達(dá)摩院發(fā)布2022十大科技趨勢：硅光芯片突破摩爾定律

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實(shí)驗(yàn)科學(xué)和理論科學(xué)是數(shù)百年來科學(xué)界的兩大基礎(chǔ)范式，而人工智能正在催生新的科研范式。機(jī)器學(xué)習(xí)能夠處理多維、多模態(tài)的海量數(shù)據(jù)，解決復(fù)雜場景下的科學(xué)難題，帶領(lǐng)科學(xué)探索抵達(dá)過去無法觸及的新領(lǐng)域。

人工智能不僅將加速科研流程，還將幫助發(fā)現(xiàn)新的科學(xué)規(guī)律。預(yù)計(jì)未來三年，人工智能將在應(yīng)用科學(xué)中得到普遍應(yīng)用，在部分基礎(chǔ)科學(xué)中開始成為科學(xué)家的生產(chǎn)工具。

02

超大規(guī)模預(yù)訓(xùn)練模型是從弱人工智能向通用人工智能的突破性探索，解決了傳統(tǒng)深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用碎片化難題，但性能與能耗提升不成比例的效率問題限制了參數(shù)規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)張。

人工智能研究將從大模型參數(shù)競賽走向大小模型的協(xié)同進(jìn)化，大模型向邊、端的小模型輸出模型能力，小模型負(fù)責(zé)實(shí)際的推理與執(zhí)行，同時(shí)小模型再向大模型反饋算法與執(zhí)行成效，讓大模型的能力持續(xù)強(qiáng)化，形成有機(jī)循環(huán)的智能體系。

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電子芯片的發(fā)展逼近摩爾定律極限，難以滿足高性能計(jì)算不斷增長的數(shù)據(jù)吞吐需求。硅光芯片用光子代替電子進(jìn)行信息傳輸，可承載更多信息和傳輸更遠(yuǎn)距離，具備高計(jì)算密度與低能耗的優(yōu)勢。

隨著云計(jì)算與人工智能的大爆發(fā)，硅光芯片迎來技術(shù)快速迭代與產(chǎn)業(yè)鏈高速發(fā)展。預(yù)計(jì)未來三年，硅光芯片將承載絕大部分大型數(shù)據(jù)中心內(nèi)的高速信息傳輸。

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風(fēng)電、光伏等綠色能源近年來快速發(fā)展，也帶來了并網(wǎng)難、消納率低等問題，甚至出現(xiàn)了“棄風(fēng)”、“棄光”等現(xiàn)象。核心原因在于綠色能源存在波動(dòng)性、隨機(jī)性、反調(diào)峰等特征，大規(guī)模并網(wǎng)可能影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

人工智能技術(shù)的應(yīng)用，將有效提升電網(wǎng)等能源系統(tǒng)消納多樣化電源和協(xié)調(diào)多能源的能力，成為提升能源利用率和穩(wěn)定性的技術(shù)支撐，推動(dòng)碳中和進(jìn)程。

預(yù)計(jì)未來三年，人工智能技術(shù)將幫助電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模綠色能源消納，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

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傳統(tǒng)機(jī)器人依賴預(yù)編程，局限于大型生產(chǎn)線等結(jié)構(gòu)化場景。近年來，柔性機(jī)器人結(jié)合柔性電子、力感知與控制、人工智能技術(shù)，獲得了力覺、視覺、聲音等感知能力，應(yīng)對(duì)多任務(wù)的通用性與應(yīng)對(duì)環(huán)境變化的自適應(yīng)性大幅提升。

機(jī)器人將從大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)線走向小規(guī)模、非標(biāo)準(zhǔn)化的場景。

預(yù)計(jì)未來五年，柔性感知機(jī)器人將逐步替代傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人，成為產(chǎn)線上的主力設(shè)備，并在服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域開始規(guī)?；瘧?yīng)用。

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傳統(tǒng)醫(yī)療依賴醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)，猶如人工尋路，效果參差不齊。人工智能與精準(zhǔn)醫(yī)療深度融合，專家經(jīng)驗(yàn)和新的輔助診斷技術(shù)有機(jī)結(jié)合，將成為臨床醫(yī)學(xué)的高精度導(dǎo)航系統(tǒng)，為醫(yī)生提供自動(dòng)指引，幫助醫(yī)療決策更快更準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)重大疾病的可量化、可計(jì)算、可預(yù)測、可防治。

預(yù)計(jì)未來三年，以人為中心的精準(zhǔn)醫(yī)療將成為主要方向，人工智能將全面滲透在疾病預(yù)防和診療的各個(gè)環(huán)節(jié)，成為疾病預(yù)防和診療的高精度導(dǎo)航協(xié)同。

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計(jì)算和通信領(lǐng)域的變革不斷加快，數(shù)據(jù)安全和隱私保護(hù)得到前所未有的關(guān)注。全域隱私計(jì)算將成為安全領(lǐng)域的基石性技術(shù)。

隨著專用芯片、加密算法、白盒化、數(shù)據(jù)信托等技術(shù)融合發(fā)展，隱私計(jì)算有望實(shí)現(xiàn)全域數(shù)據(jù)安全保護(hù)，為數(shù)字時(shí)代保駕護(hù)航。

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基于地面網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算的數(shù)字化服務(wù)局限在人口密集區(qū)域，深空、海洋、沙漠等無人區(qū)尚是服務(wù)的空白地帶。高低軌衛(wèi)星通信和地面移動(dòng)通信將無縫連接，形成空天地海一體化立體網(wǎng)絡(luò)。

由于算隨網(wǎng)動(dòng)，星地計(jì)算將集成衛(wèi)星系統(tǒng)、空中網(wǎng)絡(luò)、地面通信和云計(jì)算，成為一種新興的計(jì)算架構(gòu)，擴(kuò)展數(shù)字化服務(wù)的空間。

預(yù)計(jì)未來三年，低軌衛(wèi)星數(shù)量會(huì)迎來爆發(fā)式增長，衛(wèi)星及其地面系統(tǒng)將成為新型計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

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新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展將推動(dòng)云計(jì)算走向云網(wǎng)端融合的新計(jì)算體系，并實(shí)現(xiàn)云網(wǎng)端的專業(yè)分工：

云將作為腦，負(fù)責(zé)集中計(jì)算與全局?jǐn)?shù)據(jù)處理；網(wǎng)絡(luò)作為連接，將多種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)通過云融合，形成低延時(shí)、廣覆蓋的一張網(wǎng)；端作為交互界面，呈現(xiàn)多元形態(tài)，可提供輕薄、長效、沉浸式的極致體驗(yàn)。

云網(wǎng)端融合將促進(jìn)高精度工業(yè)仿真、實(shí)時(shí)工業(yè)質(zhì)檢、虛實(shí)融合空間等新型應(yīng)用誕生。預(yù)計(jì)未來兩年，將有大量新型應(yīng)用在云網(wǎng)端融合的新計(jì)算體系中運(yùn)行。

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隨著端云協(xié)同計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字孿生等技術(shù)發(fā)展，以沉浸式體驗(yàn)為核心的XR（未來虛實(shí)融合）互聯(lián)網(wǎng)將迎來爆發(fā)期。眼鏡有望成為新的人機(jī)交互界面，推動(dòng)形成有別于平面互聯(lián)網(wǎng)的XR互聯(lián)網(wǎng)，催生從元器件、設(shè)備、操作系統(tǒng)到應(yīng)用的新產(chǎn)業(yè)生態(tài)。

XR互聯(lián)網(wǎng)將重塑數(shù)字應(yīng)用形態(tài)，變革娛樂、社交、工作、購物、教育、醫(yī)療等場景交互方式。預(yù)計(jì)未來三年，外形與重量接近普通眼鏡的新一代XR眼鏡將產(chǎn)生，成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵入口。