阿里巴巴达摩院发表2021年度十大科学技术趋势

数字化企业 阅读:39270 2021-01-01 12:00:36

2020注定是历史铭刻的一年,新冠疫病席卷世界,许多行业重新开始产生的螺旋,物理屏障增加了数字世界的飞跃发展:新技术、新应用不断出现,量子计算、基础材料、生物医疗等领域

2020注定是历史铭刻的一年,新冠疫病席卷世界,许多行业重新开始产生的螺旋,物理屏障增加了数字世界的飞跃发展:新技术、新应用不断出现,量子计算、基础材料、生物医疗等领域的一系列重大技术突破。我们仰望星空展望科学技术的最前沿动向,也可以实地规划科学技术的普及路径。科学技术的自我完善决不是空谈,而是我们对未来的直觉、对社会的态度。相信后疫情时代,即将到来的2021注定会在科学技术史上留下浓墨重彩。

年底结束时,阿里巴巴达摩院发表了2021年度十大科学技术趋势。这是达摩院成立三年来第三次发布年度科学技术趋势报告,阿里云智能研究中心与达摩院科学家和业界专家合作,经过长达三个月的大量采访交流,深入探讨了人工智能、物联网、量子计算、云计算、块链、新材料等热点科学技术的研究和预测

在达摩院基础科学和技术创新研究的科学技术顶点,阿里云研究中心以科学技术探索新商业的边界为使命,在最先进的科学技术的推进下,研究零售、数字政务、智能城市、金融、制造、能源等产业的数字化变革路径和商业实践。以数字化转型案例库、行业数字化转型白皮书、科技与行业发展报告、CEO、阿里波特知识智能机器人等各有特色的产品和服务形态为基础,成为政企数字化转型的战略加速器。

这两年,关于语音AI、图神经网、芯片等多种趋势的预测已经成为现实。今年达摩院从原子动能、比特跃迁、场景转型三个角度发布布了十大科技趋势,让我们快速看到。

材料是所有科学技术发展的基础,新材料技术推进了多次科学技术革命。但是,由于成本高、生产技术不成熟等问题,许多新材料无法大规模应用。达摩院认为,今后几年,以氮化镓和碳化硅为代表的第三代半导体材料在材料生长、设备制备等技术上实现突破,应用于5G基站、新能源汽车、特高压、数据中心等新基础设施场景,大幅度降低整体能源消耗。

新材料的价值不仅能提供更好的性能,还能突破传统材料的物理极限。达摩院预测,碳基材料作为制作柔性设备的核心材料,将走出实验室,制作出可随意伸缩、弯曲的柔性电子设备,例如,用这种材料制作的电子皮肤不仅机械特性与真正的皮肤相似,还具有外部环境感知功能。

过去几年,AI技术润物无声渗透到传统产业,如AI进入制造企业,提高质量检查效率。达摩院认为,AI应用于生产阶段只是开始,汽车、消费电子、服装、钢铁、化工等信息化基础良好的行业实现供应链、生产、资产、物流、销售等各个阶段的全局智能,最终实现生产和运营效率的大幅提高。

在医疗领域,业界认为AI和药物、疫苗的开发相结合是大势所趋,但在AI开发药物,成功上市的情况极为罕见。达摩院指出,新型AI算法的反复和计算能力突破解决了药物分子目标的确认、药物成药性等问题。例如,在疫苗开发过程中,AI可以自动输入有效化合物模型,与计算机合成程序产生的数亿种不同的化学化合物进行比较筛选,最终迅速找到疫苗的优质候选化合物。

作为人机交互和人机混合智能未来技术,大脑接口在医疗领域具有研究价值。达摩院在趋势中指出,学术界和工业界正在努力克服大脑信号的收集和处理问题,帮助人类更好地理解大脑的工作原理,技术的成熟加快了大脑界面的临床应用,将来为不能说话、不能动手的患者提供正确的康复服务。

科技的发展总是在不断发散和收敛的模式中跳跃。创新永远没有终点,但每次技术创新都必须沿着普惠的既定轨迹前进。AI、5G、云计算、IoT等数字技术发生前所未有的化学反应,农业和城市发生了新的变革。在农业领域,自动监测农作物、精细育种、农产品物流运输可追溯性成为现实的城市拥有超大脑,全面提高感知、通信、决策能力,为城市提供整体管理能力。

受达摩院十大科学技术倾向的影响,希望更多的人关注科学技术创新事业,热情成为动力,动力成为科学技术,促进科学技术的现实。

联系达摩院:

朱智敏kimy。zzm@alibaba-inc。com

联系蚂蚁云研究中心:

王佩杰。wpj@alibaba-inc。com

附件:达摩院2021十大技术趋势

趋势一、以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体迎来了大爆炸

以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)为代表的第三代半导体具有耐高温、耐高压、高频、大功率、耐辐射等优异特性,但受技术、成本等因素的限制,多年来仅限于小范围的应用。近年来,随着材料生长、设备制备等技术的突破,第三代半导体的性价比优势逐渐出现,应用市场开放:SiC部件已用于汽车变频器,GaN快速充电器也大量上市。未来5年,基于第三代半导体材料的电子设备将广泛应用于5G基站、新能源汽车、特高压、数据中心等场景。

趋势二、后量子霸权时代,量子纠错和实用优势成为核心命题

2020年为后量子争霸元年,全球对量子计算的投入持续上升,技术和生态蓬勃发展,多个平台五彩缤纷。这一趋势在2021年继续提高社会关注和期待,量子计算的研究需要证明自己的实用价值,行业应着重于后霸权时代的使命:协同创新,解决许多科学和工程问题,为尽快到达量子纠错和实用优势两个里程碑奠定基础。

趋势3、碳技术突破加快柔性电子发展。

柔性电子是指经过扭曲、折叠、拉伸等形状变化后仍保持原有性能的电子设备,可用于可穿戴设备、电子皮肤、柔性显示器等。柔性电子发展的主要瓶颈在于材料-目前的柔性材料,或者柔性不足容易失效,或者电气性能远不如硬质硅基电子。近年来,碳基材料的技术突破为柔性电子提供了更好的材料选择:碳纳米管这种碳基柔性材料的质量已经满足了大规模集成电路的制备要求,该材料制备的电路性能超过了同尺寸下的硅基电路,另一种碳基柔性材料石墨烯的大面积制备也实现了。

趋势4,AI提高药物和疫苗的开发效率

AI广泛应用于医疗影像、病历管理等辅助诊断场景,但AI在疫苗开发和药物临床研究中的应用仍处于探索阶段。随着新型AI算法的反复和算力的突破,AI有效解决疫苗/药物开发周期长、成本高等问题,如提高化合物筛选、确立疾病模型、发现新目标、发现先导化合物、优化先导药物等环节的效率。AI与疫苗、药物临床研究的结合可以减少反复劳动和时间消耗,提高研究开发效率,大大推进医疗服务和药物普及化。

趋势5,大脑界面帮助人类超越生物学极限

大脑接口是下一代人机交互和人机混合智能的重要核心技术。脑接口对神经工程的发展起着重要的支持和推进作用,帮助人类从更高维度的空间进一步分析人脑的工作原理。大脑接口这一新技术领域的探索通信大脑和外部设备,用大脑的想法控制机器。例如,在控制机械臂等方面,有助于提高应用精度,为神智清醒、思维健全、但口不能说、手不能动的患者提供正确的康复服务。

趋势6、数据处理实现自治与自我进化

随着云计算的发展、数据规模的持续指数水平的增加,传统的数据处理面临着存储成本高、集团管理复杂、计算任务多样性等巨大挑战,面对大量急剧增加的数据规模和复杂多样的处理场景,人工管理和系统因此,通过智能方法实现数据管理系统的自动优化成为未来数据处理发展的必然选择。人工智能和机械学习手段逐渐广泛应用于智能冷热数据分层、异常检测、智能建模、资源调动、参数。 调整、测量生成、索引推荐等领域,有效降低数据计算、处理、存储、运输管理成本,实现数据管理系统的自治与自我进化。

趋势7、云原生重建IT技术体系

在传统的IT开发环境中,产品开发的在线周期长,开发性能低,云原始结构充分利用云计算的分布式、可扩展性和灵活性,更有效地应用和管理异构硬件和环境下的各种云计算资源未来,芯片、开发平台、应用软件、计算机等将诞生在云上,可以抽象网络、服务器、操作系统等基础结构层,降低计算成本,提高反复效率,大幅降低云计算的使用阈值,扩大技术应用界限。

趋势8,农业进入数据智能时代

传统农业产业的发展存在土地资源利用率低、从生产到零售链接脱节等瓶颈问题。以物联网、人工智能、云计算等为代表的科技正与农业产业深度融合,打通农业产业全链接流程。结合新一代传感器技术,实时获取和感知田地数据信息,通过大数据分析和人工智能技术迅速处理大规模领域的农业数据,实现农作物监测、精细化育种和环境资源按需分配。同时,通过5G、物联网、块链等技术的应用,确保农产品物流运输中的控制和可追溯性,保障农产品整体供应链流程的安全可靠性。农业告别靠天饮食进入智能农业时代。

趋势9,工业互联网从单点智能转向全球智能

受实施成本和复杂性高、供应方数据难以通过、整体生态不完善等因素限制,目前的工业智能仍以解决零碎需求为中心。疫情中数字经济显示的韧性使企业更加重视工业智能的价值,加上数字技术的进步普及、新基础设施的投资拉动,这些因素将共同推进工业智能从单点智能迅速转向全局智能,特别是汽车、消费电子、品牌服装、钢铁、水泥、化学工业等具有良好信息化基础的制造业

趋势十、智能运营中心成为未来城市标准

在过去的10年里,智慧城市通过数字手段切实提高了城市管理水平。但是,在新的冠疫病对策中,一些所谓的智慧城市集中暴露了问题,特别是重建轻运营引起的业务应用不足。在此背景下,城市管理者希望通过运营中心活跃数据资源,推进管理和服务的全球化、细分化和实时化。AIoT技术的成熟和普及,空间计算技术的进步,进一步提高运营中心的智力水平,在数字双胞胎的基础上将城市作为统一系统,提供整体的智力管理能力,成为未来城市的数字基础设施。

附件:专家解读

围绕着十大科学技术的倾向,外部专家也发表了意见评论。如图所示,

趋势一、以氮化镓、碳化硅为代表的第三代半导体迎来了大爆炸

中国科学院半导体研究所研究员王军喜

-第三代半导体将成为显示照明、电力电子和微波射频设备的核心。

趋势二、后量子霸权时代,量子纠错和实用优势成为核心命题

清华大学物理系副教授张浩

-量子计算硬件有两种想法。一是提高单个量子比特的质量和寿命,二是更有效地整合和表现更多的物理量子比特和纠错。

IDC中国副社长兼首席分析师武连峰

-量子计算将来有广泛的应用场景,是科技市场必争之地。

趋势3、碳技术突破加快柔性电子发展。

中国科学院院士彭练矛

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趋势4,AI提高药物和疫苗的开发效率

浙江大学药学院副院长、浙江大学药物信息学研究所副所长范晓辉。

-发展AI药学,要尽快开展应用方法学研究,,二是尽快培养既有药学背景又掌握AI算法的交叉学科人才。

阿斯利康中国副总裁徐晶

-人工智能在药物分子筛选、临床实验效率提高、疾病早筛早诊中发挥着重要作用。

北京航空宇宙大学宇航学院教授邓岳

-利用AI开发药物和疫苗的难点是保障算法的鲁棒性、启发决策的创造性和加强过程的说明性。

趋势5,大脑界面帮助人类超越生物学极限

新加坡南洋理工大学计算机学院教授,IEEE,Fellow关闭太

-今后10年,大脑界面将有更多的技术和应用突破,成为大脑科学研究的重要平台,新应用领域包括老年失智症、精神疾病、双向大脑界面、人机增强系统等。

清华大学电子工程系副教授、大脑和智能实验室研究员张面琳。

-开发能源效率、体积效率高的大脑接口硬件设备是分析大脑的重要途径。

趋势6、数据处理实现自治与自我进化

Gartner研究副社长孙志勇Daniel。

-中国企业未来3-5年的数字转型将从数据领域突破。

趋势7、云原生重建IT技术体系

中国信息通信研究院云计算和大数据研究所所长何宝宏。

-以前谈过CloudFirst,现在谈过CloudSmart,云本地应用可以真正发挥云的效率和价值。

上海交通大学计算机系长聘任教轨副教授陈全

-云本地仍面临微服务高效调度、无服务器计算、高密度混合部、低费用系统等挑战,但必然是云计算的主要方向。

趋势8,农业进入数据智能时代

中国农业大学国际学院院长李道亮。

-物联网、云计算和智能终端成为农业新的基础设施,但落地过程需要耐心和恒心。

趋势9,工业互联网从单点智能转向全球智能

中国企业联合会和中国企业家协会副会长、工信部原总工程师朱宏任。

-下一代信息技术与制造业深度融合,对工业发展乃至经济社会发展产生全方位、深层次、革命性的影响。

中国工业互联网研究院副院长冯旭

-工业企业的数字化变革,出现了从被动到积极、从段落到连续、垂直到合作的新趋势。

新加坡南洋理工大学校长委员会讲座副教授安波

-新冠疫病为工业互联网的发展按下了加速键。

趋势十、智能运营中心成为未来城市标准

新加坡南洋理工大学计算机学院院长苗春燕

--全方位的AI应用完全改变城市面貌的智能运营中心在广泛的信息收集上建立,同时保障隐私安全的智能城市需要为老年人口提供便利。

上海交通大学计算机系统讲座敏感

-未来城市以AIoT等智能城市为躯干和四肢,以智能运营中心为大脑。

总体评价:清华大学计算机和科技系副主任唐杰。

达摩院发表的十大技术趋势是积极的。量子计算将成为未来10-20年计算机取得重大突破的重要领域。人工智能的发展也将进入一个全新的人机共存时代。在可预测的5-10年里,一方面,数据本身在人工智能的帮助下从搜索查询升级为自治和进化。另一方面,人和计算机在物理世界和虚拟世界的强大结合将重塑我们生活的各个方面。

责任编辑:陈苗

编辑:张千慧

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