回望2019年的科技領(lǐng)域，靜水流深之下仍有暗潮涌動(dòng)。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(shì)，機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)在工業(yè)、能源等各個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行實(shí)戰(zhàn);云計(jì)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(lái)正式商用，牌照相繼發(fā)放，5G也在帶動(dòng)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(shí);此外，區(qū)塊鏈在2019年褪去熱火，進(jìn)行理性時(shí)代，并上升至國(guó)家戰(zhàn)略，想象空間巨大……阿里達(dá)摩院2019年預(yù)測(cè)的科技趨勢(shì)一一變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

但是，在2019這一整年，科技發(fā)展形勢(shì)“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(duì)之策，對(duì)未來(lái)盡責(zé)。

2020年1月2日，一元初始、萬(wàn)象更新的時(shí)刻，阿里達(dá)摩院又再度重磅向業(yè)界發(fā)布《2020十大科技趨勢(shì)》，對(duì)AI、芯片、云計(jì)算、區(qū)塊鏈、量子計(jì)算以及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等科技領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展做了重要預(yù)測(cè)。

總體而言，最新的十大科技趨勢(shì)不僅是總結(jié)過(guò)去多年的技術(shù)面貌，同時(shí)對(duì)技術(shù)發(fā)展瓶頸進(jìn)行了一針見(jiàn)血的點(diǎn)評(píng)，對(duì)產(chǎn)業(yè)走向、技術(shù)協(xié)同進(jìn)行了辯證思維的考量，稱得上是一份值得重點(diǎn)研讀的報(bào)告。

什么在掣肘技術(shù)的發(fā)展

阿里達(dá)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(dòng)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(gè)重要使命：“活得要比阿里巴巴長(zhǎng)”“服務(wù)全世界至少20億人口”“必須面向未來(lái)、用科技解決未來(lái)的問(wèn)題”。

在兩年多的科研經(jīng)歷中，達(dá)摩院在機(jī)器智能、數(shù)據(jù)計(jì)算、機(jī)器人、金融科技等領(lǐng)域進(jìn)行了諸多前沿的探索，并在此期間引進(jìn)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(dá)摩院走在業(yè)界前列。

達(dá)摩院也注意到，AI領(lǐng)域在取得不錯(cuò)成績(jī)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(huì)的發(fā)展歷史中汲取更多的靈感，并結(jié)合跨領(lǐng)域知識(shí)圖譜、因果推理、持續(xù)學(xué)習(xí)等研究領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行突破，以推動(dòng)下一代具有自主意識(shí)的AI系統(tǒng)的建設(shè)。

再比如，存儲(chǔ)和計(jì)算中的馮·諾伊曼“瓶頸”（或“內(nèi)存墻”）問(wèn)題依然嚴(yán)峻，越往后，AI運(yùn)算中數(shù)據(jù)搬運(yùn)更加頻繁，需要存儲(chǔ)和處理的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于之前常見(jiàn)的應(yīng)用，AI要有突破，須對(duì)設(shè)計(jì)模式、計(jì)算架構(gòu)維度做出創(chuàng)新。

芯片是計(jì)算的核心，受到成本和市場(chǎng)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(lái)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(lái)還要進(jìn)一步縮減到5nm，每一次制程縮減所需要的成本和開發(fā)時(shí)間都在大幅提升，但模塊化將是個(gè)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(lái)越難以維持，這對(duì)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(dòng)第四次工業(yè)革命的到來(lái)，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(jì)和產(chǎn)品生命周期須優(yōu)化管理等問(wèn)題。

當(dāng)然，今天的芯片、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)都無(wú)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(tái)、技術(shù)開源、云用戶三者形成驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新的新三角。全面上云時(shí)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(fèi)，已經(jīng)無(wú)法滿足在超大規(guī)模計(jì)算場(chǎng)景下提升IT計(jì)算效率、降低計(jì)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(gè)領(lǐng)域，主流廠商紛紛進(jìn)入?yún)^(qū)塊鏈領(lǐng)域推動(dòng)技術(shù)突破和商業(yè)化場(chǎng)景落地。區(qū)塊鏈將正式面對(duì)海量用戶場(chǎng)景的考驗(yàn)，這對(duì)系統(tǒng)處理量提出了更高的要求，并加劇參與節(jié)點(diǎn)在信息存儲(chǔ)、同步等方面的負(fù)擔(dān)。

達(dá)摩院看到的“2020十大科技趨勢(shì)”

技術(shù)發(fā)展有瓶頸，但不應(yīng)成為止步不前的理由。此次達(dá)摩院2020十大科技趨勢(shì)報(bào)告，就是對(duì)以上掣肘技術(shù)發(fā)展問(wèn)題的最好回答。回答中，還將諸多前沿性技術(shù)進(jìn)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。

趨勢(shì)一，人工智能從感知智能向認(rèn)知智能演進(jìn)

人工智能已經(jīng)在“聽(tīng)、說(shuō)、看”等感知智能領(lǐng)域達(dá)到或超越了人類水準(zhǔn)，但在需要外部知識(shí)、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(jí)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(huì)歷史中汲取靈感，并結(jié)合跨領(lǐng)域知識(shí)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(dá)知識(shí)的有效機(jī)制，讓知識(shí)能夠被機(jī)器理解和運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)從感知智能到認(rèn)知智能的關(guān)鍵突破。

趨勢(shì)二，計(jì)算存儲(chǔ)一體化突破AI算力瓶頸

馮諾伊曼架構(gòu)的存儲(chǔ)和計(jì)算分離，已經(jīng)不適合數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的人工智能應(yīng)用需求。頻繁的數(shù)據(jù)搬運(yùn)導(dǎo)致的算力瓶頸以及功耗瓶頸已經(jīng)成為對(duì)更先進(jìn)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(jì)算架構(gòu)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元和計(jì)算單元融為一體，能顯著減少數(shù)據(jù)搬運(yùn)，極大提高計(jì)算并行度和能效。計(jì)算存儲(chǔ)一體化在硬件架構(gòu)方面的革新，將突破AI算力瓶頸。

趨勢(shì)三，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的超融合

5G、IoT設(shè)備、云計(jì)算、邊緣計(jì)算的迅速發(fā)展將推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的超融合，實(shí)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(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化、搬送自動(dòng)化和排產(chǎn)自動(dòng)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)柔性制造，同時(shí)工廠上下游制造產(chǎn)線能實(shí)時(shí)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(duì)產(chǎn)值數(shù)十萬(wàn)億乃至數(shù)百萬(wàn)億的工業(yè)產(chǎn)業(yè)而言，提高5%～10%的效率，就會(huì)產(chǎn)生數(shù)萬(wàn)億人民幣的價(jià)值。

趨勢(shì)四，機(jī)器間大規(guī)模協(xié)作成為可能

傳統(tǒng)單體智能無(wú)法滿足大規(guī)模智能設(shè)備的實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)多個(gè)智能體之間的協(xié)同——機(jī)器彼此合作、相互競(jìng)爭(zhēng)共同完成目標(biāo)任務(wù)。多智能體協(xié)同帶來(lái)的群體智能將進(jìn)一步放大智能系統(tǒng)的價(jià)值：大規(guī)模智能交通燈調(diào)度將實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整，倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人協(xié)作完成貨物分揀的高效協(xié)作，無(wú)人駕駛車可以感知全局路況，群體無(wú)人機(jī)協(xié)同將高效打通最后一公里配送。

趨勢(shì)五，模塊化降低芯片設(shè)計(jì)門檻

傳統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)模式無(wú)法高效應(yīng)對(duì)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(jì)、高級(jí)抽象硬件描述語(yǔ)言和基于IP的模板化芯片設(shè)計(jì)方法，推動(dòng)了芯片敏捷設(shè)計(jì)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(jì)方法用先進(jìn)封裝的方式將不同功能“芯片模塊”封裝在一起，可以跳過(guò)流片快速定制出一個(gè)符合應(yīng)用需求的芯片，進(jìn)一步加快了芯片的交付。

趨勢(shì)六，規(guī)模化生產(chǎn)級(jí)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(jìn)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(jì)的端、云、鏈各類固化核心算法的硬件芯片等也將應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)物理世界資產(chǎn)與鏈上資產(chǎn)的錨定，進(jìn)一步拓展價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的邊界、實(shí)現(xiàn)萬(wàn)鏈互聯(lián)。未來(lái)將涌現(xiàn)大批創(chuàng)新區(qū)塊鏈應(yīng)用場(chǎng)景以及跨行業(yè)、跨生態(tài)的多維協(xié)作，日活千萬(wàn)以上的規(guī)?；a(chǎn)級(jí)區(qū)塊鏈應(yīng)用將會(huì)走入大眾。

技術(shù)發(fā)展有瓶頸，但不應(yīng)成為止步不前的理由。此次達(dá)摩院2020十大科技趨勢(shì)報(bào)告，就是對(duì)以上掣肘技術(shù)發(fā)展問(wèn)題的最好回答。

趨勢(shì)七，量子計(jì)算進(jìn)入攻堅(jiān)期

2019年，“量子霸權(quán)”之爭(zhēng)讓量子計(jì)算在再次成為世界科技焦點(diǎn)。超導(dǎo)量子計(jì)算芯片的成果，增強(qiáng)了行業(yè)對(duì)超導(dǎo)路線及對(duì)大規(guī)模量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)步伐的樂(lè)觀預(yù)期。2020年量子計(jì)算領(lǐng)域?qū)?huì)經(jīng)歷投入進(jìn)一步增大、競(jìng)爭(zhēng)激化、產(chǎn)業(yè)化加速和生態(tài)更加豐富的階段。作為兩個(gè)最關(guān)鍵的技術(shù)里程碑，容錯(cuò)量子計(jì)算和演示實(shí)用量子優(yōu)勢(shì)將是量子計(jì)算實(shí)用化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。未來(lái)幾年內(nèi)，真正達(dá)到其中任何一個(gè)都將是十分艱巨的任務(wù)，量子計(jì)算將進(jìn)入技術(shù)攻堅(jiān)期。

趨勢(shì)八，新材料推動(dòng)半導(dǎo)體器件革新

在摩爾定律放緩以及算力和存儲(chǔ)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(duì)于3納米以下的芯片走向都沒(méi)有明確的答案。

新材料將通過(guò)全新物理機(jī)制實(shí)現(xiàn)全新的邏輯、存儲(chǔ)及互聯(lián)概念和器件，推動(dòng)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(wú)損耗的電子和自旋輸運(yùn)，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(lái)高性能磁性存儲(chǔ)器如SOT-MRAM和阻變存儲(chǔ)器。

趨勢(shì)九，保護(hù)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(lái)越高。使用AI技術(shù)保護(hù)數(shù)據(jù)隱私正在成為新的技術(shù)熱點(diǎn)，其能夠在保證各方數(shù)據(jù)安全和隱私的同時(shí)，聯(lián)合使用方實(shí)現(xiàn)特定計(jì)算，解決數(shù)據(jù)孤島以及數(shù)據(jù)共享可信程度低的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值。

趨勢(shì)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(guò)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(kù)、自驅(qū)動(dòng)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(jì)算整個(gè)IT技術(shù)鏈路，同時(shí)又衍生了無(wú)服務(wù)器計(jì)算、云原生軟件架構(gòu)、軟硬一體化設(shè)計(jì)、智能自動(dòng)化運(yùn)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(gè)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)設(shè)施。

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