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特稿:从汉诺威工博会看全球科技竞争热点世界顶尖科学家论坛丨未来能源啥样?全球“最强大脑”深度碰撞:人造太阳、海洋能源……一切皆可能源

现代快报讯氢氦锂铍硼……还记得你背过的元素周期表吗?在科学家们眼里,元素周期表中的某些特殊元素,未来有望成为造福人类的新能源。

世界顶尖科学家论坛丨未来能源啥样?全球“最强大脑”深度碰撞:人造太阳、海洋能源……一切皆可能源

△“未来能源发展”分论坛

来源:新华网

11月2日,作为第四届世界顶尖科学家论坛的重要组成部分,“未来能源发展”分论坛在上海举行。2019年诺贝尔化学奖得主斯坦利·惠廷厄姆、2018年埃尼先进环境解决方案奖得主李相烨、2018年埃尼前沿能源奖得主王中林、2006年美国物理学会詹姆斯·C·麦高第新材科奖得主戴宏杰……一众世界“最强大脑们”围绕能源问题,线上线下,进行深度探讨。

世界最大的人造“太阳”,将给人类提供高效清洁能源

能源是人类赖以生存的根本因素之一,作为世界主要能源,石油、天然气已经被消耗了一个多世纪,人类亟待找到下一阶段的替代能源。

新华社德国汉诺威4月23日电 特稿:从汉诺威工博会看全球科技竞争热点

“仰望苍穹满眼都是星星,似乎没有尽头。那能源到底来自何处呢,这是天文学的巨大奥秘所在。”中国科学院院士、中国科学院上海天文台名誉台长叶叔华坦承自己并非化学领域的专家,但她希望给大家提供一些能源探索方面的信息增量。

新华社记者张家伟 张毅荣

世界顶尖科学家论坛丨未来能源啥样?全球“最强大脑”深度碰撞:人造太阳、海洋能源……一切皆可能源

△“未来能源发展”分论坛现场

工业革命曾给生产力带来质的飞跃。数字化时代,我们的生产场景还能如何变革?在全球最大规模工业展2018年德国汉诺威工业博览会上,自动化、可预测性、连接性等成为厂商着力推广的概念。

在这波数字化转型中,人工智能、物联网、机器人等技术为进一步提升工业领域生产力带来机会,因此成为主要工业国竞相发展的领域。

人工智能

地球能源从根本上来自太阳,而恒星的能源则来自核聚变。叶叔华表示,可控核聚变是科学家和全社会数十年来追求的目标,而多国共同参与的ITER计划已启动。ITER计划是人类探寻未来高效清洁能源的重要途径,该计划就好比造一个太阳,给人类提供清洁能源。

在美国国际商用机器公司(IBM)展台上,人工智能为大型手扶电梯设备带来“预测性维护”。通过大数据的收集和分析,人工智能可预测出专业机械设备出问题的部分,让技术人员提前采取措施。这种“预测性维护”适用工业生产中的各类设备。

欧洲最大软件公司思爱普负责物联网和数字化供应链的高级副总裁汉斯·塔尔鲍尔评价说:“人工智能让机器间实现互联,如果从一台机器获取了信息,就能开始预测它的运行结果,于是就能预测何时需要维修保养、预测产品质量,甚至预测整个物流程序,生产运营模式不再是以往那样遇到问题才被动反应。”

思爱普在展会上展示了模拟饮料装瓶作业的生产线。传统生产线仅能将一种颜色的液体灌入每一个瓶中;在人工智能助力下,新型生产线上的大量数据被实时反馈和分析,最终实现给每个瓶子注入不同颜色液体的高效“个性化”生产。

这些是人工智能诸多应用一部分。国际数据公司认为,人工智能将无处不在。到2021年,全球75%的商业企业应用将使用人工智能,超过50%的消费者将与客服机器人互动,超过90%的新工业机器人将借助人工智能。

不过,人工智能技术还远没到取代人的地步。德国TNG技术咨询公司高级顾问黑尔格·克鲁格告诉记者,当前人工智能技术的应用往往是针对问题提供解决方案,远没有成熟到可以像人类一样应对不同场景下的繁杂问题。

物联网

网络化是“工业4.0”的核心组成,物联网在工业中应用的重要性日益凸显。

“中国也是加入该计划的国家之一,我们期待能够早日传出好消息。”长期以来,中国科学院等离子体物理研究所作为国内主要承担单位参与了ITER计划,并通过国际招标竞争承担了多项高难度的核心任务,在这项全球规模最大的国际科研合作项目中展现了中国的科研力量。

国际数据公司的报告说,物联网平台将工业生态环境中的各个元素串联起来,厂商可聚合生态中的合作伙伴形成产业联盟,探索商业模式、协作与分工、推动物联网解决方案在更多应用场景落地。

根据ITER计划此前发表的公报,该计划的核心装置——托卡马克装置有望在2025年首次开机,这也是ITER数十年运行计划的第一步。

“锂电池价格可能会提高,循环利用前景广阔”

世界顶尖科学家论坛丨未来能源啥样?全球“最强大脑”深度碰撞:人造太阳、海洋能源……一切皆可能源

△2018年埃尼前沿能源奖得主王中林

“为了加速减少碳排放,早日实现碳中和,各国正在加紧部署清洁能源,包括使用新能源车,使用光伏、潮汐等各类清洁能源和可再生能源等在内的不同举措。”王中林表示,新能源的使用意义重大,它将根本改变以内燃机和石油为基础的工业格局。

在中国华为公司的展台上,一个机器人捧着一个方形盘子,上面载有一个球,为了保持球不滚落,机器人要实现非常稳定和精确的操控,这就需要第五代移动通信技术(5G)的协助完成高效的联网操控。

今天的锂离子电池已不仅仅是一项高新研究成果,还是我们习以为常的生活的一部分。斯坦利·惠廷厄姆正是凭借在锂电池研发领域的丰硕成果,获得诺贝尔奖。他认为储能也非常重要,他在寻求更具有韧性的电池,它们应当具有更高寿命,更低成本的特征。

同时,斯坦利·惠廷厄姆也提到了更多长远问题。“电池的制造将消耗很多的钴、锂材料,如果不能循环利用也将造成浪费。”他认为未来锂电池可能迎来价格提升,应及早布局锂电池循环再利用。

论坛上,斯坦利·惠廷厄姆分享了一些全球进展:“目前全球都在讨论锂电池,成本低、寿命长,但目前仍需解决一些技术问题。钠也是有价值的材料。”他们将目标聚焦在电池成本和体积的降低上。

“现在遍地都是加油站,希望未来的充电站能跟加油站一样多,更快充电的话用电就会少一些。”

纳米技术、生物质,多途径推进新能源产业发展

不过,在5G技术开始大规模应用前,4G下的物联网仍有广阔应用场景。全球移动通信系统协会物联网市场推广经理余浩恩告诉新华社记者,目前物联网的一些日常应用,如智能电表、水表等都可利用现有4G网络来完成,基于4G的物联网设备成本上已能做得比较低,适合大规模推广应用。

“相比而言,5G标准还不成熟,而且先期出来的产品成本可能较高,5G带来的低时延等优势更适合一些需要精密操控的行业应用。”余浩恩说。

德国博世公司也在大力推动可实现产业数据交换的开放产业标准,让物联网和工业4.0中各类合作伙伴能够实现真正的相互作用和影响。

浩瀚的海洋孕育生命,而王中林在能源领域有着自己的“蓝色梦想”。

王中林在论坛上介绍了摩擦纳米发电机。该发电机区别与传统开发潮汐能的方式,它将利用海洋能源中低频率、低振幅的慢波,进行持续性的长远开发,以实现有序高质量的能源,适应不同周期的使用需求。

鉴于物联网在行业中的重要性,主要国家都在投入发展,中国市场尤被看好。国际数据公司预计,到2021年,中国物联网平台支出将在全球排名第一,在全球占比将超过30%。

“只要一个山东省大小的海域面积,理论上就能满足整个中国的耗电量需求。”王中林表示,这将是一种垂直性的开发,可以减少其对海洋大环境的影响。

除了利用海洋能源,科学家们心目中还有自己的“理想能源”。

机器人与自动化

为提高工业生产效率和安全性,工业机器人一直是各国技术竞逐的焦点。这届工博会展馆中,各形态的工业机器人是非常吸引眼球的存在。

德国库卡机器人公司在会上展示了最新推出的轻量级人机互动机器人。这款机器人主要用于电子工业生产,重3公斤,可变换6种角度在60厘米范围内作业。现场展示的3台样机分别模拟了实际生产中的不同场景。机器人能在不同设定模式下,配合人在操作现场的需要,按不同轨迹、不同力度作业。

“安全是人机合作需要首先考虑的因素。”库卡机电系列产品负责人塞巴斯蒂安·卡德克告诉记者。现场展示中,灵活的机械臂在人手误碰后会迅速停止作业。

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△2018年埃尼先进环境解决方案奖得主李相烨

卡德克说,这款机器人的最大优势在于其出色的适配性。其中一台样机搭载了三维感知摄像机,能对现场任何环境变化做出灵敏反应,即时调整操作轨迹。现场一块屏幕还实时显示机器人作业时的各项数据变化,数据会同步上传至库卡的企业云端,反映机器人工作时的关键性能指标。

化学高分子是不可持续的原料,并且会带来环境问题。李相烨尝试用生物质来生成柴油,另外,碳水化合物、菌株开发等也是他的一些尝试方向。

“生物细胞处在一个庞大而复杂的网络中,其中还有很多的信号通路,我们需要不同的工具,比如说用代谢分析方法来预测和设计我们需要的微生物工厂。”在巴西和澳大利亚是蔗糖,在美国是玉米,李相烨提取糖,并在此基础上进行发酵工艺,从而获得可以供能的乙烷。他还提供了一种用微生物来生成石油的思路,用一种酶催化生成,以生成脂肪酸。接下来引入从植物和细菌当中提取酶,然后就可以生成石油。

现代快报+/ZAKER南京记者 阿里亚 胡玉梅/文 刘畅/摄

卡德克说:“这款机器人预计会在2019年正式推出。中国作为电子工业大国,有望成为这款产品的最大市场。”

据国际机器人联合会最新数据,全球工业机器人销售数量持续增长,中国自2013年起成为全球最大的机器人市场并保持强劲增长。制造业强国德国的工业机器人也位列全球三甲,反映了其高度的工业自动化水平。

主办方德国汉诺威展览公司董事局主席约亨·柯克勒说:“自动化技术、IT平台和机器学习集成将推动工业4.0更上一层楼。”

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