楊凈 發(fā)自 凹非寺

量子位 | 公眾號 QbitAI

再變幻莫測的技術(shù)發(fā)展周期，如果以年為單位也能探尋到每一次的關(guān)鍵進程。那么在全新的冪集創(chuàng)新中，今年有哪些新技術(shù)新突破領(lǐng)銜？又有什么樣的趨勢值得關(guān)注？

比如已在產(chǎn)業(yè)界大放光彩的AI雙星：AIGC、AI for Science，他們正在創(chuàng)造了什么新價值？能否解決更多實際問題？

硬科技創(chuàng)新背景下，屢屢傳來進展的異構(gòu)計算、人形機器人、衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)、AR產(chǎn)品，背后是什么引擎在驅(qū)動？

為了幫讀者們準確把握前沿科技趨勢，也為了幫更多人串聯(lián)起技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)風(fēng)口的內(nèi)在線索，更為了大家提前看到技術(shù)驅(qū)動的未來。

年度十大前沿科技報告，再度來襲！

量子位智庫結(jié)合對科技領(lǐng)域的長期跟蹤，以及對70余家初創(chuàng)公司、研究院、投資機構(gòu)的深度交流，提名了2022年度十大前沿科技趨勢。

根據(jù)趨勢內(nèi)容，在此分為了三個板塊：新價值、新引擎；新物種、新場景；新標準、新機遇。

先來一睹為快：

新價值、新引擎

AIGC技術(shù)價值驗證：圖像及視頻生成大爆發(fā)；AI for Science開啟新范式：數(shù)據(jù)驅(qū)動+機器猜想重塑多領(lǐng)域科研模式；計算生物成為新引擎：醫(yī)療健康賽道迎來新型基礎(chǔ)驅(qū)動力；新物種、新場景

新型基因編輯落地：臨床試驗開啟，進入罕見病治療；人形機器人站上硬科技創(chuàng)新高地：跨界思路降低商用門檻；衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)提速：打開商業(yè)航天新象限；AR產(chǎn)品消費級落地：提供XR和元宇宙增長新潛能；新標準、新機遇

異構(gòu)計算成為共識：新行業(yè)標準明確現(xiàn)有算力最優(yōu)解；智能計算架構(gòu)呼之欲出：新一代芯片探索顛覆馮諾依曼架構(gòu)；量子計算落地臨門一腳：軟件硬件同步提速。

新價值、新引擎

AIGC技術(shù)價值驗證：圖像及視頻生成大爆發(fā)

如果要論2022年，已縱橫于各行各業(yè)的AI，誕生出哪些新價值、新引擎？AIGC一定是當仁不讓的一個。

技術(shù)模型端，DALL-2、Imagen、Stable Diffusion等多種模型出現(xiàn)證明了AI繪畫的可行性，隨后橫空出世的文本生成視頻模型Imagen Video、Phenaki，再次突破了AIGC的技術(shù)邊界。

基于對場景的理解，量子位智庫將AIGC適用的業(yè)務(wù)場景進行了整理。

在延展領(lǐng)域中，最為看好的是個性化內(nèi)容營銷。它主要指由AI生成系統(tǒng)與底層的客戶數(shù)據(jù)系統(tǒng)/營銷效果反饋系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)聯(lián)通，實時根據(jù)數(shù)據(jù)反饋調(diào)整生成需求。

按照現(xiàn)有技術(shù)成熟度以及現(xiàn)有需求成熟度分析，量子位智庫預(yù)計，2030年AIGC市場規(guī)模將超過萬億人民幣。

AI for Science開啟新范式：數(shù)據(jù)驅(qū)動+機器猜想重塑多領(lǐng)域科研模式

同樣引發(fā)關(guān)注、價值顯性的AI for Science賽道，在去年呈現(xiàn)出與AIGC截然不同的發(fā)展范式——

進入產(chǎn)業(yè)冷靜期，催生多種價值路徑，AI承擔(dān)的職責(zé)也正在發(fā)生變化。

與以往AI主要用于簡單建模不同的是，科學(xué)家們開始嘗試用AI來解決問題，定制開發(fā)相關(guān)算法等。生物之外，物理、數(shù)學(xué)、化學(xué)材料、半導(dǎo)體等領(lǐng)域也都有了全新探索，比如輔助證明數(shù)學(xué)定理、流體力學(xué)等物理仿真、輔助新材料設(shè)計、指導(dǎo)半導(dǎo)體電路設(shè)計等。

基于多方訪談和調(diào)研，量子位智庫將AI for Science的價值實現(xiàn)路徑分為三點。

第一，基于對海量數(shù)據(jù)的高維建模能力，對特定科學(xué)問題進行預(yù)測評估，典型案例如AlphaFold2。

第二，“科學(xué)原理+高性能計算”新方式，將科學(xué)模型的AI精準解作為機器學(xué)習(xí)的部分數(shù)據(jù)來源，催生第五范式的產(chǎn)生。

這種數(shù)據(jù)與原理雙驅(qū)動組合，未來將廣泛用于藥物研發(fā)、材料設(shè)計、能源節(jié)約、天體物理等場景。

第三、可從數(shù)據(jù)中總結(jié)和發(fā)現(xiàn)特定規(guī)律，輔助科學(xué)定律的發(fā)現(xiàn)。

除此之外，AI for Science還有加速實驗過程、推進科學(xué)研究低門檻化、并行化等價值。

計算生物成為新引擎：醫(yī)療健康賽道迎來新型基礎(chǔ)驅(qū)動力

朝著更深入產(chǎn)業(yè)的方向走去的，還有被AI激活的計算生物賽道——

已在藥物靶點發(fā)現(xiàn)、藥物分子設(shè)計、挖掘致病機理等實際領(lǐng)域落地。

例如，Insilico Medicine已利用 AlphaFold2在30天內(nèi)發(fā)現(xiàn) CDK20 小分子抑制劑；David Baker 團隊目前已實現(xiàn)了基于 AI 為各類靶點蛋白設(shè)計結(jié)合蛋白分子。

或者更概括地來說，在量子位智庫看來，從底層計算推演生物性質(zhì)及原理、搭建預(yù)測及判斷模型（比如疾病診斷與AI制藥）、以及對生物體進行控制改造，都離不開計算生物學(xué)提供的模擬計算與底層機制推演。

量子位智庫判斷，目前計算生物學(xué)正進入基礎(chǔ)沉淀期后半段，2025年將進入到普遍驗證期，相關(guān)產(chǎn)業(yè)價值將遠超于科研價值。

新物種、新場景

新型基因編輯落地：臨床試驗開啟，進入罕見病治療

以CRISPR/Cas9為代表的新型基因編輯憑借著成本低廉，操作方便，效率高等優(yōu)點快速在產(chǎn)業(yè)推進，被認為是繼ZFN、TALEN之后出現(xiàn)的第三代基因編輯技術(shù)。

過去的基因編輯技術(shù)領(lǐng)域需要讓同一個蛋白質(zhì)同時完成靶向定位和切割兩個動作，針對目標DNA進行蛋白質(zhì)設(shè)計的挑戰(zhàn)極大，在效率、便攜性、成本等方面存在明顯短板。

而新型基因編輯方法，可以讓導(dǎo)向RNA與蛋白質(zhì)分別完成靶向定位和編輯動作。且因為RNA序列易于設(shè)計，大幅降低基因編輯整體難度和投入成本。

目前，CRISPR、堿基編輯（base Editing）、先導(dǎo)編輯（Prime Editing）以及RNA編輯正在飛速發(fā)展。

從應(yīng)用價值來劃分，主要有醫(yī)療領(lǐng)域、物種改造兩大類。

醫(yī)療領(lǐng)域又以基因治療為代表，截至2022年8月，據(jù)公開數(shù)據(jù)統(tǒng)計，基因組編輯已在全球藥物研發(fā)熱門作用機制中位列第7，有217個相關(guān)藥物進入研發(fā)。此外，還有異體細胞/器官改造、高通量自動化的致病基因篩選、類器官培養(yǎng)、新型診斷測試等應(yīng)用。

物種改造方面，主要有農(nóng)作物開發(fā)、工業(yè)微生物制造、病毒檢測等場景。目前，我國進展最快的是齊禾高科等企業(yè)所在的分子育種領(lǐng)域。

人形機器人站上硬科技創(chuàng)新高地：跨界思路降低商用門檻

在機器人板塊，諸多跨界玩家在人形機器人板塊匯合，這其中包括傳統(tǒng)造車企業(yè)、仿生機器人企業(yè)、智能硬件相關(guān)企業(yè)、消費電子企業(yè)等。

量子位智庫認為，人形機器人主要有這兩方面的應(yīng)用價值。一方面，擬人形態(tài)能讓機器人更好適應(yīng)人類環(huán)境與人類工具，在日常服務(wù)中更有優(yōu)勢；另一方面，擬人形態(tài)便于更好與人類產(chǎn)生情感鏈接與互動，可落地在教育、引導(dǎo)、會展等場景中。

但由于硬件及軟件配套等因素，目前人形機器人尚未展開產(chǎn)業(yè)級大面積推廣。

而跨界玩家的加入為行業(yè)提供新的解決思路，多項能力在此處融合教會，有望降低商用門檻。

典型如特斯拉，環(huán)境感知部分采用自動駕駛中的FSD、Dojo芯片、純視覺系統(tǒng)等技術(shù)，增強了人形機器人的商業(yè)化規(guī)模成本優(yōu)勢。

衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)提速：打開商業(yè)航天新象限

作為商業(yè)航天傳統(tǒng)三大應(yīng)用領(lǐng)域之一的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)，在去年提速明顯。它通過多次發(fā)射數(shù)百顆乃至上千顆小型衛(wèi)星，在低軌組成衛(wèi)星星座，并以這些衛(wèi)星作為“空中基站”，從而完成向地面和空中終端提供寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入等通信服務(wù)的新型網(wǎng)絡(luò)，具有廣覆蓋、低延時、寬帶化、低成本等特點。

它可以與5G和光纖網(wǎng)絡(luò)互補發(fā)展，與傳統(tǒng)運營商開展合作，在偏遠地區(qū)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。其中極地科考、海上通信、機載WiFi以以及陸地邊遠地區(qū)互聯(lián)網(wǎng)接入是四大應(yīng)用領(lǐng)域，在海陸空三類環(huán)境中，為全球用戶提供實時互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

量子位智庫根據(jù)公開數(shù)據(jù)推算，2023年衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)市場規(guī)模將達6億美元，2027年將達11億美元。

目前國內(nèi)的衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展模式，開始由國家主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)閲遗c企業(yè)共同推動。量子位智庫預(yù)計今年將迎來衛(wèi)星發(fā)射的高峰期。

AR產(chǎn)品消費級落地：提供XR和元宇宙增長新潛能

XR也在持續(xù)性發(fā)展過程中，這當中AR時代的到來更值得關(guān)注。2022年Micro-Led 顯示器的量產(chǎn)讓 AR 眼鏡有更高的分辨率，陣列、衍射光波導(dǎo)光學(xué)結(jié)構(gòu)的使用讓 AR 眼鏡亮度更高，更容易戶外場所。

Nreal Air、OPPO Air Glass、谷歌AR概念機One More Thing、Mojo Vision的AR隱形眼鏡正引發(fā)廣泛關(guān)注。

B端工廠、安防等場景有了相當?shù)臐B透率，具體有工業(yè)生產(chǎn)、智慧城市、教育教學(xué)、展陳導(dǎo)航等，而C端的市場也正在展開，已在AR游戲、AR社交、AR營銷以及AR-HUD開始拓展。

基于技術(shù)成熟度評估，量子位智庫認為AR技術(shù)已進入穩(wěn)步爬升期。但B端定制化特色明顯，垂直賽道的標準化產(chǎn)品仍需一定時間提煉。C端產(chǎn)品相較更易標準化生產(chǎn)，但需一定時間尋找關(guān)鍵場景并進行推廣。

部分技術(shù)也需進一步完善，比如AR空間感知及計算能力、異構(gòu)計算體系等。

新標準、新機遇

異構(gòu)計算成為共識：新行業(yè)標準明確現(xiàn)有算力最優(yōu)解

新技術(shù)新模型下，計算、算力究竟誕生了什么新標準、新機遇？異構(gòu)計算正在成為行業(yè)共識。

在過去一年中，各頭部企業(yè)都在通過先進設(shè)計、先進制程、先進封裝或擴充產(chǎn)品線等方式來實現(xiàn)對異構(gòu)計算的布局。

這其中，由英特爾牽頭，AMD、Arm、高通、臺積電、三星、meta、微軟等十大行業(yè)巨頭聯(lián)合成立的Chiplet標準聯(lián)盟“Universal Chiplet Interconnect Express”為重要節(jié)點。

異構(gòu)計算的價值在于能讓最適合的專用硬件去服務(wù)最適合的業(yè)務(wù)場景，實現(xiàn)性能、成本、功耗三者間的平衡?；诓煌夹g(shù)細節(jié)，它可以分為板卡集成異構(gòu)計算、芯片級異構(gòu)計算、超異構(gòu)計算。

近年來，異構(gòu)計算主要應(yīng)用在HPC高性能計算、AI、5G通信、物聯(lián)網(wǎng)以及云計算等場景中，軟件棧和生態(tài)建設(shè)進度明顯，部分產(chǎn)品已規(guī)?；涞亍?/p>未來有兩大發(fā)展趨勢值得關(guān)注，一是超異構(gòu)與Chiplet的相互成就；二是異構(gòu)計算仍需技術(shù)流程協(xié)同、軟硬件標準統(tǒng)一，以及由于不同系統(tǒng)架構(gòu)、指令和程序?qū)е碌募夹g(shù)難度提升。

智能計算架構(gòu)呼之欲出：新一代芯片探索顛覆馮諾依曼架構(gòu)

除此之外，新一代的智能計算架構(gòu)也受到廣泛關(guān)注。當前摩爾定律已逼近極限，依靠器件尺寸微縮來提高芯片性能的技術(shù)路徑在功耗和可靠性方面都面臨巨大挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)的馮諾依曼架構(gòu)已無法適應(yīng)現(xiàn)如今AI計算對算力和低功耗的需求，存算一體芯片、類腦芯片、硅光芯片作為More than Moore的代表開始受 到關(guān)注。

存算一體是直接利用存儲器做數(shù)據(jù)處理，通過拉近或消除計算單元與存儲單元之間的距離，打破存儲墻和功耗墻瓶頸。

近年來，存算一體經(jīng)歷了從學(xué)術(shù)界到工業(yè)界的轉(zhuǎn)變，頭部公司已初步實現(xiàn)量產(chǎn)。未來有兩大趨勢值得關(guān)注：新型存儲器件與終端推理。

類腦計算產(chǎn)業(yè)落地角度講，模仿人腦價值在于解決當前AI在信息處理和計算模式上遇到的困難，為實現(xiàn)通用人工智能奠定基礎(chǔ)。

目前類腦計算已在移動終端設(shè)備、低維離線信息處理、事件相機、觸覺感知等領(lǐng)域發(fā)揮低功耗、 低延時等優(yōu)勢。未來，將逐步建立起圍繞類腦計算的生態(tài)，以及加快跨學(xué)科融合研究。

硅光芯片技術(shù)核心理念是“以光代電”，即利用激光束代替電子信號進行數(shù)據(jù)傳輸，能同時滿足長距離數(shù)據(jù)傳輸以及微電子芯片間的短距離大容量的數(shù)據(jù)傳輸?？蓱?yīng)用場景包括數(shù)據(jù)中心、5G、光計算以及自動駕駛-硅光激光雷達。

量子計算落地臨門一腳：軟件硬件同步加速

還有一個不容忽視的計算機遇當屬于量子計算。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，到2031年左右，有將近8000億的市場規(guī)模將會直接與量子計算相關(guān)，全球70%的企業(yè)想在這方面做一些布局。

去年諾獎頒向了量子糾纏，其核心應(yīng)用領(lǐng)域量子計算也在此等加持中加速落地與發(fā)展。

以谷歌、霍尼韋爾為代表的積極投入下，量子計算進入到探索如何解決實際應(yīng)用中高難問題的NISQ階段。國內(nèi)以百度、圖靈量子等機構(gòu)則正在探索實際場景中的落地應(yīng)用。

歸結(jié)起來，量子計算近期突破主要在兩個方面：

一方面是量子計算的核心硬件，即量子計算機本身的進展，包括量子比特數(shù)量、量子糾錯效果、量子體積。

另一方面則是基礎(chǔ)研究、基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用研發(fā)、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)配套設(shè)施的完善。

量子位智庫認為，其落地價值主要在量子模擬、直接建模/輔助機器建模等方面。

除此之外，還有這些提名技術(shù)值得關(guān)注：數(shù)據(jù)安全及隱私增強計算技術(shù)、新型能源、綠色科技、AGI通用人工智能、生物信息研究、游戲引擎等。

感興趣的朋友們可前往量子位微信公眾號了解更多內(nèi)容。

量子位智庫自2021年起，啟動了年度前沿技術(shù)趨勢的總結(jié)及展望計劃，并以年度前沿科技報告的形式對外發(fā)布。

今年，基于自身對科技領(lǐng)域的長期跟蹤，并結(jié)合對70余家合作初創(chuàng)公司、 研究院、投資機構(gòu)的深度訪談，給出了2022年度十大前沿科技趨勢。從關(guān)鍵數(shù)據(jù)、技術(shù)突破、產(chǎn)業(yè)資本動向、重大催化劑等關(guān)鍵角度出發(fā)對各趨勢進行深入分析，并提名代表機構(gòu)。

通過《2022年度十大前沿科技報告》，量子位智庫期待能夠從科研、投資、創(chuàng)業(yè)、轉(zhuǎn)化等不同角度，幫助每位更好地把握前沿科技的發(fā)展趨勢，以及隨之而來的重大變革。

本文系頭條科技 #瞭望2023# 特約稿件；

— 完 —

量子位 QbitAI · 頭條號簽約

關(guān)注我們，第一時間獲知前沿科技動態(tài)