從AI解決風(fēng)光電并網(wǎng)難題到硅光芯片，達(dá)摩院發(fā)布2022十大科技趨勢！
大數(shù)據(jù)文摘出品
12月28日，阿里巴巴達(dá)摩院發(fā)布2022十大科技趨勢，這是達(dá)摩院連續(xù)第四年發(fā)布前沿科技趨勢預(yù)測。
通過“定量發(fā)散”與“定性收斂”結(jié)合的研究方法，達(dá)摩院分析了159個(gè)領(lǐng)域近三年770萬篇公開論文、8.5萬份專利，挖掘其中熱點(diǎn)領(lǐng)域及重點(diǎn)技術(shù)突破，深度訪談近100位科學(xué)家，提出了2022年可能照進(jìn)現(xiàn)實(shí)的十大科技趨勢，覆蓋人工智能、芯片、計(jì)算和通信等領(lǐng)域。
達(dá)摩院首先關(guān)注到可能激發(fā)全局變革、令人心潮澎湃的科學(xué)基礎(chǔ)范式變化。數(shù)百年來科學(xué)研究主要使用實(shí)驗(yàn)科學(xué)和理論科學(xué)兩大基礎(chǔ)范式，如今可能迎來全新范式：AI for Science。通過將人工智能引入更底層的科研領(lǐng)域，處理多維、多模態(tài)的海量數(shù)據(jù)，科學(xué)家可能突破長久以來的研究瓶頸，抵達(dá)更遠(yuǎn)的無人區(qū)。
人工智能本身也將迎來模式變革。超大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型是從弱人工智能向通用人工智能的突破性探索，它解決了傳統(tǒng)深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用碎片化難題，引發(fā)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)重點(diǎn)投入。達(dá)摩院認(rèn)為，因性能與能耗提升不成比例，大模型參數(shù)競賽將進(jìn)入冷靜期，大小模型云邊端協(xié)同進(jìn)化會是未來趨勢。
變革還將發(fā)生在芯片領(lǐng)域。在電子芯片的制程競賽快到終點(diǎn)的情況下，硅光芯片異軍突起，融合光子和電子優(yōu)勢，突破摩爾定律限制，滿足人工智能、云計(jì)算帶來的爆發(fā)性算力需求。預(yù)計(jì)未來三年，硅光芯片將承載大型數(shù)據(jù)中心的高速信息傳輸。
人工智能的應(yīng)用進(jìn)一步延伸，有望對國計(jì)民生產(chǎn)生影響。風(fēng)電、光伏等綠色能源近年來快速發(fā)展，但由于波動性、隨機(jī)性、反調(diào)峰等特征，帶來了并網(wǎng)難、消納率低等問題。達(dá)摩院認(rèn)為，AI可通過精準(zhǔn)的計(jì)算和協(xié)調(diào)能力，成為電網(wǎng)的智能“調(diào)度員”，幫助大規(guī)模消納綠色能源。傳統(tǒng)醫(yī)療過于依賴醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)，效果參差不齊。人工智能與精準(zhǔn)醫(yī)療的深度融合，將打造出臨床醫(yī)學(xué)的高精度導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)重大疾病的可量化、可計(jì)算、可預(yù)測、可防治。
隨著計(jì)算和通信領(lǐng)域的變革不斷加快，數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)得到前所未有的關(guān)注。全域隱私計(jì)算將成為安全領(lǐng)域的基石性技術(shù)。隨著專用芯片、加密算法、白盒化、數(shù)據(jù)信托等技術(shù)融合發(fā)展，隱私計(jì)算有望實(shí)現(xiàn)全域數(shù)據(jù)安全保護(hù)，為數(shù)字時(shí)代保駕護(hù)航。
網(wǎng)絡(luò)的邊界將被不斷拓展。星地計(jì)算將構(gòu)建衛(wèi)星及地面一體化的通信與計(jì)算，讓網(wǎng)絡(luò)覆蓋海洋、沙漠、深空等無人區(qū)。達(dá)摩院預(yù)計(jì)，未來三年內(nèi)低軌衛(wèi)星數(shù)量將快速增長，與高軌衛(wèi)星組成衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展還將推動形成云網(wǎng)端融合的新計(jì)算體系，讓終端專注極致體驗(yàn)，不斷催生云上新物種，帶領(lǐng)我們進(jìn)入以沉浸式體驗(yàn)為核心的新一代互聯(lián)網(wǎng)。
趨勢一 AI for Science
人工智能成為科學(xué)家的新生產(chǎn)工具，催生科研新范式
【趨勢概要】實(shí)驗(yàn)科學(xué)和理論科學(xué)是數(shù)百年來科學(xué)界的兩大基礎(chǔ)范式，而人工智能正在催生新的科研范式。機(jī)器學(xué)習(xí)能夠處理多維、多模態(tài)的海量數(shù)據(jù)，解決復(fù)雜場景下的科學(xué)難題，帶領(lǐng)科學(xué)探索抵達(dá)過去無法觸及的新領(lǐng)域。人工智能不僅將加速科研流程，還將幫助發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)規(guī)律。預(yù)計(jì)未來三年，人工智能將在應(yīng)用科學(xué)中得到普遍應(yīng)用，在部分基礎(chǔ)科學(xué)中開始成為科學(xué)家的生產(chǎn)工具。
趨勢二 大小模型協(xié)同進(jìn)化
大模型參數(shù)競賽進(jìn)入冷靜期，大小模型將在云邊端協(xié)同進(jìn)化
【趨勢概要】超大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型是從弱人工智能向通用人工智能的突破性探索，解決了傳統(tǒng)深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用碎片化難題，但性能與能耗提升不成比例的效率問題限制了參數(shù)規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)張。人工智能研究將從大模型參數(shù)競賽走向大小模型的協(xié)同進(jìn)化，大模型向邊、端的小模型輸出模型能力，小模型負(fù)責(zé)實(shí)際的推理與執(zhí)行，同時(shí)小模型再向大模型反饋算法與執(zhí)行成效，讓大模型的能力持續(xù)強(qiáng)化，形成有機(jī)循環(huán)的智能體系。
趨勢三 硅光芯片
光電融合兼具光子和電子優(yōu)勢，突破摩爾定律限制
【趨勢概要】電子芯片的發(fā)展逼近摩爾定律極限，難以滿足高性能計(jì)算不斷增長的數(shù)據(jù)吞吐需求。硅光芯片用光子代替電子進(jìn)行信息傳輸，可承載更多信息和傳輸更遠(yuǎn)距離，具備高計(jì)算密度與低能耗的優(yōu)勢。隨著云計(jì)算與人工智能的大爆發(fā)，硅光芯片迎來技術(shù)快速迭代與產(chǎn)業(yè)鏈高速發(fā)展。預(yù)計(jì)未來三年，硅光芯片將承載絕大部分大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)的高速信息傳輸。
趨勢四 綠色能源AI
人工智能助力大規(guī)模綠色能源消納，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)的電力體系
【趨勢概要】風(fēng)電、光伏等綠色能源近年來快速發(fā)展，也帶來了并網(wǎng)難、消納率低等問題，甚至出現(xiàn)了“棄風(fēng)”、“棄光”等現(xiàn)象。核心原因在于綠色能源存在波動性、隨機(jī)性、反調(diào)峰等特征，大規(guī)模并網(wǎng)可能影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。人工智能技術(shù)的應(yīng)用，將有效提升電網(wǎng)等能源系統(tǒng)消納多樣化電源和協(xié)調(diào)多能源的能力，成為提升能源利用率和穩(wěn)定性的技術(shù)支撐，推動碳中和進(jìn)程。預(yù)計(jì)未來三年，人工智能技術(shù)將幫助電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模綠色能源消納，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。
趨勢五 柔性感知機(jī)器人
機(jī)器人將兼具柔性和類人感知，可自適應(yīng)完成多種任務(wù)
【趨勢概要】傳統(tǒng)機(jī)器人依賴預(yù)編程，局限于大型生產(chǎn)線等結(jié)構(gòu)化場景。近年來，柔性機(jī)器人結(jié)合柔性電子、力感知與控制、人工智能技術(shù)，獲得了力覺、視覺、聲音等感知能力，應(yīng)對多任務(wù)的通用性與應(yīng)對環(huán)境變化的自適應(yīng)性大幅提升。機(jī)器人將從大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)線走向小規(guī)模、非標(biāo)準(zhǔn)化的場景。預(yù)計(jì)未來五年，柔性感知機(jī)器人將逐步替代傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，成為產(chǎn)線上的主力設(shè)備，并在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域開始規(guī)模化應(yīng)用。
趨勢六 高精度醫(yī)療導(dǎo)航
人工智能與精準(zhǔn)醫(yī)療深度融合，助力診療精度與效率提升
【趨勢概要】傳統(tǒng)醫(yī)療依賴醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)，猶如人工尋路，效果參差不齊。人工智能與精準(zhǔn)醫(yī)療深度融合，專家經(jīng)驗(yàn)和新的輔助診斷技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將成為臨床醫(yī)學(xué)的高精度導(dǎo)航系統(tǒng)，為醫(yī)生提供自動指引，幫助醫(yī)療決策更快更準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)重大疾病的可量化、可計(jì)算、可預(yù)測、可防治。預(yù)計(jì)未來三年，以人為中心的精準(zhǔn)醫(yī)療將成為主要方向，人工智能將全面滲透在疾病預(yù)防和診療的各個(gè)環(huán)節(jié)，成為疾病預(yù)防和診療的高精度導(dǎo)航協(xié)同。
趨勢七 全域隱私計(jì)算
破解數(shù)據(jù)保護(hù)與流通兩難，隱私計(jì)算走向全域數(shù)據(jù)保護(hù)
【趨勢概要】數(shù)據(jù)安全保護(hù)與數(shù)據(jù)流通是數(shù)字時(shí)代的兩難問題，破解之道是隱私計(jì)算。過去受制于性能瓶頸、技術(shù)信任不足、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一等問題，隱私計(jì)算尚只能在少量數(shù)據(jù)的場景下應(yīng)用。隨著專用芯片、加密算法、白盒化、數(shù)據(jù)信托等技術(shù)融合發(fā)展，隱私計(jì)算有望跨越到海量數(shù)據(jù)保護(hù)，數(shù)據(jù)源將擴(kuò)展到全域，激發(fā)數(shù)字時(shí)代的新生產(chǎn)力。預(yù)計(jì)未來三年，全域隱私計(jì)算技術(shù)將在性能和可解釋性上有新的突破，或?qū)⒊霈F(xiàn)數(shù)據(jù)信托機(jī)構(gòu)提供基于隱私計(jì)算的數(shù)據(jù)共享服務(wù)。
趨勢八 星地計(jì)算
衛(wèi)星及地面一體化的通信與計(jì)算，促進(jìn)空天地海全面數(shù)字化
【趨勢概要】基于地面網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算的數(shù)字化服務(wù)局限在人口密集區(qū)域，深空、海洋、沙漠等無人區(qū)尚是服務(wù)的空白地帶。高低軌衛(wèi)星通信和地面移動通信將無縫連接，形成空天地海一體化立體網(wǎng)絡(luò)。由于算隨網(wǎng)動，星地計(jì)算將集成衛(wèi)星系統(tǒng)、空中網(wǎng)絡(luò)、地面通信和云計(jì)算，成為刪除的內(nèi)容:集成一種新興的計(jì)算架構(gòu)，擴(kuò)展數(shù)字化服務(wù)的空間。預(yù)計(jì)未來三年，低軌衛(wèi)星數(shù)量會迎來爆發(fā)式增長，衛(wèi)星及其地面系統(tǒng)將成為新型計(jì)算節(jié)點(diǎn)。
趨勢九 云網(wǎng)端融合
云網(wǎng)端融合形成新計(jì)算體系，催生云上新物種
【趨勢概要】新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展將推動云計(jì)算走向云網(wǎng)端融合的新計(jì)算體系，并實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)端的專業(yè)分工：云將作為腦，負(fù)責(zé)集中計(jì)算與全局?jǐn)?shù)據(jù)處理;網(wǎng)絡(luò)作為連接，將多種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)通過云融合，形成低延時(shí)、廣覆蓋的一張網(wǎng);端作為交互界面，呈現(xiàn)多元形態(tài)，可提供輕薄、長效、沉浸式的極致體驗(yàn)。云網(wǎng)端融合將促進(jìn)高精度工業(yè)仿真、實(shí)時(shí)工業(yè)質(zhì)檢、虛實(shí)融合空間等新型應(yīng)用誕生。預(yù)計(jì)未來兩年，將有大量新型應(yīng)用在云網(wǎng)端融合的新計(jì)算體系中運(yùn)行。
趨勢十 XR互聯(lián)網(wǎng)
XR眼鏡會成為重要交互界面，帶動下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展
【趨勢概要】隨著端云協(xié)同計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字孿生等技術(shù)發(fā)展，以沉浸式體驗(yàn)為核心的XR(未來虛實(shí)融合)互聯(lián)網(wǎng)將迎爆發(fā)期。眼鏡有望成為新的人機(jī)交互界面，推動形成有別于平面互聯(lián)網(wǎng)的XR互聯(lián)網(wǎng)，催生從元器件、設(shè)備、操作系統(tǒng)到應(yīng)用的新產(chǎn)業(yè)生態(tài)。XR互聯(lián)網(wǎng)將重塑數(shù)字應(yīng)用形態(tài)，變革娛樂、社交、工作、購物、教育、醫(yī)療等場景交互方式。預(yù)計(jì)未來三年，外形與重量接近普通眼鏡的新一代XR眼鏡將產(chǎn)生，成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵入口。
注：研究方法論闡述
《達(dá)摩院 2022 十大科技趨勢》采用了“定量發(fā)散，定性收斂”的分析方法，整個(gè)分析流程分 為兩部分:“定量發(fā)散”是對科學(xué)領(lǐng)域做廣泛而全面的定量分析，抽取其中的熱點(diǎn)領(lǐng)域并挖掘重點(diǎn) 突破的技術(shù);“定性收斂”是對突破的技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行梳理，通過與領(lǐng)域?qū)＜页浞值恼撟C，找出多個(gè)技 術(shù)點(diǎn)代表的趨勢，總結(jié)對未來的預(yù)判。
一 定量發(fā)散
以公開論文庫和公開專利庫作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從 236 個(gè)領(lǐng)域中篩選出 159 個(gè)應(yīng)用與基礎(chǔ) 科學(xué)領(lǐng)域，基于論文與專利數(shù)量的絕對值與增長率，篩選出在學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界需要重點(diǎn)關(guān)注的領(lǐng)域。本次總計(jì)分析了 770 萬篇論文及 8.5 萬份專利，時(shí)間跨度為 2018 年 1 月到 2021 年 10 月。
在篩選出的重點(diǎn)領(lǐng)域中運(yùn)用 NLP 技術(shù)分析相關(guān)領(lǐng)域論文(特別是被高頻引用的論文)內(nèi)容，找 出過去 12 個(gè)月內(nèi)被高頻提及的關(guān)鍵詞，并調(diào)查關(guān)鍵詞背后的代表技術(shù)，挖掘可能驅(qū)動技術(shù)發(fā)展的關(guān) 鍵要素，以此作為下一階段分析的重要基礎(chǔ)。
二 定性收斂
通過訪談專家和組織研討會，對熱點(diǎn)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行討論總結(jié)，最后結(jié)合專家觀點(diǎn) 與技術(shù)情報(bào)提煉科技趨勢候選清單。本次共計(jì)訪談了近百位產(chǎn)、學(xué)、研、用領(lǐng)域的專家和戰(zhàn)略科學(xué)家。
最后，達(dá)摩院專家委員會組織了多輪討論，基于影響力、技術(shù)可行性、社會價(jià)值等因素的綜合考量， 最終選出了代表 2022 的十大科技趨勢。
【本文是51CTO專欄機(jī)構(gòu)大數(shù)據(jù)文摘的原創(chuàng)譯文，微信公眾號“大數(shù)據(jù)文摘（ id: BigDataDigest）”】
