IBM未来五年五大创新趋势预测

IBM发表2020年的「未来5年5大创新趋势」，主题着重在：加速发现新材料，实现未来可持续发展。其预测主要根据IBM研究院的全球实验室所取得的研究成果和更广泛的产业趋势，展示 IBM 认为在未来5年内，5种将从根本重塑企业和社会的技术。

为了回应联合国通过的可持续发展目标所发起的全球移动号召，IBM研究人员正在加速发现新材料，帮助解决人类面临的诸多全球性挑战：从负担过重的大气层中有效地捕获二氧化碳，并安全地储存起来，进而减轻气候变化；寻找可更持续的农作物种植方法，养活全球持续成长的人口，同时减少碳排放量；重新思考电池和能量储存问题，防患于未然；开发可更持续的电子装置和更有效的抗病毒药物。

改进材料设计方式的过程十分困难且复杂，主要原因在于可能的分子组合的化学空间无比巨大，其可能的组合比宇宙中的原子数量还要多。此外，材料的最终属性不仅取决于构成元素，还取决于使用的生产制程以及最终结构。发现一种具有特定属性的新材料通常需要大约10年时间，平均耗资逾千万乃至数亿美元。因此IBM希望借助先进技术，将发现时间和成本降低 90%，这些技术包括人工智能(AI)；透过传统经典运算和新兴量子运算实现的数据增；透过开放式混合云实现的所谓生成模型 (generative models)和实验室自动化(laboratory automation)。借由融合这些技术，IBM将能够以全新的方式实现人类发现过程的现代化。

人工智能将整合人类在解决全球性挑战所需的所有知识，同时，超级电脑和量子类比将填补人类的知识缺口。根据人工智能收集的历史数据，进一步创建模型以生成有关应对该挑战所需的新材料的假设。最后，将藉由云端技术，使这些材料的生产和测试过程实现自动化。IBM在量子运算、人工智能、高效能运算和混合云领域取得了许多产业领先的工作成果，所有这些都将加速发现过程。

IBM设计出一种加速材料发现的方法，而人工智能是整个材料发现过程的关键要素。其中包含IBM基于云端技术的化学实验室RoboRXN-研究人员可以藉由预测化学反应结果来创造新材料。系统只需有限的人工作业，就可以24x7全天候不间断地合成材料。此外，科学家只需向系统提供希望使用的分子，软件中的人工智能就会列出分步方法和成分清单。

RoboRXN采用的免费AI模型在两年前推出，已经为学生、教授和科学家完成了近100万次反应预测。自今年初以来，世界各地的IBM科学家纷纷开始利用RoboRXN合成用于碳捕集(carbon capture)、光刻胶(photoresists)和抗病毒药物 (antivirus)的材料，并很快将投产固氮材料(materials for nitrogen fixation)。

例如，在纽约Yorktown Heights的研究人员能够运行一种合成反应，再透过云端将结果发送到位于6,000英里以外的苏黎世RoboRXN实验室，试图产生用于捕集二氧化碳的新材料的目标分子。RoboRXN分析生成的分子经过一夜将其合成，随后运送到IBM于加州Almaden市的研究实验室进行进一步分析。

目前，研究人员正在合成候选分子，用于测试RoboRXN的功能。IBM的长期目标是从能够预测新材料的人工智能驱动系统中获取候选分子，并完全自主地进行合成并执行测试。同时，IBM也期待RoboRXN能够透过云端来接收世界各地的化学家和材料科学家的指令，不仅加速发现过程，还能大规模推动创意的产生。

IBM研究院推动VolCat塑胶回收流程迈入商业化模式

IBM的「未来五年五大创新趋势」不仅为提供产业提供趋势预测，更是向产业夥伴展现如何有效实现这些目标的蓝图。

2019年，IBM预测在未来五年内，诸如VolCat之类的塑胶回收技术进步可能在全球范围得到采用，帮助解决塑胶垃圾泛滥这一世界性难题。VolCat使用良性有机催化剂(benign organic catalyst)，选择性分解最常见的家用塑胶PET(polyethylene terephthalate)，使其恢复为单体成分(monomer constituents)。经过纯化后，可轻松将单体重新聚合成新的PET。

IBM研究院打算启动其计划的下一个阶段，推动VolCat塑胶回收流程走上商业化模式，并与产业合作夥伴，共同设计、建造和运营试点工厂，证实VolCat流程的可扩展性和经济效益。一旦成功，其研究成果将推广到世界各地的制造工厂，制造商将可以使用纯化后的单体制造塑胶、纤维或薄膜，不再需要利用石油化工产品制造新的塑胶。

IBM的「未来五年五大创新趋势」预测展示了采用科学方法寻找新方法和新解决方案来应对全球挑战的可能性。当今世界对科学的渴求比任何时候更加迫切，借助科学，我们可以从容应对当下的不确定因素，实现未来进步。