年终回顾：2021年度有哪些技术突破

2021年是人类历史上前所未有的一年，人类需要同时应对新冠大流行以及日益加速的气候变化。同时，在科技方面，2021年同样也是前所未有的一年，科技领域出现了一些亮点，包括颇具前景的技术突破。在新的一年到来之际，我们将用一分钟的时间回顾2021年度的一些重大技术和工程发展：

坚不可摧的显示屏
几乎所有人都遇到过碎屏问题，比如手机掉到地上、失手摔了笔记本电脑或者意外撞到平板电脑。澳大利亚大学昆士兰大学的研究人员在十月份公布了一项新技术，可以解决碎屏问题。

借助卤化铅钙钛矿纳米晶体，该研究团队研发出一种新型复合玻璃。这种玻璃不仅将坚不可摧，还能提供水晶一样透明的品质，可以提高LED灯、智能手机、电视和电脑屏幕的强度。了解更多…

碎屏问题会成为历史吗？

将30个垂直腔面发射激光器（VCSEL）整合为一体
11月份，我们了解到一些研究人员能够将30个垂直腔面发射激光器（VCSEL）整合为一个阵列，其性能堪比单一相干光源。VCSEL是全球最为常用的一种激光器，广泛用于各类应用领域，从手机和光学通信到仪器仪表、制造、3D传感和面部识别。

借助拓扑光子学，这支由德国和以色列物理学家组成的研究团队成功研制出VCSEL矩阵，能够保证所有激光器按相同频率发射激光。这项技术突破为大规模高功率应用铺平了道路，原则上可以扩大大规模以整合数百个激光器。了解更多…

在手腕上实现医学监控
可穿戴式设备和智能手机应用追踪相关身体指标，比如步数和脉搏，实现基本健康监控。但是，这些信息主要用于基本健康用途，现在，手腕设备和显示器可以提供实时医学监控，有助于拯救生命。

在这些新型设备中，有些可以测量血压，有些甚至可以在不到一分钟的时间内读取心电图。心电图是一项重要的诊断工具，可用于检测心脏功能异常，这些异常可能意味着存在中风或心脏病风险。以前病人只能在医院获取心电图。

一项更艰巨的挑战是研发可以测量血糖水平的手表，造福全球7亿¹ 名糖尿病患者。据报道，苹果和三星目前都在研究这种设备。11月，法国生物科技公司PKvitality开始对一款设备进行人体临床试验，这款设备可能成为全球第一部血糖监控手表。了解更多…

Apple Watch Series 4是全球第一款配备光学心率传感器和内置电引线的手表，具备心电监控功能（图片 来源）

“提升”电动汽车性能
诸多因素限制了电动汽车市场的发展，包括价格高昂、单次充电续航里程有限以及充电时间长。这些问题都与电动汽车使用的锂离子电池有关。

现在，一家硅谷初创企业QuantumScape研发出一款新型锂金属电池。前期测试结果表明，该款电池能显著提高电动汽车续航里程（提高80%）而且充电速度快。了解更多…

锂金属电池原型（图片来源）

回收二氧化碳
气候变化导致强暴雨、极端气温、两极冰川融化、干旱和洪水问题越来越严重，越来越需要限制大气中的二氧化碳(CO₂) 含量。空气过滤技术的发展让我们有望从大气中回收二氧化碳（CO₂）。回收的二氧化碳可供各行各业使用或者存储在地下留待未来使用。

现在还出现一项新技术，名为“直接空气捕获技术（DAC）”，该项技术已在英属哥伦比亚省进行了首次大规模试验，在该省建立了一座试点工厂，每年可以从大气中回收1吨二氧化碳。当然，若想完全解决气候变化问题，需要更多这样的工厂，但这是一个非常好的开端。了解更多…

英属哥伦比亚省DAC试点工厂（图片来源：Carbon Engineering, 来源）

人工智能变得更加智慧
尽管在人工智能领域并未出现一项技术突破，但其重要性仍远高于其他技术突破，2021年度，人工智能技术在多个前沿领域获得了重大发展。这一年，“借助OpenAI’s GPT-3[生成式预训练转化器-3]，大型语言模型的潜能第一次得到充分展示，DeepMind利用人工智能技术解决了分子生物学中的一个最大的开放问题，Boston Dynamics通过一种令人印象深刻的方式将人工智能和机器人进行融合。² 

Boston Dynamics 研发的人工智能机器人展示了出色的能力。

探索银河系
最后，2021年度还有一项技术突破“令人倍感激动”：人类能够近距离探测太阳（就好像通过毅力号探测器在火星上漫步一年还不够）。2018年，NASA发射了一颗探测器：帕克太阳探测器，它能够进入太阳大气，“进入”日冕，收集太阳尘埃。

在希腊神话中，伊卡洛斯飞向了太阳，由于离太阳太近，导致他的人造翅膀中的蜡被融化，最后摔死了。但是，NASA 的探测器情况稍微好一些，它可以在太阳外层大气大约1百万摄氏度的温度下飞行，它总共进行了三次旅行，最长一次持续了五个小时，最后安全返回。³

测量技术的持续创新
尽管瑞淀相机目前并未进入太空，但随着高分辨率相机（拥有目前我们可提供的最高分辨率）的推出：ProMetric®成像光度计和色度计（配备61MP科学级传感器），瑞淀在2021年仍实现了一些技术突破。我们的新产品研发工作也在不断推进，预计将于2022年发布，新产品将具备先进功能，可用于XR（AR/VR/MR）设备测量、表面和色度检测以及其他用途。

2022年，瑞淀将推动科技实现进一步发展！

引用文献

1. Sawh, M., "Glucose monitoring wearables explained: The companies chasing the 'impossible' ", Wareable, November 2, 2021.
2. Harris, J., “2021: A year in AI (so far).” Towards Data Science, July 21, 2021.
3. “NASA Enters the Solar Atmosphere for the First Time, Bringing New Discoveries.” NASA, December 14, 2020