IBM公布未来五年五大技术创新

IBM 今天发布了《Five-for-Five》报告，强调未来 5 年将对人类生活产生巨大影响的五项惊人技术创新，包括监控世界海洋的微型 AI 相机、量子计算机投入实际使用等。

1. AI 机器人摄像头帮助清洁用水供应

到 2025 年，水资源短缺将会影响到全球1/4 的人口。微观浮游生物的行为可以提供有关水质的重要线索，包括化学污染水平、温度变化等。由 IBM 开发并由人工智能（AI）驱动的自主式机器人摄像头有可能比以前更详细地监控这种行为。通过分析摄像头收集的数据，可以实时了解影响我们湖泊和海洋水质和生命的因素。

　　在今天的报告发布之前，IBM 研究院副总裁兼实验室主任杰夫·威尔瑟（Jeff Welser）表示：“有了物联网，我们可以把传感器放在任何地方，这是我们将它与 AI 结合起来使用的一个例子。”

　　威尔瑟还称：“我们知道，未来人们将面临各种各样的清洁用水问题，我们知道水里有微生物，如果我们能让它们告诉我们正在发生的事情，那将是理解任何潜在问题的绝好方式。”

　　为了能够大规模部署这些设备，保持设备低功率是非常重要的。为了达到这一目的，IBM 的摄像头中不包含透镜、聚焦机制或其他复杂的机械部件，只是通过光传感器跟踪阴影和运动。

　　威尔瑟解释称：“我们可以从中得到很多信息，这些微生物会照常四处移动吗？关于这种行为意味着什么，有很多有趣的科学解释。”

2. 加密锚和区块链打击假冒产品

　　没有人喜欢仿冒品，区块链和加密锚将有助于打击假冒产品，并确保食品供应链的安全。

　　通过欺诈和仿冒，全球经济每年损失高达 6000 亿美元，区块链提供了从食品到钻石再到拯救生命药物安全的巨大潜力。

　　在全球经济中，货物在从生产地点到达终端消费者之间，需要转经许多不同人之手。这使得他们可以随意篡改和窃取数据，而区块链技术可以帮助消除这些问题。

　　然而，为了工作，在区块链的物理产品和数字记录之间需要有个防篡改的链接。这就是密码锚的来源，即显微镜下的代码或标识符，它可以充当“数字指纹”来确保旅程的每个阶段安全。

　　威尔瑟表示：“这里的挑战在于，区块链可以记录所有的交易，但在某个地方，你必须将交易与实际的物理对象联系起来，这样你就能知道被扫描的香蕉是真正的香蕉。”

　　威尔瑟解释说：“密码锚的作用是，它们基本上都嵌入了微小代码，比如显微镜下的二维码，这样一来，如果你试图用相似的二维码来替换它，你就可以知道它被篡改了。当你把这些代码放到区块链上时，供应链就得到了保护。”

3. 晶格密码学会阻止量子黑客

　　在量子计算机时代，被称为晶格的复杂代数结构将成为一种非常有价值的工具。随着越来越多的敏感数据被收集和存储在网络上，安全措施需要能跟上黑客日益增长的能力，因为几乎无限的计算能力变得越来越便宜和可用。

　　到目前为止，越来越复杂的加密技术已经成为黑客们越来越高 CPU 能力的标准响应。随着量子计算成为主流，防御量子黑客袭击越来越难。

　　威尔瑟称：“现实中需要不断为保护网络安全而战，我们需要确保我们继续加密，这样可以阻止坏人侵入。我们必须确保，随着计算机速度的加快，我们可以继续领先于黑客，量子计算机带来了特别的担忧。”

　　晶格密码学涉及到在高维代数结构中编码数据，即使是理论上的百万量子位的量子计算机也很难破解。

　　此外，它还开辟了完全同态加密(FHE)的可能性，这将使电脑操作数据时仍然处于加密状态，消除现有系统固有的安全缺陷，即数据必须解密才能处理，因此容易遭到黑客袭击。例如，这可能意味着信用评级系统可以在不暴露个人数据的情况下做出信用评分决策。

4. AI 偏见会激增，但只有公正的 AI 才能生存下来

　　AI 系统与它们所接受的训练数据息息相关，如果这些数据是以一种有偏见的或折衷的方式收集的，那么结果就不太可能符合我们试图建立模型的真实世界。

　　设计新的方法来监控偏见，并从源头上消除偏见，是创造 AI 软件的关键，它能准确反映出现实。

　　威尔瑟表示：“AI 带来的希望之一是，它将帮助我们以不那么有偏见的方式做出决定，因为 AI 不会有人类那样的偏见。所以如果你在考虑是否应发放抵押贷款，或者谁应该获得保释，或者你应该招募谁，所有这些都有偏见存在。”

　　威尔瑟补充道：“AI 系统希望能够以较少的偏差做出这些决定，但挑战在于 AI 依赖于数据的训练，如果数据中存在偏见，那么 AI 就会心存偏见。我们花了很多时间来研究系统如何非故意地学习偏见，同时也保护它们不受那些可能试图教导它们偏见的玩家影响，我们不希望它们有这种偏见。”

　　以这种方式训练的 AI 系统提供了一个无偏见的、客观的世界模型，这可能才是最成功的。这将帮助我们解决道德和伦理问题，这些问题将会被任何试图利用 AI 处理社会问题或做出影响人类生活决定的行业或研究领域所遇到。

5. 量子计算将从研究实验室转移到现实世界中

　　IBM 研究人员今天预测，从现在开始的未来 5 年时间里，量子计算将成为任何计算机工程学位的基本组成要素。它将从根本上被理解，而不再是被神秘面纱笼罩的技术，它将在许多学科和行业中成为解决问题的一种实用工具。

　　威尔瑟说：“我们用量子计算机做了很多事情。我们在云端有个 15 量子位的系统，任何人都可以使用，我们看到了很多有趣的东西。”

　　现在有超过 10 万的点击量，人们可以在上面写程序。但威尔瑟表示，现在它仍然是个玩具，一个研究人员的游乐场。

　　威尔瑟称：“在我看来，未来五年，我们会有足够大的系统，并且有足够低的错误率，我们会看到一些真正有价值的、有趣的东西。最有可能的领域是量子化学，包括对分子或化学键的模拟。”

　　威尔瑟还说：“现在我们使用的是非常大、高性能的计算系统，但即使是这样，一旦我们想要更深入模拟分子或原子，就变得非常困难，因为有太多的变量存在。当然，当我们在亚原子水平上工作时，这些成了量子变量。只能通过量子计算机直接模拟。”

　　对于那些在任何科学领域寻找职业的人来说，对量子计算的理解是至关重要的。将来学生离开大学时，将有亲自在量子动力机器上进行实践的体验。

　　正如大多数工程师或科学家今天能够概括计算术语“bit”的含义一样，在 5 年的时间里，“量子位”一词将被广泛理解。