近十年新兴行业技术，及简单介绍
著名 IT 咨询公司 Gartner（高德纳），有一个"技术热门度曲线"模型（Gartner Hype Cycle）。该模型认为，一门技术的发展要经历五个阶段：启动期、泡沫期、低谷期、爬升期、高原期；该公司每年都会公布当年的热门技术图；基于所提及的新兴技术， 如果没有接触，难以知道是用来做什么的。本文旨在科普这些行业技术。
Gartner 技术热门度曲线
- 启动期（Innovation Trigger）：该技术刚刚诞生，还只是一个概念，不具有可用性，无法评估商业潜力。媒体有所报道，引起了外界的兴趣。
- 泡沫期（Peak of Inflated Expectations）：该技术逐步成型，出现了个别成功的案例，一些激进的公司开始跟进。媒体开始大肆报导，伴有各种非理性的渲染，产品的知名度达到高峰。
- 低谷期（Trough of Disillusionment）：该技术的局限和缺点逐步暴露，对它的兴趣开始减弱。基于它的产品，大部分被市场淘汰或者失败，只有那些找到早期用户的公司艰难地活了下来。媒体对它的报道逐步冷却，前景不明。
- 爬升期（Slope of Enlightenment）：该技术的优缺点越来越明显，细节逐渐清晰，越来越多的人开始理解它。基于它的第二代和第三代产品出现，更多的企业开始尝试，可复制的成功使用模式出现。媒体重新认识它，业界这一次给予了高度的理性的关注。
- 高原期（Plateau of Productivity）：经过不断发展，该技术慢慢成为了主流。技术标准得到了清晰定义，使用起来越发方便好用，市场占有率越来越高，进入稳定应用阶段。配合它的工具和最佳实践，经过数代的演进，也变得非常成熟了。业界对它有了公认的一致的评价。
一门技术到底前景如何，很难准确预测；但是它的热门程度却是可以衡量的（比如在社交媒体提及次数的增长幅度）。风险投资跟热门程度高度正相关，越热门的技术越容易拿到投资。
用户可以基于 Gartner 技术热门度曲线，判断技术处在哪一个阶段，确定它的热门程度。简单的使用规则为："争取风险投资，要选择热门的技术；解决实际问题， 要选择可靠的技术。"
简单说，处于启动期的技术，风险很大，不确定性极高，但是一旦成功，回报可能也很高，适合创业公司；处于高原期的技术，非常可靠，风险低，有成熟的解决方案和配套工具，适合大公司和企业的内部应用。
反之，如果一门技术已处于高原期了，就代表它非常成熟；人们对它能干什么和不能干什么，都已经很是了解，也难以产生新的期待，技术本身的潜力已经不大，所以用它拿不到投资，只能用来干活。
2022 年 Gartner 新兴技术成熟度曲线公布最新技术趋势
2021 年 Gartner 新兴技术成熟度曲线公布最新技术趋势
XR、AR、VR、MR
什么是扩展现实 (XR)？
扩展现实 (XR)：是一个“包罗万象”的术语，指的是增强或取代我们对世界的看法的技术。这通常是通过将计算机文本和图形叠加或浸入现实世界和虚拟环境，甚至是两者的结合。
XR 包括增强现实 (AR)、虚拟现实 (VR) 和混合现实 (MR)。虽然所有三个“现实”都有共同的重叠特征和要求，但每个都有不同的目的和底层技术。
XR 将在元宇宙中发挥基础性作用。“互联网的下一次发展”将把真实、数字和虚拟世界融合到新的现实中，通过 Arm 驱动的“网关”设备（例如 VR 耳机或一副 AR 智能眼镜）进行访问。
XR 技术有一些基本的相似之处：所有 XR 可穿戴设备的核心部分是能够使用视觉输入方法（例如对象、手势和注视跟踪）来导航世界并显示上下文相关信息。深度感知和映射也可以通过深度和位置特征来实现。
什么是增强现实 (AR)？
增强现实 (AR) ，通过将我们看到的内容、与计算机生成的信息叠加在一起，增强了我们对现实世界的看法。如今，这项技术在智能手机 AR 应用程序中很普遍，这些应用程序需要用户将手机放在面前。通过从相机中获取图像并进行实时处理，该应用程序能够显示上下文信息、或提供似乎植根于现实世界的游戏和社交体验。
尽管智能手机 AR 在过去十年中取得了显着进步，但其应用仍然有限。越来越多的重点是通过可穿戴智能眼镜提供更全面的 AR 体验。这些设备必须将超低功耗处理器与包括深度感知和跟踪在内的多个传感器结合在一起，所有这些都在一个轻巧舒适的外形中，足以长时间佩戴。
AR 智能眼镜需要在用户移动时始终在线、直观且安全的导航。这需要在深度、遮挡（当 3D 空间中的一个对象从视图中挡住另一个对象时）、语义、位置、方向、位置、姿势以及手势和眼睛跟踪等功能方面取得重大进展。
什么是虚拟现实 (VR)？
虚拟现实 (VR)， 完全取代了用户的视野，让他们沉浸在计算机生成的虚拟环境中。这种 XR 技术已经存在了一段时间，并在逐步改进。它主要用于娱乐体验，例如游戏、音乐会、电影或体育，但它也在加速进入社交领域。对于 VR，沉浸式娱乐体验将需要高清渲染管道、体积捕捉、6DoF 运动跟踪和面部表情捕捉等功能。
VR 还用作培训、教育和医疗保健（例如康复）的工具。为了让最终用户获得这些体验（并且也是无缝的），VR 技术的重点通常是高质量的视频和渲染以及超低延迟。
最后，VR 设备现在正在通过 RecRoom 等平台增强视频会议体验，这些平台可以在不同的虚拟世界中进行虚拟聚会。现在支持 Oculus Quest 的 RecRoom 在 2020 年 Arm 新现实系列的第三集中 出现，讨论了 VR 的沉浸式体验。
什么是混合现实 (MR)？
MR 介于 AR 和 VR 之间，因为它融合了真实世界和虚拟世界。此类 XR 技术存在三个关键场景。第一种是通过智能手机或 AR 可穿戴设备将虚拟对象和角色叠加到现实环境中，反之亦然。可参见 Microsoft 教程： 什么是混合现实？
2016 年风靡全球的 Pokémon Go 手机游戏，通过智能手机摄像头将虚拟 Pokémon 覆盖在现实环境中。这通常被吹捧为革命性的 AR 游戏，但它实际上是 MR 的一个很好的例子——将现实世界环境与计算机生成的对象混合在一起。
混合现实也开始用于使 VR 真实世界玩家能够叠加到视频游戏中，从而将真实世界的人物带到 Twitch 或 YouTube 等游戏流媒体平台上。以上内容，出自文章： XR、AR、VR、MR：现实有何不同？ （发表于 2022 年 4 月 1 日）。
数字孪生
数字孪生是一种旨在精确反映物理对象的虚拟模型。 会给研究对象（例如，风力涡轮机）配备与重要功能方面相关的各种传感器。 这些传感器产生与物理对象性能各个方面有关的数据，例如，能量输出、温度和天气条件等等。 然后将这些数据转发至处理系统并应用于数字副本。
一旦获得此类数据，虚拟模型便可用于运行模拟、研究性能问题并生成可能的改进方案；所有这些都是为了获取富有价值的洞察成果，然后将之再应用于原始物理对象。
数字孪生与模拟
尽管模拟和数字孪生都是利用数字模型来复制系统的各种流程，但数字孪生实际上是一个虚拟环境，对于研究来说内容特别丰富。 数字孪生和模拟之间的区别主要是规模问题： 模拟通常研究的是一个特定流程，而数字孪生本身可运行任意数量的实用模拟项目来研究多个流程。
当然，二者之间的差异远不止如此。 例如，模拟通常不会从获得实时数据中受益。 但数字孪生是围绕双向信息流设计的。当对象传感器向系统处理器提供相关数据时，该信息流首次出现。然后，当处理器将其得出的洞察成果与原始源对象共享时，该信息流会再次出现。
数字孪生拥有的数据更加优质且不断更新，且覆盖了更加广泛的诸多领域；除此之外，虚拟环境还具备更强的计算能力，因此，与标准模拟相比，数字孪生能够从更有利的角度研究更多问题，具备更大的最终潜力来改进产品和流程。
数字孪生的优点
- 促进研发：利用数字孪生能够更高效地研究和设计产品，生成与潜在性能结果相关的大量数据。 根据这些信息得出的洞察成果可帮助企业在开始生产之前就能进行必要的产品改进。
- 效率更高：即使在新产品投入生产后，数字孪生也有助于真实反映和监控生产系统，以期在整个制造流程中获得和保持最高效率。
- 产品生命末期管理：数字孪生甚至可以帮助制造商决定如何处理生命周期结束并需要通过回收或其他措施进行最终处理的产品。 通过使用数字孪生，制造商能够确定哪些产品材料可以回收。
4D 打印技术
4D 打印技术，是指由 3D 技术打印出来的结构，能够在外界激励下、发生形状或者结构的改变，直接将材料与结构的变形设计内置到物料当中，简化了从设计理念到实物的造物过程，让物体能自动组装构型，实现了产品设计、制造和装配的一体化融合。
4D 打印构成要素
4D 打印的主要构成要素可以分为四个部分：智能或刺激反馈材料、4D 打印设备、外部刺激因子、智能化设计过程。
4D 打印主要优势
- 实物可从一种形态转换成另一种形态，提供了最大限度的产品设计自由度。
- 可在打印部件中嵌入驱动、逻辑及感知等能力，且无需额外的时间和成本。
- 可在同一批次产品中定制生产。
- 生产个性化产品是 4D 打印的独特优势。
- 可先打印极其简单的结构，然后通过外部刺激转变成具有复杂功能的结构和系统。
- 一旦制造出 4D 打印材料并嵌入动态功能，生产成品的功能将超过预期。
- 可从根本上消除供应链和组装线。
- 利用设计和编程实现物质世界的数字化。
- 数字文件可发送到世界任何地点，并收集合适的三维像素，制造所需产品。
- 三维像素的设计和制造将成为新兴行业，所带来的影响将异常深远。
- 将激发科学家和工程师想象各种多功能动态物体，之后进行物质编程，并利用 4D 打印实现，“物质程序化”这一新领域可能将兴起。
4D 打印应用领域
4D 打印可应用领域有：生物、医疗领域、军事工业领域、产品设计领域、交通工具、建筑与航空航天领域、教育领域。
4D 打印的原理
4D 打印让快速建模有了根本性的转变。与 3D 打印的预先建模然后使用物料成形并不一样，4D 打印直接将设计内置到物料当中，简化了从“设计理念”到“实物”的创物过程。让物体如机器般“自动”创造，不需要连接任何复杂的机电设备。为了充分应用这一新技术，Autodesk 公司的研发团队进一步设计了新软件 Cyborg，可以用于自我组装和可编程的模拟材料，实现设计的优化和材料的折叠。
虚拟助理
虚拟助理（virtual assistant）是一种能替个人执行任务或服务的软件代理（software agent）。有时候“聊天机器人”泛指虚拟助理，亦或专指网络聊天使用的软件机器人（有时候更专指娱乐而非实用的网络聊天）。但也可以指一种职业，或者企业组织，其乃是透过网络执行远端服务。其能依据使用者输入的内容、位置感测而完成相对应的任务或提供相关服务，同时也具有从网络上寻找并提供使用者各种资讯（像是天气、交通状况、新闻、股市行情、行程或零售价格等）的能力。
至 2017 年，随着新产品进入市场，虚拟助理的功能与运用正快速扩张。一项 2017 年 5 月的线上调查显示，美国的市占率依次为苹果 Siri（34%）、Google 个人助理（19%）、Amazon Alexa（6%）及微软 Cortana（4%）。搭载这些助理的智慧扬声器也有着巨大的变化；苹果直到 2017 年 6 月才宣布其智慧扬声器。脸书的 M 虚拟助理 预计 2017 年在 Facebook Messenger 上会有数亿的用量。
互动方式
虚拟助理的作业媒介:
- 文字（网络聊天），尤其是即时通讯等的应用程序。
- 语音，例如 Amazon Echo 上的 Alexa 或是 iPhone 上的 Siri 。
- 利用照相或上传图像，例如三星 Galaxy S8 上的 Bixby。
有些虚拟助理的使用方式多样，例如 Google 智能助理在 Google Allo app 用文字，Google Home 智慧扬声器则用语音。虚拟助理，利用自然语言处理（NLP）从使用者的文字、语音输入，找到相应的可执行指令。许多助理利用人工智能的技巧，包括 机器学习 ，不断学习。
用语音启动虚拟助理，可能需要用到“唤醒词”（wake word），这是一个或一组词，例如 Alexa、“嗨，Siri”（Apple iPhone、Mac 等），“小 v 小 v”（ vivo ） 或者 OK Google。
可提供的服务
虚拟助理可提供多样的服务，尤其是 Amazon Alexa 和 Google 个人助理，日新月异，包括：
- 提供资讯，例如气象、来自维基百科或 IMDB 的事实，设定闹钟、待办事项、购物清单等。
- 播放串流服务的音乐例如 Spotify 和 Pandora，播放广播或有声书。
- 从串流服务例如 Netflix，在电视上播放影片、电视节目或电影。
- 辅助、取代真人的客服、取代真人推广推销（在国内经常遇到，不胜其烦）。
IPFS
IPFS（InterPlanetary File System），一般翻译为“星际文件系统”，它由 Protocol Lab 提出，始于 2014 年，发明者： Juan Benet ；它是一种点对点（P2P）的分布式文件系统（用来存储数据的技术）；但更确切的说 IPFS 是一种传输协议。IPFS 将 HTTP 视为对手，宣传上要对标 HTTP。
IPFS 它是一个基于内容寻址的、分布式的、新型超媒体传输协议。 IPFS 支持创建完全分布式的应用。 它旨在使网络更快、更安全、更开放。 IPFS 是一个分布式文件系统，它的目标是将所有计算设备连接到同一个文件系统，从而成为一个全球统一的存储系统。实现互联网中永久可用、数据可以永久保存（理论上，访问量越大，越能保证）。
HTTP(超文本传输协议)是目前最常用的传输协议。在网上找到想要的内容，就要输入网址，网址多是 HTTP 开头。HTTP 通过域名、IP 及多个中心服务器的中转，再进行文件的上传下载。HTTP 的功绩无可取代，现在人们上网都要依赖于 HTTP。但 HTTP 也存在一些问题，比如性能效率不是非常高，过度依赖于中心服务器与主干网络等等。
IPFS 与之相比，它是一种多中心化的解决方案，内容寻址不是通过域名、IP，而是通过唯一 HASH 密钥来进行数据寻找。IPFS 是个分布式文件存储系统，文件数据并不储存在一个中心化的服务器中，而是存储在网络上所有符合条件的电脑中。当然，IPFS 不止如此，还有很多其他的特性，层次与应用范围也超过了简单的 P2P 下载。
如果您对 IPFS 感兴趣，可以参见 IPFS 入门笔记 、 IPFS 如何冲击我们熟知的网络世界 等文章。
2022 年 11 月 ～ 12 月 03 日写于〔深圳福田〕
