“5 in 5”，IBM“黑科技”的“黑逻辑”

文|李佳师

13年来，IBM研究院连贯性发布了面向未来5年5大创新趋势预测（ 简称“5 in 5” ），今年的“5 in 5”包括了数字孪生子、信息透明预警技术、AI传感器、微生物基因图谱、新型塑料回收利用工艺。在今年的IBM中国论坛上，这些来自IBM 研究院体系，与“黑科技” 研究相关团队的科学家，包括IBM中国研究院院长林咏华，IBM T. J. Watson 研究中心杰出工程师闵红以及IBM Almaden 研究中心杰出研究员、材料发现和创新部门主管Bob Allen首次就“5 in 5”与中国媒体面对面，论坛里讲述了黑科技背后的故事以及IBM“黑科技”逻辑。

大格局、大维度破解大难题

众所周知，IBM“5 in 5” 通常所选取的方向是破解人类面临的重大难题，比如农业、气候、水资源、食品安全、疾病、环境污染等挑战。同样是这些问题全球也有很多公司在共同关注。但IBM的出发点和解决问题的有所不同，“是希望基于普罗大众、普世、生态的角度去解决问题。”林咏华在接受《中国电子报》记者采访时说。

IBM中国研究院院长林咏华

IBM所关注的是视角是，在越来越加剧的气候变迁、水资源匮乏和垃圾处理等压力下，如何来满足未来更多人口的粮食需求、食品安全和绿色环境需求。怎么样利用新技术来提升农业的产量规模、保障食品安全、维护可持续发展的环境。

比如未来农场将可采用数字孪生子技术，因为将可融合双极化的雷达卫星数据、高精度卫星图像，通过卫星图像、风、气温、湿度，以及全球的大气压传感器获得的海量数据，叠加物理模型，通过深度学习，对土壤湿度进行预测，来帮助农场主进行干旱预测、浇灌管理。同时也将可以帮助分销商监控农作物、帮助卫生组织更早进行虫害预警。在未来，如果实现全过程的信息可控化和透明化，将可以让金融机构参与进来，利用保险、信贷等更多金融工具，更好地管理和扩大农业农场的规模。数字孪生子技术，让农场360度数字化，也有望让围绕农场全生命周期的生态有了更优化的联动，从经销商、产业政策、金融工具到卫生机构。

每一个产业要实现大的变革，涉及到产业政策、上下游产业链，金融保险等诸多维度，有了数字孪生技术，就可以模拟每一个维度的变化会给整个产业链带来的变动以及效果。而这样“数字孪生子”可以应用在很多场景下，能够助力很多领域全生态的联动从而能够真正解决问题。

数字孪生技术也代表了IBM研究院对未来重大难题的破解思路。闵红在论坛交流中表示，今天我们处于一个万物互联的时代，问题变得越来越复杂，我们需要用宏观的角度、从更多的维度进行整合，用系统的思路来解决问题。不可能再“头疼医头、脚疼医脚”的解决局部问题。

IBM T. J. Watson 研究中心杰出工程师闵红

这次IBM“5 in 5”预测的另一个技术--透明预警技术，也进一步证明了闵红的观点，这同样是一个 “全链条视角”来解决问题的技术。因为采用区块链技术、物联网设备和AI算法结合，“透明预警技术”未来能够从农民到杂货店供应商，食品供应链中的每个参与者都能确切地了解种植、订购和运输等信息。所以食品浪费会大幅减少，最终出现在消费者购物车中的商品也会更为新鲜。

信息科技助力问题解决，规模利用大数据，提升易用、可信、智能

通常全球顶级科学家、顶级研究院给人的感觉是“象牙塔”，关注“未来技术”，但IBM研究院的IBM“5 in 5”既面向未来，同时也非常关注落地和可实现。事实上非常多的技术要想大规模应用必须要解决 “可支付、能易用”的门槛问题，很多现成技术、顶尖技术今天之所以难以大规模推广、大规模应用，就是因为工具和技术的使用成本高，使用流程复杂，工具缺乏易用性和便利性。

比如食品药品的安全问题之所以成为“老大难”的问题，就是因为目前市面上已有检测技术和检测工具要么是使用成本高，要么是检测程流程复杂，从而导致食品、药品的安全检测难以进入“实操化”。

这次IBM“5 in 5”提出“微生物组基因图谱”非常突出的特点是将能够大大的降低食品安全检测的门槛， 改变了人们已有的检测思路，另辟蹊径从微生物切入，而且利用“云服务”的方式，从而使得技术的易用化、可支付能够实现。

据林咏华介绍，“微生物组基因图谱”将利用基因测序，研究人员可以随时随地在食品生产或交付的每个地方描绘微生物组，再通过这个庞大微生物参考数据库的分析模型，可以在很短的时间内分析出食物中存在的所有对人类健康有危险的微生物。而这背后的利器“微生物参考数据库”是由IBM的科学家们在过去三年中收录了500TB的复杂微生物群系数据，包含了在过去20年人类所发现的所有微生物基因组数据，这些数据的量相当于看高清电视看17年。凭借从TB级复杂实验数据中获得的洞察力，让我们能够更有效的区分安全的和危险的微生物组。与此同时，IBM的科学家们还开发了一个用于大规模微生物研究的云服务，可以支持不同领域科学家的有效协作。

我们生活在一个 “时不我待”的时代，时间成为人们衡量很多工具的有效性的关键维度，当我们研发一个新的技术、创造一个新的工具，除了支付成本，时间成本同样成为衡量是否能够大规模推广应用的关键。在这次IBM“5 in 5”中提出了又一个黑科技是“微流体芯片”技术，未来将它应用于土壤的化学分析，10秒钟之内就可以输出多种化学分析结果，从而可以帮助农场主随时了解土壤的健康情况。

多跨界与多学科融合，破解难题

在很多人的印象里，IBM全球研究院应该是“数学家”聚集地，但事实上在IBM全球研究院荟萃着物理学家、化学家、生物学家、医学博士等等，各种门类的科学家应有尽有。之所以IBM研究院拥有如此多的各个门类的科学家，是因为今天的科学研究必须“多学科融合”，而IBM的多学科融合由来已久。

林咏华说：“事实上计算机科学它本身就需要有化学、材料、物理、材料、封装等的创新，否则它不可能在一些芯片的实现上有很大的突破，包括主机里的散热，就涉及到各种各样非计算机科学。”

IBM Almaden 研究中心杰出研究员，材料发现和创新部门主管 Bob Allen

Bob Allen是IBM Almaden 研究中心材料科学家，据其透露，他所领导的团队目前从事两个方向的材料研究，一是支持下一代计算所需要的先进材料。下一代的计算变革，不仅仅是计算系统的变革，它必须包含寻找新的材料来支撑更大的计算变革。二是利用计算技术生产出更好的材料，能够有更好的回收流程，比如这次IBM推出的VoICat，就是找到更好的催化材料，从而助力实现塑料的回收。

关于塑料的回收新方法VoICat，再一次涉及到成本和经济性的问题，Bob Allen说：“到底是用石油来生产PET还是用废旧的回收塑料来生产PET？关键是废旧的塑料回收必须是高效、必须是低成本、具有经济性的。”据介绍，目前VoICat已经从实验室进入到试点阶段，试点之后相关所有的技术和经济性相关的数据，通过这些能够进一步 提速该技术的效率。

应该说VoICat所涉及的是化学、材料、塑料回收与利用，这似乎与计算科学有一定的距离，这些领域的创新与突破似乎与计算相关性并不大，但Bob Allen认为，事实上，所有的创新都需要计算技术和数据的支撑，因为有了人工智能、机器学习和大量的数据分析，将计算机科学和材料设计研究进行结合，就能够设计出更具有创新性的材料。充分利用各种各样的工具，能够加快解决全球性问题。