2013那些可圈可点的技术:智慧城市 可穿戴

　　互联网金融、微信、打车软件……一个个热词串联起来就是2013的科技印象，但在即将逝去的年末想要和您分享的，远不止于这些。下面的这些技术并不会随着挂历的下岗而消失，相反，它们对您生活的影响将愈来愈甚。

　　48帧技术

　　2月22日，大片《霍比特人：意外之旅》国内上映。与魔戒不同的是，《霍比特人》从拍摄、剪辑、后期处理到放映，三部曲全面采用了48帧技术。

　　因为传统的24帧就是1秒有24个画面， 48帧技术就是1秒有48个画面。同样是拍摄下雨，你在24帧的电影中看到的是雨滴，但在48帧版本看到的可能就是雨点;同样是拍摄打戏，在24帧版本看到的武打动作有拖尾，48帧即十分清晰，画面的流畅度和清晰度大幅提升。在3D状态下看，24帧率带来的频闪(动态模糊)非常明显。因此，48帧版本通常制作于3D基础之上。

　　以电影协会资深的元老们为代表，还有不少不太懂技术的观众，纷纷表示对48帧技术不看好。

　　智慧城市

　　智慧城市是在新一代信息技术和知识经济加速发展的背景下，以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等网络组合为基础，以信息技术高度集成、信息资源综合应用为主要特征，以智慧技术、智慧产业、智慧服务、智慧管理、智慧生活等为重要内容，致力于解决城市社会中人、政府、经济、文化、移动性、环境等关键问题的城市发展新模式。

　　智能系统在智慧城市中发挥着重要的技术支持作用，从信息的获取、处理、决策到控制等各方面，无处不蕴含着智能系统的概念。

　　智能监控、智能机器人、智能交通、智能电网、智能楼宇等多方面、多功能、多层次的智能系统的交织构成了最终的智慧城市。

　　穿戴式技术

　　近年来，随着移动互联网的发展、技术进步和高性能低功耗处理芯片的推出等，部分穿戴式设备已经从概念化走向商用化，关于穿戴式设备的报道不断传出，谷歌、苹果、微软、索尼、奥林巴斯等诸多科技公司也都开始在这个全新领域的深入探索。移动互联网来势汹涌，改变了整个科技产业和创业环境，第三方硬件设备+智能终端App+云服务，创造出一些全新商业模式，让市场逐渐刮起一波可穿戴式设备潮。

　　有市场机构预测，2017年，可穿戴式无线设备市场将由2011年的2077万台增长到1。695亿台。谷歌眼镜是目前穿戴式设备最被广为讨论的例子。

　　超材料

　　超材料到底是什么?我们从其特征就能做出判断：

　　具有新奇人工结构的复合材料;具有常规(或传统)材料不具备的超常物理性质;超常物理性质主要由新奇的人工结构决定;新奇的人工结构包括单元结构(人工原子和人工分子)和单元结构集合而成的复合结构两个层次。

　　隐身衣是近年来出镜率最高的超材料应用，电磁超材料是迄今为止超材料技术研究最为集中的方向，典型的超材料还包括左手材料、光子晶体和非正定介质等，听起来都非常“科幻”。我国政府对超材料技术予以了高度关注，分别在863计划、973计划、国家自然科学基金等科技计划中予以立项支持。

　　在电磁黑洞、超材料隐身技术介质基超材料，以及声波负折射等基础研究方面，已取得原创性成果。

　　抬头显示系统

　　如果您的朋友里有换新车的，也许您会看到在他的风挡玻璃上有车速、方向等信息显示，这种很炫的功能叫做抬头显示(HUD系统)，可将有关信息显示在前风挡玻璃的驾驶员平视范围上，且显示位置、显示亮度可调，这样可以避免低头看仪表，从而缩短眼球对前方的视觉盲区时间，对减少因低头走神引起的交通事故有着重要的价值。从视觉效果上，HUD酷似透明显示技术，但与其又有本质的区别。

　　HUD可以说是投影显示技术的一个变相应用。而且，汽车并不是这种技术的最初受益者，飞机才是。

　　盐碱地原土改良

　　在盐碱地上种东西并不难，挖坑、换土，短期内肯定能种活。但那不叫治理，真正的难在低成本和成活率。治理盐碱地有三个原则，一不能破坏生态环境，二要低成本，三要实现本地土壤改良的稳定和可持续性。

　　盐碱地原土改良技术形成了一套采用现代节水灌溉工程改良、化学改良及生物改良相结合的集成盐碱地绿化技术模式，并逐步实现了三个技术创新点：原土土壤改良、二级排盐系统和节水滴灌洗盐。

　　对于农业经济持续健康发展、生态环境保护乃至国土治理，找到合适的盐碱地处理技术，其迫切意义不言自明。

　　氢能燃料电池

　　氢能燃料电池技术一直被认为是利用氢能，解决未来人类能源危机的途径之一，甚至被某些专家视为终极方案，是氢能经济中的核心技术。

　　按照燃料种类可分为氢气和重整氢燃料电池。通常情况下，按照燃料电池内部电解质的种类进行划分，可分为磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、碱性燃料电池(AFC)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)。因电解质非固态且具腐蚀性，AFC、PAFC、MCFC的市场接受度较差。目前，PEMFC和SOFC最为市场接受。

　　在氢能燃料电池领域，美国、日本处于世界领先地位，德国次之。加拿大、英国、韩国、中国等处于第二集团，是氢能经济的有力挑战者和追随者。

　　关键技术、示范应用和产业化差距导致我国氢能燃料电池技术发展面临严峻挑战。

　　大数据技术

　　随着各类数字化文化资源信息的不断产生，各类数字化文化资源库的不断建立与完善，在客观上为我们建立了一个庞大的、具有大数据特征的数据库和资源库。这为我们进一步利用大数据分析等先进的信息技术手段，实现对这些文化资源信息的整合、梳理、分析、凝练，提供了前所未有的基础和条件。

　　其中，基于数字化的历史文化资源大数据是有计划地对各类历史文化资源数字化所形成的大数据信息。

　　大数据分析技术在历史文化分析研究的成果，对于我们进一步加深对中华民族文明发展的历史，认知、辨识中华文化“基因”、延续文脉，明确我国文化建设应加强保护、传承和对外传播的重点内容，制定国家文化发展战略具有重要的意义。

　　对这类数据的有效管理和充分挖掘、利用，或许是大数据及其分析技术最为重要的应用角度和需求。

　　3D打印

　　3D打印其实是一个通俗、形象的概念，在学术界一般被称为増材制造、堆积制造、增量制造或快速原型制造。现在，这一技术是指基于离散材料逐层堆积的成形原理，依据产品三维CAD模型，通过软件与数控系统将特制材料逐层堆积固化，制造出实体产品的数字化制造技术。

　　我国自上世纪90年代初，便在国家自然科学基金委和国家科技部的支持下开始研究该项技术，相比较其他制造领域，我国3D打印技术与国外基本上同步启动、同步发展。

　　未来5年，我国可重点围绕高端工业产品和大众个性化消费产品两大类对象，加强3D打印有关的基础理论与成形微观机理、设计方法、关键工艺技术研究、高性能高精度高效率工艺装备研制，以及相关标准规范制定。

　　这是一项融合了计算机软件、材料、机械、控制、网络信息等多学科知识的综合性系统性的技术。

　　垃圾无氧还原裂解转化

　　如何做到把垃圾变成能源?城市生活垃圾无氧还原裂解转化技术，即通过对有机物适度加热，使组成有机物的大分子链段在一定压力、温度、时间及添加剂作用条件下发生断裂而转化成可再利用的可燃气、裂化油、固体炭等“三态” 初级能源物质。

　　这就如同成千上万年前的生物质，经过长期地下裂变而形成地球上的煤、石油、天然气。该技术的基本研究思路是让生活垃圾找到“回去”的路。即任何有机垃圾物质，无论是“荤”的、“素”的还是“人造”的，已没有使用价值，不过，它们都是由基本有机分子合成而来，只是其各自的合成条件和环境不尽相同。按照有机物质基本合成反应规律，都应存在合成反应的逆条件。如能有效地找到该类逆条件，有机物的大分子都应该能被降解。

　　找到逆条件并建立逆向工程体系，是实现将有机垃圾物质送“回家”的关键。

　　海底油气管道缺陷内检测

　　输油输气管道堪称经济“命脉”，其安全性直接决定着能源生产效率，更关乎环境保护等社会影响。深埋于地下，缺陷检测要不耽误生产，工程造价昂贵……这些“命脉”尤其是海底输油输气管道缺陷的在线检测，是公认的世界难题。

　　清华大学油田电气工程研究中心自主研发出“海底油气管道缺陷内检测器”，其实就是一个检测机器医生。在检测一条管道线路时，从入口将这个“机器医生”塞入，然后它会随着油气输送的推力自动前行，不论几十公里还是几百公里，研究人员只要在出口等着它出来，然后通过调取存储于内部的数据，就可以获得一份自动生成的检测报告。

　　在医学领域中，穿行于血管内的胶囊机器人还只是实验室里的话题，但在油气“血脉”中，这一想法早已得到实现。

　　水泥乳化沥青砂浆

　　高速列车的振动冲击能量是如何被吸收掉的?铁轨下究竟布置着怎样的结构?以CRTS Ⅱ型板式无砟轨道为例，轨道板每块长6.45米、宽2.55米、厚0.2米，被固定在混凝土基座上。

　　但是，这还不够。施工人员会在轨道板和底座中间灌注一种叫做“水泥乳化沥青砂浆”的物质。水泥乳化沥青砂浆是板式无砟轨道结构弹性调整层的关键组成部分。它由乳化沥青、水泥、混合材、细骨料、水、铝粉及其他添加剂等原材料，经特殊工艺搅拌而成。砂浆凝固后不仅将二者紧密的连接在一起，也充当着弹性垫层的角色。

　　“刚柔并济，以柔为主”是其力学特点。因为这种砂浆的流动度好、可工作时间长，有早期有膨胀、后期收缩小等特点，硬化成型后的水泥乳化沥青砂浆可起到稳定轨道几何精度和吸收振动冲击能量的双重作用。

　　经过近几年的不断创新，我国生产的乳化沥青打破了国外对高速铁路乳化沥青砂浆关键技术的垄断。

　　农产品无损快速检测

　　农产品安全无损快速检测技术也叫非破坏检测和非接触检测。不同的物质成分具有不同的光谱特征波长，特征波长处的反射光谱强度能反映物质成分的含量，一般用可见光/近红外光源照射被检测物质后，再通过光谱解析建立的数学预测模型就可自动算出结果。

　　手持仪器对一块牛肉进行简单地照射后，分析仪就得出了数据。新鲜度、细菌总数、含水量、pH值、色泽，以及其他品质安全指标等。这样，无论这块牛肉是过期的、被污染的、注水的还是不符合食用标准的，都能被检测出来。

　　农畜产品进行质量安全检测，既保障着百姓日常饮食健康，也影响着农畜产品进出口贸易。

　　量子通信

　　在量子的世界中，对于一个微观的粒子，测量过程本身将不可避免的给我们要测量的物体造成一个显著的扰动，而且即使在原则上，我们也完全没办法把这一扰动减小到零;另一方面，观测行为本身又会破坏粒子原来的状态，让你永远不可能知道粒子本来的状态是什么。这就是量子不可克隆原理：你不能够复制一个未知的量子态，而不改变量子态本身。量子不可克隆原理是量子加密的基础。如果我们把想要保密传输的信息，加载到一个个不可能被准确观测和复制的量子态上，而任何的窃听行为都会改变原本传输的数据，那么最后我们取一部分数据出来，检查原本传输的信息是否被破坏，就能够检测到窃听者是否存在。

　　整个量子通信中，具有短期内真实的应用潜能的就是量子保密通信，其中最有用的部分就是量子密钥分发。

　　量子密钥分发的实际产业化应用应该着眼于未来并注重定位，重点发展局域性的重点需求网络，而不是强调现有网络一样的广泛性和高功能效率。