2020年十大科技技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

2019年，是新興科技發(fā)展史上的重要年份。

這一年，各大公司的AI、云計算、大數(shù)據(jù)走向下沉市場，空中博弈進入到地面作戰(zhàn)，技術(shù)的商業(yè)化成為生意成敗的重要考量。其間，產(chǎn)業(yè)與場景成為大漏斗，好的技術(shù)得以被篩選重用。

回首相望，過去的365天，產(chǎn)業(yè)AI與產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為AI落地的關(guān)鍵詞，AI芯片規(guī)?；瘧?yīng)用，專用芯片起勢，機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)在工業(yè)、能源等各個場景進行實戰(zhàn)；云計算成為百行千業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的核心紐帶，云一躍成為巨頭的核心賽道；5G在2019年迎來正式商用，牌照相繼發(fā)放，5G也在帶動物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)的爆發(fā)，城市的數(shù)字化、孿生化成為共識；此外，區(qū)塊鏈在2019年褪去熱火，進行理性時代，并上升至國家戰(zhàn)略，想象空間巨大···

這些，也剛好在此前阿里達摩院發(fā)布的《2019十大科技趨勢》中被言中。

但是，在2019這一整年，科技發(fā)展形勢“一片大好”的背后，我們也試圖追索那些深藏在暗處的隱憂，并為之提出更好的應(yīng)對之策，對未來盡責(zé)。

2020年1月2日，一元初始、萬象更新的時刻，阿里達摩院又再度重磅向業(yè)界發(fā)布《2020十大科技趨勢》，對AI、芯片、云計算、區(qū)塊鏈、量子計算以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等科技領(lǐng)域的未來發(fā)展做了重要預(yù)測。

這些趨勢分別為：

●1、人工智能從感知智能向認(rèn)知智能演進

●2、計算存儲一體化突破AI算力瓶頸

●3、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的超融合

●4、機器間大規(guī)模協(xié)作成為可能

●5、模塊化降低芯片設(shè)計門檻

●6、規(guī)模化生產(chǎn)級區(qū)塊鏈應(yīng)用將走入大眾

●7、量子計算進入攻堅期

●8、新材料推動半導(dǎo)體器件革新

●9、保護數(shù)據(jù)隱私的AI技術(shù)將加速落地

●10、云成為IT技術(shù)創(chuàng)新的中心

總體而言，最新的十大科技趨勢不僅是總結(jié)過去多年的技術(shù)面貌，同時對技術(shù)發(fā)展瓶頸進行了一針見血的點評，對產(chǎn)業(yè)走向、技術(shù)協(xié)同進行了辯證思維的考量，稱得上是一份值得重點研讀的報告（后文附）。

1 什么在掣肘技術(shù)的發(fā)展？

阿里達摩院（Alibaba DAMO Academy for Discovery, Adventure, Momentum and Outlook）作為致力于探索科技未知，以人類愿景為驅(qū)動力的，立足于基礎(chǔ)科學(xué)、創(chuàng)新性技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的研究院，從誕生第一天起，就有3個重要使命：“活得要比阿里巴巴長”、“服務(wù)全世界至少20億人口”、“必須面向未來、用科技解決未來的問題”。

在2年多的科研經(jīng)歷中，達摩院在機器智能、數(shù)據(jù)計算、機器人、金融科技等領(lǐng)域進行了諸多前沿的探索，并在此期間引進技術(shù)大牛，建立了完善的多學(xué)科人才基礎(chǔ)，在技術(shù)前瞻性上，達摩院走在業(yè)界前列。

達摩院也注意到，AI領(lǐng)域在取得不錯成績的今天，“攔路虎”依然眾多。

比如，AI的感知智能雖然超越人類水準(zhǔn)，但是認(rèn)知智能天花板依然存在，須從認(rèn)知心理學(xué)、腦科學(xué)以及人類社會的發(fā)展歷史中汲取更多的靈感，并結(jié)合跨領(lǐng)域知識圖譜、因果推理、持續(xù)學(xué)習(xí)等研究領(lǐng)域的發(fā)展進行突破，以推動下一代具有自主意識的AI系統(tǒng)的建設(shè)。

再比如，存儲和計算中的馮·諾伊曼“瓶頸”（或“內(nèi)存墻”）問題依然嚴(yán)峻，越往后，AI運算中數(shù)據(jù)搬運更加頻繁，需要存儲和處理的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于之前常見的應(yīng)用，AI要有突破，須對設(shè)計模式、計算架構(gòu)維度做出創(chuàng)新。

芯片是計算的核心，受到成本和市場壓力的驅(qū)使，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在積極尋找新的芯片開發(fā)模式，來滿足低成本、快速的需求。特別是隨著芯片制程從10nm縮減到7nm，接下來還要進一步縮減到5nm，每一次制程縮減所需要的成本和開發(fā)時間都在大幅提升，但模塊化將是個好思路。此外，隨著摩爾定律逐漸失效，以硅為主體的經(jīng)典晶體管縮放已經(jīng)越來越難以維持，這對芯片材料提出挑戰(zhàn)。

在目前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅猛，甚至推動第四次工業(yè)革命的到來，但其依然面臨制造企業(yè)內(nèi)部的IT軟件系統(tǒng)與OT設(shè)備系統(tǒng)須打通、廠外上下游產(chǎn)業(yè)鏈須優(yōu)化組合、產(chǎn)品的設(shè)計和產(chǎn)品生命周期須優(yōu)化管理等問題。

當(dāng)然，今天的芯片、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)都無法離開云。

隨著傳統(tǒng)IT接口開始逐漸被云端接口取代，軟件技術(shù)和硬件技術(shù)之間的依賴程度被大幅度降低，云平臺、技術(shù)開源、云用戶三者形成驅(qū)動技術(shù)創(chuàng)新的新三角。全面上云時代，應(yīng)用復(fù)雜、算力要求極高，算法、軟件和硬件的隔閡造成巨大算力的浪費，已經(jīng)無法滿足在超大規(guī)模計算場景下提升IT計算效率、降低計算成本的訴求。

此外，區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用已延伸到數(shù)字金融、數(shù)字政府、智能制造、供應(yīng)鏈管理等多個領(lǐng)域，主流廠商紛紛進入?yún)^(qū)塊鏈領(lǐng)域推動技術(shù)突破和商業(yè)化場景落地。區(qū)塊鏈將正式面對海量用戶場景的考驗，這將對系統(tǒng)處理量提出了更高的要求，并加劇參與節(jié)點在信息存儲、同步等方面的負(fù)擔(dān)。

2 達摩院看到的“2020十大科技趨勢”

俠之大者，為國為民。

技術(shù)發(fā)展有瓶頸，但不應(yīng)成為止步不前的理由。面對科技向前的浪潮，總有人在理性思考，明燈指路。

此次達摩院2020十大科技趨勢報告，就是對以上掣肘技術(shù)發(fā)展問題的最好回答?；卮鹬?，還將諸多前沿性技術(shù)進行解構(gòu)、彼此串聯(lián)，以找到牽引產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的最新邏輯，值得詳讀。

附報告全文：

趨勢一、人工智能從感知智能向認(rèn)知智能演進

人工智能已經(jīng)在“聽、說、看”等感知智能領(lǐng)域已經(jīng)達到或超越了人類水準(zhǔn)，但在需要外部知識、邏輯推理或者領(lǐng)域遷移的認(rèn)知智能領(lǐng)域還處于初級階段。認(rèn)知智能將從認(rèn)知心理學(xué)、腦科學(xué)及人類社會歷史中汲取靈感，并結(jié)合跨領(lǐng)域知識圖譜、因果推理、持續(xù)學(xué)習(xí)等技術(shù)，建立穩(wěn)定獲取和表達知識的有效機制，讓知識能夠被機器理解和運用，實現(xiàn)從感知智能到認(rèn)知智能的關(guān)鍵突破。

趨勢二、計算存儲一體化突破AI算力瓶頸

馮諾伊曼架構(gòu)的存儲和計算分離，已經(jīng)不適合數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能應(yīng)用需求。頻繁的數(shù)據(jù)搬運導(dǎo)致的算力瓶頸以及功耗瓶頸已經(jīng)成為對更先進算法探索的限制因素。類似于腦神經(jīng)結(jié)構(gòu)的存內(nèi)計算架構(gòu)將數(shù)據(jù)存儲單元和計算單元融合為一體，能顯著減少數(shù)據(jù)搬運，極大提高計算并行度和能效。計算存儲一體化在硬件架構(gòu)方面的革新，將突破AI算力瓶頸。

趨勢三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的超融合

5G、IoT設(shè)備、云計算、邊緣計算的迅速發(fā)展將推動工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的超融合，實現(xiàn)工控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和信息化系統(tǒng)的智能化融合。制造企業(yè)將實現(xiàn)設(shè)備自動化、搬送自動化和排產(chǎn)自動化，進而實現(xiàn)柔性制造，同時工廠上下游制造產(chǎn)線能實時調(diào)整和協(xié)同。這將大幅提升工廠的生產(chǎn)效率及企業(yè)的盈利能力。對產(chǎn)值數(shù)十萬億乃至數(shù)百萬億的工業(yè)產(chǎn)業(yè)而言，提高5%-10%的效率，就會產(chǎn)生數(shù)萬億人民幣的價值。

趨勢四、機器間大規(guī)模協(xié)作成為可能

傳統(tǒng)單體智能無法滿足大規(guī)模智能設(shè)備的實時感知、決策。物聯(lián)網(wǎng)協(xié)同感知技術(shù)、5G通信技術(shù)的發(fā)展將實現(xiàn)多個智能體之間的協(xié)同——機器彼此合作、相互競爭共同完成目標(biāo)任務(wù)。多智能體協(xié)同帶來的群體智能將進一步放大智能系統(tǒng)的價值：大規(guī)模智能交通燈調(diào)度將實現(xiàn)動態(tài)實時調(diào)整，倉儲機器人協(xié)作完成貨物分揀的高效協(xié)作，無人駕駛車可以感知全局路況，群體無人機協(xié)同將高效打通最后一公里配送。

趨勢五、模塊化降低芯片設(shè)計門檻

傳統(tǒng)芯片設(shè)計模式無法高效應(yīng)對快速迭代、定制化與碎片化的芯片需求。以RISC-V為代表的開放指令集及其相應(yīng)的開源SoC芯片設(shè)計、高級抽象硬件描述語言和基于IP的模板化芯片設(shè)計方法，推動了芯片敏捷設(shè)計方法與開源芯片生態(tài)的快速發(fā)展。此外，基于芯粒（chiplet）的模塊化設(shè)計方法用先進封裝的方式將不同功能“芯片模塊”封裝在一起，可以跳過流片快速定制出一個符合應(yīng)用需求的芯片，進一步加快了芯片的交付。

趨勢六、規(guī)?；a(chǎn)級區(qū)塊鏈應(yīng)用將走入大眾

區(qū)塊鏈BaaS(Blockchain as a Service)服務(wù)將進一步降低企業(yè)應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的門檻，專為區(qū)塊鏈設(shè)計的端、云、鏈各類固化核心算法的硬件芯片等也將應(yīng)運而生，實現(xiàn)物理世界資產(chǎn)與鏈上資產(chǎn)的錨定，進一步拓展價值互聯(lián)網(wǎng)的邊界、實現(xiàn)萬鏈互聯(lián)。未來將涌現(xiàn)大批創(chuàng)新區(qū)塊鏈應(yīng)用場景以及跨行業(yè)、跨生態(tài)的多維協(xié)作，日活千萬以上的規(guī)?；a(chǎn)級區(qū)塊鏈應(yīng)用將會走入大眾。

趨勢七、量子計算進入攻堅期

2019年，“量子霸權(quán)”之爭讓量子計算在再次成為世界科技焦點。超導(dǎo)量子計算芯片的成果，增強了行業(yè)對超導(dǎo)路線及對大規(guī)模量子計算實現(xiàn)步伐的樂觀預(yù)期。2020年量子計算領(lǐng)域?qū)?jīng)歷投入進一步增大、競爭激化、產(chǎn)業(yè)化加速和生態(tài)更加豐富的階段。作為兩個最關(guān)鍵的技術(shù)里程碑，容錯量子計算和演示實用量子優(yōu)勢將是量子計算實用化的轉(zhuǎn)折點。未來幾年內(nèi)，真正達到其中任何一個都將是十分艱巨的任務(wù)，量子計算將進入技術(shù)攻堅期。

趨勢八、新材料推動半導(dǎo)體器件革新

在摩爾定律放緩以及算力和存儲需求爆發(fā)的雙重壓力下，以硅為主體的經(jīng)典晶體管很難維持半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，各大半導(dǎo)體廠商對于3納米以下的芯片走向都沒有明確的答案。新材料將通過全新物理機制實現(xiàn)全新的邏輯、存儲及互聯(lián)概念和器件，推動半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的革新。例如，拓?fù)浣^緣體、二維超導(dǎo)材料等能夠?qū)崿F(xiàn)無損耗的電子和自旋輸運，可以成為全新的高性能邏輯和互聯(lián)器件的基礎(chǔ)；新型磁性材料和新型阻變材料能夠帶來高性能磁性存儲器如SOT-MRAM和阻變存儲器。

趨勢九、保護數(shù)據(jù)隱私的AI技術(shù)將加速落地

數(shù)據(jù)流通所產(chǎn)生的合規(guī)成本越來越高。使用AI技術(shù)保護數(shù)據(jù)隱私正在成為新的技術(shù)熱點，其能夠在保證各方數(shù)據(jù)安全和隱私的同時，聯(lián)合使用方實現(xiàn)特定計算，解決數(shù)據(jù)孤島以及數(shù)據(jù)共享可信程度低的問題，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的價值。

趨勢十、云成為IT技術(shù)創(chuàng)新的中心

隨著云技術(shù)的深入發(fā)展，云已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過IT基礎(chǔ)設(shè)施的范疇，漸漸演變成所有IT技術(shù)創(chuàng)新的中心。云已經(jīng)貫穿新型芯片、新型數(shù)據(jù)庫、自驅(qū)動自適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、AI、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、量子計算整個IT技術(shù)鏈路，同時又衍生了無服務(wù)器計算、云原生軟件架構(gòu)、軟硬一體化設(shè)計、智能自動化運維等全新的技術(shù)模式，云正在重新定義IT的一切。廣義的云，正在源源不斷地將新的IT技術(shù)變成觸手可及的服務(wù)，成為整個數(shù)字經(jīng)濟的基礎(chǔ)設(shè)施。