達(dá)摩院2021十大科技趨勢

本報(bào)訊 阿里巴巴達(dá)摩院發(fā)布2021十大科技趨勢，這是達(dá)摩院成立三年以來第三次發(fā)布年度科技趨勢。

趨勢一，以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體迎來應(yīng)用大爆發(fā)。以氮化鎵（GaN）和碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體，具備耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率、抗輻射等優(yōu)異特性，但受工藝、成本等因素限制，多年來僅限于小范圍應(yīng)用。

近年來，隨著材料生長、器件制備等技術(shù)的不斷突破，第三代半導(dǎo)體的性價(jià)比優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，并正在打開應(yīng)用市場：SiC元件已用作汽車逆變器，GaN快速充電器也大量上市。未來五年，基于第三代半導(dǎo)體材料的電子器件將廣泛應(yīng)用于5G基站、新能源汽車、特高壓、數(shù)據(jù)中心等場景。

趨勢二，后“量子霸權(quán)”時(shí)代，量子糾錯(cuò)和實(shí)用優(yōu)勢成核心命題。2020年為后“量子霸權(quán)”元年，世界對量子計(jì)算的投入持續(xù)上漲，技術(shù)和生態(tài)蓬勃發(fā)展，多個(gè)平臺異彩繽紛。這一潮流將在2021年繼續(xù)推高社會的關(guān)注和期待，量子計(jì)算的研究需要證明自身的實(shí)用價(jià)值;業(yè)界需要聚焦“后霸權(quán)”時(shí)代的使命：協(xié)同創(chuàng)新，解決眾多的科學(xué)和工程難題。

趨勢三，碳基技術(shù)突破加速柔性電子發(fā)展。柔性電子是指經(jīng)扭曲、折疊、拉伸等形狀變化后仍保持原有性能的電子設(shè)備，可用作可穿戴設(shè)備、電子皮膚、柔性顯示屏等。柔性電子發(fā)展的主要瓶頸在于材料——目前的柔性材料，或者“柔性”不足容易失效，或者電性能遠(yuǎn)不如“硬質(zhì)”硅基電子。

近年來，碳基材料的技術(shù)突破為柔性電子提供了更好的材料選擇：碳納米管這一碳基柔性材料的質(zhì)量已可滿足大規(guī)模集成電路的制備要求，且在此材料上制備的電路性能超過同尺寸下的硅基電路;而另一碳基柔性材料石墨烯的大面積制備也已實(shí)現(xiàn)。

趨勢四，AI提升藥物及疫苗研發(fā)效率。AI已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療影像、病歷管理等輔助診斷場景，但AI在疫苗研發(fā)及藥物臨床研究的應(yīng)用依舊處于探索階段。隨著新型AI算法的迭代及算力的突破，AI將有效解決疫苗/藥物研發(fā)周期長、成本高等難題，例如提升化合物篩選、建立疾病模型、發(fā)現(xiàn)新靶點(diǎn)、先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)及先導(dǎo)藥物優(yōu)化等環(huán)節(jié)的效率。AI與疫苗、藥物臨床研究的結(jié)合可以減少重復(fù)勞動(dòng)與時(shí)間消耗，提升研發(fā)效率，極大地推動(dòng)醫(yī)療服務(wù)和藥物的普惠化。

趨勢五，腦機(jī)接口幫助人類超越生物學(xué)極限。腦機(jī)接口是新一代人機(jī)交互和人機(jī)混合智能的關(guān)鍵核心技術(shù)。腦機(jī)接口對神經(jīng)工程的發(fā)展起到了重要支撐與推動(dòng)作用，幫助人類從更高維度空間進(jìn)一步解析人類大腦的工作原理。

腦機(jī)接口這一新技術(shù)領(lǐng)域，探索性地將大腦與外部設(shè)備進(jìn)行通信，并借由腦力意念控制機(jī)器。例如在控制機(jī)械臂等方面幫助提升應(yīng)用精度，將為神智清醒、思維健全，但口不能言、手不能動(dòng)的患者提供精準(zhǔn)康復(fù)服務(wù)。

趨勢六，數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)“自治與自我進(jìn)化”。隨著云計(jì)算的發(fā)展、數(shù)據(jù)規(guī)模持續(xù)指數(shù)級增長，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理面臨存儲成本高、集群管理復(fù)雜、計(jì)算任務(wù)多樣性等巨大挑戰(zhàn);面對海量暴增的數(shù)據(jù)規(guī)模以及復(fù)雜多元的處理場景，人工管理和系統(tǒng)調(diào)優(yōu)捉襟見肘。

因此，通過智能化方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的自動(dòng)優(yōu)化，成為未來數(shù)據(jù)處理發(fā)展的必然選擇。

人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)手段逐漸被廣泛應(yīng)用于智能化的冷熱數(shù)據(jù)分層、異常檢測、智能建模、資源調(diào)動(dòng)、參數(shù)調(diào)優(yōu)、壓測生成、索引推薦等領(lǐng)域，有效降低數(shù)據(jù)計(jì)算、處理、存儲、運(yùn)維的管理成本，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的“自治與自我進(jìn)化”。

趨勢七，云原生重塑IT體系。在傳統(tǒng)IT開發(fā)環(huán)境里，產(chǎn)品開發(fā)上線周期長、研發(fā)效能不高，云原生架構(gòu)充分利用了云計(jì)算的分布式、可擴(kuò)展和靈活的特性，更高效地應(yīng)用和管理異構(gòu)硬件和環(huán)境下的各類云計(jì)算資源。通過方法論工具集、最佳實(shí)踐和產(chǎn)品技術(shù)，開發(fā)人員可專注于應(yīng)用開發(fā)過程本身。

未來，芯片、開發(fā)平臺、應(yīng)用軟件乃至計(jì)算機(jī)等將誕生于云上，可將網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)等基礎(chǔ)架構(gòu)層高度抽象化，降低計(jì)算成本、提升迭代效率，大幅降低云計(jì)算使用門檻、拓展技術(shù)應(yīng)用邊界。

趨勢八，農(nóng)業(yè)邁入數(shù)據(jù)智能時(shí)代。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在土地資源利用率低和從生產(chǎn)到零售鏈路脫節(jié)等瓶頸問題。以物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、云計(jì)算等為代表的數(shù)字技術(shù)正在與農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)深度融合，打通農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的全鏈路流程。

結(jié)合新一代傳感器技術(shù)，農(nóng)田地面數(shù)據(jù)信息得以實(shí)時(shí)獲取和感知，并依靠大數(shù)據(jù)分析與人工智能技術(shù)快速處理海量領(lǐng)域農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物監(jiān)測、精細(xì)化育種和環(huán)境資源按需分配。同時(shí)，通過5G、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)的應(yīng)用，確保農(nóng)產(chǎn)品物流運(yùn)輸中的可控和可追溯，保障農(nóng)產(chǎn)品整體供應(yīng)鏈流程的安全可靠。農(nóng)業(yè)將告別“靠天”吃飯，進(jìn)入智慧農(nóng)業(yè)時(shí)代。

趨勢九，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)從單點(diǎn)智能走向全局智能。受實(shí)施成本和復(fù)雜度較高、供給側(cè)數(shù)據(jù)難以打通、整體生態(tài)不夠完善等因素限制，目前的工業(yè)智能仍以解決碎片化需求為主。

疫情中數(shù)字經(jīng)濟(jì)所展現(xiàn)出來的韌性，讓企業(yè)更加重視工業(yè)智能的價(jià)值，加之?dāng)?shù)字技術(shù)的進(jìn)步普及、新基建的投資拉動(dòng)，這些因素將共同推動(dòng)工業(yè)智能從單點(diǎn)智能快速躍遷到全局智能。

特別是汽車、消費(fèi)電子、品牌服飾、鋼鐵、水泥、化工等具備良好信息化基礎(chǔ)的制造業(yè)，貫穿供應(yīng)鏈、生產(chǎn)、資產(chǎn)、物流、銷售等各環(huán)節(jié)在內(nèi)的企業(yè)生產(chǎn)決策閉環(huán)的全局智能化應(yīng)用，將大規(guī)模涌現(xiàn)。

趨勢十，智慧運(yùn)營中心成為未來城市標(biāo)配。在過去十年時(shí)間里，智慧城市借助數(shù)字化手段切實(shí)提升了城市治理水平。但在新冠疫情防控中，智慧城市暴露出新問題，特別是由于“重建設(shè)輕運(yùn)營”所導(dǎo)致的業(yè)務(wù)應(yīng)用不足。

在此背景下，城市未來需要通過運(yùn)營中心盤活數(shù)據(jù)資源，推動(dòng)治理與服務(wù)的全局化、精細(xì)化和實(shí)時(shí)化。而AIoT技術(shù)的日漸成熟和普及、空間計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步，將進(jìn)一步提升運(yùn)營中心的智慧化水平，在數(shù)字孿生基礎(chǔ)上把城市作為統(tǒng)一系統(tǒng)并提供整體智慧治理能力，進(jìn)而成為未來城市的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施。