昨天，阿里达摩院第四年发布科技趋势预测。
Tatsuya Institute分析了近三年770万篇公开论文和85000项专利，采访了近100名科学家，总结出除2022年外值得关注的十大前沿技术，分别是:AI for Science、大小模型共同进化、硅光芯片、绿能AI、柔性传感机器人、高精度医疗导航、全球隐私计算、卫星-地面计算、云网融合、XR互联网。
这十大技术趋势有哪些亮点？
人工智能升级，从产业到科学转型
在今年的预测中，最重要的断言是，人工智能将为科学带来一场新的革命。
几年前，AI+产业成为一个热词。今年达摩院提出AI将成为科学家新的生产工具，催生科研新范式。
换句话说，人工智能会从工业变成科学，从AI+工业变成AI+科学。
这是什么意思？
2021年，学术圈发生了几件大事。7月，谷歌旗下的DeepMind在Nature上开放了使用AI预测蛋白质结构的AlphaFold 2，然后发布了来自人类和其他20种生物的35万个蛋白质结构的预测结果。12月，DeepMind首次使用AI帮助数学家提出了两个新的数学猜想，并登上了《自然》杂志的封面。
实验科学和理论科学是数百年来科学界的两大基本范式。过去，蛋白质的结构是通过实验来预测的，而数学猜想是通过推理来证明的。
现在AI带来了第三种可能。学习可以通过处理海量多维多模态数据，帮助解决复杂场景下的科学问题。有两大影响:
一是会加快科研进程，有助于发现新的规律，让科学家不需要像过去那样十年冷，而是可以终生保持高产；
第二，让科学不再依赖少数天才，普通大众也可能参与到科学研究中来。
阿里达摩院预测，未来三年，人工智能技术将广泛应用于应用科学，成为一些基础科学的研究工具。
工具的进步是人类文明突破线性增长的重要动力。
在AI公司商业变现不如预期，很多人开始唱衰AI的那一年，AI其实正在悄悄进入更低级的领域，给整个社会带来深远的影响。
芯片技术变革，硅光芯片可能爆发。
芯片领域也将发生变化。
第二个值得关注的前沿技术趋势是，电子芯片制造工艺的竞争已经接近尾声，硅光芯片将会异军突起。
目前硅基半导体已经推进到5nm和3nm，IBM今年宣布突破2nm技术。而电子芯片的发展已经逼近摩尔定律的极限，集成技术的进步趋于饱和，迫切需要技术上的突破。
其实之前已经有人提出了一种新的方法，就是光子芯片。
用光子代替电子传递信息，可以承载更多的信息，传输更远的距离。光子之间几乎没有干扰，可以提供比电子芯片高两个数量级的计算密度和低两个数量级的能耗。同时，与量子芯片相比，光子芯片可以在不改变二进制架构的情况下，延续目前的计算机体系。
看起来很完美，但是因为光子芯片是砷化镓和磷化铟材料，很难做到低成本和高集成度，所以很难大规模应用。
技术突破往往是极端需求逼出来的。
据OpenAI统计，自2012年以来，人工智能的计算能力需求每3.4个月翻一番。相比之下，供应能力的增长显得捉襟见肘。
另一种新的芯片技术蓬勃发展——硅光芯片。它结合了光子和电子的优点，有望突破摩尔定律。
硅片领域权威专家北京大学教授、上海光机所特聘首席研究员周治平介绍:
“硅光电子芯片通过硅化光电子器件，将光电子的特性巧妙地体现在一个全新的硅基芯片上，从而在光电子芯片的成本和集成度上取得突破，有望大大提高数据中心的集群、服务器甚至芯片之间的通信效率。”
评论周治平达摩院的技术动向，认为硅基光电芯片的进一步拓展是硅基光电芯片:
利用集成电路的设计方法和制造工艺，将微纳光子器件、电子器件和光电器件异质集成在同一硅衬底上，形成一种功能全面的新型大规模光电集成芯片。
大元预计，未来三年，硅光芯片将承载大型数据中心的高速信息传输；未来五到十年，基于硅光芯片的光计算将逐步取代电子芯片的部分计算场景。
柔性机器人亮相，XR互联网到来
这10大前沿技术除了科学用AI和硅光学芯片，还包括柔性传感机器人、XR互联网等技术的快速发展。
很多人对波士顿动力公司的机器人图集印象深刻。
机器人领域正在发生变化。传统机器人依赖于预编程，只能用于大型生产线等结构化场景中的特定任务。然而，近年来，随着柔性电子技术、力感知和控制以及人工智能技术的结合，机器人正在获得力感知、视觉和声音等感官能力，其通用性和适应性大大提高。
换句话说，机器人有望在未来成为多面手，能够处理各种任务，能够随机应变。这将增加机器人的受欢迎程度。
预计在未来五年内，柔性传感机器人将逐步取代传统工业机器人，成为生产线上的主要设备，并开始在服务机器人领域大规模应用。
大元还预言，新的网络技术将推动云网融入新的计算架构。云将作为大脑，端作为交互界面，注重用户体验。
未来的终端不会局限于PC和手机。任何一个普通的设备，哪怕只是一个屏幕，都可以拥有超级大脑，计算基本发生在云端。
这一趋势将加速以沉浸式体验为核心的XR互联网的到来。
大元认为，预计未来三年，将会生产出外形和重量接近普通眼镜的新一代XR眼镜，成为下一代互联网的关键入口。
下面附上达摩院十大趋势汇总:
科学的人工智能趋势
人工智能已经成为科学家新的生产工具，催生了科学研究的新范式。
【趋势总结】实验科学和理论科学是数百年来科学界的两大基本范式，人工智能正在催生新的研究范式。学习可以处理海量多维多模态的数据，解决复杂场景下的科学问题，将科学探索引向过去无法触及的新领域。人工智能不仅会加速科研进程，还有助于发现新的科学规律。预计未来三年，人工智能将广泛应用于应用科学，成为一些基础科学领域科学家的生产工具。
趋势规模模型的协同演化
大模型参数竞争进入冷静期，大小模型将在云的边缘共同进化。
【趋势总结】超大规模预训练模型是从弱人工智能到通用人工智能的突破性探索，解决了传统深度学习的应用碎片化问题。然而，性能与能耗不成比例增加的效率问题限制了参数规模的继续扩大。人工智能研究将从大模型的参数竞争走向大小模型的共同进化。大模型会把模型能力输出到边缘和末端的小模型，小模型负责实际的推理和执行。同时，小模型会将算法和执行结果反馈给大模型，让大模型的能力不断加强，形成一个有机的循环智能系统。
趋势三硅光学芯片
光电聚变兼有光子和电子的优点，突破了摩尔定律的局限。
【趋势总结】电子芯片的发展逼近摩尔定律的极限，难以满足高性能计算日益增长的数据吞吐需求。硅片用光子代替电子传输信息，可以承载更多信息，传输距离更远，具有计算密度高、能耗低的优点。随着云计算和人工智能的爆发，硅光芯片正在经历快速的技术迭代和快速的产业链发展。预计在未来三年内，硅光芯片将在大多数大型数据中心承载高速信息传输。
趋势4绿色能源人工智能
人工智能助力大规模绿色能源消费，实现多能源互补电力系统。
【趋势总结】风电、光伏等绿色能源近年来的快速发展，也带来了并网难、消纳率低等问题，甚至出现了“弃风”“弃光”现象。核心原因是绿色能源具有波动性、随机性、峰值倒置等特点。大规模并网可能会影响电网的安全稳定运行。人工技术的应用将有效提高电网和其他能源系统吸纳多元化电源和协调多种能源的能力，成为提高能源利用率和稳定性的技术支撑，推动碳中和进程。预计未来三年，人工智能技术将帮助电力系统实现大规模绿色能源消纳，实现电力系统安全、高效、稳定运行。
五柔性趋势感知机器人
机器人将具有灵活性和类似人类的感知能力，能够自适应地完成各种任务。
【趋势总结】传统机器人依赖预编程，局限于大型生产线等结构化场景。近年来，柔性机器人结合了柔性电子学、力感知与控制以及人工智能技术，获得了力感知、视觉、声音等感知能力。，它们处理多任务的通用性和对环境变化的适应能力都有了很大的提高。机器人将从大规模、标准化的生产线走向小规模、非标准化的场景。预计在未来五年内，柔性传感机器人将逐步取代传统工业机器人，成为生产线上的主要设备，并开始在服务机器人领域大规模应用。
趋势6高精度医疗导航
人工智能与精准医疗的深度融合，有助于提高诊疗的准确性和效率。
【趋势总结】传统医疗依靠医生的经验，就像人工寻路一样，结果参差不齐。人工智能与精准医学的深度融合，专家经验与新型辅助诊断技术的有机结合，将成为临床医学的高精度导航系统，为医生提供自动指导，帮助医疗决策更快、更准，实现重大疾病的量化、计算、可预测和预防。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到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作。
趋势7全球隐私计算
解决数据保护和流通的困境，隐私计算走向全球数据保护。
【趋势总结】数据安全保护和数据流通是数字时代的两难问题，解决方案是隐私计算。过去由于性能瓶颈、技术信任度不够、标准不统一等原因，私有计算只能应用在少量数据的场景中。随着专用芯片、加密算法、白盒、数据信任等技术的融合发展，隐私计算有望跨越海量数据的保护，数据源将扩展到整个区域，激发数字时代新的生产力。预计未来三年，全球隐私计算技术将在性能和可解释性方面有新的突破，或有数据信任机构提供基于隐私计算的数据共享服务。
趋势八星计算
以及星地一体化通信和计算，推动天、地、海的空全方位数字化。
【趋势总结】基于地面网络和计算的数字化服务仅限于人口密集区域，deep 空、海洋、沙漠等无人区仍在服务空白色区域。高低轨卫星通信和地面移动通信将无缝连接，形成空天、地、海立体一体化网络。随着计算随着网络移动，卫星-地面计算将整合卫星系统、空网络、地面通信和云计算，成为一种新的计算架构，这将扩展数字服务的空空间。预计在未来三年内，低轨卫星的数量将呈爆炸式增长，卫星及其地面系统将成为新的计算节点。
趋势九云网络融合
云端融合形成新的计算体系，在云上催生新的物种。
【趋势总结】网络新技术的发展将推动云计算向云与网络融合的新型计算体系发展，实现云与网络的专业分工:云将是大脑，负责集中式计算和全局数据处理；网络作为连接，通过云端整合各种网络形态，形成低时延、广覆盖的网络；作为端到端的交互界面，呈现多种形态，可以提供轻薄、持久、沉浸式的体验。云端融合将推动高精度工业仿真、实时工业质检、虚实融合空等新应用的诞生。预计在未来两年内，将有大量新的应用运行在云网融合的新计算体系中。
趋势X XR互联网
XR眼镜将成为重要的交互界面，推动下一代互联网的发展。
【趋势总结】随着端云协同计算、网络通信、数字结对等技术的发展。，以沉浸式体验为核心的XR互联网将迎来爆发期。眼镜有望成为新的人机交互界面，推动形成不同于平面互联网的XR互联网，催生从元器件、设备、操作系统到应用的全新产业生态。XR将重塑数字应用形态，改变娱乐、社交、工作、购物、教育、医疗等场景的交互方式。预计未来三年内，将会生产出外形和重量接近普通眼镜的新一代XR眼镜，成为下一代互联网的关键入口。
