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爱游戏在线登录:合成生物学、超材料和人工智能的融合将出现颠覆性技术突破![]()
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21世纪是多元化的世纪,被称为生命医学、纳米材料以及信息化的时代,其间诞生的合成生物学(synthetic biology)、超材料(metamaterials)和人工智能(artificial intelligence,AI)学科引起了各国政府和国内外学者的广泛关注。 合成生物学与超材料学科不仅诞生时间和发展历史非常接近,而且有很类似的概念内涵,并在2010 年同时被《Science》杂志评为“21 世纪前十年自然科学领域的十项重大突破”。 人工智能从名称来看包含两个部分:“人工”和“智能”,其中“人工”指的就是由人工设计、人工创造和制造,而“智能”则来自于生物和活体,这表明A与合成生物学、超材料同样具有天然融合的概念内涵。 合成生物学、超材料和人工智能3个学科的交叉融合会发生啥?论文提出了生物超材料/超生物材料、智能超材料、智能合成生物学/生物人工智能、智能生物超材料等概念,并展望了潜在应用前景。 合成生物学定义为基于基因或蛋白质等生物元件,通过工程学原理与现代生物学相结合,利用人工设计与合成方法实现改造现有生命体系甚至设计制作全新的生命体系。 人工智能中“人工”指的就是由人工设计、创造和制造,而“智能”则来自于生物和活体。 生物超材料/超生物材料是合成生物学与超材料的融合,有望实现具有自然界不存在特性的活体复合材料或结构。 如图2所示,传统的超材料只能对外界输入的信息按照设计的结构和编码做出响应,而生物超材料能对外界信息按照生物响应机制做出智能化的响应。 其潜在应用包括医疗健康、新能源、环境保护、生物医药与细胞组织工程等领域。 智能超材料是超材料和AI学科的融合,其主要特征是能快速灵活产生和响应复杂而有特定目标的力、声、电、磁和热信号。 狭义的智能超材料是低阶A与超材料的融合,在单元结构设计、结构排列方面具有数据处理量大、响应速度快的优点(图3)。 广义的智能材料则是高阶A与超材料的融合,不但可以快速处理大数据,且能主动感知外界复杂环境,提取有用信息并作出合理响应的人工智能复合材料或结构(图4)。 智能超材料将在未来5G/6G通信、增强虚拟现实、智能军事装备、无人驾驶、空天一体化网络、智慧城市、太赫兹技术等领域得到大规模推广和应用。 智能合成生物学/生物AI是A与合成生物学的融合,一种原因是智能全自动一体化生物合成流程; 智能合成生物学/生物AI将在健康医疗、生物医药、复杂信号感知与识别、高性能仿真与计算等领域实现颠覆式的产业应用。 智能生物超材料是合成生物学、超材料和人工智能有机融合的一个新概念(图5),涉及领域多、研究难度大,但可实现三者的优势互补、互相融合。 1)通过综合应用人工智能,快速设计自然界中不存在的单元结构,获得复合材料或结构; 3)研究内容上的互相统一、研究方法上的互相借鉴,进而推动三者一体化协调发展。 本文提出了智能生物超材料的概念,通过合成生物学、超材料和AI的融合,发展出生物超材料/超生物材料、智能超材料、智能合成生物学/生物人工智能、智能生物超材料的新概念。 智能生物材料所带来的的颠覆性技术将推动人类的进步,未来应用前景广阔,中国应该积极进行战略布局,抢占发展先机。 热点专题:军民融合 一带一路 电磁武器 网络战 朝鲜半岛 南海问题 中美关系 大政方针:十三五 两会 国家战略 经济 军事 科技 科研 教育 产业 政策 创新驱动 信息化建设 中国制造 政策法规 产业快讯 军民融合:民参军 协调创新 成果转化 军工混改 重点项目 国防工业 第三方评估 前沿技术:人工智能 颠覆性技术 无人系统 机器人 虚拟现实 脑机接口 可穿戴设备 3D/4D打印 生物科学技术 精准医疗 智能制造 云计算 大数据 物联网 5G通讯 区块链 量子通信 量子计算 超级计算机 新材料 新能源 太赫兹 航天 卫星 北斗 航空发动机 高性能芯片 半导体元器件 科技前沿应用 创新科技 装备发展:航空母舰 潜航器 水面舰艇 无人机 新型轰炸机 先进雷达 新型导弹 新型坦克 反导 高超声速武器 武装直升机 装备 安全纵横:综合安全 经济安全 军事安全 科技安全 信息安全 太空安全 发展安全 网络安全 其他:未来战争 大国博弈 贸易战 国际新秩序 习 马化腾 马斯克 DARPA 兰德研究报告 潘建伟 梅宏 吴曼青 李德毅 施一公 金一南 顾建一 卢秉恒 邬江兴 王凤岭 邬贺铨 沈昌祥 名家言论 国防建设 外军动态 上一篇:深度参与AI终端业务蓝思科技超级工厂智造领跑 下一篇:【48812】用5G无线技能进步复合资料的出产力和功率 |