美国在人工智能方面的技术封锁 (美国技术封锁带来的机遇)

前两篇我们讲了卡住中国脖子35项关键技术中的前14种,今天我们再讲讲剩余其中的7种。

十五、透射式电镜

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人眼的视力仅能分辨物体中0.1—0.2mm的细节。若借助光学显微镜,则可看到细胞、细菌。如果借助电子显微镜,人能看到原子像、分子像!

而透射式电镜(即透射式电子显微镜)就是可以在物体细节观察过程中在荧幕上将物体细节超微结构放大几百倍到数万倍,并常用于生物医学、冶金、化学化工等方面的精密电子仪器。

透射式电镜捕捉具有大量随机分布的相同种类生物样品的二维图像,通过图像处理算法对其进行三维结构分析。尤其冷冻电镜最为先进可以拍摄微观结构高清3d“彩照”,透射式电镜的生产能力是冷冻电镜制造能力的基础之一。

近几年来,随着电镜设备和计算机软硬件技术的迅速发展,尤其是直接电子探测器(Direct Electron Detector, DED)在冷冻电镜中的应用,单颗粒电镜技术已经迈向原子分辨率水平,在生物、医学和新药研究开发等方面的作用日益突出。

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透射式电镜观察分析

其越来越成为研究细胞结构和功能的主要技术手段。这项用于基础科研领域的实验技术,虽然中国起步很早,因市场太小连德国蔡司都放弃了。目前处于领先的只有美国和日本。对于中国的冷冻电镜使用者们来说,这样“卡脖子”的体验可能还要持续不短的时间。

十六、医学影像设备元器件

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CT是"计算机X线断层摄影机"或"计算机X线断层摄影术"的简称,是近代飞速发展的电子计算机控制技术和X线检查摄影技术相结合的产物。相信大家都或多或少的了解一些,“CT机探测器”便是其核心部件,做个 CT 价格不菲的问题在进口的高端 CT 机,且主要贵在探测器上,其价格连一些实力雄厚的医院购买也要掂量掂量。

每个探测器单元价值几万元,最高端的 320 排 CT 探测器要上千万元。

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“排”是指 CT 扫描机探测器的阵列数,排数越多,探测器宽度越宽,一次扫描完成的宽度也就越大。如果 CT 探测器配备了 320 排探测单元,每排 0.5 毫米,一次扫描就可覆盖正常成年人的心脏。当接受到 X射线时,探测器还必须在矩形位置上高速旋转,速度之快犹如“武功高手”能够将一个弧面围成一个“铁桶”,并且每旋转一圈,对心脏的2400~9600个不同角度进行投影成像,感应速度要快,才能在这个“铁桶”中捕捉到整个心脏的一管一脉。

探测器的拼接工艺要求极高,排数越多生产工艺复杂程度成倍数增加。两个探测单元排列在一起,中间的间隙如何做到最小,让探测器单位面积上接收到 X 光的效率最高,而目前在这方面美国的专利数量是我们的10倍,大部分市场被GE、Philips、Siemens、Toshiba 等几家欧美公司“包揽”

十七、iCLIP技术

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它是一项新兴的实验技术,也是创新药物研究与开发的关键技术之一。这一发现使得人们放弃了精确的观测仪器,去找出 RNA (核糖核酸)和蛋白质“相交”的位置,甚至去读取定位点的编码。主要通过共价交联是CLIP实验,有利于锁定RBP与RNA瞬间结合的位点。紫外交联是最通用的较量方法,紫外线不能诱发蛋白分子之间的交联,只有当一些氨基酸侧链与RNA碱基充分接近的时候才能被紫外线诱导共价交联。

Iclip技术难度很大,而它的精确度就像在人山人海中寻找一个人,从数十亿个碱基对中找到一个或几个特定的结合点。目前国内外的研究团队像是在这个领域了进行着一次“技术竞赛”,这些研究论文以数月的周期展开。但国内的实验室对此还缺乏成熟的经验。

十八、核心算法

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虽然中国已经连续5年成为世界上最大的机器人应用市场,但是高端机器人仍然是进口的。由于没有掌握核心算法,国产工业机器人的稳定性、故障率和易用性等关键指标远低于 FANUC (日本)、 abb (瑞士)、 Yaskawa (日本)和 KUKA (德国)这四个工业机器人家族。由于核心算法差异较大,导致国产机器人稳定性差,故障率高。它不仅反映在核心控制器上,而且降低了伺服系统的响应速度。

在每一次动作完成后,机器人都需要核心控制器,伺服驱动器,伺服马达配合。在单一伺服系统中,国产机器人的动静精度较高,而高档机器人通常具有6个以上的同时伺服系统,传统的控制方法难以达到较好的控制效果。

十九、航空设计软件

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自从20世纪80年代以来,世界航空工业进入了数字化设计的新阶段,现在已经达到了离开软件而不能进行设计的高度依赖。一个飞机的设计至少需要十来个专业软件,全是欧美国家的产品。国产设计单位不仅要花大价钱买软件,而且还要头戴钢圈,一旦被人一念“紧箍咒”,整个航空业就会瘫痪。

飞机设计涉及到30多个学科专业,每个专业都有自己的设计软件,它们是飞机设计及性能评估不可缺少的工具。目前要在 CATIA平台上完成飞机设计的整个过程。先从气动外形入手,主要用到的软件有 Fluent, AAA等;再到结构设计,主要用到的软件有 MSC, NASTRAN, Abques, Fatigue, Analsis等;同时进行系统设计,主要用到的软件有 ADMS, Simulink等;最后用计算机“组装”成飞机,输入各种参数模拟实际环境进行测试。

据报道设计歼-10飞机时,主起落架主承力结构的整个金属部件是委托国外制造。但造完之后,起落架的收放出现问题,有5毫米的误差,只好重新订货制造。仅仅是这一点点的误差,影响了歼-10首飞推迟了八九个月。没有全数字化的软件支撑,任何一点细微的误差,都可能成为制造业的梦魇。

二十、超精密抛光工艺

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超精密大口径离子束抛光机

现代电子工业中,超精密抛光技术所要完成的任务,不仅是将不同的材料扁平化,还包括将多层材料扁平化,使数毫米见方的硅片通过这种“全球扁平化”形成由数万到百万晶体管组成的超大规模集成电路。举例来说,人类发明了一台电脑,从几十吨变成了现在的几百克,不能没有超精密抛光,它是技术的灵魂。

超精密抛光工艺在现代制造业中应用的领域有:集成电路制造、医疗器械、汽车配件、数码配件、精密模具、航空航天。美日牢牢把握了全球市场的主动权,其材料构成和制作工艺一直是个谜。换言之,购买和使用他们的产品,并不代表可以仿制甚至复制他们的产品。

二十一、数据库管理系统

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数据库管理系统设计原理

数据库管理系统需要基于关系数据模型和标准的接口,要跨越多种软硬件平台、具有大数据管理与分析能力、高效稳定的数据库管理系统。其主要功能要实现海量PB级数据的高性能存储和检索,主要用于增强查询能力,实现大数据存贮、管理和检索的高度一体化的数据管理系统。

目前全世界最流行的两种数据库管理系统是Oracle和MySQL,都是甲骨文公司旗下的产品。竞争者还有IBM公司以及微软公司的产品等。甲骨文、IBM、微软和Teradata几家美国公司,占了大部分市场份额。数据库管理系统国货也有市场份额,但只是个零头,其稳定性、性能都无法让市场信服,银行、电信、电力等要求极端稳妥的企业,不会考虑国产产品。

今天的科普先到这里,下一次带你了解其他14项被外国卡脖子的重要技术。

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