2020 十大科技趋势

2020 十大科技趋势

1、人工智能从感知智能向认知智能演进

人工智能的主要发展方向：运算智能、感知智能、认知智能。这一观点如今也得到业界广泛的认可。
运算智能，即快速计算和记忆存储能力。人工智能所涉及的各项技术的发展是不均衡的。现阶段计算机比较具有优势的是运算能力和存储能力。1996年IBM的深蓝计算机战胜了当时的国际象棋冠军卡斯帕罗夫，从此，人类在这样的强运算型的比赛方面就不能战胜机器了。
感知智能，即视觉、听觉、触觉等感知能力。人和动物都具备，能够通过各种智能感知能力与自然界进行交互。自动驾驶汽车，就是通过激光雷达等感知设备和人工智能算法，实现这样的感知智能的。机器在感知世界方面，比人类还有优势。人类都是被动感知的，但是机器可以主动感知，如：激光雷达、微波雷达和红外雷达。不管是Big Dog这样的感知机器人，还是自动驾驶汽车，因为充分利用了DNN和大数据的成果，机器在感知智能方面已越来越接近于人类。
认知智能，通俗讲是“能理解会思考”。人类有语言，才有概念，才有推理，所以概念、意识、观念等都是人类认知智能的表现。

• 认知心理学

• 脑科学

• 因果推理

• 持续学习

• 知识图谱

• 大规模图神经网络

2、计算存储一体化突破AI算力瓶颈

• 自然语言处理模型XLNet

  近期：芯片设计、集成、封装，拉近存储单元与计算单元距离

  • 增加带宽

  中期：架构创新

  • 存储器融入计算单元中

  远期：器件层面创新

  • 存储单元也是计算单元

3、工业互联网等超融合

• loT

• PaaS

• APS（自动排产软件）、MES（制造执行系统）

• WiFi、BLE、Zigbee、Modbus、OpcUA、RS232

• 5G

• 分布式账本技术

  • 打通上下游企业信任问题

• 柔性制造

  • 上下游企业协同制造

• 数据孪生

  • 产品全生命周期的追踪

4、机器间大规模协作成为可能

• 群体智能

• 多智能体协作

5、模块化降低芯片设计成本

• Chiplet

• 芯片网络

6、规模化生产级区块链应用将走入大众

什么是区块链？从科技层面来看，区块链涉及数学、密码学、互联网和计算机编程等很多科学技术问题。从应用视角来看，简单来说，区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”，为区块链创造信任奠定基础。而区块链丰富的应用场景，基本上都基于区块链能够解决信息不对称问题，实现多个主体之间的协作信任与一致行动 [7] 。
区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链（Blockchain），是比特币的一个重要概念，它本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块 [8] 。

• 去中心到去中介

• 联盟链架构

• 大规模共识网络

  • 高吞吐
  • 低延时

• 通用跨链技术

  • 数据孤岛问题
  • “局域网”问题

7、量子计算进入攻坚期

量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。对照于传统的通用计算机，其理论模型是通用图灵机；通用的量子计算机，其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看，量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题，但是从计算的效率上，由于量子力学叠加性的存在，某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。

• 量子霸权

• 容错量子计算

• 演示实用量子优势

8、新材料推动半导体器件革新

新物理机制是全新的高性能的逻辑和互联器件的基础，比如基于量子效应的强关联材料和拓扑绝缘体、新发现的二维材料中魔幻角度下的超导现象等会导致无损耗的电子和自旋输运。利用新的磁性材料的自旋-轨道耦合现象可以制备全新的高性能磁性存储器如SOT-MRAM，而利用新的阻变现象使得全新的高密度、高稳定性的阻变存储器（RRAM）成为可能。

• 新材料替代硅

  • 新介电材料
    • 如：铁电材料
  • 新金属材料
    • 如：钴
  • 锗和III-V族材料
  • 拓扑绝缘体
  • 二维超导材料

• 基于量子效应的强关联材料

• 拓扑绝缘体

• 阻变存储器（RRAM）

9、保护数据隐私的AI技术将加速落地

• 数据孤岛

  • 基于中心化的数据交换机制
    • 过程负责
    • 通信成本高
    • 数据泄露风险高

• 基于隐私保护技术为核心构建数据安全体系

10、云成为IT技术创新的中心

• 打造适合云基础设施的新型计算机

• 云原生软件架构

  • 负责计算资源的分配、管理和伸缩

• 无服务器计算（Serverless Computing）

  • 简化微服务（Micro-service）应用架构