2020十大科技趋势
2020-11-11 21:47:15 1 举报AI智能生成
2020十大科技趋势（达摩院观点总结）
作者其他创作
大纲/内容
十大科技趋势
6.规模化生产级区块链应用将走向大众
趋势
区块链Baas（Blockchain as a Service）服务将进一步降低企业应用区块链技术的门槛，专为区块链设计的端、云、链各类固化核心算法的硬件芯片等也将应运而生，实现世界与资产世界的锚定，进一步拓展价值互联网的边界，实现万链互联。
未来将涌现大批创新区块链应用场景以及跨行业。跨生态的多为协作，日活千万以上的规模化生产级区块链应用将走入大众。
地位：2019年，区块链技术正式被定位国家战略
现状
以JP Morgan 和 Facebook Libra为代表的企业稳定币与国家主权货币正在试图重构全球金融基础设施网络。
在传统物理世界中，链外带链上锚定过程中的信息真实性保障一直是全行业技术攻关的重点。
目前各个行业中正在逐步形成的局域网，通过更好地丝线数据共享，帮助价值网络的无障碍流动，有望形成真正的价值互联网。
在商用网络中，区块链保证所有信息数字化并实时共享，使得离散程度高、链路长、涉及环节多的多方主体仍能有效合作，但与此同时，也带来了存储成本。密钥安全、数据隐私等方面的压力。
展望2020
在商业应用大规模落地的同时，区块链网络的“局域网”和“数据孤岛”问题将被新型的通用跨链技术所解决
自主可控的安全与隐私保护算法及固化硬件芯片将会成为区块链技术中的热点领域，保障基础设施的性能和安全。
以端、云、链的软硬件产品为基础的一站式解决方案，进一步加速企业上链与商业网络搭建的进程。
区块链通过与AloT技术融合实现物理世界资产与链上资产的锚定，进一步拓展价值互联网的边界实现万物互联。
以区块链为基础的分布式账本吗，将在数字经济中进一步推动产业数字化形成的价值有效传递，从而构建新一代价值互联网和契约社会
市场
①
②
7.量子计算进入攻坚期
P30
相关概念
原料相关
超导
企业相关
谷歌“霸权”
8.新材料推动半导体器件革新
各大半导体厂商对3纳米以下的芯片走向都没有明确的答案
新材料将通过全新物理机制实现全新的逻辑，存储及互联概念和器件，推动半导体产业的革新
材料相关
拓扑绝缘体
二维超导材料
新型磁性材料
信息阻变材料
近期
新材料，如锗和Ⅲ-Ⅴ族材料等可能会替代传统的硅作为晶体管的通道材料以提速
新的介电材料，如铁电材料等可能会导致超陡的亚阈值坡度以降低晶体管的能耗
新的金属材料，如钴等可能会替代钨和铜作互联导线以增强稳定性和减缓信号延迟
二维材料或外延生长的纳米层材料可能会导致3D堆集的架构以增加芯片的密度
这些器件的物理机制大体清楚，但是大规模应用还需要半导体厂商来解决工艺实现、工程配套等方面的挑战。
长远
个工具挑战性的材料及全新的物理机制僵尸半导体产业能够保持甚至加速指数式增长的关键。（探索中，P36）
9.保护数据隐私的AI技术将迅速落地
起因：数据流通产生的合规成本越来越高
使用AI技术保护数据隐私正成为新的技术热点
政府开始行动制定数据使用合规法案
针对“数据孤岛”现象，目前大部分数据共享平台本质上都是基于中心化的数据交换机制，存在过程复杂、通信成本高、效率低、所有权模糊化、数据泄露风险大的缺点，而且无法保护用户的个人隐私。
拥有海量数据的政府和企事业单位等一方面对数据的隐私负有重要保护责任，另一方面也享有数据的使用价值；作为终端用户的个体在法律法规的保护下可以控制个人数据的访问权，也能参与价值分配。
在AI安全技术保障下，组织或个人不必转让数据的拥有权，而是通过出租数据的使用权参与价值分配。
技术相关
联邦学习
应用相关
购物平台和银行等金融行业
医疗诊断和语音助手
公共政务
10.云成为IT技术创新的中心
现状：云已经贯穿新型芯片、新型数据库、自驱动自适应的网络、大数据、AL、物联网、区块链、量子计算等整个IT技术链路，同时又衍生了无服务计算、云原生软件架构、软硬一体化设计、智能自动化运维等新的技术模式，云正在重新定义IT的一切。
云平台负责计算资源的分配、管理和伸缩，让开发者只需关注自己的业务逻辑，无需显式地保护计算资源，免去资源管理、系统运维等工作，按需付费的计费方式也可以帮助开发者实现成本优化。
无服务计算进一步简化微服务应用架构，用户只需书写事件驱动的函数实现即可，极大降低构建云应用的难度。
同时无服务计算进一步推动事件驱动应用架构的发展，有效解耦事件源和事件处理，为企业提供一个灵活的系统，能够快速适应变化并实时做出决策。
无服务计算
事件驱动应用架构
云原生
地位：广义的云，正在源源不断地将新的IT技术变成触手可及的服务，成为整个数字经济的基础设施。
未来的软件一定是生长于云上的，云原生和无服务计算正在重塑整个软件生命周期，从软件需求设计、研发、发布、构建发布、到运维等。
科技行业：2020十大科技趋势.pdf
1.人工智能从感知智能向认知智能演进
现状：人工智能已经在“视、听、说”等感知领域达到或超越人类标准，但在需要外部知识、逻辑推理或者领域迁移的认知智能领域还处于初级阶段
人工智能2.0将更多基于数据，自动将非结构化数据转变为结构化的知识，做到真正意义上的认知智能
探索核心：保持大数据智能优势的同时（处理海量任务），赋予机器常识和因果逻辑推理能力，实现认知智能
认知智能的机制设计包括：稳定获取和表达知识、如何让知识能够被所有模型理解和运用（通用）
涉及学科：认知心理学、脑科学、人类社会发展历史
涉及技术：知识图谱、因果推理（结构化）、持续学习、语义理解（非结构化）等。协同结构化与非结构化。
大规模图神经网络被认为是推动认知智能发展强有力的推理方法。图神经网络将深度神经网络从处理传统非结构化数据（如图像、语音和文本序列等）推广到更高层次的结构化数据（如图结构等）
技术趋势：认知智能是未来人工智能能否打开天花板形成大规模的关键。认知智能的出现使得AI系统主动了解事物发展的背后规律和因果关系、而不再只是简单的统计拟合
2.计算机存储一体化突破AI算力瓶颈
起因：冯诺依曼架构的存储和计算分类，已经不适合数据驱动的人工智能应用需求。频繁的数据搬运导致的算力瓶颈以及功耗瓶颈已经成为对更先进算法探索的限制因素。
趋势：类似于脑神经网络的存内计算器架构数据存储单元和计算单元融合为一体，能显著减少数据搬运，极大提高计算并行度和能效。计算存储一体化在硬件架构方面的革新，将突破AI算力瓶颈
研究趋势
近期策略
关键在于通过芯片设计、集成、封装，拉近存储单元与计算单元的距离，增加带宽，降低数据搬运的代价，缓解由于数据搬运产生的瓶颈
中期规划
通过架构方面创新、设存储器于计算机单元中或者计算单元于存储模块内，实现计算和存储你中有我，我中有你
远期展望
通过器件层面的创新，实现器件既是存储单元也是计算单元，不分彼此，融合一体，成为真正的计算存储一体化。
地位：下一代AI系统的入场券。它的出现将重构当前处理器和存储器相对垄断的产业格局。
上游产品相关：芯片、器件、新型非易失存储器（如阻变内存）
3.工业互联网的超融合
lot
数字孪生
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5G
云计算
边缘计算
Paas
Saas
云
云端兼容
WiFi
BLE
Zigbee
Modbus
OpcUA
工业4.0通讯协议OPC UA关键知识点
什么是OPC UA架构
RS232
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分布式账本
工控系统（Operation Technology）
通信系统（Communication Technology）
信息化系统（Internet Technology）
P17，IT与OT融合，APS（自动排产软件）和MES（制造执行系统）相结合实现工厂内部垂直集成
目标：制造企业将实现设备自动化、搬运自动化和排产自动化，近视实现柔性制造。企业将突破单个工厂的限制，将上下游企业的工厂连接起来，制造产线能实时调整和协同工作。这些将大幅提升工厂的生产效率和企业的盈利能力。
通信布线
痛点：工厂搬运机器人等大范围移动，WiFi难以较好覆盖，而4G/Lora/NB的数据传输速率和延时达不到机器人响应的要求
解决：5G可以满足工业系统对高可靠低时延的需求
解决：DTU（无线传输设备）无论在部署还是运维上，较原本有限方案都有着明显优势和极高性价比
预见：工业系统的互联将随着5G建设而得到快速普及
工业互联网解决的三大问题
打通制造企业内部的IT软件系统与OT设备系统，进行自动派单，从而实现柔性制造
在工厂外实现上下游产业链的优化组合
更好的管理产品的设计和产品生命周期
4.机器间大规模协作成为可能
起因：传统单体智能无法满足大规模智能设备的实时感知、决策。
互联网协同感知技术
5G通讯技术
交通灯调度
原有基于规则的方法难以实现，基于多智能体强化学习的大规模交通控制技术可以解决
盘活整个城市高峰期的交通
仓储机器人协助
子主题
降低存储成本和运输成本
无人驾驶汽车
提高安全性和效率
群体无人机配送
概念相关
万物互联（Internet of everthing，loE）
目标：多智体协同及智能这样全新的人工智能范式的发展和普及将会带来整个经济社会的升级，让人工智能不再只是单个的工具，而是协调整个人类生活工作活动的核心系统。
5.模块化降低芯片设计门槛
起因：传统芯片设计模式无法高效对应快速迭代、定制化与碎片化的芯片需求。
现状：以RISC-V为代表的开放指令集及其相应的开源SoC芯片设计，推动了芯片敏捷设计方法与开源芯片生态的快速发展。此外，基于芯粒（Chiplets）的模块化设计方法用先进封装的方式将不同功能的“芯片模块”封装在一起，可以跳过流片快速定制一个符合应用需求的芯片，进一步加快了芯片的交付。
AloT时代世间万物逐步走向在线化、数据化、智能化，不仅将带来芯片需求的爆发式增长。
越来越多的系统和应用服务公司推出专用芯片
先遣队：苹果、谷歌、阿里巴巴、亚马逊、特斯拉
未来计算机的系统结构，可能不是由单独封装的芯片制造的，而是在一块比较大的硅片上互联成芯片网络的Chiplets制造的。模块化的芯片技术最终可以实现像搭积木一样组装芯片。
模块化的设计模式可能带给上有EDA工具、IC设计到制造工艺、先进封测的等产业链环节颠覆式的创新革命，重塑芯片的产业格局。
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