohe Leistung und hohe Strahlungsbeständigkeit aus. Allerdings war die Anwendung dieser Materialien aufgrund ihrer komplexen Verarbeitungsmethoden und hohen Kosten lange Zeit auf ein enges Feld beschränkt. In den letzten Jahren haben Durchbrüche beim Materialwachstum und bei der Herstellung von Bauelementen dazu beigetragen, die Kosten für Halbleitermaterialien der dritten Generation zu senken, was breitere Anwendungsbereiche eröffnete. Zum Beispiel werden SiC-basierte Bauelemente für Auto-Wechselrichter verwendet und GaN-basierte Schnellladegeräte sind ebenfalls im Kommen. In den nächsten fünf Jahren wird die Welt erleben, wie Halbleitermaterialien der dritten Generation in Bereichen wie 5G-Basisstationen, Fahrzeugen mit neuer Energie, Ultrahochspannungs-Stromnetzen und Rechenzentren auftauchen.
Trend Nr. 2: Quantenfehlerkorrektur und praktischer Nutzen des Quantencomputings werden die oberste Priorität der „Post-Quantum-Supremacy“-Ära sein
Mit dem Jahr 2020 ist das erste Jahr nach dem Erreichen der Quantenvorherrschaft vergangen. 2020 strömten Investoren weltweit in den Bereich des Quantencomputings, verwandte Technologien und Ökosysteme florierten, und zahlreiche Quantencomputer-Plattformen wurden bekannt. Im Jahr 2021 wird dieser Trend weitere Aufmerksamkeit aus allen Bereichen der Gesellschaft erhalten. Quantencomputing muss genug Wert liefern, damit es sich lohnt. Die Mission in der „Post-Quantum-Supremacy“-Ära muss branchenübergreifend ausgerichtet sein: kritische wissenschaftliche und technische Probleme durch kollaborative Innovation anzugehen und den Weg für Quantenfehlerkorrektur und praktischen Nutzen zu ebnen – zwei Meilensteine des Quantencomputers.
Trend Nr. 3: Durchbrüche bei kohlenstoffbasierten Materialien werden das Wachstum der flexiblen Elektronik ankurbeln
Flexible Elektroniken liefern auch nach mechanischen Verformungen wie Biegen, Falten und Dehnen eine stabile Leistung. Sie werden bevorzugt in tragbaren Geräten, elektronischen Häuten und flexiblen Bildschirmen eingesetzt. In der Vergangenheit waren flexible Materialien schlicht nicht flexibel genug oder konnten in Bezug auf die elektrischen Eigenschaften nicht mit starren, siliziumbasierten Materialien konkurrieren, was ihre kommerzielle Nutzung einschränkte. In den letzten Jahren haben bahnbrechende Entwicklungen bei kohlenstoffbasierten Materialien es ermöglicht, dass flexible Elektronik weit über ihre bisherigen Möglichkeiten hinaus greift. Zum Beispiel werden Kohlenstoff-Nanoröhren jetzt verwendet, um große integrierte Schaltkreise zu produzieren, die eine bessere Leistung als Silizium-basierte Schaltkreise der gleichen Größe liefern. Graphen, ein vielversprechendes kohlenstoffbasiertes Material für flexible Elektronik, wurde ebenfalls flächendeckend in die Produktion gebracht.
Trend Nr. 4: KI wird die Forschung und Entwicklung von Medikamenten und Impfstoffen beschleunigen
Die Technologie der künstlichen Intelligenz (KI) wurde weithin eingesetzt, um medizinische Bilder zu interpretieren und Krankenakten zu verwalten, während ihre Anwendung in der Impfstoffentwicklung und der klinischen Erforschung von Medikamenten noch im Pilotstadium ist. Da neue KI-Algorithmen entstehen und die Rechenleistung neue Höhen erreicht, wird diese Technologie die Forschung und Entwicklung von Medikamenten und Impfstoffen, die bisher sehr zeit- und kostenintensiv waren, erleichtern. Das Screening von Substanzen, die Generierung von Krankheitsmodellen, die Identifizierung von Zielen sowie die Entdeckung und Optimierung von Leitsubstanzen sind einige der Bereiche, in denen sich die Technologie auszeichnet. Durch die Integration werden repetitive Arbeiten reduziert und die Effizienz der Forschung und Entwicklung verbessert. Nutznießer wird die breite Öffentlichkeit sein, die in naher Zukunft in den Genuss einer bessereren medizinischenr Versorgung und Pharmazeutika kommen wird.
Trend Nr. 5: Brain-Computer-Interface-Technologie wird es uns ermöglichen die Grenzen des menschlichen Körpers zu überschreiten
Die Brain-Computer-Interface-Technologie ist essentiell für die Interaktion von und die kollaborative Intelligenz zwischen Mensch und Maschine. Diese Technologie ist die treibende Kraft des „Neural Engineering“. Sie analysiert die Arbeitsweise des menschlichen Gehirns von einer höheren Dimension aus. Ein Brain-Computer-Interface bildet einen direkten Kommunikationspfad zwischen dem Gehirn und einem externen Gerät. Es erfasst, analysiert und übersetzt die Signale des Gehirns, um Maschinen zu steuern. In Zukunft wird Brain-Computer-Interface-Technologie dazu beitragen, Roboterarme präziser als je zuvor zu steuern und Patienten, die bei vollem Bewusstsein sind, aber nicht sprechen oder sich bewegen können, helfen Einschränkungen zu überwinden.
Trend Nr. 6: Datenverarbeitung wird autonom und selbstentwickelnd
Die rasante Entwicklung des Cloud-Computings und das exponentielle Wachstum der Datenmengen haben die Verarbeitung von Rechenaufgaben, die Kontrolle der Speicherkosten und die Cluster-Verwaltung bei der herkömmlichen Datenverarbeitung vor gewaltige Herausforderungen gestellt. Manuelles Management ist nicht in der Lage, massive Datenmengen in diversifizierten, komplizierten Szenarien zu verarbeiten. Daher wird die KI-basierte automatische Optimierung von Datenmanagementsystemen die beste Wahl für die zukünftige Datenverarbeitung sein. KI und maschinelles Lernen werden in einer Vielzahl von Bereichen zum Einsatz kommen, z. B. bei der intelligenten Trennung von „kalten“ und „heißen“ Daten, der Erkennung von Anomalien, der intelligenten Modellierung, der Ressourcenplanung oder der Generierung von Stresstestdaten. Auf diese Weise werden Kosten für Berechnung, Verarbeitung oder Speicherung reduziert. Es werden autonome, sich selbst entwickelnde Datenverwaltungssysteme zur Verfügung stehen.
Trend Nr. 7: Cloud-native Technologien werden IT-Systeme umgestalten
Lange Produktentwicklungszyklen und geringe Effizienz in der traditionellen Softwareentwicklung sind seit langem ein Quell des Ärgers. Cloud-native Architekturen, die sich durch Verteilung, Skalierbarkeit und Flexibilität auszeichnen, könnten die Lösung sein. Sie ermöglichen es Unternehmen, ihre heterogenen Hardwaregeräte und Cloud-Computing-Ressourcen effektiver zu nutzen und zu verwalten. Cloud-native Methoden, Produkte und Techniken erlauben es Entwicklern, sich voll auf die Erstellung neuer Anwendungen zu konzentrieren. In Zukunft werden Chips, Entwicklungsplattformen, Anwendungen und sogar Computer Cloud-nativ sein. Dies wird helfen, viele Schichten von Infrastrukturkomponenten wie Netzwerken, Servern und Betriebssystemen zu abstrahieren, Rechenkosten zu senken, die Technologieeffizienz zu verbessern, die Hürden für die Entwicklung von Anwendungen in der Cloud zu senken und den Umfang von Cloud-Anwendungen zu erweitern.
Trend Nr. 8: Landwirtschaft wird „datenintelligent“
Die traditionelle Landwirtschaft kann unter Ineffizienzen leiden, die durch mangelhafte Landnutzung und ein fehlendes Bindeglied zwischen Produktion und Einzelhandel entsteht. Heute werden digitale Technologien der neuen Generation, einschließlich Internet of Things (IoT), KI und Cloud Computing, in der Landwirtschaft über den gesamten Produktionsprozess bis hin zum Einzelhandel eingesetzt. Neuartige Sensoren helfen bei der Gewinnung von Echtzeitdaten aus der Landwirtschaft. Big-Data-Analysen und KI beschleunigen die Verarbeitung großer Mengen an landwirtschaftlichen Daten. Landwirte können Pflanzen überwachen, Präzisionszucht betreiben und Ressourcen nach Bedarf zuweisen. Darüber hinaus werden Technologien wie 5G, IoT und Blockchain genutzt, um den Transport von landwirtschaftlichen Produkten zu kontrollieren und zu verfolgen, um deren Sicherheit und zuverlässige Lieferung zu gewährleisten. Mit diesen digitalen Technologien ist die Landwirtschaft etwas weniger stark von den natürlichen Gegebenheiten abhängig.
Trend Nr. 9: Industrielle Intelligenz wird branchenweiter Standard
Industrielle Intelligenz wurde bisher hauptsächlich zur Erfüllung von Teilanforderungen eingesetzt, da ihre Implementierung kostspielig und kompliziert ist, die Daten auf der Angebotsseite isoliert sind und das Ökosystem nicht ausgereift ist. Nach dem Ausbruch von Covid-19 zog die bemerkenswerte Widerstandsfähigkeit der digitalen Wirtschaft Aufmerksamkeit auf sich, digitale Technologien entwickelten und verbreiteten sich schnell, und es wurde verstärkt in den Aufbau neuer Infrastrukturen investiert. Dies trug dazu bei, dass die industrielle Intelligenz den Sprung von einer punktuellen zu einer branchenweiten Implementierung vollzog. Dies gilt insbesondere für Fertigungsindustrien, die über ausgereifte IT-Systeme verfügen. Zu diesen Branchen gehören die Automobil-, Unterhaltungselektronik-, hochwertige Bekleidungs-, Stahl-, Zement- und Chemieindustrie. Industrielle Intelligenz wird sich in großem Umfang verbreiten und Lieferketten, Produktion, Anlagenmanagement, Logistik und den Vertrieb umfassen.
Trend Nr. 10: Die Stadt der Zukunft ist „smarter“
Erste Smart-City-Initiativen wurden vor einem Jahrzehnt ins Leben gerufen und haben bereits für deutliche Verbesserungen gesorgt. Bei der Bewältigung des Covid-19-Ausbruchs standen jedoch auch „Smart Cities“ vor Herausforderungen. Umso mehr werden sich intelligente Betriebszentren verbreiten, um die Nutzung von Daten zu verbessern und so effizientere öffentliche Dienstleistungen ermöglichen. Smart Cities werden dank „KI der Dinge“ (Artificial Intelligence of Things, AIoT) künftig noch intelligenter werden. Intelligente Stadt-Betriebszentren können zum Beispiel den „digitalen Zwillinge“ einer Stadt betrachten und auf dieser Basis etwa Dienstleistungen koordinieren.
