达摩研究所2020年十大科技趋势:若干技术领域的突破性突破

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2020年第一个工作日，阿里巴巴达摩研究院发布了2020年十大科技趋势，这是阿里巴巴达摩研究院第二次预测2019年后的年度科技趋势。

回顾2019年的科技领域，平静的水面下仍有一股暗潮涌动。人工智能芯片的兴起、智能城市和5G的诞生催生了新的应用场景。达摩研究所去年预测的技术趋势已经成为现实。新的十年技术浪潮已经开始。围绕人工智能、芯片、云计算、区块链、工业互联网、量子计算等领域，达摩研究所继续提出最新趋势，并断言在许多领域将会有突破性的技术突破。

芯片技术推动了所有以前的技术浪潮。然而，随着摩尔定律的放缓和对高计算能力的需求，传统芯片已经陷入性能增长的瓶颈。该行业正试图从芯片产业链的各个方面寻找破解之道。达摩研究所认为，芯片领域的重大突破可能在三个领域实现:建筑、基础材料和设计方法。

在体系结构方面，冯·诺依曼体系结构将存储和计算分开，难以满足日益复杂的计算任务。业界正在探索一种计算和存储的集成架构，以突破芯片计算能力和功耗的瓶颈。就基本材料而言，以硅为代表的半导体材料往往有性能限制。半导体工业的可持续发展依赖于拓扑绝缘体和二维超导材料等新材料。芯片设计方法也需要根据情况进行升级。基于小芯片的模块化设计方法可以取代传统方法，使芯片设计变得像积木一样快。

芯片技术突破的背后是计算能力的爆炸，而人工智能无疑是未来最重要的计算能力需求者和技术牵引者。目前，语音、视觉和自然语言处理等感知人工智能技术的发展已经达到了极限，但在导致人工智能强大的认知智能方面，人工智能仍处于初级发展阶段。达摩学院认为，人工智能有望在不久的将来获得自主意识、推理能力和情感感知能力，实现从感知智能到认知智能的进化。

人工智能的认知进化使得机器间的群体智能成为可能。达摩研究所预测，人工智能将不仅理解人机合作，而且在未来实现人机合作。当机器像人一样，为了完成目标和任务而相互合作和竞争时，不难想象诸如大规模智能交通信号灯调度、存储机器人合作分拣货物、无人驾驶车辆自主感知全球路况等场景。

与人工智能技术范式的变化同步的是信息技术范式的变化。传统物理机器、网络和软件的发展停滞不前。云计算正在整合软件、算法和硬件，以加速各行各业的数字转型。达摩学院指出，所有的技术创新都将集中在云平台上，无论是芯片、人工智能还是区块链。为云定制的芯片、与云深度集成的人工智能、云上的区块链应用将相继出现。总之，云将成为所有信息技术创新的中心。

科学研究与应用之间的张力是科技进步的永恒动力。达摩研究所的科技预测是前瞻性的，并充分考虑了着陆。去年达摩研究所提出加快区块链的商业应用，这已经得到了现实的验证。2019年，区块链技术将成为一项国家战略，并逐渐在数字金融、数字政府和智能制造领域落地生根。达摩研究所认为，到2020年，企业应用区块链技术的门槛将进一步降低。专门为区块链的终端、云和链设计的硬件芯片固化了各种核心算法，也将应运而生，日常生活数千万的区块链应用将进入大众。

附件:达摩学院2020年科技十大趋势

趋势1:人工智能从感知智能发展到认知智能

[趋势概要]人工智能在诸如听、说、看等感知智能领域已经达到或超过了人类的水平，但在需要外部知识、逻辑推理或领域转移的认知智能领域，人工智能仍处于初级阶段。认知智能将从认知心理学、脑科学和人类社会历史中汲取灵感，结合跨领域知识映射、因果推理、持续学习等技术，建立稳定获取和表达知识的有效机制，使知识能够被机器理解和应用，实现从认知智能到认知智能的关键突破。

趋势2:计算和存储的集成突破人工智能计算瓶颈

[趋势总结]冯·诺依曼架构的存储和计算分离不再适合数据驱动的人工智能应用。频繁的数据传输导致的计算能力和功耗瓶颈已经成为探索更高级算法的限制因素。一种类似脑神经结构的内存计算架构，将数据存储单元和计算单元集成为一体，可以显著减少数据传输，大大提高计算并行性和能效。硬件架构中计算和存储集成的创新将突破人工智能计算能力的瓶颈。

趋势3:工业互联网的超级融合

[趋势概要]5G、物联网设备、云计算和边缘计算的快速发展将推动工业互联网的超级集成，实现工业控制系统、通信系统和信息系统的智能集成。制造企业将实现设备自动化、运输自动化和调度自动化，从而实现柔性制造。同时，工厂的上下游生产线可以实时调整和协调。这将大大提高工厂的生产效率和企业的盈利能力。对于一个产值数十亿甚至数千亿的工业来说，提高效率5%-10%将产生数万亿元的价值。

趋势4。机器之间的大规模协作是可能的

[趋势概要]传统的单一智能不能满足大型智能设备的实时感知和决策。物联网中协作感知技术和5G通信技术的发展，将使多个智能体之间的协作机器能够相互协作，相互竞争，共同完成目标任务。多智能体协作带来的群体智能将进一步放大智能系统的价值:大规模智能交通信号灯调度将实现动态实时调整，仓储机器人将协作完成高效的货物分拣协作，无人驾驶车辆能够感知全球路况，群体无人驾驶飞行器将协作高效完成最后一公里配送。

趋势5，模块化降低芯片设计阈值

[趋势概要]传统的芯片设计模式不能有效地满足芯片快速迭代、定制和碎片化的需求。以RISC-V为代表的开放指令集及其相应的开源SoC芯片设计、高级抽象硬件描述语言和基于ip的模板化芯片设计方法促进了敏捷芯片设计方法和开源芯片生态的快速发展。此外，基于小芯片的模块化设计方法以先进的封装方式将不同的功能芯片模块封装在一起，通过跳过流芯片，可以快速定制满足应用要求的芯片，从而进一步加快芯片交付。

趋势6:大规模生产级区块链应用将走向大众

[趋势摘要]区块链BaaS(块链即服务)服务将进一步降低企业应用区块链技术的门槛。专为终端、云和链固化核心算法设计的硬件芯片也将应运而生，将资产锚定在物理世界和链上，进一步拓展价值互联网的边界，实现万链互联。未来，将会出现大量创新的区块链应用场景和跨行业、跨生态的多维合作，日均生活量超过1000万的大规模生产级区块链应用将会进入公众视野。

趋势7，量子计算进入关键时期

[趋势概要]2019年，争夺量子霸权的斗争将再次使量子计算成为世界科技的焦点。超导量子计算芯片的成就增强了业界对超导路线和大规模量子计算步伐的乐观预期。2020年，量子计算领域将经历投资进一步增加、竞争加剧、工业化加速和生态更加丰富的过程。容错量子计算和展示实用量子优势作为两个最关键的技术里程碑，将成为量子计算实际应用的转折点。在接下来的几年里，要真正达到其中的任何一个都将是一项非常困难的任务，量子计算将进入一个关键的技术时期。

趋势8:新材料推动半导体器件创新

[趋势概要]在摩尔定律放缓和计算能力与存储需求爆炸的双重压力下，以硅为主体的经典晶体管难以维持半导体产业的可持续发展。主要半导体制造商对芯片低于3纳米的趋势没有明确的答案。新材料将通过新的物理机制实现逻辑、存储和互连的新概念和新器件，促进半导体工业的创新。例如，拓扑绝缘体、二维超导材料等可以实现无损电子和自旋输运，可以成为全新高性能逻辑和互联器件的基础。新的磁性材料和新的电阻材料可以带来高性能的磁存储器，如MRAM和电阻存储器。

趋势9:保护数据隐私的人工智能技术将加速登陆

[趋势摘要]数据流通带来的合规成本正在增加。利用人工智能技术保护数据隐私正成为一个新的技术热点。它可以保证数据的安全性和各方的隐私性，同时可以实现联合用户的特定计算，解决数据孤岛和数据共享可靠性低的问题，实现数据的价值。

趋势十:云成为信息技术创新的中心

[趋势总结]随着云技术的深入发展，云已经远远超出了信息技术基础设施的范围，逐渐演变为所有信息技术创新的中心。云已经渗透到新芯片、新数据库、自驱动和自适应网络、大数据、人工智能、物联网、区块链和量子计算等整个信息技术环节。与此同时，信息技术催生了新的技术模式，如无服务器计算、云本地软件架构、软硬件集成设计、智能自动化操作和维护等。云正在重新定义信息技术的一切。概括地说，云正在不断地将新的信息技术转化为可访问的服务，并成为整个数字经济的基础设施。

来源：人民视窗网