2022-01-01 18:19

重磅！达摩院发布2022十大科技趋势，硅光芯片上榜！

近日，阿里巴巴达摩院正式发布2022十大科技趋势，涵盖范式充值、场景变革和未来互联三大领域。

根据达摩院此次公布的信息显示，2022年可能照进现实的十大科技趋势分别为AI for Science、大小模型协同进化、硅光芯片、绿色能源 AI、柔性感知机器人、高精度医疗导航、全域隐私计算、星地计算、云网端融合及XR互联网，涵盖人工智能、芯片、计算和通信等领域。其中AI for Science已现端倪，但大小模型协同进化的具体方式仍存在争议，而硅光芯片的未来还需要时间来充分印证。

趋势一 AI for Science

人工智能成为科学家的新生产工具，催生科研新范式。“AI＋科学”是近年来科学界探讨最多的话题之一。具体来看需要先了解几个小问题：1、AI是什么？2、Science是什么？3、AI for science要怎么做？

中国科学院院士、普林斯顿大学数学系和应用数学研究所教授、北京大数据研究院院长鄂维南院士曾强调AI for Science表示，比如自动驾驶有很好的前景，但是传统制造领域，像生物、化学、材料、工程等会成为人工智能的主战场，而且是更大的主战场，这对应的具体应用是生物制药、能源材料和先进制造，具体落地的是新一代科学软件。

也有更具体的说法认为，AI for Science的范式包括AI for theories以及AI for experiments。AI for theories是指，用AI来模拟人类科学家的思维，虽然完全模拟智能是很难的，但是人类抽象出的一些概念可以被AI所模拟，这些概念包括：把困难的问题分成几个相对容易的部分，对简单规律的追求，对多个理论进行抽象并纳入到统一框架下等等；而AI for experiments则是指，用AI来模拟科学家的实验行为，比如用AI预测实验的材料耗费是否会受到局限，或者用AI设计实验步骤，优化实验参数，亦或是实验后的数据处理。

实际上，现在已有不少优秀的研究机构在布局人工智能方法在科学领域（包括应用数学，天文／宇宙学，流体动力学，量子物理，粒子物理，核物理，材料力学，分子化学，生物基因组学，医药研发，芯片研发等）的基础研究及应用，比如Google AI、MIT、DeepMind、Facebook AI Research 等等。

趋势二大小模型协同进化

达摩院认为，因性能与能耗提升不成比例，受效率问题的限制，大模型参数竞赛将进入冷静期，大小模型云边端协同进化会是未来趋势。大模型向边、端的小模型输出模型能力，小模型负责实际的推理与执行，同时小模型再向大模型反馈算法与执行成效，让大模型的能力持续强化，形成有机循环的智能体系。

趋势三硅光芯片

值得一提的是，达摩院认为，变革还有可能将发生在芯片领域，光电融合兼具光子和电子优势，突破摩尔定律限制，硅光芯片或将承载大型数据中心的高速信息传输。在前几天维科网·电子工程发布的一篇《重大突破！国内首款1.6Tb/s硅光互连芯片研制成功》文章中就对硅光芯片做了一个详细的介绍。

硅光芯片技术自1969年由贝尔实验室提出以来，就一直受到厂商的广泛关注。IBM、Intel、Sun Microsystems（后并入 Oracle）、NTT/NEC 等公司均设立独立硅光子部门并投入大量资源，和学术界一起对硅光子产业进行深入研究。在现代通信产业中，光通信技术是构建通信网络的主流选择，“快”是光通信技术的最大特点。在光通信中，信号是以光的形式在网络内进行传播，但使用信号的终端却以电作为信息传递的媒介。因此，硅光芯片就成为了实现光电信号转换的关键部件，通过发送端和接收端两个端口的连接模块，其中发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。

随着5G概念的深入落地和场景布局越来越多，基站数量也在逐步上升。从基站建设的角度来看，光模块的的需求会随着5G组网进程的推进而得到释放，尤其是在下游应用对网络环境产生巨大需求后，市场对于光模块和硅光芯片的呼声也越来越高昂，资本也对此更加青睐。

趋势四绿色能源AI

受国家政策和市场环境驱动，人工智能相关技术的日渐成熟，开始与传统产业融合发展，为传统产业重新赋能，带动传统产业的创新与效率提升，成为传统产业在智能化时代实现转型升级的有利武器。而能源产业作为国家经济生活的支柱性产业，面临着能源资源日益枯竭，环境问题日益严重，能源管理系统日趋复杂多变等困境。

早在2015年，国家就相继出台了＂互联网＋＂，智慧能源等政策，加速了人工智能与能源产业的融合发展进程，助力能源系统的智能化发展。达摩院认为，风电、光伏等绿色能源快速发展的同时也带来了并网难、消纳率低等问题，甚至出现了“弃风”、“弃光”等现象。核心原因在于绿色能源存在波动性、随机性、反调峰等特征，大规模并网可能影响电网的安全稳定运行。由此人工智能技术将为能源发展带来三大突破：一是精准的功率预测，二是智能的调度控制，三是自动化的故障响应。

趋势五柔性感知机器人

柔性感知机器人也成为了达摩院发布的十大科技趋势之一。但实际上，在当前机器人产业，柔性感知机器人还是一个比较大胆的设想。据达摩院介绍，柔性机器人结合柔性电子、力感知与控制、人工智能技术，获得了力觉、视觉、声音等感知能力，应对多任务的通用性与应对环境变化的自适应性大幅提升。预计未来五年，柔性感知机器人将逐步替代传统工业机器人，成为产线上的主力设备，并在服务机器人领域开始规模化应用。

值得注意的是，柔性感知机器人有两个方向的技术难点，一方面是柔性机器人，柔性机器人技术发展较快，但目前还主要以实验样机为主。与传统机器人相比，其构型与操控方式独具特色，比如现在已经存在的柔性机械臂、柔性爪、仿蚯蚓机器人、仿毛毛虫机器人以及多足机器人等，主要仿生对象为象鼻、章鱼爪等，这类仿生柔性臂能够灵活地卷起或操作目标。为了实现柔性复杂的运动，需要使用新型的驱动方式。目前应用于柔性机器人的执行机构类型，包括电活性聚合物、绳驱动器、形状记忆合金以及流体驱动器等。

那么柔性再加上感知呢？柔性多感知传感器在目前被应用最多的是在电子皮肤领域的创新性应用上，借鉴了人类皮肤丰富的多维感知功能的设计思路，它包括直接集成多种不同工作原理的传感器和利用材料的多物理量敏感特性集成。总而言之，未来的机器人将兼具柔性和类人感知，可自适应完成多种任务。

趋势六高精度医疗导航

达摩院认为，传统医疗依赖医生经验，犹如人工寻路，效果参差不齐。人工智能与精准医疗深度融合，专家经验和新的辅助诊断技术有机结合，将成为临床医学的高精度导航系统，为医生提供自动指引，帮助医疗决策更快更准，实现重大疾病的可量化、可计算、可预测、可防治。预计未来三年，以人为中心的精准医疗将成为主要方向，人工智能将全面渗透在疾病预防和诊疗的各个环节，成为疾病预防和诊疗的高精度导航协同。

据了解，“精准医学”有时也被称为“个性化医学”，在医疗保健领域仍是一个相对较新的概念，但其基本思路多年之前就早已存在。根据美国国家医学图书馆的资料，精准医学是指“一种新兴的疾病治疗与预防方法，其考虑到每个人在基因、环境以及生活方式等方面的个体差异。”

精准医学能够帮助医生考量并采用更加个性化的治疗方法，而不再面向所有患者实施统一的治疗方法，从而确保治疗流程确切匹配病患的具体情况。在确定治疗方案的过程中，医生往往需要查看患者的遗传史、生活地区、环境因素、生活方式以及习惯等等。借助人工智能技术，精准医学也迈入了新的阶段与高度，能够为患者提供更准确的预测性结论。同时，还有人认为，如果没有机器学习算法支持整个流程，精准医学根本不可能完全实现。

有分析报告指出，要充分发挥精准医学的潜力，除了以远超人类的速度读取并分析大量医学数据之外，AI技术还能够更准确地给出判结果，包括适用于患者的治疗选项以及可能的治疗结果等重要论断。在AI的帮助下，我们不仅能够预测治疗效果，甚至有望预测患者未来患病的可能性，这也正是精准医学的一大核心优势。

趋势七全域隐私计算

在大数据时代的背景下，数据已经成为推动整个世界发展的生产要素之一。而数据的大量使用又引出了新的社会问题：数据的隐私安全该如何保证？隐私计算的出现与兴起推动了数据安全和数据合规分享等技术路径趋于成熟，在保证了数据的隐私安全的前提下能够最大限度的挖掘数据的信息。

达摩院认为，全域隐私计算将成为安全领域的基石性技术。随着专用芯片、加密算法、白盒化、数据信托等技术融合发展，隐私计算有望跨越到海量数据保护，数据源将扩展到全域，激发数字时代的新生产力。达摩院预计未来三年，全域隐私计算技术将在性能和可解释性上有新的突破，或将出现数据信托机构提供基于隐私计算的数据共享服务。

据悉，隐私计算是指在提供隐私保护的前提下构建数据价值挖掘的技术体系，通过数据方、计算方、结果方的分离，有效解决数据流通与隐私保护之间的矛盾，打破数据孤岛，真正实现数据的“可用不可见”。近年来，隐私计算技术快速发展并取得关键突破，已经由理论研究逐渐走向商业应用。隐私计算的主要技术流派包括可信执行环境、多方安全计算、查分隐私技术、联邦学习。隐私计算的具体落地场景包括：移动设备、医疗数据、金融机构等等。

趋势八星地计算

基于地面网络和计算的数字化服务局限在人口密集区域，深空、海洋、沙漠等无人区尚是服务的空白地带。高低轨卫星通信和地面移动通信将无缝连接，形成空天地海一体化立体网络。

由于算随网动，星地计算将集成卫星系统、空中网络、地面通信和云计算，成为删除的内容：集成一种新兴的计算架构，扩展数字化服务的空间。达摩院预计未来三年，低轨卫星数量会迎来爆发式增长，卫星及其地面系统将成为新型计算节点。

趋势九云网端融合

当前，以云计算、大数据、物联网、人工智能为代表的新一代信息技术广泛渗透，在持续催生新兴产业的同时不断激发传统产业的发展活力，数字经济呈现出持续快速增长态势，对经济增长的拉动作用愈加凸显。云网融合将会是ICT融合的新阶段，是新型信息基础设施的底座，是赋能数字化转型的基础底座，是决胜云改的关键突破口，同时也是电信运营商、互联网公司和各类ICT制造或供应商共同追逐的未来大目标。

新型网络技术发展将推动云计算走向云网端融合的新计算体系，并实现云网端的专业分工：云将作为脑，负责集中计算与全局数据处理；网络作为连接，将多种网络形态通过云融合，形成低延时、广覆盖的一张网；端作为交互界面，呈现多元形态，可提供轻薄、长效、沉浸式的极致体验。云网端融合将促进高精度工业仿真、实时工业质检、虚实融合空间等新型应用诞生。预计未来两年，将有大量新型应用在云网端融合的新计算体系中运行。

趋势十 XR互联网

如果说VR是将我们拽入完全虚拟的世界，完全脱离于现实物理世界而存在，那么XR扩展现实混合现实则是囊括虚拟现实、跨越虚拟现实，将虚拟信息和世界无缝衔接到现实物理世界中，让我们虚中有实，实中有虚，虚虚实实的过现代科技生活。

XR互联网又被很多人看作是手机之后的下一代终端设备，未来XR互联网带来的沉浸感，可能比现在的VR更迷幻，而且或许，它又不局限于沉浸感，还会和现实结合，齐头并进。随着端云协同计算、网络通信、数字孪生等技术发展，以沉浸式体验为核心的XR（未来虚实融合）互联网将迎来爆发期。眼镜有望成为新的人机交互界面，推动形成有别于平面互联网的XR互联网，催生从元器件、设备、操作系统到应用的新产业生态。XR互联网将重塑数字应用形态，变革娱乐、社交、工作、购物、教育、医疗等场景交互方式。预计未来三年，外形与重量接近普通眼镜的新一代XR眼镜将产生，成为下一代互联网的关键入口。

小结

据达摩院介绍，预测从不容易，它代表着可以量化的客观知识和难以量化的主观思考在某个时点恰到好处的结合。如果说欠缺客观知识的趋势预测没有令人信服的科学基础，欠缺个人色彩的趋势预测也会失去足够的想象空间，它们或者导致预测走向发散，或者导致预测过于收敛。

达摩院每年发布的十大科技趋势预测就是这样一种尝试。因此，这份报告的意义不只在于预测结果正确与否，而在于它努力提供的一个独特视角和同样努力构建的一种科学方法。这个视角代表着一群面向实际问题的研究者对未来的思考，他们确实感受到了技术演进的惯性；这个科学的方法则尝试着让这群人与社会各界者展开互动，各方对未来的感知依靠这个方法交融，让整个社会都感受到技术演进的脉搏。

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