2023十大科技前沿趨勢(shì)

SAIJIN 2023-02-19 發(fā)布于北京

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來(lái)源：科技智囊

作者：科技智囊編輯部

2023十大科技前沿趨勢(shì)

2022年，是黨和國(guó)家發(fā)展史上極為重要的一年。黨的二十大勝利召開(kāi)，擘畫(huà)了全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家的宏偉藍(lán)圖。北京成為全球第一個(gè)“雙奧之城”，科技為冬奧增添別樣光彩，向世界奉獻(xiàn)了一屆簡(jiǎn)約、安全、精彩的奧運(yùn)盛會(huì)。在疫情防控中，科技貫穿始終，無(wú)論病毒如何變化，科技防疫仍是主線(xiàn)。黨和國(guó)家不斷優(yōu)化疫情防控措施，最大程度守護(hù)人民生命安全和身體健康，最大限度減少對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活的影響，定將贏(yíng)得防疫最后勝利。

2023年，是全面貫徹落實(shí)黨的二十大精神的開(kāi)局之年。黨的二十大報(bào)告明確提出，科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力。“當(dāng)今世界，誰(shuí)牽住了科技創(chuàng)新這個(gè)'牛鼻子’，誰(shuí)走好了科技創(chuàng)新這步先手棋，誰(shuí)就能占領(lǐng)先機(jī)、贏(yíng)得優(yōu)勢(shì)。”只有瞄準(zhǔn)世界科技前沿，抓住大趨勢(shì)，堅(jiān)持科技創(chuàng)新和制度創(chuàng)新“雙輪驅(qū)動(dòng)”，才能下好“先手棋”，搶占未來(lái)經(jīng)濟(jì)科技發(fā)展先機(jī)。基于此，《科技智囊》編輯部綜合國(guó)內(nèi)外研究成果，整理出2023年十大科技前沿趨勢(shì)。

1 生成式AI：人工智能的未來(lái)

生成式AI（Generative AI或AIGC），是利用人工智能技術(shù)，基于現(xiàn)有文本、音頻文件或圖像，自動(dòng)生成新內(nèi)容的生產(chǎn)方式。AIGC被認(rèn)為是繼專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)內(nèi)容（PGC）、用戶(hù)生產(chǎn)內(nèi)容（UGC）之后具有顛覆性意義的內(nèi)容創(chuàng)作方式，目前主要應(yīng)用在文字、圖像、視頻、音頻、游戲以及虛擬人等領(lǐng)域。百度創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官李彥宏表示，人工智能技術(shù)方向性改變的體現(xiàn)就是AIGC，AIGC將迎來(lái)3個(gè)發(fā)展階段：“助手階段”，輔助人類(lèi)進(jìn)行內(nèi)容生產(chǎn)；“協(xié)作階段”，以虛實(shí)并存的虛擬人形態(tài)出現(xiàn)，形成人機(jī)共生的局面；“原創(chuàng)階段”，獨(dú)立完成內(nèi)容創(chuàng)作。

2022年，依托百度AIGC技術(shù)的數(shù)字人主播度曉曉，引發(fā)了大眾的廣泛關(guān)注。2022年8月，人工智能公司Stability AI推出的文生圖模型Stable Diffusion，將AI圖像生成的效率和精度提升到全新的境界；12月，Open AI推出人工智能聊天軟件Chat GPT，上線(xiàn)5天，注冊(cè)人數(shù)超過(guò)100萬(wàn)。國(guó)內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)如百度、騰訊優(yōu)圖、阿里巴巴、快手、字節(jié)跳動(dòng)、網(wǎng)易、商湯、美圖等都在布局AIGC。國(guó)外AIGC領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)異常激烈，從Meta宣布由文本到視頻的系統(tǒng)Make-A-Video，到谷歌宣布的可以從簡(jiǎn)單的文本提示中生成高清視頻的Imagen Video和Phenaki，國(guó)外科技巨頭競(jìng)相入局。

2 可控核聚變：無(wú)限清潔能源

可控核聚變俗稱(chēng)“人造太陽(yáng)”，因?yàn)樘?yáng)的原理就是核聚變反應(yīng)。核聚變是兩個(gè)輕原子核聚合，生成新的更重原子核的過(guò)程，其反應(yīng)釋放的能量巨大，且不排放二氧化碳，與核裂變相比，它既不產(chǎn)生核廢料，輻射也極少，因此被稱(chēng)為人類(lèi)的終極能源。

在可控核聚變領(lǐng)域，中國(guó)走在世界前列。中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所核聚變大科學(xué)團(tuán)隊(duì)，利用有“人造太陽(yáng)”之稱(chēng)的全超導(dǎo)托卡馬克大科學(xué)裝置（EAST），發(fā)現(xiàn)并證明了一種新的高能量約束模式。2022年12月，美國(guó)勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室國(guó)家點(diǎn)火裝置實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)歷史上首次激光可控核聚變點(diǎn)火：實(shí)驗(yàn)輸入2.05兆焦耳激光能量，產(chǎn)生了3.15兆焦耳聚變能量輸出（大約是電動(dòng)汽車(chē)行駛10公里所需的能量），實(shí)現(xiàn)“凈能量增益”。這是人類(lèi)能源史上的重大突破，意味著人類(lèi)向“無(wú)限的清潔能源”目標(biāo)又近一步，開(kāi)啟了人類(lèi)進(jìn)入清潔能源時(shí)代的大門(mén)。

3 3D打印：先進(jìn)制造的加速器

3D打?。?DP）是快速成型技術(shù)的一種，又稱(chēng)增材制造，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。

2022年，香港城市大學(xué)陸洋等發(fā)現(xiàn)了一種低成本、易操作的方法，可以將常見(jiàn)的光固化3D打印聚合物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)、高韌且生物兼容的復(fù)合碳材料結(jié)構(gòu)。這種方法可用來(lái)打印精細(xì)的冠狀動(dòng)脈支架和醫(yī)學(xué)支架等，具有廣闊的應(yīng)用前景。2022年9月，清華大學(xué)孫洪波教授、林琳涵副教授在《自然》雜志上發(fā)文指出，其研發(fā)出一種獨(dú)立于聚合的激光直寫(xiě)技術(shù)，使3D打印具有納米級(jí)分辨率的各種納米結(jié)構(gòu)；12月，清華大學(xué)楊忠強(qiáng)課題組通過(guò)改良的3D打印技術(shù)，依靠具有本征各向異性的液晶彈性體（LCE）材料構(gòu)建SPA。

隨著3D打印技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)超高精度打印技術(shù)可應(yīng)用于精密電子器件、醫(yī)療器械、微流控、微機(jī)械等眾多領(lǐng)域，助力我國(guó)先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展。

4 元宇宙：人類(lèi)未來(lái)的虛擬世界

元宇宙（Metaverse）是人類(lèi)運(yùn)用數(shù)字技術(shù)構(gòu)建的可與現(xiàn)實(shí)世界交互的虛擬世界?！霸钪妗奔闪艘淮笈F(xiàn)有技術(shù)，包括5G、云計(jì)算、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、區(qū)塊鏈、數(shù)字貨幣、物聯(lián)網(wǎng)、人機(jī)交互等。

元宇宙技術(shù)可以用于企業(yè)員工培訓(xùn)，如咨詢(xún)巨頭埃森哲創(chuàng)建了一個(gè)具備真實(shí)辦公室主要特征的元宇宙環(huán)境，讓員工可以在虛擬世界中執(zhí)行許多與人力資源相關(guān)的任務(wù)；元宇宙將使遠(yuǎn)程工作平臺(tái)的能力成倍增長(zhǎng)，無(wú)論身在何處，用戶(hù)都可以訪(fǎng)問(wèn)完整的辦公套件、與同事互動(dòng)等。

2023年可能將是元宇宙發(fā)展的關(guān)鍵一年，元宇宙將與“數(shù)字孿生”（對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的產(chǎn)品、流程或操作的虛擬模擬）相互融合。元宇宙平臺(tái)公司將推出其廣受歡迎的Quest虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的新版本，蘋(píng)果、谷歌和微軟等公司也將發(fā)布新的VR/AR/MR頭盔。

據(jù)Gartner預(yù)測(cè)，到2026年，學(xué)習(xí)、購(gòu)物、社交等領(lǐng)域?qū)⒔尤朐钪?，全球四分之一左右的人口將至少在其中度過(guò)1個(gè)小時(shí)。美國(guó)《福布斯》雙周刊網(wǎng)站報(bào)道，2030年全球元宇宙的市場(chǎng)規(guī)模有望高達(dá)5萬(wàn)億美元。

5 新能源：未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎

新能源又稱(chēng)非常規(guī)能源，是指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的各種能源形式，如太陽(yáng)能、地?zé)崮堋L(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。在新科技革命、全球氣候變化、綠色低碳背景下，國(guó)際能源體系發(fā)生了深刻變化，在可預(yù)見(jiàn)的幾十年內(nèi)新能源方向都是大趨勢(shì)，也是影響人類(lèi)命運(yùn)共同體的趨勢(shì)產(chǎn)業(yè)。總體來(lái)看，目前新能源產(chǎn)業(yè)整體處于快速增長(zhǎng)的發(fā)展階段，并且在未來(lái) 3 ～ 5 年持續(xù)保持高速增長(zhǎng)，也將成為中國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要增長(zhǎng)引擎。

風(fēng)電光伏、儲(chǔ)能與鋰電池是新能源行業(yè)的三駕馬車(chē)。2022 年，中國(guó)光伏投資資金主要流向硅片硅棒項(xiàng)目，而風(fēng)電投資資金主要流向風(fēng)電運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目。根據(jù) CINNO Research 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2022 年，中國(guó)新能源項(xiàng)目投資金額高達(dá) 9.2 萬(wàn)億人民幣，新能源產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為新興科技產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)投資領(lǐng)域。2022 年，中國(guó)新能源行業(yè)內(nèi)投資資金主要流向風(fēng)電光伏，金額約為 3.4 萬(wàn)億人民幣，占比約為 36.9％；儲(chǔ)能投資總額 2.7 萬(wàn)億人民幣，占比約為 29.3％。鋰電池儲(chǔ)能投資總金額 2.2 萬(wàn)億人民幣，占比約為 23.6％；氫能投資總額超 6800 億人民幣，占比約為 7.4％。

6 量子技術(shù)：商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程加速

2022年10月4日，瑞典皇家科學(xué)院宣布，將年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予來(lái)自法國(guó)、美國(guó)和奧地利的3位科學(xué)家，表彰他們?cè)诹孔有畔⒖茖W(xué)領(lǐng)域作出的貢獻(xiàn)。他們通過(guò)光子糾纏實(shí)驗(yàn)，確定貝爾不等式在量子世界中不成立，并開(kāi)創(chuàng)了量子信息這一學(xué)科。量子通信、量子計(jì)算都屬于量子信息科學(xué)應(yīng)用。量子通信主要研究量子密碼、量子隱形傳態(tài)、遠(yuǎn)距離量子通信的技術(shù)等；量子計(jì)算主要研究量子計(jì)算機(jī)和適合于量子計(jì)算機(jī)的量子算法。

2023年1月，丹麥和德國(guó)科學(xué)家在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文指出，其解決了一個(gè)困擾量子科學(xué)家多年的問(wèn)題——在兩塊納米芯片上，首次同時(shí)控制兩個(gè)量子光源，并讓其實(shí)現(xiàn)量子力學(xué)糾纏。這對(duì)量子硬件的突破性應(yīng)用至關(guān)重要，將促進(jìn)量子技術(shù)發(fā)展到更高水平，是計(jì)算機(jī)、加密和互聯(lián)網(wǎng)加速“量子化”的關(guān)鍵一步，將為量子技術(shù)的商業(yè)利用打開(kāi)大門(mén)。

據(jù)波士頓咨詢(xún)集團(tuán)（BCG）發(fā)布報(bào)告研究，量子計(jì)算未來(lái)15至30年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到4500億至8500億美元。量子計(jì)算未來(lái)應(yīng)用潛力蘊(yùn)藏著巨大的商業(yè)市場(chǎng)，未來(lái)幾年將是量子計(jì)算技術(shù)進(jìn)步、商業(yè)化水平提升、產(chǎn)業(yè)合作格局進(jìn)一步完善的重要階段。2023年，美國(guó)、英國(guó)、中國(guó)和俄羅斯等國(guó)都將投入大量資金發(fā)展量子計(jì)算技術(shù)，IBM公司計(jì)劃2023年建造一臺(tái)包含1000個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)。

7 6G技術(shù):數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域科技制高點(diǎn)

6G即第六代移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)，也被稱(chēng)為第六代移動(dòng)通信技術(shù)。6G的傳輸能力可能比5G提升100倍，網(wǎng)絡(luò)延遲也可能從毫秒降到微秒級(jí)。6G通信能力將是5G的10倍以上，5G向6G的發(fā)展是從萬(wàn)物互聯(lián)向“萬(wàn)物智聯(lián)，數(shù)字孿生”的一個(gè)過(guò)程。6G將推動(dòng)沉浸感更強(qiáng)的全息視頻，實(shí)現(xiàn)物理世界、虛擬世界、人的世界3個(gè)世界的聯(lián)動(dòng)。

2022年初，紫金山實(shí)驗(yàn)室發(fā)布6G核心技術(shù)創(chuàng)新成果，這項(xiàng)核心技術(shù)，其巨大的頻譜資源可支撐1Tbps通信速率，比5G提升了10～100倍，打破世界無(wú)線(xiàn)通信實(shí)時(shí)傳輸最高紀(jì)錄，能滿(mǎn)足全息及“元宇宙”通信等新型應(yīng)用需求。2022年6月，華為在成都6G實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所完成了6GE-bandV2X外場(chǎng)測(cè)試，整個(gè)測(cè)試場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)了上行2.2Gbps、下行360Mbps的微秒級(jí)時(shí)延穩(wěn)定傳輸，充分驗(yàn)證了E-band頻段下云基自動(dòng)駕駛等高吞吐、高可靠、低時(shí)延場(chǎng)景的可行性。中興通訊也參與了6G關(guān)鍵技術(shù)概念樣機(jī)測(cè)試。中興將在2023年持續(xù)推進(jìn)6G關(guān)鍵技術(shù)研究，并加快相關(guān)技術(shù)的驗(yàn)證與試驗(yàn)。

目前，中、美、日、韓及歐洲多國(guó)已陸續(xù)制定6G技術(shù)發(fā)展目標(biāo)，推動(dòng)移動(dòng)通信技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。6G是通信、計(jì)算、感知、人工智能、區(qū)塊鏈、安全、衛(wèi)星等技術(shù)的內(nèi)生融合，將成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的科技制高點(diǎn)，對(duì)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化發(fā)展有著非常強(qiáng)的帶動(dòng)作用。目前，中國(guó)擁有世界上最多的6G專(zhuān)利技術(shù)，中國(guó)6G處于全球第一梯隊(duì)。

8 數(shù)字化辦公：迎來(lái)井噴式增長(zhǎng)

數(shù)字化辦公是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)打破物理空間束縛，把企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)中不可缺少的一些信息，諸如財(cái)務(wù)、生產(chǎn)、協(xié)作等環(huán)節(jié)打通，實(shí)現(xiàn)信息共享、工作協(xié)同，從而在某種程度上達(dá)到線(xiàn)下辦公的效果。數(shù)字協(xié)作技術(shù)的進(jìn)一步成熟，使辦公協(xié)同體驗(yàn)有了質(zhì)的突破。

《2022中國(guó)數(shù)字化辦公市場(chǎng)研究報(bào)告》推算，數(shù)字化辦公2021年的市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到973.89億元，預(yù)計(jì)于2022年突破千億大關(guān)達(dá)到1135.23億元，至2025年將達(dá)到1768.16億元，整體增速保持平穩(wěn)，2018—2025年的復(fù)合年均增長(zhǎng)率為15.86％。根據(jù)高德納最新預(yù)測(cè)，到2027年，全球50％以上的人口將成為多個(gè)超級(jí)應(yīng)用的日活躍用戶(hù)。而更多的辦公協(xié)同應(yīng)用，也在輕應(yīng)用和插件技術(shù)的支撐下，紛紛走向“超級(jí)應(yīng)用”形態(tài)，功能間協(xié)作更緊密。

新冠疫情在某種程度上促進(jìn)了遠(yuǎn)程辦公軟件普及，數(shù)字化辦公系列產(chǎn)品的需求迎來(lái)井噴式的增長(zhǎng)，全民數(shù)字化辦公將成為常態(tài)。進(jìn)入后疫情時(shí)代，辦公者也趨向于選擇“自由化”“居家化”“靈活化”的辦公場(chǎng)景。

9 AR技術(shù)：將塑造未來(lái)世界

AR，即Augmented Reality，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，AR通過(guò)多媒體、三維建模、實(shí)時(shí)跟蹤、智能交互、傳感等技術(shù)，將計(jì)算機(jī)生成的文字、圖像、三維模型等虛擬信息進(jìn)行模擬仿真，應(yīng)用到真實(shí)世界，使兩種信息互為融合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的“增強(qiáng)”。

現(xiàn)階段的AR設(shè)備主要集中在企業(yè)機(jī)構(gòu)端，定制化特色明顯，價(jià)格高出貨量少。隨著技術(shù)趨于成熟，消費(fèi)者端的AR設(shè)備，性能有了很大提升，有望加速落地。2022年，Micro-Led顯示器的量產(chǎn)讓AR眼鏡有更高的分辨率，更適用于戶(hù)外場(chǎng)所。2022年5月，谷歌公布了最新款的AR眼鏡概念機(jī)，其擁有實(shí)時(shí)翻譯和AR字幕顯示功能，支持英語(yǔ)、漢語(yǔ)、西班牙語(yǔ)等24種語(yǔ)言的交流。根據(jù)Digi Capital預(yù)測(cè)，到2024年，基于信息傳遞的移動(dòng)AR的活躍安裝基數(shù)將超過(guò)15億，基于操作系統(tǒng)的移動(dòng)AR將超過(guò)10億，其次是基于Web的移動(dòng)AR（增長(zhǎng)率更高）。根據(jù)德勤數(shù)據(jù)顯示，到2025年，全球近75％的人口和幾乎所有使用社交/通信應(yīng)用程序的人都將成為AR的頻繁用戶(hù)。

10 高性能計(jì)算：被忽視的算力皇冠

高性能計(jì)算（High Performance Computing，HPC）是指從體系結(jié)構(gòu)、并行算法和軟件開(kāi)發(fā)等方面研究開(kāi)發(fā)高性能計(jì)算機(jī)的技術(shù)。高性能計(jì)算被公認(rèn)為繼理論科學(xué)和實(shí)驗(yàn)科學(xué)之后，人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界、改造世界的第三大科學(xué)研究方法。高性能計(jì)算（HPC）能利用超級(jí)計(jì)算機(jī)和并行處理技術(shù)，快速完成耗時(shí)較長(zhǎng)的任務(wù)或同時(shí)完成多個(gè)任務(wù)。

隨著我國(guó)“新基建”部署的持續(xù)推進(jìn)，越來(lái)越多的高校科研實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)和研究所將面臨更旺盛的高性能計(jì)算服務(wù)的需求。為了滿(mǎn)足于此爆發(fā)式的增長(zhǎng)需求，政府將持續(xù)加大超算資源的建設(shè)和生態(tài)系統(tǒng)的聯(lián)通，為計(jì)算資源和計(jì)算服務(wù)的互聯(lián)互通提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。如“東數(shù)西算”工程是我國(guó)從國(guó)家戰(zhàn)略、技術(shù)發(fā)展、能源政策等多方面出發(fā)，啟動(dòng)的一項(xiàng)世紀(jì)工程，通過(guò)全國(guó)一體化的數(shù)據(jù)中心布局建設(shè)，擴(kuò)大算力設(shè)施規(guī)模，提高算力使用效率，實(shí)現(xiàn)全國(guó)算力規(guī)模化、集約化，基于此，未來(lái)我國(guó)超級(jí)計(jì)算產(chǎn)業(yè)有望進(jìn)一步發(fā)展。

由貝哲斯咨詢(xún)統(tǒng)計(jì)高性能計(jì)算（HPC）市場(chǎng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，2022年全球高性能計(jì)算（HPC）市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到了2136.98億元（人民幣），預(yù)估到2028年市場(chǎng)規(guī)模將以8.19％的增速達(dá)到3427.54億元。《泛在算力：智能社會(huì)的基石》指出，到了2030年，人類(lèi)僅在人工智能一項(xiàng)所需要的算力支撐，相當(dāng)于近1600億顆驍龍855NUP所能提供的算力。

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